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Adutoras 
Adutoras em Sistemas de 
Abastecimento de Água 
Adutoras são canalizações dos sistemas de abastecimento e destinam-se a 
conduzir água entre as unidades que precedem à rede distribuidora.
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2 
Adutoras em sistemas de 
abastecimento de água 
• Qualquer interrupção afeta o abastecimento de água a 
toda a população 
• Por falta de especificações convenientes dos materiais e 
pela inobservância de técnicas construtivas adequadas 
 acidentes 
• Necessitam de cuidados especiais na elaboração do 
projeto e na implantação das obras 
• Recomenda-se criteriosa análise do traçado em planta e 
em perfil, a fim de verificar a correta colocação de seus 
órgãos acessórios e ancoragens nos pontos onde 
ocorrem esforços que possam causar deslocamento das 
peças 
Classificação das Adutoras 
• Quanto à natureza das águas transportadas 
– Adutora de água bruta 
– Adutora de água tratada 
• Quanto à energia para a movimentação da água 
– Adutora por gravidade 
• Em condutos forçados (tubos sujeitos a pressão 
superior à atmosférica) 
• Em conduto livre (canais, aquedutos ou tubos 
sujeitos à pressão atmosférica) 
– Adutora por recalque 
– Adutoras mistas
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Adutoras por gravidade 
Adutoras por recalque
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Adutoras mistas 
Traçado das adutoras 
• Uso de critérios técnicos e econômicos 
• Evitar regiões que forneçam obstáculo para a implantação, 
operação e manutenção (áreas pantanosas, submersas, com 
grandes declives, etc.) 
• Preferencialmente em faixa de domínio público 
• Traçado mais direto 
• Aproximando de estradas que facilitem sua implantação e 
manutenção futura
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Para diminuir o custo de implantação das 
adutoras, recomenda-se... 
• A adutora deverá ser implantada, de preferência em ruas e terrenos 
públicos 
• Deve-se evitar traçado onde o terreno é rochoso, pantanoso e de outras 
características não adequadas 
• A adutora deve ser composta de trechos ascendentes com declividade não 
inferior a 0,2% e trechos descendentes com declividade não inferior a 
0,3%, mesmo em terrenos planos 
• Quando a inclinação do conduto for superior a 25%, há necessidade de se 
utilizar blocos de ancoragem para dar estabilidade ao conduto 
• Não se devem executar trechos de adução horizontal; no caso do perfil do 
terreno seja horizontal, o conduto deve apresentar alternadamente, perfis 
ascendentes e descendentes 
• São recomendados os traçados que apresentam trechos ascendentes 
longos com pequena declividade, seguido de trechos descendentes curtos, 
com maior declividade 
Para o traçado definitivo das adutoras... 
• Inspeção de campo para a escolha da melhor alternativa de traçado 
• Levantamento topográfico planialtimétrico e cadastral de uma faixa 
envolvendo o melhor traçado (de 30 a 60 metros de largura) 
• Sondagens de terreno a trado e a percurssão ao longo da faixa, 
para informações geotécnicas sobre o subsolo 
• Com os dados acima, deve-se lançar na planta da faixa, o eixo da 
adutora, que deverá ser estaqueado de 20 em 20 metros 
• Elaboração do perfil do terreno e da adutora
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Vazão de adução
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9
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• Para o dimensionamento das adutoras (conduto livre ou 
forçado), a rigor devem ser consideradas as perdas 
localizadas 
• No entanto, na maioria dos casos, estas perdas atingem 
valores desprezíveis, comparativamente às perdas por 
atrito ao longo das tubulações 
Dimensionamento das adutoras 
• Parâmetros para o cálculo: 
• Vazão (Q) 
• Velocidade (v) 
• Perda de carga unitária (J) 
• Diâmetro (D)
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Dimensionamento hidráulico 
Adutoras por gravidade 
• Elementos necessários: 
• Vazão máxima diária (Q  vazão de adução em m3/s) 
• Desnível geométrico entre o nível d’água na tomada e na 
chegada (DG em m); 
• Comprimento da adutora (L medido em planta se a declividade 
do terreno for menor que 25%, caso seja maior, deve-se medir no 
perfil, em m) 
• Material do conduto que determina a rugosidade (C da fórmula de 
Hazen Williams ou K da fórmula Universal, adimensional). 
Pressão 
Estática 
Pressão 
Dinâmica 
Linha 
Piezométrica 
Q 
NA 
NA 
DG 
L 
Roteiro de Cálculo: dimensionamento 
adutora por gravidade 
• Calcula-se a perda de carga unitária ideal ao longo da tubulação: Ji. 
Este valor conduziria ao D mais econômico, uma vez que utilizaria 
toda a energia disponível: 
Ji = DG/ L 
• Ji (m/m), DG (m), L (m) 
• Para adutoras com L  5.000D, não se considera as perdas 
localizadas
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Roteiro de Cálculo: dimensionamento 
adutora por gravidade 
• Calcula-se o diâmetro teórico por Hazen-Williams: 
1,85 
. 
Q 
1,85 4,87 
10,65. 
