Apostila saneamento básico

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Apostila saneamento básico

  1. 1. SANEAMENTO BÁSICO UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA Prof. Carlos Roberto Bavaresco
  2. 2. ÍNDICE 1 - GENERALIDADES .........................................................................................1 1.1 - Importância da Disciplina na Formação do Engenheiro..............................1 1.2 - Conceitos Básicos Relacionados ao Saneamento........................................1 2 - SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA..........................................3 2.1- Introdução.....................................................................................................3 2.2- Importância Sanitária do Abastecimento de Água .......................................3 2.3 - Importância Econômica do Abastecimento de Água...................................3 2.4 - Doenças Relacionadas com a Água.............................................................3 2.4.1 - Doenças Relacionadas Com a Ingestão de Água Contaminada ...........4 2.4.2 - Doenças de Transmissão Hídrica.........................................................4 2.4.3 - Doenças de Origem Hídrica.................................................................4 2.5 - Água na Natureza........................................................................................4 2.5.1 - Ciclo Hidrológico.................................................................................5 2.6 - Qualidade da Água......................................................................................5 2.7 – Classificação das Águas..............................................................................5 2.7.1 - Água Potável........................................................................................5 2.7.2 - Água Poluída........................................................................................5 2.7.3 - Água Contaminada...............................................................................5 2.8 - Características da Água para o Abastecimento ...........................................6 3 - ELABORAÇÃO DE PROJETO .....................................................................9 3.1 - Planejamento de Sistemas de Abastecimento de Água ...............................9 3.2 - Elementos Básicos para Desenvolvimento de Projetos ...............................9 4 - ESTIMATIVA DE POPULAÇÃO................................................................10 4.1 - Objetivo.....................................................................................................10 4.2 - Métodos de Previsão .................................................................................10 4.2.1 - Processo de Extrapolação Gráfica......................................................10 4.2.2 - Processo Aritmético ...........................................................................10 4.2.3 - Processo Geométrico..........................................................................11 4.2.4 - Processo da Curva Logística ..............................................................11 4.2.5 - População Flutuante...........................................................................11 4.2.6 - Norma Casan - Comunidades de Pequeno Porte................................11 4.3 - Distribuição da População.........................................................................11 5 - PREVISÃO DE CONSUMO .........................................................................12 5.1 - Variações de Consumo..............................................................................12 5.1.1 - Variações Diárias...............................................................................12 5.1.2 - Variações Horárias.............................................................................12 5.1.3 - Volume de Água Necessária ............................................................. 12 5.2 - Consumo de Água para Combate a Incêndio............................................ 13 5.3 - Captação de Águas Superficiais ............................................................... 13 5.4 - Captação em Rios ..................................................................................... 13 5.4.1 - Exame Prévio das Condições Locais................................................. 13 5.4.2 - Localização de Tomadas ................................................................... 14 5.4.3 - Partes Constitutivas de Captação em Rio.......................................... 14 6 - ADUÇÃO DE ÁGUA..................................................................................... 16 6.1- Conceito..................................................................................................... 16 6.2- Traçado...................................................................................................... 16 6.3- Classificação.............................................................................................. 16 6.3.1- Quanto a Natureza da Água Aduzida ................................................. 16 6.3.2 - Quanto a Energia para Conduzir a Água....................................... 16 6 .4 - Dimensionamento das Adutoras .............................................................. 17 6.5 - Peças Especiais e Órgãos Acessórios ....................................................... 20 6.6 - Materiais Empregados em Adutoras......................................................... 21 7 - RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO.................................................. 22 7.1 - Tipos de Reservatórios de Distribuição .................................................... 22 7.1.1 - Quanto à Localização no Sistema...................................................... 22 7.1.2 - Quanto à Localização no Terreno...................................................... 22 7.2 - Quanto ao Material de Construção ........................................................... 22 7.3 - Capacidade dos Reservatórios .................................................................. 22 7.4 – Dimensões Econômicas. ......................................................................... 23 8 - REDE DE DISTRIBUIÇÃO ......................................................................... 24 8.1 – Definição.................................................................................................. 24 8.3 - Cálculo da Vazão de Distribuição............................................................. 24 8.4 - Vazão Especifica ...................................................................................... 24 8.5- Dimensionamento da Rede........................................................................ 25 8.5.1- Método do Seccionamento Fictício.................................................... 25 8.5.2 - Marcha de Cálculo: ........................................................................... 25 8.6 - Condições para os Sistemas de Distribuição de Água .............................. 27 8.7 - Materiais Empregados .............................................................................. 27 9 - CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ............................................ 30 9.1 - Introdução................................................................................................. 30 9.2 - Estudo dos Aqüíferos................................................................................ 30 9.3 – Conceitos e Definições das Águas Subterrâneas...................................... 31 9.4 - Vantagens do Uso de Águas Subterrâneas................................................ 32 9.5 – Qualidade da Água................................................................................... 32 9.6 – Hidráulica de Poços ................................................................................. 32 9.7 – Desinfecção.............................................................................................. 33
  3. 3. 9.7 1 - Quantidade de Desinfetante a Usar:...................................................33 9.7.2 - Técnica de Desinfecção: ....................................................................33 10 - TRATAMENTO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO...........................34 10.1 - Principais Processos de Tratamento de Água..........................................34 10.1.1 - Aeração ............................................................................................34 10.1.2 - Coagulação e Floculação..................................................................34 10.1.3 - Decantação.......................................................................................35 10.1.4 - Filtração ...........................................................................................35 10.1.5 - Desinfecção......................................................................................37 10.2 – Esquema Geral de uma Estação de Tratamento......................................38 11 - SISTEMAS DE ESGOTOS SANITÁRIOS................................................39 11.1- Introdução.................................................................................................39 11.2 - Características das Águas Resíduarias ....................................................39 11.2.1 - Características Físicas......................................................................39 11.2.2 - Características Químicas..................................................................40 11.2.3- Características Biológicas.................................................................41 11.3 - Finalidade do Tratamento........................................................................41 11.3.1 - Importância Sanitária .......................................................................41 11.3.2 - Importância Econômica ...................................................................42 11.4 - Soluções Individuais para Destino dos Despejos ....................................42 11.5 - Fossa Séptica...........................................................................................42 11.5.1 - Histórico...........................................................................................42 11.5.2 - Conceito...........................................................................................43 11.5.3 - Dimensionamento ............................................................................43 11.5.3.1 - Volume .....................................................................................43 11.5.3.2 - Geometria dos Tanques ............................................................44 11.5.3.3 - Medidas Internas Mínimas........................................................44 11.5.4 - Disposição do Efluente Líquido dos Tanques Sépticos ...................45 11.5.5. - Disposição do Efluente Sólido........................................................45 11.5.6 - Eficiência .........................................................................................45 11.5.6.1 - Sólidos em Suspensão...............................................................45 11.5.6.2 - Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)...............................45 11.5.6.3 - Influência de Outras Substâncias..............................................45 11.6 - Filtro Anaeróbio ......................................................................................46 11.6.1 - Dimensionamento ............................................................................46 11.6.2 – Aspectos a Serem Observados na Construção do Filtro Anaeróbio 46 11.7 - Sumidouro ...............................................................................................48 11.7.1 - Teste de Percolação..........................................................................48 11.7.2 - Aspectos a Serem Observados na Construção do Sumidouro..........49 11.8 – Vala de Infiltração ..................................................................................50 11.8.1 - Dimensionamento............................................................................ 50 11.9 Desinfecção............................................................................................... 51 11.9 - Tratamento de Esgoto............................................................................. 51 11.9.1 - Considerações Gerais ...................................................................... 51 11.9.2 - Fases e Graus de Tratamento de Esgotos ........................................ 52 11.9.2 1 - Tratamento Secundário ............................................................ 52 11.9.3 – Lagoas de Estabilização.................................................................. 52 12 - POLUIÇÃO DE RECURSOS HÍDRICOS................................................ 53 12.1 – Fontes de Poluição ................................................................................. 53 12.2 – Levantamento Sanitário ......................................................................... 54 12.3 – Avaliação de Cargas Poluidoras............................................................. 54 12.4 – Assimilação de Cargas Poluidoras......................................................... 54 12.5 - Equação da Mistura ................................................................................ 55 12.6 - Equivalentes Populacionais .................................................................... 55 12.7 – Oxigênio Dissolvido .............................................................................. 55 12.9 – Demanda Química de Oxigênio............................................................. 55 13 - REDE DE ESGOTO.................................................................................... 56 13.1 - Generalidades ......................................................................................... 56 13.2 - Sistemas de Esgotamentos...................................................................... 57 13.3 - Hidráulica das Redes de Esgotos............................................................ 57 13.3.1 - Lâmina Líquida ............................................................................... 57 13.3.2 - Diâmetro Mínimo............................................................................ 57 13.3.3 – Tensão Trativa () .......................................................................... 57 13.3.4 - Declividade Mínima........................................................................ 57 13.3.5 - Velocidades Mínimas...................................................................... 58 13.3.6 – Velocidade Máxima........................................................................ 58 13.3.5 - Profundidade Mínima e Profundidade mais Conveniente ............. 58 13.3.6 - Simbologia ...................................................................................... 58 13.4 - Previsão de Vazão................................................................................... 59 13.5 - Relação Água/Esgoto.............................................................................. 59 13.6 - Perdas e Infiltrações................................................................................ 59 13.7 - Traçado da Rede - Localização dos Coletores........................................ 59 13.9 - Traçado dos Coletores ............................................................................ 59 13.10 - Traçado e Dimensionamento ................................................................ 60 13.11 - Órgãos Acessórios das Redes Coletoras............................................... 61 13.11.1 - Poços de Visita (PV) ..................................................................... 61 13.11.2 - Tubo de Inspeção e Limpeza (TIL) ou Poço de Inspeção (PI) ...... 62 13.11.3 - Terminal de Limpeza (TL)............................................................ 63 13.11.4 - Caixa de Passagem (CP)................................................................ 63 13.11.5 - Tubo de Queda .............................................................................. 63
