UNISEB COC
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
BACHARELADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL
ESTUDO DO ABASTECIMENTO PÚBLICO DA CIDADE DE PRADÓPOLISSP, UTILIZANDO O PROGRAMA EPANET
Renan Carneiro de Castro
Orientador: Prof. Ms. Paulo Eduardo Nogueira Voltan
RIBEIRÃO PRETO
2011
RENAN CARNEIRO DE CASTRO
ESTUDO DO ABASTECIMENTO PÚBLICO DA CIDADE DE PRADÓPOLISSP, UTILIZANDO O PROGRAMA EPANET
Trabalho
de
conclusão
de
curso
apresentado às Faculdades COC de Ribeirão
Preto, como parte dos requisitos para obtenção
do
grau
de
Bacharel
em
Engenharia
Ambiental.
Orientador: Prof. Ms. Paulo Eduardo Nogueira Voltan
RIBEIRÃO PRETO
2011
Ficha Catalográfica
C346e
1.
Castro, Renan Carneiro de.
Estudo do abastecimento público da cidade de Pradópolis – SP,
utilizando o programa EPANET. Renan Carneiro de Castro - Ribeirão
Preto, 2011.
2. 79 f. .il.
1.
3. Orientador: Prof. Me. Paulo Eduardo Nogueira Voltan.
4. Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Centro
Universitário UNISEB de Ribeirão Preto, como parte dos
requisitos para obtenção do Grau de Bacharel em Engenharia
Ambiental sob a orientação do Prof. Me. Paulo Eduardo
Nogueira Voltan.
5.
Abastecimento. 2. EPANET. 3. Pressão. 4. Sistema de
abastecimento. I. Título. II. Castro, Renan Carneiro de.
6.
7.
CDD 628.445
8.
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Aluno: Renan Carneiro de Castro
Código: 5451
Curso: Engenharia Ambiental
Semestre/Ano: 10º/2011
Tema: Realização de cálculos sobre a rede de abastecimento urbano da cidade de
Pradópolis/SP, utilizando o programa de cálculos EPANET
Objetivos pretendidos: Avaliar o projeto do sistema de abastecimento atual
oferecendo subsídios para o projeto futuro, para ter quantidade suficiente de água, avaliando
pressão, diâmetros das tubulações, perda de carga e velocidade do escoamento.
_____/_____/________
______________________________
Prof. Ms. Paulo Eduardo Nogueira Voltan
Professor(a) Orientador(a)
_____/_____/________
_____________________________
Renan Carneiro de Castro
Aluno
_____/_____/________
_____________________________
Prof. Dr. Osmar Sinelli
Coordenador do Curso
_____/_____/________
_____________________________
Prof. Ms. Reginaldo Arthus
Vice-Reitor
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
FORMULÁRIO DE AVALIAÇÃO – FATCC
Tema do trabalho: Realização de cálculos sobre a rede de abastecimento urbano da
cidade de Pradópolis/SP, utilizando o programa de cálculos EPANET.
Data da apresentação: _____/_____/________
Horário: ____________
Local: _________________________________
Comissão Julgadora:
1) Professor Orientador: ________________________________________________
2) Professor da Área: __________________________________________________
3) Professor Convidado: ________________________________________________
Folha de pontuação
Fatores de Avaliação
Pontuação (0.0 a 2.0)
1. Atualidade e relevância do tema proposto.
2. Linguagem técnica utilizada em relação ao tema e aos
objetivos, e competência lingüística.
3. Aspectos metodológicos e formais da editoração do trabalho
escrito - seqüência lógica e coerência interna.
4. Revisão Bibliográfica realizada em relação ao tema
pesquisado.
5. Apresentação oral – segurança e coerência em relação ao
trabalho escrito.
Média: ____________ (__________________________________________________)
Assinaturas dos membros da Comissão Julgadora:
1) _____/_____/________
_______________________________________________
2) _____/_____/________
_______________________________________________
3) _____/_____/________
_______________________________________________
À Deus em primeiro lugar,
aos meus pais, familiares
e amigos pelo apoio e dedicação.