C D 
Ji = 
• Q = vazão máxima diária (m3/s) 
• D = diâmetro teórico a ser calculado (m) 
• Ji = perda de carga unitária ideal (m/m) 
• C = admensional (função do material da tubulação) 
Roteiro de Cálculo: dimensionamento 
adutora por gravidade 
Material da Tubulação (tubos novos) Valor de C 
Plástico 140 
Ferro fundido ductil 130 
Aço 130 
Concreto armado 130 
Fibra de vidro 140 
• Adota-se o Diâmetro comercial imediatamente superior ao teórico 
calculado
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Roteiro de Cálculo: dimensionamento 
adutora por gravidade 
• Com o Diâmetro comercial maior vazão 
• Para chegar na vazão requerida pode-se: 
a) Dar um fechamento parcial na válvula 
b) Energia despendida com o fechamento da válvula 
pode ser utilizada no próprio tubo (casos em que não 
se pode aumentar a vazão) 
Roteiro de Cálculo: dimensionamento 
adutora por gravidade 
Calcula-se a nova perda de carga unitário (Jc) 
Calcula-se o novo desnível geométrico (DGc = Jc x L) 
Compara-se: 
– Se DG - DGc £ 0,05 DG  utiliza-se Dc adotado como final. 
Haverá perda de energia igual a DG – DGc 
– Se DG - DGc  0,05 DG  subdivide-se a adutora em dois sub-trechos 
de diâmetros diferentes.
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Roteiro de Cálculo: dimensionamento 
adutora por gravidade 
Divide-se a adutora em dois trechos: 
L = L1 + L2 
Sendo: 
Dc já adotado, correspondente a L1 
D’c imediatamente inferior ao anterior, correspondente a L2 
Calcula-se J’c correspondente a D’c. 
Pode-se então calcular L1 e L2 através do sistema de equações: 
L = L1+L2 
DG = Jc.L1 + Jc’.L2 
A piezométrica terá duas indicações, correspondentes a Jc e 
J’c. Toda a energia disponível será aproveitada. 
Roteiro de Cálculo: dimensionamento 
adutora por gravidade 
• Determina-se os valores da velocidade da água 
que não devem ser maiores que: 
Material do tubo Vel. Máxima (m/s) 
Plásticos 4,5 
Ferro fundido dúctil 4,0 a 6,0 
Aço 6,0 
Concreto 4,5 a 5,0 
Fonte: CETESB 
Para velocidade mínima: 
águas com suspensões finas: 0,30 m/s; 
águas com areias finas: 0,45 m/s; 
águas com matéria orgânica: 0,60 m/s.
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Alternativas de traçado 
• A linha piezométrica não deve cortar a tubulação  prejudicial ao 
funcionamento da adutora (formação de bolsas de ar, pressões 
negativas, variação de volume) 
• O que se deve fazer? 
• Opção 1: Cortar o terreno para locar a tubulação abaixo da 
piezométrica 
L 
D 
Corte no terreno 
LP 
NA 
Alternativas de traçado 
• Opção 2: Construção de uma caixa intermediária no ponto mais alto 
do terreno, aberta à pressão atmosférica. Cada trecho vai ser 
dimensionado como já explicado. 
NA h ³ 2,5 D2 
D2 
NA 
NA 
Caixa intermediária 
LP, J2 
LP, J1 
A 
D1 
Corte no terreno 
L1 L2
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Alternativas de traçado 
• Opção 3: Dimensionar a linha com dois diâmetros D1D2. 
– A piezométrica do primeiro trecho terá declividade menor (J1) 
para ultrapassar o ponto alto 
– Deve-se ter uma folga da piezométrica de no mínimo 1,5m 
acima do terreno 
Escolhe-se a alternativa mais econômica e adequada 
operacionalmente a cada caso. 
Dimensionamento hidráulico 
Adutora por recalque 
• Em geral são conhecidos: 
– Vazão de adução, Q (m3/s) 
– Comprimento da adutora, L (m) 
– Desnível a ser vencido, Hg (m) 
– Material da adutora
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Dimensionamento hidráulico 
Adutora por recalque 
Determina-se o diâmetro D da adutora e a potência P da bomba que 
vai gerar a pressão necessária para vencer o desnível indicado, à 
vazão desejada 
A função da bomba em gerar pressão, permite admitir que a água 
tenha alcançado uma cota equivalente ao ponto A’ 
hf 
A’ 
L Lr 
s 
NA 
NA Q 
DG 
s 
Dr, J, V 
DGr 
Dimensionamento hidráulico 
Adutora por recalque 
hf 
A’ 
L Lr 
s 
NA 
NA Q 
DG 
s 
Dr, J, V 
DGr 
Quanto maior a altura manométrica (mais elevado A’ )  maior será a 
declividade da linha piezométrica  menor poderá ser o diâmetro para 
aduzir Q 
A presão produzida pela bomba está relacionada com a potência do 
equipamento 
Indeterminação do problema  há uma infinidade de diâmetros e 
potências que permitem solucionar a questão para uma mesma vazão 
de dimensionamento
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Dimensionamento hidráulico 
Adutora por recalque 
• Diâmetros escolhidos com base em critério econômico  considera-se 
as despesas com a tubulação e com os conjuntos elevatórios 
• Quanto maior a altura manométrica gerada pela bomba, maior será a 
declividade da linha piezométrica e menor poderá ser o diâmetro para 
conduzir a vazão  maior custo do conj. elevatório e os gastos com 
energia elétrica 
• Diâmetro mais conveniente é aquele que resulta em menor custo total 
das instalações (estação elevatória, tubulação, energia consumida e 
outros custos de operação) 
Dimensionamento hidráulico 
Adutora por recalque 
• Aspectos econômico-financeiros: 
• Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhos 
• Aquisição do conjunto motor-bomba adequado para cada diâmetro 
• Operação, manutenção e consumo de energia elétrica 
• Amortização e juros
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Recomendações para escolha do 
diâmetro econômico da adutora 
• Análise econômica através do critério do valor presente, com taxa 
de desconto de 12% ao ano ou indicada pelo órgão financiador 
• Consideração de custos não comuns como: 
– Custo de aquisição e implantação da adutora 
– Custo dos equipamentos 
– Despesas com energia elétrica 
• Definição de etapas de implantação da adutora e dos conjuntos 
motor-bomba 
• Alternativas a serem estudadas com o mesmo tipo de bomba e com 
a mesma modulação 
• Pré-dimensionamento do diâmetro através da fórmula de Bresse 
Solução de casos práticos: 
adutora por recalque 
• Pré-dimensionamento do diâmetro  
• Adução contínua  24 horas 
• FÓRMULA DE BRESSE: 
D  diâmetro da adutora de recalque (m) 
Q  vazão aduzida (m3/s) 
K  fator da fórmula de Bresse 
D = K Q
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D = K Q 
• A constante K depende de custos de: 
– Material 
– Mão-de-obra 
– Operação 
– Manutenção do sistema, etc. 