  4. 4. 13.12 - Materiais Empregados...........................................................................64 13.12.1 - Critérios..........................................................................................64 13.12.2 - Requisitos.......................................................................................64 13.12.3 - Tubos .............................................................................................64 14 - REDE DE ESGOTO PLUVIAL..................................................................66 14.1 - Introdução................................................................................................66 14.2 - Estimativa de Vazões de Projetos............................................................66 14.3 - Coeficiente de Escoamento Superficial (Runoff)....................................66 14.4 - Cálculo de Sistema de Microdrenagem...................................................68 14.4.1 - Introdução ........................................................................................68 14.5 - Capacidade Admissível das Sarjetas .......................................................68 14.6 - Cálculo das Galerias................................................................................71 14.7 - Localização das Bocas de Lobo...............................................................74 14.7.1 - Cálculo e Tipos de Bocas de Lobos .................................................74 14.7.1.1 - Boca de Lobo com Abertura na Guia............................................74 14.7.1.2 - Boca de Lobo com Grade .........................................................75 15 - RESÍDUOS SÓLIDOS .................................................................................77 15.1 - Origem e Produção de Lixo.....................................................................77 15.2 - Origem e Formação do Lixo....................................................................77 15.3 - Fatores que Influenciam a Origem e Formação do Lixo .........................77 15.4 - Classificação do Lixo ..............................................................................78 15.5 - Destino Final ...........................................................................................79 15.5.1 - Aterro Sanitário................................................................................79 15.5.1.1 - Definição ..................................................................................79 15.5.1.2 - Classificação dos Aterros..........................................................79 15.2 - Compostagem..........................................................................................80 15.2.1 - Definição..........................................................................................80 15.3 - Incineração ..............................................................................................80 15.3.1 - Definição..........................................................................................80 15.3.2 - Classificação ....................................................................................80 16 - BIBLIOGRAFIA GERAL ...........................................................................81
  5. 5. 1 - GENERALIDADES 1.1 - Importância da Disciplina na Formação do Engenheiro Atualmente, os recursos naturais vêem sendo destruído devido às atividades humanas, que se multiplicam rapidamente, e que além de serem numerosas, se diversificam. Dessa forma, a relação, entre os recursos naturais, os espaços existentes, os homens e suas atividades, passa progressivamente a apresentar um resultado negativo, que se traduz em prejuízos à qualidade do meio ambiente. Pela existência de uma correlação entre qualidade do meio e qualidade de vida, pode-se afirmar que, à medida que o meio ambiente se deteriora a qualidade de vida é afetada. Portanto são necessárias ações que ataquem os problemas e permitam rápidos equacionamentos, apresentando soluções. Trata-se, portanto de ações pertinentes à área do Saneamento. No saneamento, deve-se observar as PARTES que compõem o TODO, de acordo com uma visão de caráter global. Essas partes se referem aos recursos naturais, aos recursos artificiais aos homens e suas atividades. Os recursos naturais são: água, ar, solo, flora, fauna, espaço. Os recursos artificiais são: edificações e abrigos (casas, escritórios, fábricas, etc.), equipamentos (vias de circulação e outras, redes de água, esgoto, luz telefone, gás, etc.), equipamentos/edificações (portos, aeroportos, rodoviárias e ferroviárias, barragens, represas, etc.) Relacionando-se diretamente com os recursos naturais e artificiais, o homem exige cuidados especiais quanto às suas atividades básicas, ou seja: circulação, recreação, trabalho, habitação. Assim sendo, para satisfazer as necessidades do meio ambiente em geral, deve-se preservar e controlar os recursos naturais e artificiais. Isso implica no controle de resíduos líquidos, gasosos, sólidos, etc., no conforto térmico, acústico, visual e espacial, na segurança pública, do trabalho e social, na limpeza pública e na higiene, etc. Dessa forma, o que se procura no Saneamento‚ é a qualidade do meio. Para que se tenha qualidade do meio, exige-se qualidade da água, do ar, do solo, dos alimentos, dos meios de transporte, dos locais de habitação, recreação e trabalho, entre outros. 1.2 - Conceitos Básicos Relacionados ao Saneamento SAÚDE: é um estado completo de bem estar físico, metal e social, e não apenas a ausência de doenças ou enfermidades (OMS). Saúde é a perfeita e contínua adaptação do organismo ao seu ambiente (H. Spencer). 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 SANEAMENTO: é o controle de todos os fatores do meio físico do homem, que exerceram ou podem exercer efeitos deletérios, sobre seu bem estar. Físico, Mental e Social (OMS). Com o crescimento da população, principalmente, com a sua concentração em grandes cidades, o saneamento passou a ter aumentadas suas atividades. A grande quantidade de resíduos sólidos produzidos, o escoamento das águas pluviais, os resíduos gasosos, a emissão de ruídos, e muitos outros problemas ambientais, resultaram na ampliação das ações do saneamento, as quais crescem a cada dia. As atividades do saneamento podem ser assim enumeradas: Abastecimento de água; Coleta e disposição de águas residuárias (esgotos sanitários, resíduos líquidos industriais, águas pluviais);Acondicionamento, coleta, transporte, tratamento e/ou destino dos resíduos sólidos, limpeza urbana;Controle de artrópodes (moscas mosquitos, baratas, etc.) e de roedores (ratos, etc.) de importância em Saúde Pública;Saneamento de alimentos (leite, carne e outros); Saneamento nos meios de transporte; Saneamento de locais de reunião, recreação e locais de trabalho; Saneamento de escolas, hospitais e das habitações; Saneamento no planejamento territorial; Saneamento em situação de emergência; Aspectos diversos de interesse no saneamento do meio (cemitérios, ruídos, etc.).
  6. 6. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 2 SANEAMENTO BÁSICO: esta expressão é reconhecida no Brasil, no estágio atual, como a parte do Saneamento do Meio que trata de problemas dos esgotos sanitários, incluindo os resíduos líquidos industriais, o controle da poluição por esses esgotos e, devido à exploração urbana em alguns centros, também à drenagem urbana e o acondicionamento, coleta, tratamento e destino dos resíduos sólidos.
  7. 7. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 3 2 - SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 2.1- Introdução A água constitui um elemento essencial a todo ser vivo inclusive o homem, onde pode atingir 75% de seu peso. O homem tem necessidade de água de qualidade e em quantidade suficiente para todas suas necessidades, não só para proteção de sua saúde como também para o seu desenvolvimento econômico. A presença de água tem sido primordial na formação de aglomerações humanas. Através dos tempos, o homem aprimorou tecnologias, projetou e construiu complexos sistemas urbanos de abastecimento de água, com o qual capta, trata, transporta e distribui este precioso líquido a comunidade. 2.2- Importância Sanitária do Abastecimento de Água Constitui o melhor investimento em beneficio da saúde pública. A implantação ou melhoria dos serviços de abastecimento de água traz como resultado uma rápida e sensível melhoria da saúde e das condições de vida de uma comunidade, principalmente através de:  controle e prevenção de doenças  promoção de hábitos higiênicos  do desenvolvimento de esportes  da melhoria da limpeza pública  melhoria do conforto e segurança coletiva: instalações de ar condicionado, combate de incêndio. Segundo a OMS, aproximadamente ¼ dos leitos existentes em todos os hospitais do mundo estão ocupados por enfermos, cujas doenças são ocasionadas pela água. 2.3 - Importância Econômica do Abastecimento de Água Sob o aspecto econômico, o abastecimento de água visa, em primeiro lugar, o:  aumento da vida média da população servida (diminuição da mortalidade, principalmente infantil);  redução do número de horas perdidas com doenças;  desenvolvimento industrial: matéria-prima (bebidas), meio de operação (caldeiras), resfriamento, etc.  facilitar o combate a incêndios. 2.4 - Doenças Relacionadas com a Água De várias maneiras a água pode afetar a saúde do homem: através da ingestão direta, ou na preparação de alimentos, ou pelo seu uso na higiene pessoal ou na agricultura, indústria ou lazer. Os riscos para a saúde relacionados com a água podem ser distribuídos em duas categorias principais:  riscos relacionados com a ingestão de água contaminada por agentes biológicos (vírus, bactérias e parasitas) ou através de contato direto, ou por meio de insetos vetores que necessitam de água em seu ciclo biológico;  riscos derivados de poluentes químicos e radiativos, geralmente provenientes de esgotos industriais. Os principais agentes biológicos encontrados nas águas contaminadas são as bactérias patogênicas, os vírus e os parasitas. As bactérias patogênicas encontradas na águas e/ou alimentos constituem uma das principais fontes de morbidade e mortalidade em nosso meio. São responsáveis pelos numerosos casos de enterites, diarréias infantis e doenças, como a febre tifóide, com resultados freqüentemente letais. Na tabela 2.1, podem ser observado as principais doenças relacionadas à ingestão de água contaminada e seus agentes causadores:
  8. 8. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 4 2.4.1 - Doenças Relacionadas Com a Ingestão de Água Contaminada  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 (lavanderias, atividades recreativas, lagos, piscinas, etc.);  água empregada na manutenção da higiene do ambiente: locais (domicilio, restaurantes, bares, etc.), utensílios (preparo e apresentação de alimentos);  água utilizada na rega de hortaliça ou nos criadouros de moluscos (ostras, mariscos e mexilhões). Tabela 2.1 – Doenças relacionadas com a água 2.4.2 - Doenças de Transmissão Hídrica Relativo aos microrganismos patogênicos, as doenças de transmissão hídrica podem ser ocasionadas por:  Bactérias: febre tifóide, febre paratifóide, disenteria bacilar, cólera;  Protozoários: amebiase ou disenteria amebiana;  Vermes e larvas: esquitossomiase;  Vírus: hepatite infecciosa e poliomielite. 2.4.3 - Doenças de Origem Hídrica Contaminantes tóxicos:  Flúor, selênio, arsênio, boro;  Chumbo (acumulativo), empregado as vezes em tubulações. Doença: saturnismo;  Cobre, zinco e ferro: dão a água gosto metálico característico e são responsáveis por certos distúrbios em determinadas operações industriais;  Nitratos: presentes na água em quantidades maiores provocam em crianças o estado mórbido denominado cianose ou metemoglobinemia. Obs.: Deve-se assinalar que a água é imprescindível ao ciclo biológico de muitos vetores animados, de graves enfermidades, por exemplo, o mosquito que transmitem a malária e a febre amarela tem a fase larvária, obrigatoriamente no meio aquático. A água é de importância básica na transmissão da cólera, febre tifóide e esquistossomose, é de menor importância na transmissão das disenterias bacilar e amebiana. 2.5 - Água na Natureza A água atualmente encontrada na terra é praticamente a mesma que existia há centenas de milhões de anos, quando se formou a primeira nuvem e caiu a primeira chuva. Cerca de 97% de toda a água da terra estão nos oceanos, que cobrem 71% da superfície do planeta. Somente 3% da água existente são água doce (aproximadamente, 40 quatriliões de m3 ). Dessa água doce 75% estão imobilizados nas capas ou calotas polares e 25% constituem as águas subterrâneas e de superfície. Desses 25%, a quase totalidade, ou seja, cerca de 24,5% consistem em água subterrânea e somente 0,5% estão nos rios, lagos e na atmosfera. A água subterrânea vem sendo acumulada no subsolo há séculos e somente uma fração desprezível é acrescentada anualmente através das chuvas ou retiradas pelo homem. Em compensação, a água dos rios é renovada cerca de 31 vezes, em média, anualmente. A precipitação média anual, na terra, é de cerca de 86cm. Entre 70 a 75% dessa precipitação voltam à atmosfera como evapotranspiração e os 30% restantes correm na superfície, sendo que, destes, 65% voltam aos rios e o restante é consumido e volta à atmosfera. Doença Agente causador Cólera Vibrio cholerae Disenteria bacilar Shiggella sp. Febre tifóide Salmonella typhi Febre Paratifóide Salmonella paratyphi A,B e C Gastroenterite Outros tipos de Salmonella, Shiggella,proteus sp. etc. Diarréia infantil Tipos enteropatogênicos e Escherichia coli Leptospirose Leptospira sp.