AGRADECIMENTOS
Ao orientador Prof. Ms. Paulo Eduardo Nogueira Voltan pelo esforço e pelas tardes de
consulta, aos professores que contribuíram com tamanha sabedoria e aos colegas de sala.
Agradeço aos amigos e empregadores do estágio, o DAEE – Departamento de Água e
Energia Elétrica, Eng. Adolfo Monteiro Moraes, Eng. Luiz César Santos Carvalho, José
Eduardo Cahal Bagatim, Eng. João Ferreira Golçalves Neto, Eng. Carlos Alberto de Aguiar
Martins e Alessandra Santana Raposo pelas horas de dedicação e pelos ensinamentos na área
de engenharia, saneamento e hidrologia.
“Nossas dádivas são traidoras e nos fazem
perder o bem que poderíamos conquistar se
não fosse o medo de tentar”. William
Shakespeare.
RESUMO
CASTRO, Renan C. Estudo do Abastecimento Público da Cidade de Pradópolis-Sp,
Utilizando o programa EPANET. 2011. 79 f. Trabalho de Conclusão de Curso. (Engenharia
Ambiental). Centro Universitário UNISEB. Ribeirão Preto. SP.
Um projeto adequado visa quantidade e qualidade de água obtendo melhoria na saúde
pública, redução do índice de mortalidade e doenças relacionadas à água, este presente
trabalho tem como objetivo estudar e projetar o sistema de abastecimento de água para até o
ano de 2031 realizando modificações do sistema atual de abastecimento proposto da cidade de
Pradópolis/SP sem comprometer muitos gastos. Pradópolis/SP é abastecida por quatro
reservatórios, sendo três apoiados no terreno e um reservatório elevado.
Foram realizadas estimativas para população futura no ano de 2031, altimetria do
terreno, densidade populacional e simulação computacional utilizando EPANET para calcular
as pressões dinâmicas no sistema de abastecimento de água, de forma a população futura ser
atendida com quantidade devida de água, atendendo as pressões mínimas e máxima, entre 10
à 50 m.c.a, com velocidade dos trechos, diâmetro das tubulações adequadas, avaliando perda
de carga, consumo-base e vazão.
Palavras-chave: Abastecimento; EPANET; Pressão; Sistema de Abastecimento.
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1
2.
OBJETIVO .............................................................................................................. 2
3.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 3
3.1
Concepção de projeto. ...................................................................................... 3
3.2
Componentes do Sistema de Abastecimento.................................................... 3
3.3
Tipos de reservatórios ...................................................................................... 4
3.4
Estudo da população ........................................................................................ 6
3.5
Consumo per capita de água ............................................................................ 8
3.6
Variação de Consumo ..................................................................................... 10
3.6.1 Variação Diária no Ano - K1 ................................................................................ 10
3.6.2 Variação Horária no Dia - K2 ............................................................................... 11
4.
3.7
Pressão nos nós ............................................................................................. 12
3.8
Velocidade na tubulação ................................................................................ 12
3.9
Altimetria...................................................................................................... 13
3.10
EPANET ....................................................................................................... 14
3.11
Pradópolis/SP ............................................................................................... 15
MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................. 16
4.1
Reservatórios ................................................................................................ 16
4.2
Consumo per capta ....................................................................................... 18
4.3
Altimetria...................................................................................................... 18
4.4
Estimativa da População .............................................................................. 19
4.5
Densidade Populacional ............................................................................... 19
4.6
Modelo Hidráulico - EPANET ..................................................................... 22
4.6.1 – Entrada do modelo hidráulico no programa EPANET ..................................... 22
4.6.2 - Padrão Temporal ................................................................................................ 24
4.6.3 - Consumo Industrial ........................................................................................... 24
4.7
5.
Projeto de abastecimento de água para população futura do ano de 2031 .. 25
RESULTADOS ...................................................................................................... 26
5.1
Projeto Atual................................................................................................. 26
5.2
Altimetria...................................................................................................... 26
5.3
Estimativa da População .............................................................................. 28
5.4
Densidade Populacional ............................................................................... 29
5.5
Entrada no modelo hidráulico no programa EPANET ................................. 31
5.6
Pradrão Temporal ......................................................................................... 33
5.7
Parâmetros avaliados .................................................................................... 34
5.8
Projeto de abastecimento de água para o ano de 2031 ................................. 52
5.8.1 - Parâmetros avaliados ......................................................................................... 52
6.