• Varia de local para local e no tempo, principalmente em 
regimes inflacionários 
• Normalmente: 0,75  K  1,4 
• De um modo geral, pode ser tomado k = 1,2 quando se 
utilizam tubos de ferro fundido 
Algumas observações sobre 
a fórmula de Bresse 
• Trata-se de uma equação muito simples, para 
representar um problema complexo e com muitas 
variáveis econômicas  aplicada na fase de anteprojeto 
• Em sistemas de menor porte, com adutoras de até 6’’, 
pode conduzir a um diâmetro aceitável 
• A fixação de um valor para K  velocidade de 
econômica (comuns valores entre 1,0 e 1,5 m/s) 
• Fórmula de Bresse deve ser aplicada para sistemas de 
funcionamento contínuo (24 hs)
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21 
Para adutoras que funcionam apenas 
algumas horas por dia: 
D 1,3.X 0,25 Q(m3 / s) r = 
X  fração de horas por dia 
X = n/24 
n = número de horas de funcionamento por dia 
Recomendada pela NBR-5626 
Solução de casos práticos: 
adutora por recalque 
•Na vida útil dos projetos de instalações de recalque, os 
gastos de energia muitas vezes ultrapassam os custos de 
investimento das instalações, é uma despesa operacional 
de relevância na determinação do diâmetro econômico das 
adutoras 
•Representam 50% das despesas das companhias de 
saneamento
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Solução de casos práticos: 
adutora por recalque 
• Instalações de maior porte, estudo econômico: 
1. Adotam-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das 
fórmulas anteriores; 
2. Determinam-se as características dos conjuntos elevatórios (altura 
manométrica, potência, rendimento, etc.) necessárias à instalação, para 
cada diâmetro; 
3. Calculam-se os consumos anuais de energia para cada conjunto 
elevatório-diâmetro; 
4. Determinam-se os custos anuais de amortização e juros do capital 
investido na aquisição de tubos e equipamentos de recalque (incluindo 
sistemas elétricos) para cada alternativa; 
5. Somam-se os custos resultantes da aquisição de equipamentos, tubos e 
energia, para cada alternativa e escolhe-se o diâmetro que conduz ao 
menor custo global. 
• Determinado D, calcula-se a perda de carga contínua e a velocidade. 
Por Hazen-Williams ou da fórmula universal (projeto) 
Solução de casos práticos: 
adutora por recalque
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23 
Curva característica de uma adutora 
• As curvas relacionam vazão e altura manométrica  facilita a 
solução de grande número de problemas de recalque 
= + ® = . 
+ΣD 
H H h h J L h 
man g f f 
• (1) 
• Expressando em função da vazão: 
• (2) 
n 
. 
= + 
H H r Q 
man g 
• Hman  altura manométrica (m) 
• Hg  altura geométrica total (m) 
• Hf  perda de carga total (m) 
• r  constante para cada adutora (varia com o envelhecimento 
da tubulação) 
• Q  vazão 
• n  coeficiente (=2, caso a fórmula para a determinação da 
perda de carga seja a universal, =1,85 se Hazen-Williams)
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24 
Curva característica de uma adutora 
• Para um valor de vazão, determina-se Hman 
(considerando as perdas ao longo das tubulações e as 
localizadas na elevatória, na sucção e no recalque) 
• Com a equação 2, calcula-se o valor de r 
• Adota-se novos valores de Q e, para cada um Hman. 
Curva característica de uma adutora 
• Traça-se a curva: 
Curva característica 
Q Qm Q Q1 2 
Hman 
Hm 
H2 
H1 
Hg 
0 
• Obs.: Não é necessário p/ as adutoras por gravidade, uma vez que 
para cada diâmetro, corresponde uma única vazão
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25 
Associação de linhas adutoras 
• A adução pode ser: 
– Única tubulação 
– Tubulações associadas 
• Em série 
• Em paralelo 
Associação de linhas adutoras 
• Análise por via gráfica: curvas características 
• Regra básica: 
– Adução em paralelo  soma-se as vazões e as 
perdas de carga permanecem as mesmas 
– Adução em série  soma-se as perdas de carga e as 
vazões permanecem as mesmas
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26 
Adução em paralelo de 
adutoras por recalque 
Adução em série de 
adutoras por recalque
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27 
Materiais das Adutoras 
• O que é tubulação? 