  9. 9. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 5 2.5.1 - Ciclo Hidrológico O ciclo hidrológico movimento da água em nosso planeta. A água da superfície livre dos mares, rios e lagos está em constante evaporação. Ao evaporar-se, aumenta extraordinariamente de volume e com isso diminui sua densidade. A diminuição da densidade relativa da água em relação à do ar faz com que o vapor da água se eleve na atmosfera, formando nuvens. Em conseqüência da condensação desse vapor, a água se precipita sob a forma de chuva, neve ou granizo. Ao cair sobre a terra, parte da água escoa-se na superfície, formando córregos, riachos e rios que vão ter aos lagos ou o mar. Uma parte infiltra-se no solo; desta, uma porção vai alimentar os lençóis subterrâneos que, por sua vez vão novamente alimentar os rios e os lagos; a outra porção é usada pelos vegetais que dela se apropriam, eliminando, pela transpiração, uma parcela se evapora. 2.6 - Qualidade da Água A água da chuva, ao cair, é quase pura; ao atingir o solo, seu grande poder de dissolver e carrear substância altera suas qualidades. Dentre o material dissolvido encontram-se as mais variadas substâncias como, por exemplo, substâncias calcárias e magnesianas que tornam a água dura; substâncias ferruginosas que dão cor e sabor diferentes à mesma e substâncias resultantes das atividades humanas, tais como produtos industriais, que as tornam impróprias ao consumo. Por sua vez, a água pode carrear substâncias em suspensão, tais como partículas finas dos terrenos por onde passa e que dão turbidez à mesma; pode também carrear substâncias animadas, como algas, que modificam seu sabor, ou ainda, quando passa sobre terrenos sujeitos à atividade humana, podem levar em suspensão organismos patogênicos. Em conseqüência da sua grande atividade, a água quimicamente pura não é encontrada na natureza. 2.7 – Classificação das Águas 2.7.1 - Água Potável Chama-se água potável a que é própria para o consumo humano, pelas suas qualidades organoléticas (odor e sabor), físicas, químicas e biológicas. Em outras palavras, água potável é a que, não contém, germes patogênicos, nem substâncias químicas além dos limites de tolerância, não são desagradáveis pelo seu aspecto. 2.7.2 - Água Poluída É a água que contém substâncias que modificam suas características e a tornam imprópria para o consumo. 2.7.3 - Água Contaminada É a que contém germes patogênicos.
  10. 10. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 6 2.8 - Características da Água para o Abastecimento A - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: estão relacionadas, principalmente, com o aspecto estético da água, temperatura. Inclui-se nestas características:  Cor: resulta da existência, na água, de substância em dissolução na água e não afeta sua transparência. Estas características 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. Mede-se em mg/l por comparação, em aparelhos chamados colorímetros. A escala que serve de comparação é a de platino-cobalto. Nos padrões de potabilidade a cor máxima admissível é de 20 unidades-padrão (uH). A unidade de cor é atualmente a unidade Hazen , sendo que Hazen é o que na antiga escala seria 1 mg/l;  Turbidez: causada pela presença de materiais em suspensão na água, tais como, partículas insolúveis de solo, matéria orgânica e organismos microscópios, a turbidez perturba sua transparência. É medida em mg/1, em aparelhos denominados turbidímetros, sendo o mais comum o de Jakson. Nos padrões de potabilidade, a turbidez máxima admissível; e de 5 unidades-padrão (uT).  Sabor e Odor: resultam da presença, na água, de alguns compostos químicos (Ex.: sais dissolvidos produzindo sabor salino, alguns gases (sulfidrico), resultando em maus odores) ou de outras, 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; B - CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS: determinação quantitativa de qualquer substância orgânica ou inorgânica que possa ser venenosa, injuriosa ou inconveniente, dosagem de substâncias desejáveis, pesquisa de compostos que sirvam de índices de poluição.  Salinidade: presença de sais dissolvidos como bicarbonatos cloretos, sulfatos.  Dureza: substâncias causadoras de dureza, como os cloretos, sulfatos e bicarbonatos de cálcio e magnésio. As águas duras consomem mais sabão e, além disso, são inconvenientes para a indústria, pois incrustam-se nas caldeiras e podem causar danos e explosões.  Agressividade: é uma característica da presença de gases em solução na água, como o 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.  Ferro e Manganês: são produtos que, em excesso na água, podem causar problemas, tais como: coloração avermelhada no caso do ferro, ou marrom, devida ao manganês, produzindo: manchas em roupas, peças sanitárias, sabor metálico, em doses elevadas, podem ser tóxicos.  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. 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 causam 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, pode resultar em problemas para o homem, tais como provocar alterações ósseas ou ocasionando a fluorose dentária (aparecimento de manchas escuras nos dentes).  Compostos tóxicos: alguns elementos ou compostos químicos, quando presentes na água, a tornam tóxica, podemos citar: cobre, zinco, chumbo,
  11. 11. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 7 cianetos, cromo hexavalente, cádmio, arsênio, selênio, prata, mercúrio, bário e o boro. Estas impurezas podem alcançar a água a partir dos esgotos industriais ou de usos agrícolas.  Fenóis: os fenóis e seus compostos, existentes em resíduos industriais, além de serem tóxicos, causam problemas em sistemas de tratamento d’água, pois combinam-se com o cloro, produzindo odor e sabor desagradáveis  Detergentes: os detergentes, principalmente os não biodegradáveis, são causadores de alguns problemas, quando incorporados à água: sabor desagradável; formação de espuma em águas agitadas; problemas operacionais em estações de tratamento de água e de tratamento de esgoto, 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 mortandade de peixes e prejuízos ao abastecimento público d’água. Substâncias indicadoras de poluição por matéria orgânica  Compostos nitrogenados: nitrogênio amoniacal, nitritos e nitratos. Os compostos de nitrogênio provêm de matéria orgânica e sua presença indica poluição recente ou remota. Quanto mais oxidados são os compostos de nitrogênio, tanto mais remota é a poluição. Assim, o nitrogênio amoniacal indica poluição recente e os nitratos indicam que a poluição ocorreu há mais tempo.  Oxigênio consumindo: A água possui normalmente oxigênio dissolvido em quantidade variável conforme a temperatura e a pressão. A matéria orgânica em decomposição exige oxigênio para sua estabilização; conseqüentemente, uma vez lançada na água, consome o oxigênio nela dissolvido. Assim, quanto maior for o consumo de oxigênio, mais próxima e maior terá sido a poluição.  Cloretos: existem normalmente nos dejetos animais. Estes, sob certas circunstâncias, podem causar poluição orgânica dos mananciais. C - CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS O meio aquático é habitado por um grande número, de formas vivas, vegetais e animais. Nestas, encontram-se os microrganismos, entre os quais acham-se os tipicamente aquáticos ou os que são introduzidos na água a partir de uma contribuição externa. Os microrganismos aquáticos desenvolvem, na água, suas atividades biológicas de nutrição, respiração excreção, etc. Provocando modificações de caráter químico e ecológico no próprio ambiente aquático. Os microrganismos de origem externa (Ex.: microrganismos patogênicos introduzidos na água junto com matéria fecal) normalmente não se alimentam ou se reproduzem no meio aquático, tendo apenas caráter transitório neste ambiente. Exames Bacteriológicos: indicam a presença ou não de microrganismos patogênicos, através da contagem do número de coliformes. Os coliformes são bactérias que habitam os intestinos dos animais de sangue quente (sua presença indica poluição fecal), assim, a quantidade de coliformes presentes representa uma medida do grau de poluição. A pesquisa de coliforme tem maior significado sanitário que a pesquisa direta de micróbios patogênicos, porque evidencia a poluição por excreta; em conseqüência , deve-se temer que organismos patogênicos ocorram de um momento para outro, mesmo na hipótese de exames específicos os revelarem ausentes na ocasião. A água em questão será caracterizada como potencialmente contaminada. Sua determinação se faz por técnicas bem estabelecida, os resultados são expressos em número de coliformes por 100 ml de amostra de água. Atualmente o número de coliformes ‚ expresso pelo denominado “Número Mais Provável” (N.M.P.), que é obtido através de estudos estatísticos; representa a quantidade mais provável de coliformes existentes em 100 ml de água da amostra. Os coliformes totais constituem um grande grupo de bactérias encontradas na água, no solo, e em fezes de seres humanos e de outros animais de sangue quente. Os coliformes fecais integram um grupo de bactérias originárias do trato intestinal humano e de outros animais. A Escherichia coli inclui-se entre os coliformes fecais, sendo um dos mais importantes indicadores. Embora os coliformes totais sejam usados como indicadores de
  12. 12. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 8 características bacteriológicas da água, a determinação de coliformes fecais é mais recomendada, pois os mesmos mostram, com maior precisão, a presença de matéria fecal. Os coliformes fecais não são, de um modo geral, patogênicos. No entanto, como existem em grande quantidade nas fezes, a sua presença na água indica que a mesma recebeu dejetos, podendo, então, conter microrganismos patogênicos. Uma água com coliformes fecais é suspeita de conter microrganismos causadores de doenças. Por isso, os padrões de qualidade da água para consumo humano (padrões de potabilidade) exigem a ausência total de coliformes fecais nas amostras de água destinada ao abastecimento da população Os coliformes fecais foram escolhidos como indicadores da qualidade bacteriológica da água, pelas seguintes razões: • existem em grande quantidade nas fezes; sua presença na água indica que a mesma recebeu dejetos. • sua sobrevivência na água é, de um modo geral, comparável à dos microrganismos patogênicos; não havendo coliformes, não deve haver microrganismos patogênicos; • são de determinação relativamente fácil em laboratório. D - PADRÕES DE POTABILIDADE Os padrões de potabilidade indicam ou fixam os limites gerais aceitáveis para as impurezas contidas nas águas destinadas ao abastecimento público. Os padrões podem ser estabelecidos, exigidos, adotados ou recomendados por:  Órgãos internacionais - (Organização Mundial de Saúde)  Instituições técnicas - (Associação Brasileira de Normas Técnicas)  Entidades governamentais. O critério de potabilidade adotado é: ―A água destinada ao consumo humano deve ser isenta de contaminantes químicos ou biológicos, além de apresentar certos requisitos de ordem estética‖. Entre os contaminantes químicos estão compreendidos os elementos ou compostos de radiações ionizantes. Entre os contaminantes biológicos são citados organismos patogênicos, principalmente vírus, bactérias, protozoários e vermes que, veiculados pela água, possam parasitar o organismo humano por ingestão ou simples contado. Os requisitos de ordem estética são principalmente; baixos índices de cor e turbidez e ausência de propriedades organolépticas; odor e sabor.