CONCLUSÕES ..................................................................................................... 70
7.
REFERÊNCIAS .................................................................................................... 71
ANEXO A – Mapa da Cidade de Pradópolis/SP .......................................................... 73
ANEXO B – Estimativa da População ......................................................................... 74
ANEXO C – Entrada no modelo hidráulico no programa EPANET ............................ 77
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1- a – Reservatório à montate. ........................................................................................ 4
Figura 1- b – Reservatório à jusante. .......................................................................................... 4
Figura 2 – Tipos de reservatórios em relação ao terreno. ........................................................... 5
Figura 3 – Modelo exponencial. ................................................................................................. 6
Figura 4 – Modelo geométrico. .................................................................................................. 7
Figura 5 – Modelo logístico........................................................................................................ 8
Figura 6 – Consumo per capta no País. ...................................................................................... 9
Figura 7 – Variação da vazão no ano. ...................................................................................... 11
Figura 8 - Variação da vazão no dia. ....................................................................................... 11
Figura 9 – Ilustra um exemplo de desenho por pontos cotados, com os elementos
representativos da altimetria do terreno.................................................................................... 13
Figura 10 – Reservatírio apoiado do Jardim Miriam II. ........................................................... 16
Figura 11 - Reservatírio apoiado do Jardim Bela Vista............................................................ 17
Figura 12 - Reservatírio apoiado no Distrito Industrial ............................................................ 17
Figura 13 - Reservatírio elevado do Centro da cidade. ............................................................ 18
Figura 14 – Setorização da Cidade para definição de demanda de consumo por área. ............ 21
Figura 15 - Áreas verdes nos setores 5 e 6 demonstradas na cor verde. .................................. 21
Figura 16 – Método para calculo de cota intermediaria ........................................................... 27
Figura 17 – Estimatica da população ........................................................................................ 28
Figura 18 – Mapa da cidade de Pradópolis no programa computacional EPANET ................ 32
Figura 19 - Mapa da cidade de Pradópolis para população do ano de 2031 no programa
computacional EPANET .......................................................................................................... 32
Figura 20 – Curva senoidal de modulação de consumo nos nós. ............................................. 34
Figura 21 - Diâmetro das tubulações para bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim
Primavera para o ano de 2011.................................................................................................. 35
Figura 22 - Diâmetro das tubulações para bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês,
Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.. ............................................ 36
Figura 23 - Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo
para bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011...........37
Figura 24 - Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo
para bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011...........38
Figura 25 - Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação em horário de maior consumo
para bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011. .......... 39
Figura 26 - Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação em horário de maior consumo
para bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza
I e II para o ano de 2011.......................................................................................................... 40
Figura 27 - Velocidade nas tubulações na hora de menor consumo para bairros Jardim Miriam
I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011 ........................................................ 41
Figura 28 - Velocidade nas tubulações na hora de menor consumo para bairros CDHU, Jardim
Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011 42
Figura 29 - Velocidade nas tubulações na hora de maior consumo para bairros Jardim Miriam
I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011. ....................................................... 43
Figura 30 - Velocidade nas tubulações na hora de maior consumo para bairros CDHU, Jardim
Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.44
Figura 31 - Perda de carga nas tubulações para bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e
Jardim Primavera para o ano de 2 011......................................................................................45
Figura 32 - Perda de carga nas tubulações para bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos
Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011. .................................... 46
Figura 33 - Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011...............................48
Figura 34 - Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o
ano de 2011............................................................................................................................... 49
Figura 35 - Pressões no sistema de abastecimento com horário de maior consumo para bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031................................50
Figura 36 – Pressões no sistema de abastecimento com horário de maior consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o
ano de 2011. .............................................................................................................................. 51
Figura 37 – Diâmetro dos trechos para projeto nos bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e
Jardim Primavera para o ano de 2031. ..................................................................................... 53