• Normalmente definida como sendo um 
conjunto de tubos e conexões com a 
finalidade de transportar água de um ponto 
a outro 
Materiais das adutoras 
• Devem ser consideradas para a escolha dos materiais: 
• Qualidade da água: 
• O material não deverá prejudicar a qualidade da água, não deverá 
ser dissolvido pela água, e se dissolver, não deverá provocar danos 
aos usuários 
• Quantidade de água: 
• A seção da tubulação não deverá sofrer modificações e sua 
rugosidade interna, não deverá sofrer alteração sensível durante o 
tempo 
• Não provocar vazamentos nas juntas
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28 
Materiais das adutoras 
• Devem ser consideradas para a escolha dos materiais: 
• Não provocar trincas, corrosões e arrebentamentos por açãos 
externas e internas 
• Pressão da água: 
• Os materiais devem resistir os esforços internos, inclusive contra os 
transitórios hidráulicos, sem provocar trincas, arrebentamentos e 
vazamentos nas juntas 
• Economia: 
• Ter menor custo, ter durabilidade, resistir a ação de choques, 
permitir o menor número de juntas e facilitar a operação e a 
manutenção 
Materiais das adutoras 
• Outros fatores: 
• Características do local (declividade, tipo de solo, localização 
do lençol freático, etc.) 
• Disponibilidade (dimensões, espessuras, juntas e acessórios) 
• Propriedades do material (revestimentos, resistência à fadiga e 
à corrosão) 
• Pressões externas (peso da terra, carga do tráfego) 
• Métodos de assentamento
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29 
Materiais das adutoras 
Principais materiais 
• Tubos metálicos: 
– Aço 
– Ferro fundido dúctil 
– Ferro fundido cinzento (não está mais sendo fabricado no Brasil) 
• Tubos não metálicos 
– Materiais plásticos (PVC, poliéster reforçado com fibra de vidro) 
– Concreto protendido 
– Cimento amianto (não está mais sendo fabricado no Brasil) 
• Cada tipo de material apresenta vantagens e desvantagens. É, 
portanto, difícil apontar sem um estudo cuidadoso o que satisfaça a 
todos os requisitos desejados de resistência, durabilidade e 
economia. 
Tubulação de Aço 
• A tubulação de aço é geralmente competitiva com o ferro fundido dúctil 
para grandes diâmetros e pressões elevadas 
• Fabricados no Brasil com D entre 150 e 2500 mm, sendo mais vantajoso 
nas tubulações com D 800mm 
• Características: 
• Ótima resistência às pressões externas e internas, permitindo a utilização 
de paredes finas (devem ser observadas as condições de colapso) 
• Facilidade de deformação (cuidados especiais) 
• Custo maior que as outras tubulações 
• Pouca resistência à corrosão 
• Dificilmente apresentam vazamentos, especialmente quando soldados 
• Quando aparentes, são sujeitos à dilatação (juntas de expansão) 
• Necessário revestimento interno para não oferecerem resistência ao 
escoamento
14-Feb-13 
30 
Tubulação de Aço – Tipos de juntas 
• Junta Soldada: 
• Mais utilizada 
• Tem grande resistência mecância 
• Boa estanqueidade 
• Facilidade de aplicação 
• Eliminação de ancoragem (apenas nos 
casos de travessias) 
• Impossibilidade de desmontagem 
Tubulação de Aço – Tipos de juntas 
• Junta Flangeada: 
• Geralmente utilizadas em tubulações de sucção e no barrilete de 
estações elevatórias 
• Facilitam as montagens e desmontagens 
• Dispensam os blocos de ancoragem
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31 
Tubulação de Aço – Tipos de juntas 
• Junta Elástica: 
• Utilizada para tubulação de aço com ponta e bolsa 
• Facilidade de montagem e manuseio dos tubos 
• Permite deflexões com perfeita estanqueidade 
• Dispensa mão-de-obra especializada 
Obs.: Todas as estruturas e tubulações metálicas enterradas 
estão sujeitas às ações corrosivas de natureza eletroquímica ou 
eletrolítica, havendo a necessidade de revestimentos internos e 
externos 
Tubulação de ferro fundido 
• Ferro fundido cinzento: elevada fragilidade e vulnerabilidade à corrosão, 
principalmente em terrenos agressivos (não é mais fabricado) 
• Ferro fundido dúctil: aqui se introduz uma pequena quantidade de magnésio, 
com isso, a grafita se cristaliza sob a forma de esferas, que tornam o material 
mais elástico (menos frágil) e resistente à tração e aos impactos 
– São fabricados nos diâmetros de 50 a 1200 mm 
– Comprimentos variando de 3, 6, 7 m 
– Revestidos internamente por argamassa de cimento aplicada por 
centrifugação e externamente recebem uma camada de zinco metálico 
puro
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32 
Tubulação de ferro fundido 
• Junta elástica - mais utilizada em 
tubulações de ponta e bolsa 
• Junta elástica travada – anterior + 
travamento para neutralizar esforços 
dinâmicos que ocorram nas tubulações, 
evitando-se a desconexão dessas, 
através do travamento de suas bolsas. 
Dispensa de ancoragem. (solos de 
pequena resistência, travessia de rios, 
etc.). Custo elevado. 
Tubulação de ferro fundido 
• Junta mecânica – para tubos com 
D médios e grandes, sendo 
preparada para suportar grandes 
pressões. Montagem simples e 
rápida, permite desmontagem e 
reaproveitamento do material 
• Junta de flanges – é uma junta 
rígida que permite a 
desmontagem da tubulação. 
Utilizada em tubulações não 
enterradas e sujeitas a eventuais 
desmontagens (captação, 
tomada d’água, EE)
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33 
Tubulação de Concreto 
• Em desuso 
• Adutoras em conduto livre 
• Custo e resistência 
• Problemas constantes de vazamentos 
Operação das Adutoras 
• Condição normal: previsto em projeto. Manobras necessárias para a 
adequação do sistema às situações operacionais pré-determinadas 
• Condição emergencial: falha operacional de um dos dispositivos 
previstos para operar em manobras normais 
– Ex.: tempo de manobra de uma válvula maior que o previsto, 
funcionamento inadequado de dispositivos de proteção, etc. 
