Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental
Hidráulica Geral (ESA024A) Prof. Homero Soares
1º semestre 2014 Terças de 10 às 12 h Quintas de 08 às 10h
Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF
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Redes de Distribuição de Água
Conceito -Conjunto de condutos interligados destinados a distribuir água ao longo do seu percurso; - Exemplos:Redes de abastecimento de água Redes de irrigação
-
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Classificação a) Rede Ramificada • Caracteriza-se por apresentar uma tubulação principal com várias derivações; • Utilizada geralmente em pequenos sistemas de abastecimento. Exemplos:
Espinha de Peixe Grelha
INCONVENIENTE Dependência das derivações em relação ao duto principal. Qualquer interrupção pontual, acidental ou para manutenção, paralisa todo o abastecimento de água a jusante do local da intervenção.
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Classificação CARACTERÍSTICA VAZÕES UNIFORMEMENTE DISTRIBUÍDAS NOS TRECHOS: VAZÃO EM MARCHA
Q qm L
ONDE: qm = vazão em marcha [m3/sm] Q = Vazão total da rede [m3/sm] L = Comprimento da rede
Espinha de Peixe
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Classificação b) Redes em Anéis (ou Malhadas) • Reduz os inconvenientes de interrupções no fornecimento de água devido a manutenções, pois o escoamento se mantém por outros caminhos em função da justaposição dos módulos. Exemplo:
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Rede Ramificada (Sequência de Cálculo) 1. 2. 3. 4.
Numerar os trechos de jusante para montante; Determinar o comprimento de cada trecho (L), medido em planta, em metros (m); Determinar a vazão de jusante do trecho (QJ), em litros por segundo (l/s); Determinar a vazão de distribuição (QD) no trecho (l/s); QD = qm.L
5.
Determinar a vazão de montante (QM) do trecho (l/s); QM = QJ + QD
6.
Determinar a vazão fictícia (QF) do trecho (l/s); QF = (QM + QJ)/2
7.
Determinar o diâmetro (mm) do conduto, com base na tabela de prédimensionamento de canalizações;
8.
OBS: Utilizar a vazão de Montante (QM) Calcular a velocidade média de escoamento no trecho (m/s); U = QM /A
OBS: Utilizar a vazão de montante (QM) em m3/s.
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Rede Ramificada (Sequência de Cálculo) 9.
Calcular a perda de carga total no trecho (m); OBS: Utilizar Hazen Willians ou Fórmula Universal; Utilizar a Vazão Fictícia (QF).
10. Inserir o valor de pressão conhecido em algum ponto da rede. Normalmente se estabelece um ponto da rede cuja pressão mínima deva ser respeitada; OBS: Com o valor da pressão (P) conhecida no ponto e a cota do terreno (CT), obtida em planta topográfica, determina-se a cota piezométrica do ponto (CP).
11. Determinar a cota piezométrica de montante do trecho (CPM), em metros; CPM = CPJ + hf 12. Determinar a pressão disponível de jusante e de montante, em metros. PJ = CPJ – CTJ PM = CPM – CTM
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Tabela de Pré-dimensionamento (Tubos PVC) DN
DE (mm)
DI (mm)
Umáx (m/s)
Qmáx (l/s)
50
60
54,6
0,68
1,6
75
85
77,2
0,72
3,4
100
110
100,0
0,75
5,9
150
170
156,4
0,83
16,0
200
222
204,2
0,91
29,7
250
274
252,0
0,98
48,8
300
326
299,8
1,05
74,1
400
429
394,6
1,19
145,8
500
532
489,4
1,33
251,0
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Problema III.4 (Cap. III-10) Dimensionar a rede de distribuição cujo esquema é mostrado a seguir e calcular as pressões disponíveis nos nós, considerando: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Trecho R5 virgem; Consumo concentrado no nó 1 4 l/s; Diâmetro mínimo para a rede 50 mm; Coeficiente de perda de carga C = 100; Cota do nível da água no reservatório 500 m; Consumo percapita q = 200 l/hab.dia; População atendida = 821 habitantes.
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Dimensionamento de Redes Malhadas •
Considera-se que as vazões que saem das tubulações estejam concentradas nos nós Centros de consumo das áreas de influência dos módulos.
•
Considera-se a vazão entre dois nós consecutivos UNIFORME.
•
Deve-se pré-determinar as vazões em cada trecho da rede, de maneira a realizar o EQUILÍBRIO HIDRÁULICO DO ANEL, considerando-se: PRINCÍPIO DA CONTINUIDADE PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
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1º) Princípio da Continuidade •
A soma das vazões que chegam ao nó é igual à soma da vazões que dele saem.
Logo: Q1 = Q2 + Q5 + qa
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2º) Princípio da Conservação da Energia • •
A soma das perdas de carga nos condutos que formam o anel é zero. Atribui-se à perda de carga o mesmo sentido da vazão (convenção: sentido horário positivo)
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2º) Princípio (Continuação) As equações SQ=0 e SDh=0 formam um sistema de equações não lineares, onde a solução é alcançada através do método interativo MÉTODO DE HARDYCROSS ou do balanço de energia.
Se: DQ 0,1L / s E Shf 0,05 mca
Rede equilibrada NBR12218/94
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Problema III.5 (p CIII-14 verso) Na rede de distribuição mostrada a seguir, determine os diâmetros, equilibre as vazões nos trechos do anel e calcule as pressões disponíveis nos nós da rede, sabendo-se que o NA do reservatório está na cota 100 m. As tubulações são de Ferro Fundido (C = 100).
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Problema III.6 (p CIII-18A) a)
Dimensionar a rede em anel apresentada a seguir, sabendo-se que: • • • •
Material da rede é de Ferro Fundido Novo (C = 130) Pressão mínima na rede = 15 mca Cotas: A = 234,0 m; B = 230,0 m; C = 222,0 m; D = 231,0 m Erro de Fechamento (admissível) = 0,05 m
b) Pede-se também determinar o NA do reservatório.
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Problema III.7 (p CIII-16 verso) Determinar a vazão que passa em cada trecho do anel da re de distribuição esquematizada a seguir, considerando o coeficiente de perda de carga da fórmula universal f = 0,025.