  13. 13. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 9 3 - ELABORAÇÃO DE PROJETO 3.1 - Planejamento de Sistemas de Abastecimento de Água  Importância do abastecimento de água: aspectos sanitários e aspectos econômicos.  Importância do Planejamento das obras de saneamento básico: Obter soluções que: ofereçam continuidade de funcionamento, ou seja, captação segura, não interrupção por acidentes freqüentes. Que ofereçam segurança (qualidade de água). Que ofereçam uma operação facilitada. Que sejam viáveis.  Requisitos necessários para um bom planejamento: informações abundantes e seguras. Levantamentos adicionais de campo envolvendo aspectos hidrológicos, geológicos, demográficos, econômicos, geo-politicos, administrativos. Profissionais experientes e qualificados.  Etapas de elaboração de projetos: relatório preliminar (R.T.P.), onde são abordados: dados da cidade, dados de população, dados dos mananciais, dados de projetos, com pré-dimensionamento e orçamento das alternativas apresentadas.  Projeto Executivo: projeto detalhado para fins de execução; projeto estrutural, projeto hidráulico, projeto elétrico, projetos especiais. Acompanhamento técnico das obras (fiscalização). Cadastro técnico final, conforme obra construída. 3.2 - Elementos Básicos para Desenvolvimento de Projetos Para a implantação de um sistema de abastecimento público de água, faz- se necessária a elaboração de estudos e projetos com vistas à definição precisa das obras a serem empreendidas. O projeto de um sistema de abastecimento de água deverá atender eficazmente a uma população futura (P) durante um determinado intervalo de tempo: período de projeto (T).  O período de atendimento das obras projetadas, também chamado de alcance do plano, varia normalmente entre 10 e 30 anos.  Estimativa de população para o período de alcance.  Consumo de água
  14. 14. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 10 4 - ESTIMATIVA DE POPULAÇÃO 4.1 - Objetivo Uma das condições de um sistema de abastecimento eficiente é que a água distribuída seja capaz de atender à demanda. Sem dúvida alguma a demanda de água cresce com a população. Um sistema de abastecimento, quando instalado, deve ter condições de fornecer água em quantidade superior ao consumo. Todavia, depois de certo número de anos, a demanda passa a corresponder à capacidade máxima de adução e, então, diz-se que o sistema atingiu o seu limite de eficiência. A população futura tem que ser definida por previsão. Como esta é sujeita a falhas, encontram-se sistemas atingindo o seu limite de eficiência antes ou depois de decorridos os n anos. O importante é que a previsão seja feita de modo criterioso, com base no desenvolvimento demográfico do passado próximo, a fim de que a margem de erro seja pequena. Geralmente n varia de vinte a trinta anos, prazo geralmente necessário à amortização integral do capital investido nas obras. 4.2 - Métodos de Previsão 4.2.1 - Processo de Extrapolação Gráfica a) Prolongamento Manual: Num sistema de coordenadas, leva-se ao eixo das abscissas os diversos anos para os quais se dispõe dos valores populacionais e estes no eixo das ordenadas para tanto utilizando-se escalas convenientes. Em seguida, marcam-se os diversos pontos correspondentes aos pares de valores ano - população, pelos quais faz-se passar uma curva. Prolonga-se a curva em observância à sua tendência natural de crescimento de modo que o novo trecho forme com o primeiro um conjunto harmonioso. Gráfico 4.1 – Prolongamento manual da curva de crescimento 10 20 30 40 50 60 70 1900 10 20 30 40 1950 60 70 80 90 2000 10 anos Pop.(milhab) b) Comparação com curvas de crescimento de outras cidades As cidades pesquisadas devem apresentar características análogas, população superior a da cidade em estudo. As cidades devem ser da mesma região geo-econômica. A transladação da curva não deve ser superior a 30 anos. 4.2.2 - Processo Aritmético Calcula-se o incremento populacional: r = (P1 – P0) / (t1 – t0) sendo : P0 = população do primeiro censo representativo, realizado no ano t0 P1 = população do segundo censo, realizado no ano t1
  15. 15. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 11 A população de projeto P, referente a data futura t é calculada pela formula: P = P0 + r (t – t0) 4.2.3 - Processo Geométrico Razão do crescimento geométrico no período conhecido: tt Pq P 01 1 0   População de projeto P: P = P0 (q)t-to 4.2.4 - Processo da Curva Logística Dados: P1, P2, P3 relativas a três datas anteriores: t1, t2, t3 A curva definida por estes três pontos obedece a equação logística bta e PsP    1 Onde P = população em determinado ano Ps = população de saturação e = base dos logaritmos neperianos a, b = parâmetro da curva t = alcance de projeto mais a diferença entre os tempos do último e do primeiro censo. (ex. alcance de projeto 30 anos, primeiro censo 1990 último censo 2010, t = 30 + 20 = 50) Condições: (T3 – T1) = 2(T2 – T1) , P1< P2 < P3 e P2 2 > P3 x P1 31 2 2 32131 2 2 2)( PPP PPPPPP Ps            1 1 ln P PP a s            )( ( ln 1 12 21 12 PPP PPP TT b s s 4.2.5 - População Flutuante Quando significativa, deverá ser levada em consideração a população flutuante das zonas balneárias e estações hidrominerais. 4.2.6 - Norma Casan - Comunidades de Pequeno Porte a) Quando a população prevista para o 20o ano for inferior ao dobro da população de início do plano, adotar-se-á como população de projeto a correspondente ao dobro. b) Quando a população de 20o ano for superior ao dobro da população do inicio do plano, adotar-se-á como população a correspondente ao triplo. 4.3 - Distribuição da População Em complementação à estimativa de população, faz-se necessária a previsão de como essa população ficará distribuída na cidade, o que será de maior importância sobretudo para o dimensionamento da rede de distribuição. Costuma-se definir o número de habitantes por hectare ou o número de habitantes por metro de canalização. No primeiro, caso, temos a densidade demográfica, geralmente usada no dimensionamento das redes pelo método de Hardy Cross. O número de habitantes por metro de canalização é útil no cálculo das redes ramificadas ou nas redes malhadas dimensionadas pelo processo de seccionamento fictício. Analisar a distribuição da população futura, influenciada por: condições topográficas, facilidades de expansão da área urbana, preços do terreno, planos diretores e urbanísticos, zoneamento, facilidades de transporte e comunicação, hábitos e condições sócio-econômicas dos moradores, etc. Consultar os levantamentos cadastrais. A densidade demográfica interessa principalmente ao projeto da rede de distribuição.