• Condição catastrófica: excepcional  acidente operacional
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34 
Descarga de adutoras 
• O dispositivo deve ser dimensionado de modo a 
propiciar velocidade mínima de arrasto para remover o 
material eventualmente sedimentado 
• O dispositivo deve proporcionar o esvaziamento 
completo do trecho da adutora da gravidade; caso não 
seja possível, deve-se prever meio adequado de 
completar o esvaziamento 
• A água deve ter sua energia dissipada e ser 
convenientemente encaminhada ao sistema receptor
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35 
Dimensões da descarga 
• Azevedo Netto et al. (1998): 
• Na falta de melhores estudos e como regra 
prática para um dimensionamento provisório, 
recomenda-se adotar o diâmetro da descarga 
como sendo igual a 1/6 do diâmetro da 
tubulação a drenar
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Cap6 adutoras

  • 1. 14-Feb-13 1 Adutoras Adutoras em Sistemas de Abastecimento de Água Adutoras são canalizações dos sistemas de abastecimento e destinam-se a conduzir água entre as unidades que precedem à rede distribuidora.
  • 2. 14-Feb-13 2 Adutoras em sistemas de abastecimento de água • Qualquer interrupção afeta o abastecimento de água a toda a população • Por falta de especificações convenientes dos materiais e pela inobservância de técnicas construtivas adequadas acidentes • Necessitam de cuidados especiais na elaboração do projeto e na implantação das obras • Recomenda-se criteriosa análise do traçado em planta e em perfil, a fim de verificar a correta colocação de seus órgãos acessórios e ancoragens nos pontos onde ocorrem esforços que possam causar deslocamento das peças Classificação das Adutoras • Quanto à natureza das águas transportadas – Adutora de água bruta – Adutora de água tratada • Quanto à energia para a movimentação da água – Adutora por gravidade • Em condutos forçados (tubos sujeitos a pressão superior à atmosférica) • Em conduto livre (canais, aquedutos ou tubos sujeitos à pressão atmosférica) – Adutora por recalque – Adutoras mistas
  • 3. 14-Feb-13 3 Adutoras por gravidade Adutoras por recalque
  • 4. 14-Feb-13 4 Adutoras mistas Traçado das adutoras • Uso de critérios técnicos e econômicos • Evitar regiões que forneçam obstáculo para a implantação, operação e manutenção (áreas pantanosas, submersas, com grandes declives, etc.) • Preferencialmente em faixa de domínio público • Traçado mais direto • Aproximando de estradas que facilitem sua implantação e manutenção futura
  • 5. 14-Feb-13 5 Para diminuir o custo de implantação das adutoras, recomenda-se... • A adutora deverá ser implantada, de preferência em ruas e terrenos públicos • Deve-se evitar traçado onde o terreno é rochoso, pantanoso e de outras características não adequadas • A adutora deve ser composta de trechos ascendentes com declividade não inferior a 0,2% e trechos descendentes com declividade não inferior a 0,3%, mesmo em terrenos planos • Quando a inclinação do conduto for superior a 25%, há necessidade de se utilizar blocos de ancoragem para dar estabilidade ao conduto • Não se devem executar trechos de adução horizontal; no caso do perfil do terreno seja horizontal, o conduto deve apresentar alternadamente, perfis ascendentes e descendentes • São recomendados os traçados que apresentam trechos ascendentes longos com pequena declividade, seguido de trechos descendentes curtos, com maior declividade Para o traçado definitivo das adutoras... • Inspeção de campo para a escolha da melhor alternativa de traçado • Levantamento topográfico planialtimétrico e cadastral de uma faixa envolvendo o melhor traçado (de 30 a 60 metros de largura) • Sondagens de terreno a trado e a percurssão ao longo da faixa, para informações geotécnicas sobre o subsolo • Com os dados acima, deve-se lançar na planta da faixa, o eixo da adutora, que deverá ser estaqueado de 20 em 20 metros • Elaboração do perfil do terreno e da adutora
  • 7. 14-Feb-13 7 Vazão de adução
  • 10. 14-Feb-13 10 • Para o dimensionamento das adutoras (conduto livre ou forçado), a rigor devem ser consideradas as perdas localizadas • No entanto, na maioria dos casos, estas perdas atingem valores desprezíveis, comparativamente às perdas por atrito ao longo das tubulações Dimensionamento das adutoras • Parâmetros para o cálculo: • Vazão (Q) • Velocidade (v) • Perda de carga unitária (J) • Diâmetro (D)
  • 11. 14-Feb-13 11 Dimensionamento hidráulico Adutoras por gravidade • Elementos necessários: • Vazão máxima diária (Q vazão de adução em m3/s) • Desnível geométrico entre o nível d’água na tomada e na chegada (DG em m); • Comprimento da adutora (L medido em planta se a declividade do terreno for menor que 25%, caso seja maior, deve-se medir no perfil, em m) • Material do conduto que determina a rugosidade (C da fórmula de Hazen Williams ou K da fórmula Universal, adimensional). Pressão Estática Pressão Dinâmica Linha Piezométrica Q NA NA DG L Roteiro de Cálculo: dimensionamento adutora por gravidade • Calcula-se a perda de carga unitária ideal ao longo da tubulação: Ji. Este valor conduziria ao D mais econômico, uma vez que utilizaria toda a energia disponível: Ji = DG/ L • Ji (m/m), DG (m), L (m) • Para adutoras com L 5.000D, não se considera as perdas localizadas
  • 12. 14-Feb-13 12 Roteiro de Cálculo: dimensionamento adutora por gravidade • Calcula-se o diâmetro teórico por Hazen-Williams: 1,85 . Q 1,85 4,87 10,65. C D Ji = • Q = vazão máxima diária (m3/s) • D = diâmetro teórico a ser calculado (m) • Ji = perda de carga unitária ideal (m/m) • C = admensional (função do material da tubulação) Roteiro de Cálculo: dimensionamento adutora por gravidade Material da Tubulação (tubos novos) Valor de C Plástico 140 Ferro fundido ductil 130 Aço 130 Concreto armado 130 Fibra de vidro 140 • Adota-se o Diâmetro comercial imediatamente superior ao teórico calculado
  • 13. 14-Feb-13 13 Roteiro de Cálculo: dimensionamento adutora por gravidade • Com o Diâmetro comercial maior vazão • Para chegar na vazão requerida pode-se: a) Dar um fechamento parcial na válvula b) Energia despendida com o fechamento da válvula pode ser utilizada no próprio tubo (casos em que não se pode aumentar a vazão) Roteiro de Cálculo: dimensionamento adutora por gravidade Calcula-se a nova perda de carga unitário (Jc) Calcula-se o novo desnível geométrico (DGc = Jc x L) Compara-se: – Se DG - DGc £ 0,05 DG utiliza-se Dc adotado como final. Haverá perda de energia igual a DG – DGc – Se DG - DGc 0,05 DG subdivide-se a adutora em dois sub-trechos de diâmetros diferentes.