Figura 38 – Diâmetro dos trechos para projeto nos bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim
dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031 ............................... 54
Figura 39 – Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo
nos bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031. ........... 55
Figura 40 – Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo
para bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza
I e II para o ano de 2031 ........................................................................................................... 56
Figura 41 - Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de maior consumo
nos bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.............57
Figura 42 – Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de maior consumo
para bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza
I e II para o ano de 2031 ........................................................................................................... 58
Figura 43 – Velocidade nas tubulações para horário de menor consumo nos bairros Jardim
Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.. ......................................... 59
Figura 44 - Velocidade nas tubulações para horário de menor consumo para bairros CDHU,
Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de
2031 .......................................................................................................................................... 60
Figura 45 - Velocidade nas tubulações para horário de maior consumo nos bairros Jardim
Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031 ........................................... 61
Figura 46 - Velocidade nas tubulações para horário de maior consumo nos bairros CDHU,
Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de
2031. ......................................................................................................................................... 62
Figura 47 – Perda de carga nas tubulações para o maior consumo nos bairros Jardim Miriam I,
II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031. .......................................................... 63
Figura 48 - Perda de carga nas tubulações para o maior consumo nos bairros CDHU, Jardim
Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.64
Figura 49 – Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031 ............................... 66
Figura 50 – Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o
ano de 2031............................................................................................................................... 67
Figura 51 – Pressões no sistema de abastecimento no horário de maior consumo para bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031...............................68
Figura 52 - Pressões no sistema de abastecimento no horário de maior consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o
ano de 2031............................................................................................................................... 69
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Variação de demanda ao longo de 85 anos segundo os diferentes consumos de água
no município de São Paulo. ........................................................................................................ 9
Tabela 2: Consumo per capta para população dotadas de ligações domiciliares ....................... 9
Tabela 3: Velocidade máximas em função do diâmetro........................................................... 13
Tabela 4: Cotas tiradas com GPS e acertadas com erro entre GPS e a altimetria .................... 26
Tabela 5: Exemplos de cálculos das cotas intermediarias ........................................................ 27
Tabela 6: Densidade populacional para o ano de 2011 ............................................................ 30
Tabela 7: Densidade populacional para o ano de 2031 ............................................................ 31
Tabela 8: Valores do coeficiente f ............................................................................................ 33
Tabela 9: Valores da população estimada para métodos exponencial e linear ......................... 74
Tabela 10: Valores da população estimada para método geométrico ...................................... 75
Tabela 11: Valores da população estimada para método logístico ........................................... 76
Tabela 12: Entrada no modelo hidráulico no programa EPANET ........................................... 77
1
1. INTRODUÇÃO
A necessidade de água de qualidade potável e em quantidade suficiente pressupõe uma
sadia qualidade de vida, também um desenvolvimento econômico e proteção da saúde
populacional. Nas últimas décadas do século 20, investiram-se maciçamente para conduzir
água suficiente para a população principalmente em países em desenvolvimento como o
Brasil. O progresso sobre o abastecimento veio com o PLANASA – Plano Nacional do
Saneamento, nas décadas de 70 e 80, permitindo que até 90% da população urbana seria
atendida com água potável (Sobrinho e Martins, 2006).
Hoje existem nos grandes centros, problemas devido ao consumo e idade das
instalações relacionados com pressões baixas, deixando assim a população sem abastecimento
necessário, ocasionados principalmente pela deterioração das tubulações antigas e maus
planejamentos públicos devido à distribuição espacial do crescimento rápido e desordenados
da população.
Segundo Gebara (2000), a importância sanitária sendo analisada em uma população,
cria-se, assim, um abastecimento decente, obtém-se uma melhora na saúde pública com o
adicionamento do abastecimento público, provocando assim, uma diminuição sensível na
incidência de doenças relacionadas à água.
Os riscos à saúde relacionados com a água podem ser distribuídos em duas categorias
principais, os riscos relativos à ingestão de água contaminada por agentes biológicos como o
vírus, bactérias e parasitas, através de contato direto ou por meio de insetos vetores que
necessitam da água em seu ciclo biológico ou pelos riscos derivados de poluentes químicos,
em geral, efluentes de esgotos industriais (AGUILA et al, 2000)
Este trabalho apresenta critérios relacionados a leis e parâmetros adequados para que
não ocorra superestimação do projeto para que não fique inviável e também para que não
ocorra a falta de abastecimento gerando descontentamento e doenças relacionadas há falta de
abastecimento, subestimando o projeto.