  16. 16. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 12 5 - PREVISÃO DE CONSUMO 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 na localidade que é função do número de habitantes à serem atendidos e do consumo per capita. - Normas das entidades federais: a) Para cidades com P < 50.000 hab. Recomendado- 150 a 200 l/hab.dia Mínimo - 100 l/hab.dia - Normas da CASAN: a) Para cidades de pequeno porte P < 5.000 hab. q = 150 a 200 l/hab.dia b) Para cidades com P > 5.000 hab. q  150 l/hab.dia Dentre os fatores que afetam o consumo per capita de água pode-se destacar: O clima; padrão de vida da população; hábitos da população; sistema de fornecimento e cobrança (serviço medido ou não); qualidade da água fornecida; custo da água (tarifa); pressão na rede distribuidora; consumo comercial; consumo industrial; consumo público; perdas no sistema; existência de rede de esgotos; entre outros fatores. 5.1 - Variações de Consumo A água distribuída para uma cidade, não tem vazão constante, mesmo considerada invariável à população consumidora. 5.1.1 - Variações Diárias k1 = maior consumo diário do ano, varia entre 1,2 e 2,0 vazão média diária do ano K1 = 1,2 - Normas CASAN k1 é‚ utilizado na determinação da vazão de dimensionamento para: captação, adução, estações de tratamento e elevatórias.(da captação até o reservatório). 5.1.2 - Variações Horárias K2 = vazão da hora de maior consumo, varia entre 1,5 e 3,0 vazão média horária no dia K2 = 1,5 - Normas CASAN K2 é utilizado para o dimensionamento da rede de distribuição (desde o reservatório até a rede). 5.1.3 - Volume de Água Necessária Vazão Média Q = P x q / 3600 x h (l/s) onde: Q = vazão média, l/s; P = população abastecível a ser considerada no projeto, hab.; q = taxa de consumo per capita em l/hab.dia; h = números de horas de funcionamento do sistema . Vazão dos Dias de Maior Consumo Q = P x q x K1 / 3600 x h (l/s) Vazão dos Dias de Maior Consumo e na Hora de Maior Consumo Q = P x q x K1 x K2 / 3600 x h (l/s)
  17. 17. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 13 5.2 - Consumo de Água para Combate a Incêndio O consumo anual destinado a combate de incêndio é desprezível. A vazão instantânea requerida pelos incêndios influem consideravelmente no dimensionamento dos reservatórios e redes de distribuição. Para cidades pequenas, não deverão ser previstas demandas especiais para combate a incêndios. Empregam-se as vazões normais disponíveis. Para cidades de maior porte, fica a critério do projetista o estabelecimento do tipo e amplitude da proteção contra incêndio a ser dada. Para P > 50.000 hab. deverão ser previstos hidrantes nas tubulações principais da rede de distribuição separados de 600 m no máximo. Para áreas de P > 150 hab./ha, os hidrantes deverão possibilitar uma vazão de 30 l/s. Para as demais áreas é permitida uma vazão de 15 l/s. 5.3 - Captação de Águas Superficiais  Obras de Captação Conjunto de estruturas e dispositivos construídos junto ao manancial, para a tomada de água destinada ao sistema de abastecimento. As obras de captação devem ser projetadas e construídas de forma que em qualquer época do ano sejam asseguradas condições de fácil entrada, d’água o, tanto quanto possível, da melhor qualidade encontrada no manancial em consideração. Outrossim, deve-se ter sempre em vista, ao desenvolver um projeto, facilidades de operação e manutenção ao longo do tempo. Por tratar-se, geralmente, de estruturas construídas junto ou dentro d’água, sua ampliação é, por vezes, muito trabalhosa. Por isso, recomenda-se a construção das partes mais difíceis numa só etapa de execução, mesmo que isto acarrete maior custo inicial.  Mananciais Os mananciais superficiais são constituídos pelos córregos, rios, lagos, represas e reservatórios artificialmente construídos. 5.4 - Captação em Rios A captação de rios tem sido em muitas regiões do país, a forma mais usual de utilização das águas de mananciais de superfície para o abastecimento de cidades em extensas regiões do país. As obras são relativamente simples, na maioria dos casos. Freqüentemente, os cursos d’água no ponto de captação, acham-se localizados em cota inferior à cidade; por isso, as obras de tomada estão quase sempre associadas à instalações de bombeamento. Essa circunstância faz com que os projetos das obras de captação propriamente ditas, fique condicionado ás possibilidades e limitações dos conjuntos elevatórios. 5.4.1 - Exame Prévio das Condições Locais  Inspeção Local:  possibilidade de implantação da obra;  se a geologia ou natureza do solo da região atravessada pelo rio favorece a presença de areia em suspensão na água.  Dados Hidrológicos (coletar ou medir diretamente)  vazões (máximas, médias e mínimas)  oscilações do nível de água  Exames Sanitários  pesquisar focos de poluição  coletar e analisar a água (T  1 ano)  Levantamento Topográfico  batimetria e sondagens geológicas
  18. 18. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 14 5.4.2 - Localização de Tomadas  Implantar em trechos retilíneos ou margem côncava (velocidades maiores, mais difíceis à ocorrência de bolsões de areia).  Estabelecer com precisão, as cotas de todas as partes da obra, tendo em vista:  permitir a entrada permanente de água para o sistema  proteger contra enchentes o equipamento eletromecânico  Estudar o acesso permanente ao local da captação  Pesquisar o fornecimento de energia elétrica 5.4.3 - Partes Constitutivas de Captação em Rio a) Barragens de nível, vertedores Quando: Qmin  Qdemanda, executam-se estas obras para elevar o NA e permitir a captação. b) Barragem de regularização Quando: Qdemanda > Qmin, constroem-se estas obras para armazenar água em períodos de estiagem. Condição: Qmédio  Qdemanda c) Dispositivos retentores de materiais estranhos  Caixas de areia (desarenadores): Retém os sólidos decantáveis (areia), assegurando escoamento a velocidade baixa.  Flutuadores: Para impedir a entrada, no sistema, de materiais flutuantes e em suspensão folhas, galhos de árvores, plantas aquáticas e ainda peixes, répteis e moluscos, utilizam-se como flutuadores peças que se conservam em cima d’água, nas proximidades da tomada, para manter afastados os materiais flutuantes.  Grades: Barras metálicas afastadas de 3 a 7 cm. Limpeza: manual ou mecanizadas.  Crivos: Peças adaptadas na extremidade de tubos imersos na água. São feitos de chapas perfuradas (válvulas de pé)  Telas: Peças com passagens pequenas, confeccionadas com fios metálicos. d) Dispositivos para controlar a entrada de água: Regulam ou vedam a entrada de água no sistema, para possibilitar reparos ou limpeza em caixas de areia, poços de tomada, válvulas de sucção ou em tubulações.  Comportas (stop-log) Placa de vedação movediça, que desliza em canaletas verticais. São instaladas em canais ou entradas de tubulação de grande diâmetro.
  19. 19. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 15  Válvulas ou registros Regula ou interrompe o fluxo de água em condutos fechados  Adufas Semelhantes as comportas, adaptadas na extremidade inicial de tubos de pequeno diâmetro. e) Canais e tubulações de interligação A ligação entre o rio e a caixa de areia ou poço das bombas, quando afastada das margens, é feita por: - canais abertos - tubulações fechadas Tubos - tomada no meio do rio - margens muito elevadas f) Poços de tomada ou sucção: Os poços de tomada destinam- se, essencialmente, a receber as tubulações e peças que compõem o trecho de sucção das bombas. Deverão ter dimensões apropriadas em planta e em elevação, para facilitar o trabalho de colocação ou reparação das peças e para assegurar entrada d’água ao sistema elevatório, qualquer que seja a situação do nível no rio. O projeto deverá prever condições que evitem a formação de redemoinhos (vórtex) no interior do poço de tomada; para isso há necessidade de se estudar convenientemente o ponto de entrada da água, em função da posição das tubulações ligadas à bomba.
  20. 20. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 16 6 - ADUÇÃO DE ÁGUA 6.1- Conceito A adução é a parte de um sistema de abastecimento de água constituída de canalizações, que se destinam a conduzir água entre 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. Interligam captação, estações de tratamento e reservatório. São canalizações de importância vital para o abastecimento das cidades, normalmente quando constituídas de uma só linha, como acontece na maioria dos casos. Qualquer interrupção que venham a sofrer, afetam o abastecimento da população, com conseqüências significativas. 6.2- Traçado Considerar:  topografia - evitar regiões muito acidentadas pois dificulta e onera a construção e manutenção.  características do solo - evitar terrenos rochosos e solos agressivos (atacam a tubulação).  obras complementares - evitar obras dispendiosas ou que encareçam a operação e a manutenção.  facilidade de acesso - para construção, operação e manutenção. 6.3- Classificação 6.3.1- Quanto a Natureza da Água Aduzida  adutora de água bruta  adutora de água tratada 6.3.2 - Quanto a Energia para Conduzir a Água a) adutora por gravidade - em conduto forçado - em conduto livre ou aqueduto - combinação de conduto forçado e livre
  21. 21. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 17 b) adutora por recalque c) adutora mistas  parte por recalque e parte por gravidade 6 .4 - Dimensionamento das Adutoras Para o dimensionamento de uma adutora há necessidade do conhecimento prévio dos seguintes elementos:  vazão de adução (Q)  comprimento (L)  material do conduto, que determina a rugosidade (por exemplo: Coeficiente C da fórmula de Hazen & Williams,  da fórmula de Bazin, n da fórmula de Ganguillet & Kutter e também de Manning). A vazão de adução, Q, é estabelecida em função da população a ser abastecida, da quota percapita, do coeficiente relativo ao dia de maior consumo (K1) e do número de horas de funcionamento. A diferença entre os níveis de água e o comprimento, em geral são dados físicos conhecidos. a) Adutoras por gravidade  Condutos livres: Para os condutos livres, têm sido comumentemente aplicadas as fórmulas de Bazin, Ganguillet & Kutter ou ainda a chamada fórmula de Kutter simplificada. Normalmente as adutoras são dimensionadas para a vazão do dia de maior consumo. Q = P x q x K1 / 3600 h onde: Q = vazão de adução (Q max. Diária) (l/s) q = consumo per capita (l/hab. dia) P = população abastecivel K1 = coef. de variação diária  cálculo da velocidade A velocidade é dada pela expressão de Chezy: V = C (RI)1/2 onde: V = velocidade C = coeficiente que depende da natureza e do estado das paredes do conduto. R = raio hidráulico I = declividade Segundo Bazin: C = 87 (R)1/2 / m+(R)1/2 A fórmula de Bazin pode também ser escrita sob a forma de V = Rx I0,5 Onde: C e x dependem da categoria da parede do canal. Segundo Kutter C = 100 (R)1/2 / m+(R)1/2 A fórmula de Kutter pode ser escrita ainda com: V = CRx I0,5 Onde: C e x são valores tabelados que dependem da categoria das paredes. Os valores de C e x estão expressos na tabela 6.1.