  • 14. 14-Feb-13 14 Roteiro de Cálculo: dimensionamento adutora por gravidade Divide-se a adutora em dois trechos: L = L1 + L2 Sendo: Dc já adotado, correspondente a L1 D’c imediatamente inferior ao anterior, correspondente a L2 Calcula-se J’c correspondente a D’c. Pode-se então calcular L1 e L2 através do sistema de equações: L = L1+L2 DG = Jc.L1 + Jc’.L2 A piezométrica terá duas indicações, correspondentes a Jc e J’c. Toda a energia disponível será aproveitada. Roteiro de Cálculo: dimensionamento adutora por gravidade • Determina-se os valores da velocidade da água que não devem ser maiores que: Material do tubo Vel. Máxima (m/s) Plásticos 4,5 Ferro fundido dúctil 4,0 a 6,0 Aço 6,0 Concreto 4,5 a 5,0 Fonte: CETESB Para velocidade mínima: águas com suspensões finas: 0,30 m/s; águas com areias finas: 0,45 m/s; águas com matéria orgânica: 0,60 m/s.
  • 15. 14-Feb-13 15 Alternativas de traçado • A linha piezométrica não deve cortar a tubulação prejudicial ao funcionamento da adutora (formação de bolsas de ar, pressões negativas, variação de volume) • O que se deve fazer? • Opção 1: Cortar o terreno para locar a tubulação abaixo da piezométrica L D Corte no terreno LP NA Alternativas de traçado • Opção 2: Construção de uma caixa intermediária no ponto mais alto do terreno, aberta à pressão atmosférica. Cada trecho vai ser dimensionado como já explicado. NA h ³ 2,5 D2 D2 NA NA Caixa intermediária LP, J2 LP, J1 A D1 Corte no terreno L1 L2
  • 16. 14-Feb-13 16 Alternativas de traçado • Opção 3: Dimensionar a linha com dois diâmetros D1D2. – A piezométrica do primeiro trecho terá declividade menor (J1) para ultrapassar o ponto alto – Deve-se ter uma folga da piezométrica de no mínimo 1,5m acima do terreno Escolhe-se a alternativa mais econômica e adequada operacionalmente a cada caso. Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque • Em geral são conhecidos: – Vazão de adução, Q (m3/s) – Comprimento da adutora, L (m) – Desnível a ser vencido, Hg (m) – Material da adutora
  • 17. 14-Feb-13 17 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque Determina-se o diâmetro D da adutora e a potência P da bomba que vai gerar a pressão necessária para vencer o desnível indicado, à vazão desejada A função da bomba em gerar pressão, permite admitir que a água tenha alcançado uma cota equivalente ao ponto A’ hf A’ L Lr s NA NA Q DG s Dr, J, V DGr Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque hf A’ L Lr s NA NA Q DG s Dr, J, V DGr Quanto maior a altura manométrica (mais elevado A’ ) maior será a declividade da linha piezométrica menor poderá ser o diâmetro para aduzir Q A presão produzida pela bomba está relacionada com a potência do equipamento Indeterminação do problema há uma infinidade de diâmetros e potências que permitem solucionar a questão para uma mesma vazão de dimensionamento
  • 18. 14-Feb-13 18 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque • Diâmetros escolhidos com base em critério econômico considera-se as despesas com a tubulação e com os conjuntos elevatórios • Quanto maior a altura manométrica gerada pela bomba, maior será a declividade da linha piezométrica e menor poderá ser o diâmetro para conduzir a vazão maior custo do conj. elevatório e os gastos com energia elétrica • Diâmetro mais conveniente é aquele que resulta em menor custo total das instalações (estação elevatória, tubulação, energia consumida e outros custos de operação) Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque • Aspectos econômico-financeiros: • Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhos • Aquisição do conjunto motor-bomba adequado para cada diâmetro • Operação, manutenção e consumo de energia elétrica • Amortização e juros
  • 19. 14-Feb-13 19 Recomendações para escolha do diâmetro econômico da adutora • Análise econômica através do critério do valor presente, com taxa de desconto de 12% ao ano ou indicada pelo órgão financiador • Consideração de custos não comuns como: – Custo de aquisição e implantação da adutora – Custo dos equipamentos – Despesas com energia elétrica • Definição de etapas de implantação da adutora e dos conjuntos motor-bomba • Alternativas a serem estudadas com o mesmo tipo de bomba e com a mesma modulação • Pré-dimensionamento do diâmetro através da fórmula de Bresse Solução de casos práticos: adutora por recalque • Pré-dimensionamento do diâmetro • Adução contínua 24 horas • FÓRMULA DE BRESSE: D diâmetro da adutora de recalque (m) Q vazão aduzida (m3/s) K fator da fórmula de Bresse D = K Q
  • 20. 14-Feb-13 20 D = K Q • A constante K depende de custos de: – Material – Mão-de-obra – Operação – Manutenção do sistema, etc. • Varia de local para local e no tempo, principalmente em regimes inflacionários • Normalmente: 0,75 K 1,4 • De um modo geral, pode ser tomado k = 1,2 quando se utilizam tubos de ferro fundido Algumas observações sobre a fórmula de Bresse • Trata-se de uma equação muito simples, para representar um problema complexo e com muitas variáveis econômicas aplicada na fase de anteprojeto • Em sistemas de menor porte, com adutoras de até 6’’, pode conduzir a um diâmetro aceitável • A fixação de um valor para K velocidade de econômica (comuns valores entre 1,0 e 1,5 m/s) • Fórmula de Bresse deve ser aplicada para sistemas de funcionamento contínuo (24 hs)