Outro aspecto importante avaliado pra a realização do projeto é, a falta de
abastecimento encontrada em poucos pontos avaliados, normalmente no dia de maior
consumo nos horários da manhã se estendendo até o início da tarde.
2
2. OBJETIVO
Avaliar o projeto do sistema de abastecimento atual oferecendo subsídios para o
projeto futuro, para ter quantidade suficiente de água, avaliando pressão, diâmetros das
tubulações, perda de carga e velocidade do escoamento.
3
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Concepção de projeto
Há um conjunto de objetivos a ser considerados para que um estudo sobre
abastecimento tenha total confiabilidade, tendo um diagnóstico técnico e ambiental da área
em estudo, ou até mesmo um Plano Diretor da bacia hidrográfica (TSUTIYA, 2006).
No projeto devem-se avaliar os objetivos como, identificação e quantificação de todos
os fatores intervenientes com o sistema de abastecimento de água, realizar um diagnóstico do
sistema existente, considerando a situação atual e futura.
Estabelecer
análise
dos
parâmetros
básicos
de
projeto,
verificar
o
pré-
dimensionamento das unidades dos sistemas, para alternativas selecionadas, realizar com
critério a escolha da alternativa mais adequada com parâmetros técnicos, econômica e
ambiental, entre todas as alternativas existentes, realização das diretrizes gerais do projeto e
estimativas das quantidades de serviço que devem ser executadas na fase de projeto.
3.2 Componentes do Sistema de Abastecimento
Para realização de um bom projeto de abastecimento, há um conjunto de sistemas a ser
definidas como o manancial, seria onde se retira à água para o abastecimento, sendo de um
corpo de água, subterrâneo ou superficial. O manancial deve fornecer quantidade suficiente de
água pelo período de projeto, visando sempre o aspecto sanitário (TSUTIYA, 2006).
Um conjunto de dispositivos e estruturas, construídos ou montados juntos ao
manancial, retira água e destina para o sistema de abastecimento é chamado de captação.
A adutora são canalizações que destinam conduzir água para as unidades que
pertencentes à rede de distribuição, não necessariamente distribuem para os consumidos,
podendo ocorrer também pelas sub-adutoras.
A rede de distribuição é um segmento do sistema de abastecimento formado de
tubulações e acessórios destinado a conduzir água potável. Já o reservatório, é o objeto que
regula as variações de volume de água, como as vazões de adução e de distribuição e
condicionar as pressões na rede de distribuição.
4
3.3 Tipos de reservatórios
Há diversos tipos de reservatórios, uma das formas de avaliação é relacionado quanto
a sua posição com a rede de distribuição, existente dois tipos, o reservatório de montante, que
são aqueles quais passam antes de atingir a rede, sendo toda água destinada ao consumo, com
uma tubulação de entrada e outra de saída. Figura 1 (a).
O reservatório de jusante também chamado de reservatório de sobras onde somente
recebe água nos períodos em que a vazão de alimentação da rede supera a de consumo, só há
uma tubulação, que parte do fundo e serve tanto para entrada quanto para saída da água e
ficam além do ponto da adutora que conecta a rede e até mesmo, no extremo oposto. Figura 1
(b).
Figura 1 (a) – Reservatório à montante
Figura 1 (b) – Reservatório à jusante
FONTE: QUERIDO et al, 2000.
Segundo Guimarães, Carvalho e Silva (2007) os reservatórios podem ser classificados
também de acordo com a localização no terreno (Figura 2), variando entre o enterrado que
seria quando está completamente embutido no terreno.
O semi-enterrado ou semi-apoiado, sua altura líquida fica com uma parte abaixo do
nível do terreno, já o reservatório apoiado, é estabilizado na laje de fundo sustentado no
terreno, o elevado é um reservatório apoiado em estruturas de elevação e por último o “stand
pipe”, um reservatório elevado com a estrutura de elevação embutida de modo a manter
contínuo o perímetro da secção transversal da edificação.