  22. 22. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 18 cálculo da área da seção A = Q/V  Condutos forçados: Para os condutos forçados é de uso mais corrente, a fórmula de Hazen- Williams V = 0,355 x C x D0,63 x J0,54 Q = 0,2785x C xD2,63 xJ 0,54 onde: Q = Vazão (m³/s) V = velocidade na tubulação (m/s) C = coeficiente rugosidade do material (tabela 6.2) D = diâmetro (m) J = perda de carga unitária (m/m) Tabela 6.2 - Valores de C para cálculos de condutos forçados Hazen Hilliams Material C Condutos muito lisos (cimento ou argamassa muito lisos; cimento amianto; cobre, lado ou plástico) 140-145 Condutos lisos (condutos novos de ferro fundido, concreto ou argamassa lisos; tubos de cimento amianto com muitos amos de serviço, lado, bronze ou chumbo em condições médias).. 130 Condutos lisos (madeira, ferro fundido com 3 anos de serviço, aço soldado, concreto com revestimento de argamassa em condições médias) 120 Condutos de chapas de aço soldadas; condutos de ferro fundido com grande diâmetro e 10 amos de serviço 115 Condutos novos de aço rebitado; ferro fundido com 10 anos de serviço; condutos cerâmicos, vitrificados, em boas condições 110 Condutos de ferro fundido, com 13 a 20 anos de serviço; condutos de esgoto; alvenaria de tijolo bem executado 100 Condutos de aço rebitado, com 15 a 20 anos de serviço 95 Condutos de ferro fundido com 20 a 30 anos de serviço; condutos de pequeno diâmetro com 15 a 20 anos 90 Condutos de ferro fundido com 30 a 40 amos 80 Tubos de aço corrugado 60 Túneis em rocha, sem revestimento 38 a 50
  23. 23. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 19 b) Adutoras por Recalque São elementos conhecidos: Q = vazão de adução L = extensão da adutora C = coeficiente de rugosidade do material utilizado H = altura geométrica total Pré - Dimensionamento (fórmula de Bresse) A solução do problema é hidraulicamente indeterminada. Um pré- dimensionamento, que determina o diâmetro das adutoras por recalque é realizado através da fórmula de Bresse, onde: A experiência mostra que a solução mais conveniente é aquela ligada a um diâmetro D que para dada vazão Q proporcione a velocidade em torno de 0,90m/s, que é denominada velocidade econômica. D = K (Q)1/2 (bombeamento: 24 horas) Onde: D = diâmetro da tubulação de recalque em (m) K = coeficiente de Bresse - varia de 1,0 á 1,4 (para fofo K= 1,2) Q = vazão de adução em m3 /s Para bombeamento menor do que 24 horas D = 1,3 (n/24)1/4 x Q1/2 (n = no de horas de bombeamento) Dimensionamento Final Calcular ―D‖, estuda-se entre três diâmetros comerciais com valores em torno do calculado pela fórmula de Bresse, o que torne as instalações mais econômicas.(tabela 6.3) A potência consumida em CV pelo conjunto moto-bomba, será calculada pela expressão: P = Q x Hmt x W/ 75 x  onde: P = potência requerida pelo conduto moto-bomba em CV Q = vazão aduzida em l/s Hmt = altura manométrica total em (m) W = peso específico da água em kgf/m3 , na prática igual a 1000 kgf/m3  = rendimento global do conjunto moto-bomba (bomba x motor) Hmt é a soma das alturas geométricas com a perda de carga total. A potência também pode ser calculada em KW pela fórmula: P = 0,736 QH/75 onde: P = potência requerida pelo conduto moto-bomba em KW Q = vazão aduzida em l/s Hmt = altura manométrica total em (m)  = rendimento global do conjunto moto-bomba (bomba x motor)
  24. 24. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 20 Tabela 6.3 - Quadro comparativo 6.5 - Peças Especiais e Órgãos Acessórios Numa adutora por gravidade, em condutos forçados, aparecem normalmente as seguintes peças especiais:  Válvulas ou registros de parada - destinam-se a impedir o escoamento na tubulação adutora, para tanto apenas um, localizado da extremidade de montante seria suficiente.  Válvulas ou registros de descarga - localiza-se nos pontos baixos das adutoras, em derivações à linha para permitir a saída de água sempre que for necessário.  Ventosas - localiza-se nos pontos altos da rede. Facilitam a saída de ar da rede, quando está estiver sendo cheia e quando a rede esta sendo esvaziada permite a entrada de ar. É de praxe colocar-se um registro em todos os pontos altos do conduto, entre as duas ventosas. Quando utilizada uma ventosa, solução menos desejável, deverá ficar a jusante da mesma. Tais registros serão adicionados de mais dois, um na extremidade de montante e outro na de jusante do conduto. Nas adutoras por recalque aparecem também:  Válvulas de retenção – são 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. a DIÂMETRO (mm) b Velocidade de escoamento (m/s) c Perda de carga unitária J (m/km) d Perda de carga ao longo da tubulação (m) e Perdas localizadas (m) f Perda de carga total (m) g Altura manométrica total – Desnível + Perda de carga total (m) h Potência consumida com rendimento de  = 60% (kW) i Energia consumida por dia (kWh) j Dispêndio anual com energia ($) l Custo total dos tubos ($) m Custo de 2 conjuntos moto-bomba e equipamentos elétricos ($) n Custo total dos tubos + moto-bomba ($) o Amortização anual e juros referentes a tubos e moto-bomba ($) p Dispêndio anual global = soma de j + o ($)
  25. 25. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 21  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 a atmosfera e, portanto não há perda total da pressão. 6.6 - Materiais Empregados em Adutoras Devido ás diferenças existentes entre os materiais e métodos de fabricação de tubos e acessórios, a aplicabilidade de cada tipo deverá ser estudada criteriosamente em cada caso, tendo-se em conta principalmente às condições de funcionamento hidráulico da adutora, a pressão interna e a durabilidade do material, face às características do solo, às cargas externas e à natureza d’água transportada. Os materiais normalmente empregados para as linhas adutoras e sub- adutoras são: ferro fundido, revestido ou não internamente; ferro dúctil; aço soldado; concreto armado simples; concreto armado protendido; cimento-amianto; materiais especiais (PVC, plásticos, fibra de vidro, etc.). Nas adutoras em conduto forçado funcionando por gravidade, utilizam-se extensamente os tubos de ferro fundido, de aço, de cimento-amianto e de concreto simples ou armado. Já nas adutoras de recalque, devido à maior ocorrência de golpes de aríete, são preferidos os tubos de ferro fundido ou de aço, em vista da maior resistência que oferecem à pressão interna.
  26. 26. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 22 7 - RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO São unidades destinadas a compensar as variações horárias de vazão e garantir a alimentação de distribuição em casos de emergência, fornecendo água necessária à manutenção de pressões na rede. A colocação do reservatório entre o sistema – captação – adução – tratamento – rede de distribuição possibilita adotar uma vazão constante para os diversos órgãos do abastecimento de água. 7.1 - Tipos de Reservatórios de Distribuição 7.1.1 - Quanto à Localização no Sistema a) Reservatório de montante O reservatório situado à montante da rede de distribuição causa uma variação relativamente grande da pressão nas extremidades de jusante da rede. b) Reservatório de jusante Também chamado de reservatório de sobras porque recebe água durante as horas de menor consumo e auxilia o abastecimento da cidade durante as horas de maior consumo. Este reservatório possibilita uma menor oscilação de pressão nas zonas de jusante da rede. 7.1.2 - Quanto à Localização no Terreno Podem ser:  Reservatórios enterrados - tem formato ditado pela economia: retangular ou circular;  Reservatórios semi-enterrados  Reservatórios elevados - geralmente contribuem para o embelezamento paisagístico. 7.2 - Quanto ao Material de Construção Podem ser construídos de diversos materiais:  alvenaria  concreto armado comum  concreto protendido  aço  madeira  em terra com paredes revestidas etc. 7.3 - Capacidade dos Reservatórios  Método da Senóide Hipótese: a variação de consumo diário de uma cidade é representada por uma senóide  área inferior = volume em excesso nas horas de menor consumo  área superior = volume em déficit, relativo à adução nas horas de maior consumo LINHA PIEZOMETRICA LP NA ETA LINHA PIEZOMETRICA LP ETA NA
  27. 27. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 23 O reservatório armazena água durante o tempo em que QAD > QDEM e abastece a cidade durante as horas de maior consumo QDEM > QAD, completando a adução QDEM = QAD + QR Capacidade do reservatório Cm = k2 - 1 x V  onde: V = volume do dia de maior consumo (V = P q K1) K2 = coef. da hora de maior consumo Acrescer margem de segurança para atender outras demandas No Brasil, utiliza-se para capacidade total do reservatório CT = V/3 em casos especiais CT = V/2 e até mesmo CT = V No caso de reservatórios elevados, por medida econômica, tolera-se o dimensionamento na base de 1/5 do volume a ser distribuído em 24 horas. Quando existirem reservatórios elevados e enterrados, a capacidade total deverá corresponder a 1/3 do volume distribuído em 24 horas. A capacidade da torre é estabelecida de modo a evitar uma freqüência excessiva de partidas e paradas das bombas e garantir uma reserva mínima em cota elevada, para o caso de possíveis interrupções nos fornecimentos de energia elétrica (30 minutos ou mais). OBS.: Os reservatórios de distribuição são dimensionados para satisfazer as seguintes condições:  funcionar como volantes da distribuição, atendendo à variação horária do consumo, (capacidade superior 1/6 do volume consumido em 24 horas);  assegurar uma reserva de água para combate a incêndio, (parcela mínima: pequenas cidades = 250 m3 , e preferivelmente 500 m3 );  manter uma reserva para atender as condições de emergência (acidentes, reparos nas instalações, etc.,(um acréscimo de 33% sobre a soma das parcelas anteriores);  atender à demanda no caso de interrupções de energia elétrica (sistemas com recalques)  manutenção de pressões na rede distribuidora. 7.4 – Dimensões Econômicas. Os reservatórios têm seu formato ditado pela economia de material necessário para sua confecção, em geral são construídos com duas câmaras, no caso de reservatórios elevados os mesmos devem contribuir para o embelezamento paisagístico, mantendo assim uma certa harmonia com o espaço urbano. A figura a seguir mostra as dimensões econômicas de reservatórios bem como as canalizações de entrada e saída. A altura recomendada varia de 3 a 5 metros.
  28. 28. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 24 8 - REDE DE DISTRIBUIÇÃO 8.1 – Definição É a unidade do sistema que conduz a água para os pontos de consumo (residências, indústrias, etc.). É constituída de tubulações e peças especiais dispostas convenientemente a fim de garantir o abastecimento das unidades componentes da localidade abastecida. Os condutos formadores da rede de distribuição podem ser assim classificados: a) condutos principais; Dá-se a denominação de condutos principais aos condutos de maior diâmetro, responsáveis pela alimentação dos condutos secundários. b) condutos secundários; Os condutos secundários, de menor diâmetro, são encarregados do abastecimento direto as residências a serem atendidos pelo sistema. 8.2 - Tipos de Rede Em função da disposição dos condutos principais as redes podem ser: a) rede em espinha de peixe b) rede em grelha c) redes malhadas (condutos principais formam ―círculos ou anéis‖, lembrando a disposição em malhas.) 8.3 - Cálculo da Vazão de Distribuição Q = P x q x K1 x K2 / 86400 onde: Q = vazão máxima horária q = consumo per capita P = população K1 = coeficiente do dia de maior consumo K2 = coeficiente da hora de maior consumo 8.4 - Vazão Especifica É a vazão a partir da qual são determinadas as vazões de dimensionamento. Podem ser calculadas: - por unidade de comprimento: qd = P x q x K1 x K2 (l/s.m) 86400 x Lt - por unidade de área: qd = P x q x K1 x K2 (l/s ha) 86400 x A onde: Lt = extensão total da rede em metros A = área abrangida pela rede em hectares A tabela 8.1 apresenta valores típicos para estimar a taxa de ocupação por hectare, sugerida pelo professor J. M. Azevedo Neto. ETA ETA ETA
  29. 29. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 25 Tabela 8.1 – Densidade demográfica. Áreas Típicas População (hab/ha) Áreas periféricas, casa isoladas (lotes grandes) 27 a 75 Casas isoladas, lotes médios e pequenos 50 a 100 Casas germinadas ( 1 pavimento) 75 a 150 Casas germinadas ( 2 pavimentos) 100 a 200 Prédios de apartamentos : pequenos grandes 150 a 300 300 a 900 Áreas comerciais 50 a 150 Áreas industriais 25 a 75 Densidade média global 50 a 150 8.5- Dimensionamento da Rede 8.5.1- Método do Seccionamento Fictício O método baseia-se na transformação da rede malhada em outras ramificadas, através de pontos de seccionamento que dão origem a extremidades livres, na realidade inexistentes. rede malhada rede ramificada A escolha dos pontos de seccionamento deve ser feita de modo que o percurso da água até eles, a partir do ponto de alimentação, seja o menor possível. No projeto de um sistema de distribuição de água é usual o emprego de planilha de cálculo. 8.5.2 - Marcha de Cálculo: 1) Traçam-se a lápis, na cópia da planta da cidade, fazendo uso de régua e curva francesa (se necessário), as tubulações da rede, que geralmente devem coincidir com o eixo das ruas. Não devem passar pelos eixos nos seguintes casos:  se a rua só tiver construção de um lado. Então, a tubulação deve passar próxima a essas construções para reduzir o custo das ligações domiciliárias;  se a rua for bastante larga, a ponto de tornar mais econômico o emprego de duas tubulações, ao invés de uma, tendo-se em vista as ligações domiciliárias. Neste caso as tubulações devem ser lançadas nos passeios. 2) Na mesma planta, determinam-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, possuíres grande extensão ou apresentarem cotas topográficas intermediárias bem superiores ou inferiores às das extremidades, então serão devidamente desdobrados. 3) 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. 4) Copia-se em folha de papel transparente o esboço da rede, inclusive comprimentos e cotas topográficas, definidos nos três itens procedentes. 5) Transforma-se, através de um seccionamento criterioso, a rede malhada em outra 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 de água. Nesta 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 secionado para indicar que essa extremidade funciona como se fosse livre. 6) Numeram-se todos os trechos com números arábicos de acordo com o sentido crescente das vazões.