  • 21. 14-Feb-13 21 Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia: D 1,3.X 0,25 Q(m3 / s) r = X fração de horas por dia X = n/24 n = número de horas de funcionamento por dia Recomendada pela NBR-5626 Solução de casos práticos: adutora por recalque •Na vida útil dos projetos de instalações de recalque, os gastos de energia muitas vezes ultrapassam os custos de investimento das instalações, é uma despesa operacional de relevância na determinação do diâmetro econômico das adutoras •Representam 50% das despesas das companhias de saneamento
  • 22. 14-Feb-13 22 Solução de casos práticos: adutora por recalque • Instalações de maior porte, estudo econômico: 1. Adotam-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das fórmulas anteriores; 2. Determinam-se as características dos conjuntos elevatórios (altura manométrica, potência, rendimento, etc.) necessárias à instalação, para cada diâmetro; 3. Calculam-se os consumos anuais de energia para cada conjunto elevatório-diâmetro; 4. Determinam-se os custos anuais de amortização e juros do capital investido na aquisição de tubos e equipamentos de recalque (incluindo sistemas elétricos) para cada alternativa; 5. Somam-se os custos resultantes da aquisição de equipamentos, tubos e energia, para cada alternativa e escolhe-se o diâmetro que conduz ao menor custo global. • Determinado D, calcula-se a perda de carga contínua e a velocidade. Por Hazen-Williams ou da fórmula universal (projeto) Solução de casos práticos: adutora por recalque
  • 23. 14-Feb-13 23 Curva característica de uma adutora • As curvas relacionam vazão e altura manométrica facilita a solução de grande número de problemas de recalque = + ® = . +ΣD H H h h J L h man g f f • (1) • Expressando em função da vazão: • (2) n . = + H H r Q man g • Hman altura manométrica (m) • Hg altura geométrica total (m) • Hf perda de carga total (m) • r constante para cada adutora (varia com o envelhecimento da tubulação) • Q vazão • n coeficiente (=2, caso a fórmula para a determinação da perda de carga seja a universal, =1,85 se Hazen-Williams)
  • 24. 14-Feb-13 24 Curva característica de uma adutora • Para um valor de vazão, determina-se Hman (considerando as perdas ao longo das tubulações e as localizadas na elevatória, na sucção e no recalque) • Com a equação 2, calcula-se o valor de r • Adota-se novos valores de Q e, para cada um Hman. Curva característica de uma adutora • Traça-se a curva: Curva característica Q Qm Q Q1 2 Hman Hm H2 H1 Hg 0 • Obs.: Não é necessário p/ as adutoras por gravidade, uma vez que para cada diâmetro, corresponde uma única vazão
  • 25. 14-Feb-13 25 Associação de linhas adutoras • A adução pode ser: – Única tubulação – Tubulações associadas • Em série • Em paralelo Associação de linhas adutoras • Análise por via gráfica: curvas características • Regra básica: – Adução em paralelo soma-se as vazões e as perdas de carga permanecem as mesmas – Adução em série soma-se as perdas de carga e as vazões permanecem as mesmas
  • 26. 14-Feb-13 26 Adução em paralelo de adutoras por recalque Adução em série de adutoras por recalque
  • 27. 14-Feb-13 27 Materiais das Adutoras • O que é tubulação? • Normalmente definida como sendo um conjunto de tubos e conexões com a finalidade de transportar água de um ponto a outro Materiais das adutoras • Devem ser consideradas para a escolha dos materiais: • Qualidade da água: • O material não deverá prejudicar a qualidade da água, não deverá ser dissolvido pela água, e se dissolver, não deverá provocar danos aos usuários • Quantidade de água: • A seção da tubulação não deverá sofrer modificações e sua rugosidade interna, não deverá sofrer alteração sensível durante o tempo • Não provocar vazamentos nas juntas
  • 28. 14-Feb-13 28 Materiais das adutoras • Devem ser consideradas para a escolha dos materiais: • Não provocar trincas, corrosões e arrebentamentos por açãos externas e internas • Pressão da água: • Os materiais devem resistir os esforços internos, inclusive contra os transitórios hidráulicos, sem provocar trincas, arrebentamentos e vazamentos nas juntas • Economia: • Ter menor custo, ter durabilidade, resistir a ação de choques, permitir o menor número de juntas e facilitar a operação e a manutenção Materiais das adutoras • Outros fatores: • Características do local (declividade, tipo de solo, localização do lençol freático, etc.) • Disponibilidade (dimensões, espessuras, juntas e acessórios) • Propriedades do material (revestimentos, resistência à fadiga e à corrosão) • Pressões externas (peso da terra, carga do tráfego) • Métodos de assentamento