  30. 30. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 26 7) Levam-se para planilha de cálculo, convenientemente preparada, todos os trechos, dispostos em ordem numérica, de modo que para eles constem: nome da rua; extensão do trecho e as cotas topográficas. 8) Na planilha, calcula-se, para cada trecho, a vazão de jusante, marcha, montante e fictícia. Jusante: quando diferente de zero, é igual á soma das vazões de montante dos trechos alimentados pelo trecho em estudo. Marcha: a vazão de distribuição em marcha é obtida multiplicando-se o comprimento do trecho pela vazão unitária de distribuição, expressa em litros por segundo e por metro. Q’ = qu x l Montante: soma-se a vazão de jusante com a de distribuição em marcha. O cálculo é iniciado nos trechos seccionados ou de extremidade livres, uma vez que neles a vazão de jusante é conhecida e igual a zero. Qm = Qj + Q’ Fictícia: a vazão fictícia de dimensionamento é a media da vazão de jusante e de montante. Qf = Qm + Qj /2 Tabela 8.2 – Limites de velocidade 9) Ainda na planilha, em função da vazão fictícia de dimensionamento e dos limites de velocidades indicados, na tabela 8.2 assinala-se para cada trecho o valor do seu diâmetro. Obs.: Para obter-se os valores máximos de velocidade para os demais diâmetros, pode- se usar a fórmula sugerida por Azevedo Neto. V = 0,6 + 1,5D 10) Com a extensão, a vazão fictícia de dimensionamento e com o diâmetro, determina-se a perda de carga em cada trecho, através da fórmula de Hanzen- Williams. hp = l x 10,649 x C-1,852 x D-4,87 x Q1,852 com: C = 100 para ferro fundido C = 130 para cimento-amianto e ferro fundido cimentado C = 140 para material plástico Salvo indicações em contrário para esses coeficientes, fazendo-se uso de tabelas. Ábacos ou monogramas. 11) 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 cota dinâmica mínima de 10 a 15 metros ou estática máxima de 60 metros, conforme o caso. O limite inferior é estabelecido, a fim de que a rede possa abastecer diretamente prédios de até dois pavimentos e o superior, para prevenir: maiores vazamentos nas juntas das tubulações; danos nas instalações prediais (válvulas de flutuador). 12) A partir da cota piezométrica do ponto mais desfavorável (pressão máxima ou mínima preestabelecida 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. As pressões dinâmicas em cada trecho são a diferença entre a cota piezométrica e a cota do terreno. No final da operação, ficará definido o nível médio de água do reservatório, que corresponde cota piezométrica de montante do trecho de número mais elevado. Essa mesma operação pede ser feita de modo inverso, começando-se por atribuir uma cota ao nível médio de água do reservatório, o que permitirá a determinação das pressões disponíveis em todos os trechos. 13) Verifica-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 de 10 por cento. Diâmetro (mm) Velocidade máxima (m/s) Vazão máxima (l/s) 40 0,55 0,62 50 0.60 1.20 75 0.70 3.20 100 0.75 6.10 125 0.80 10.40 150 0.80 14.60 175 0,90 21,7 200 0.90 29.20 250 1.00 50.70 300 1.00 72.80 350 1.10 109.18
  31. 31. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 27 14) Altera-se o traçado da rede, o seu seccionamento ou o diâmetro de algumas tubulações, se o afastamento considerado no item anterior superar ou 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. 15) No final deste capitulo é apresentado um modelo de tabela, para ser usada no dimensionamento de uma rede de distribuição de água pelo método do seccionamento fictício. 8.6 - Condições para os Sistemas de Distribuição de Água  O sistema de distribuição de água deve ser projetado e construído para funcionar, durante todo o tempo, com a pressão adequada em qualquer ponto da rede.  A segurança oferecida pela água deve ser mantida em toda a rede, sem alteração de qualidade.  O sistema deve incluir registros e dispositivos de descarga em todos os pontos convenientes para possibilitar reparos e descargas, sempre que houver necessidade sem interrupções prejudiciais para o abastecimento.  O sistema deverá estar protegido contra poluição externa, os reservatórios deverão ser cobertos e deve ser evitada qualquer possibilidade de introdução de água nas canalizações.  Sempre que possível, as canalizações de água potável devem ser assentadas em valas situadas a mais de 3,00m dos esgotos. Nos cruzamentos, a distância vertical não deveria ser inferior a 1,80m. Quando não for possível guardar estas separação, recomendam-se cuidados especiais para proteção da canalização de água contra a contaminação pelos esgotos. Esses cuidados podem incluir revestimento dos condutos de esgoto com concreto, ou emprego de tubos de ferro fundido com juntas estanques. 8.7 - Materiais Empregados  ferro fundido: é usado praticamente em todas as obras de engenharia sanitária: - adutoras - redes de distribuição - canalizações dos reservatórios - estações de tratamento de água - redes de distribuição  tubos de concreto: - adutoras - redes de distribuição (é raríssimo)  tubos de aço: - adutoras de grande diâmetro estes tubos podem ser: - sem revestimento - com revestimento (asfalto, por ex.) - tubos galvanizados  tubos de plásticos: - rede de distribuição  Polietileno de alta Densidade (PEAD)  Fibra de Vidro
  32. 32. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 28 REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA – FOLHA DE CÁLCULO CIDADE Coeficiente de rugosidade = q = l/sm Trecho Rua Extensão (m) Vazão (l/s) Diâmetro (mm) Velocidade (m/s) Cota Piezométrica Montante (m) Perda de carga Total (m) Cota Piezométrica Jusante (m) Cota do Terreno (m) Pressão Disponível (m) OBS.Jusante Marcha Montante Fictícia Montante Jusante Montante Jusante
  33. 33. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 29 VERIFICAÇÃO DAS PRESSÕES PONTOS PRESSÕES DIMÂMICAS VALOR MÉDIO AFASTAMENTO % DO VALOR MÉDIO P 1 P 2
  34. 34. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 30 9 - CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 9.1 - Introdução Denomina-se água subterrânea, a água presente no subsolo, ocupando os interstícios, fendas, falhas ou canais existentes nas diferentes camadas geológicas, e em condições de escoar, obedecendo aos princípios da hidráulica. As fontes, minas e nascentes, são formas de surgência natural da água subterrânea na superfície do terreno. Os poços rasos ou profundos destinados a permitir a retirada artificial da água subterrânea das camadas em que se encontram. A técnica de extração de água do sub-solo tem vasto campo de aplicação na engenharia civil. Destacam-se as obras de rebaixamento de lençóis para permitir a construção de estruturas, de drenagem de pântanos, para fins de saneamento ou recuperação de terras e em particular, as obras para obtenção de água para abastecimento às populações e as industrias, ou para utilização na agricultura e pecuária. 9.2 - Estudo dos Aqüíferos O estudo dos tipos de captação da água subterrânea que abrange cerca de 97% da água doce existente na Terra, exige o conhecimento da sua distribuição no subsolo. A ocorrência é conhecida através do estudo da distribuição vertical da água nas formações geológicas situadas abaixo da superfície da crosta terrestre. A parte superior da crosta, normalmente porosa até uma certa profundidade, denominada zona de fratura da rocha, apresenta poros ou aberturas que podem estar total ou parcialmente cheios de água. A camada superior do solo onde as aberturas estão só parcialmente ocupadas pela água é denominada zona de aeração e a situada imediatamente abaixo, zona de saturação. A zona de saturação é a mais importante, podendo ser considerada como um vasto reservatório ou conjunto de reservatórios naturais, cuja capacidade é o volume total dos poros nas rochas que se encontram cheias de água. A espessura da zona de saturação é variada, sendo determinada através do conhecimento da geologia local, disponibilidade de poros nas formações geológicas, capacidade de recarregamento e do movimento da água que se processa na zona, desde as áreas de recarregameato, até as áreas ou pontos de descarga. A figura 9.1 apresenta o inter-relacionarnento da água superficial com a subterrânea. Figura 9.1 – Inter-relacionamento das águas superficiais e subterrânea. As formações ou camadas situadas no interior da zona saturada das quais se pode obter água subterrânea para utilização pelo homem são denominadas aqüíferos. Uma unidade geológica é considerada um aqüífero quando possui poros cheios de água suficientemente grandes para permitir que a água se escoe através deles para os poços ou fontes, com uma vazão de saída nestes pontos que serve para suprir o abastecimento de água das comunidades.