  • 29. 14-Feb-13 29 Materiais das adutoras Principais materiais • Tubos metálicos: – Aço – Ferro fundido dúctil – Ferro fundido cinzento (não está mais sendo fabricado no Brasil) • Tubos não metálicos – Materiais plásticos (PVC, poliéster reforçado com fibra de vidro) – Concreto protendido – Cimento amianto (não está mais sendo fabricado no Brasil) • Cada tipo de material apresenta vantagens e desvantagens. É, portanto, difícil apontar sem um estudo cuidadoso o que satisfaça a todos os requisitos desejados de resistência, durabilidade e economia. Tubulação de Aço • A tubulação de aço é geralmente competitiva com o ferro fundido dúctil para grandes diâmetros e pressões elevadas • Fabricados no Brasil com D entre 150 e 2500 mm, sendo mais vantajoso nas tubulações com D 800mm • Características: • Ótima resistência às pressões externas e internas, permitindo a utilização de paredes finas (devem ser observadas as condições de colapso) • Facilidade de deformação (cuidados especiais) • Custo maior que as outras tubulações • Pouca resistência à corrosão • Dificilmente apresentam vazamentos, especialmente quando soldados • Quando aparentes, são sujeitos à dilatação (juntas de expansão) • Necessário revestimento interno para não oferecerem resistência ao escoamento
  • 30. 14-Feb-13 30 Tubulação de Aço – Tipos de juntas • Junta Soldada: • Mais utilizada • Tem grande resistência mecância • Boa estanqueidade • Facilidade de aplicação • Eliminação de ancoragem (apenas nos casos de travessias) • Impossibilidade de desmontagem Tubulação de Aço – Tipos de juntas • Junta Flangeada: • Geralmente utilizadas em tubulações de sucção e no barrilete de estações elevatórias • Facilitam as montagens e desmontagens • Dispensam os blocos de ancoragem
  • 31. 14-Feb-13 31 Tubulação de Aço – Tipos de juntas • Junta Elástica: • Utilizada para tubulação de aço com ponta e bolsa • Facilidade de montagem e manuseio dos tubos • Permite deflexões com perfeita estanqueidade • Dispensa mão-de-obra especializada Obs.: Todas as estruturas e tubulações metálicas enterradas estão sujeitas às ações corrosivas de natureza eletroquímica ou eletrolítica, havendo a necessidade de revestimentos internos e externos Tubulação de ferro fundido • Ferro fundido cinzento: elevada fragilidade e vulnerabilidade à corrosão, principalmente em terrenos agressivos (não é mais fabricado) • Ferro fundido dúctil: aqui se introduz uma pequena quantidade de magnésio, com isso, a grafita se cristaliza sob a forma de esferas, que tornam o material mais elástico (menos frágil) e resistente à tração e aos impactos – São fabricados nos diâmetros de 50 a 1200 mm – Comprimentos variando de 3, 6, 7 m – Revestidos internamente por argamassa de cimento aplicada por centrifugação e externamente recebem uma camada de zinco metálico puro
  • 32. 14-Feb-13 32 Tubulação de ferro fundido • Junta elástica - mais utilizada em tubulações de ponta e bolsa • Junta elástica travada – anterior + travamento para neutralizar esforços dinâmicos que ocorram nas tubulações, evitando-se a desconexão dessas, através do travamento de suas bolsas. Dispensa de ancoragem. (solos de pequena resistência, travessia de rios, etc.). Custo elevado. Tubulação de ferro fundido • Junta mecânica – para tubos com D médios e grandes, sendo preparada para suportar grandes pressões. Montagem simples e rápida, permite desmontagem e reaproveitamento do material • Junta de flanges – é uma junta rígida que permite a desmontagem da tubulação. Utilizada em tubulações não enterradas e sujeitas a eventuais desmontagens (captação, tomada d’água, EE)
  • 33. 14-Feb-13 33 Tubulação de Concreto • Em desuso • Adutoras em conduto livre • Custo e resistência • Problemas constantes de vazamentos Operação das Adutoras • Condição normal: previsto em projeto. Manobras necessárias para a adequação do sistema às situações operacionais pré-determinadas • Condição emergencial: falha operacional de um dos dispositivos previstos para operar em manobras normais – Ex.: tempo de manobra de uma válvula maior que o previsto, funcionamento inadequado de dispositivos de proteção, etc. • Condição catastrófica: excepcional acidente operacional
  • 34. 14-Feb-13 34 Descarga de adutoras • O dispositivo deve ser dimensionado de modo a propiciar velocidade mínima de arrasto para remover o material eventualmente sedimentado • O dispositivo deve proporcionar o esvaziamento completo do trecho da adutora da gravidade; caso não seja possível, deve-se prever meio adequado de completar o esvaziamento • A água deve ter sua energia dissipada e ser convenientemente encaminhada ao sistema receptor
  • 35. 14-Feb-13 35 Dimensões da descarga • Azevedo Netto et al. (1998): • Na falta de melhores estudos e como regra prática para um dimensionamento provisório, recomenda-se adotar o diâmetro da descarga como sendo igual a 1/6 do diâmetro da tubulação a drenar