  35. 35. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 31 Os aqüíferos que se situam no topo da parte saturada de formação geológica têm a água que enche os seus poros submetida à pressão atmosférica, como se ela estivesse ocupando um reservatório aberto, e são denominados aqüíferos freáticos. A carga hidráulica para qualquer nível dentro do aqüífero freático é igual à profundidade abaixo do nível estático da água nele contida. Quando um poço é perfurado, o nível d’água dentro dele atinge o nível estático do aqüífero. Em certos casos, pode existir uma zona de saturação localizada acima do aqüífero principal. Esta situação pode ocorrer quando existir uma camada impermeável dentro da zona de aeração capaz de interromper a percolação da água, forçando a água a se acumular numa área limitada acima do aqüífero. A zona de saturação pode conter camadas de solo permeáveis e impermeáveis, as camadas permeáveis constituindo os aqüíferos. A figura 9.2 mostra a distribuição da água subterrânea no solo. Quando um aqüífero se situa entre duas camadas impermeáveis, é denominado aqüífero confinado ou artesiano e, em virtude disto, a água nele contida não fica submetida à pressão atmosférica, e sim à pressão maior que esta. 9.3 – Conceitos e Definições das Águas Subterrâneas Para melhor compreensão dos fenômenos ligados a água subterrânea por meio de poços, torna-se indispensável significado dos termos abordados a seguir. Porosidade (P). A porosidade é a percentagem de vazios (poros) existentes no material. P = (Volume de vazios/ volume total) x 100 Quando um material se encontra saturado, todos os seus vazios ficam preenchidos com água, de modo que multiplicando-se a porosidade pelo volume do material obtém-se o volume da água de saturação. Vs = Vm x P Aliás, a determinação do volume da água de saturação é um meio de que se lança mão para o conhecimento da porosidade. A porosidade é tanto maior quanto maior for o número e dimensões dos poros. Depende pois do tamanho, forma, uniformidade e arrumação dos grãos que compõem o material. Quando a granulométria do material é uniforme, a porosidade é maior que em se tratando de partículas de tamanhos diferentes, pois neste caso as menores ocupam os vazios deixados pelas maiores. O coeficiente de uniformidade, conceituado mais adiante, tem, portanto, alguma ligação com a porosidade. De modo geral tem-se como grande toda porosidade superior a 20%, média entre 5 e 20% e pequena, inferior a 5%. Produção especifica. A ação da gravidade é incapaz de retirar de um material toda a sua água de saturação, já que uma parcela desta fica retida nos interstícios devido à atração molecular da película que envolve os grãos. A produção específica de um material granular é justamente a percentagem de sua água de saturação que se liberta pela ação da gravidade.
  36. 36. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 32 Para calcular a produção específica, coloca-se num cilindro de fundo afunilado e provido de torneira (fechada) o material seco que em seguida é saturado. Abrindo-se totalmente a torneira, a água começa a escoar-se com vazão decrescente até chegar a formar gotas, as últimas muito se distanciando no tempo de uma para outra. Então tem-se: Produção específica = (volume libertado / volume de saturação)x100 Pelo exposto, a produção especifica independe do tempo. Em outras palavras, para materiais de mesma produção específica pode ser diferente o tempo em que se libera, totalmente, a água drenável. A produção específica é da ordem de 25% em pedregulho, de 10 % em areia fina e de 3 % em argila. 9.4 - Vantagens do Uso de Águas Subterrâneas Pode-se resumir as vantagens do aproveitamento de águas subterrâneas em três pontos: a) qualidade, geralmente satisfatória, para fins potáveis; b) relativa facilidade de obtenção; c) possibilidade de localização de obras de captação nas proximidades das áreas de consumo. 9.5 – Qualidade da Água - Físicas – Normalmente boas devido a filtração lenta reduz a cor e a turbidez - Biológicas – a filtração lenta possibilita a inexistência de bactérias, a menos que o lençol esteja sendo atingido por uma fonte poluidora perto do ponto de captação. - Químicas – pode conter sais solúveis em excesso. A dureza pode ser elevada, em alguns aqüíferos. 9.6 – Hidráulica de Poços  Nível estático do poço - é o nível de equilíbrio da água no poço, quando o mesmo não está sendo bombeado.  Nível dinâmico do poço - é o nível de água no poço, quando o mesmo estiver sendo bombeado. O nível dinâmico está relacionado com a vazão de água retirada e com o tempo decorrido desde o início do bombeamento. Quando, para um dada vazão o nível se estabiliza, tem-se o denominado nível dinâmico de equilíbrio, relativo à vazão em causa. Neste caso, portanto se estabelece um regime permanente.  Abaixamento ou depressão - é a distância vertical compreendida entre os níveis estáticos e dinâmico do interior do poço.  Superfície piezométrica de depressão ou cone de depressão - em poços freáticos, é a superfície real formada pelos níveis de água em volta do poço, quando em bombeamento. Em poços artesianos‚ a superfície imaginária formada pelos níveis piezométricos. Em ambos os casos, tem a forma de um funil com o vértice no próprio poço.
  37. 37. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 33  Curva de abaixamento ou de depressão - é a curva formada pela interseção da superfície piezométrica por um plano vertical que passa pelo poço. Os dois ramos da curva nem sempre são simétricos. A assimetria‚ mais acentuada em lençóis freáticos e no plano coincidente com a direção de escoamento da água subterrânea. Pode-se conhecer a curva de abaixamento abrindo poços de observação num plano diametral em relação ao poço em bombeamento, e medindo os respectivos níveis de água.  Zona de influência do poço - é constituída por toda a área atingida pelo cone de depressão de um poço. Um outro poço qualquer perfurado dentro dessa zona, terá, quando bombeado, uma redução em seus níveis estáticos e dinâmicos, sendo, portanto prejudicado pelo bombeamento do primeiro. Não é possível, sem conhecer as características do aqüífero e a vazão de bombeamento de um poço, prever a extensão da zona de influência.  Regime de equilíbrio - Situação que se verifica em um poço quando o nível dinâmico no seu interior para uma vazão de bombeamento constante mantém- se inalterável no decorrer do tempo. Essa condição ocorre quando a vazão de escoamento da água subterrânea, na faixa abrangida pela zona de influência do poço, equilibra a vazão retirada. Portanto, atingido o regime de equilíbrio, a superfície piezométrica de depressão, a curva de abaixamento e a zona de influência do poço, não mais variam com o tempo. O tempo necessário para se obter o equilíbrio perfeito do nível dinâmico, varia amplamente com a vazão de bombeamento e as características do aqüífero. Poderá não ser nunca alcançada. 9.7 – Desinfecção Após a construção das obras o poço deverá ser desinfetado. Só assim a água a ser fornecida estará em condições de uso. Os agentes desinfetantes mais comumente usados são os compostos de cloro: - hipoclorito de cálcio (superior a 65% de Cl); - cloreto de cal (cerca de 30% de Cl,); - hipoclorito de sódio (cerca de 10% a 15% de Cl); - água sanitária (cerca de 2% a 2,5% de CL). 9.7 1 - Quantidade de Desinfetante a Usar: - solução a 50 mg/l de Cl, — tempo de contato 12 horas; - solução a 100 mg/l de Cl, — tempo de contato 4 horas; - solução a 200 mg/l de Cl, — tempo de contato 2 horas. 9.7.2 - Técnica de Desinfecção: - cubar o reservatório ou poço a ser desinfectado; - calcular o desinfetante a ser usado; - preparar a solução desinfetante a 5%, pesando o produto e despejando-o em água limpa. Agitar bem e depois deixar em repouso; - desprezar a borra e derramar a solução no poço. Agitar o mais possível e deixar a solução permanecer em contato com o poço o tempo necessário, de acordo com a dosagem, 2 - 4 - 12 horas. Findo o prazo, esgotar o poço até que nenhum cheiro ou gosto de cloro seja percebido na água. Se possível, confirmar o resultado da desinfecção pela análise bacteriológica antes de utilizar a água para bebida. Observação: - A desinfecção com solução forte de 100mg/l de Cl, deve ser precedida de limpeza, com escovas, de todas as superfícies do poço, paredes, face interna da tampa, tubo de sucção; - As amostras para análise bacteriológica devem ser colhidas depois que as águas não apresentem mais nenhum odor ou sabor de cloro; - A desinfecção de um poço elimina a contaminação presente no momento, mas não tem ação sobre o lençol de água propriamente dito, cuja contaminação pode ocorrer antes, durante e depois da desinfecção do poço.
  38. 38. Saneamento Básico Prof. Carlos Roberto Bavaresco 34 10 - TRATAMENTO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Os serviços públicos de abastecimento devem garantir um fornecimento de água segura e de boa qualidade de acordo com os padrões de potabilidade. A necessidade de tratamento e os processos utilizados deverão ser determinados de acordo com os resultados representativos obtidos de analise dos mananciais escolhidos. O tratamento deverá ser adotado e realizado apenas depois de demonstrada sua necessidade e, sempre que a purificação for necessária, compreender somente os processos imprescindíveis à obtenção da qualidade que se deseja, com custo mínimo. O tratamento é a técnica que tem por finalidade reduzir as impurezas prejudiciais e nocivas. O tratamento tem como finalidade fundamental melhorar a qualidade da água natural, sob os seguintes aspectos:  sob o ponto de vista sanitário: remoção de bactérias, protozoários e outros organismos, substâncias venenosas, teor excessivo de compostos orgânicos;  sob o ponto de vista estético: correção da cor, turbidez, odor e sabor;  sob o ponto de vista econômico: redução da corrosividade, dureza, ferro, etc. 10.1 - Principais Processos de Tratamento de Água 10.1.1 - Aeração A aeração das águas pode ser realizada com os seguintes objetivos: a) remoção de gases dissolvidos em excesso nas águas (CO2 , H2S); b) remoção de substância voláteis; c) introdução de oxigênio (inclusive para a oxidação de ferro). 10.1.2 - Coagulação e Floculação A coagulação é um processo químico que visa aglomerar impurezas que se encontram em suspensões finas, em estados coloidal, em partículas sólidas que possam ser removidas por decantação ou filtração. As partículas agregam-se, constituindo formações gelatinosas inconsistentes, denominadas flocos. Os flocos iniciais são formados rapidamente e a eles aderem as partículas. Os reagentes em geral empregados são: a) coagulantes, compostos de elementos que produzem hidróxidos gelatinosos, como os compostos de alumínio e de ferro; b) álcali para prover e manter a alcalinidade necessária ao processo (tais como hidróxido de cálcio, carbonato de sódio, sempre que necessário). O coagulante mais empregado é o sulfato de alumínio, Al(OH)3, pelo fato de ser facilmente obtido e de baixo custo. Modernamente, verifica-se que as condições de floculação podem ser muito melhoradas mediante o emprego de agentes auxiliares de coagulação, tais como: a) sílica ativada; b) polieletrólitos; c) argila fina preparada (bentonita). Todo o processo de tratamento químico e preparação da água para a decantação e filtração compreende três fases distintas: a) mistura rápida que consiste na adição dos compostos químicos ou reagentes e sua dispersão uniforme na água; b) formação de flocos; c) desenvolvimento ou condicionamento dos flocos. A primeira fase pode ser efetuada no próprio dispositivo de medição de vazão da estação de tratamento (normalmente calha Parshall) ou em câmaras especiais denominadas câmaras de mistura rápida, com agitadores mecânicos.

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