Os mais comuns tipos de reservatórios implementados são semi-enterrados e os
elevados, realizados quando há necessidade de garantia de uma pressão mínima na rede e as
cotas do terreno disponíveis não oferecem condições para que o mesmo seja apoiado ou semiapoiado, utilizam-se os elevados, por essa razão necessita-se de uma cota piezométrica de
montante superior à cota de apoio do reservatório no terreno local.
5
Desde que haja cotas do terreno favoráveis, a preferência sempre será pela construção
de reservatórios semi-enterrados, mas tudo dependendo dos custos de escavação e de
elevação, avaliando a estabilidade permanente da construção, quando for principalmente uma
reserva de água superior a 500 m3. Os volumes superiores de um reservatório elevado
implicam em custos significativamente mais altos, principalmente com os de construção, e
preocupações adicionais com a estabilidade estrutural.
Quando os volumes de armazenamento forem relativamente grandes, acima de 800
3
m , a preferência é pelo reservatório semi-apoiado, considerando-se os problemas
construtivos, de escavação, de empuxos e de elevação, porém quando há a necessidade de
cotas piezométricas superiores a do terreno, na saída do reservatório, a opção mais viável é o
conjugado de um reservatório elevado e um semi-enterrado.
Resultando numa distribuída de água pela rede à jusante que será bombeada do
reservatório inferior para o superior, à medida que a demanda for solicitada, sempre mantendo
um volume mínimo no reservatório superior para a manutenção da continuidade do
abastecimento em caso de interrupção neste bombeamento.
FIGURA 2 – Tipos de reservatórios em relação ao terreno.
Fonte: GUIMARÃES, CARVALHO E SILVA (2007).
6
3.4 Estudo da população
De acordo com Tsutiya (2006) as obras de abastecimento devem atender tanto a
população atual quanto a população estimada, variando entre um período de 20 a 30 anos.
Considera-se a especificidade da área do projeto em si, características sócio-econômicas,
urbanísticação e a dinâmica na ocupação do solo para qualquer projeção da população para o
dimensionamento de abastecimento.
Os métodos matemáticos para a previsão da população futura, como o modelo
exponencial que de acordo com BASSANEZI (2002), o tamanho da população considerado
como N, do qual o crescimento é descrito pela equação (3.1) e demostrado pela figura 3.
(3.1)
Figura 3: Modelo exponencial.
Fonte: Novaes (2010).
Onde r é a taxa de crescimento, considerada constante ao longo do tempo, a taxa de
crescimento é a diferença entre uma taxa de natalidade e uma taxa de mortalidade b, ou seja,
r = a - b, ou conseguida por métodos matemáticos de populações conhecidas, utilizando o
logaritmo natural. A solução analítica para a equação acima é do tipo
(3.2)
Já o método aritmético ou linear supõe que a taxa de crescimento é constante para os
futuros anos, a partir de dados já conhecidos, como censo. Pode ser representado por
7
, no qual
significa a variação da população pelo tempo, então Ka representa,
, chegando à expressão geral,
(3.3)
Este método admite-se que a população varie linearmente com o tempo, de acordo
com TSUTIYA (2006. P. 59).
Outro método utilizado é o geométrico, considerando períodos iguais de tempo e a
mesma porcentagem de aumento da população, podendo ser expressa pela fórmula
, segundo Tsutiya e Alem Sobrinho (1999) as fórmulas para utiliza seria
e por final
(3.4)
Figura 4: Modelo geométrico.
Fonte: Novaes (2010).
O último método utilizado é o da curva logística, obedecendo a uma relação
matemática com o tipo de curva logística com o crescimento da população, crescendo até um
ponto de saturação (K). A curva passa por três estágios, crescimento acelerado em primeiro,
em seguida vem o crescimento retardado e por ultimo o crescimento tendendo a estabilização.
Sendo que para utilizar este método é necessário passar por três analises,
,
pelas seguintes fórmulas:
e
, o método da curva logística passa
8
;
;
;
.
Figura 5: Modelo logístico.
Fonte: Novaes (2010).
3.5 Consumo per capita de água
Tsutiya (2006) diz que no setor de abastecimento de água ou de uma cidade o
consumo de água pode ser determinado atrás dos métodos seguintes, leitura dos hidrômetros,
leitura macromedidor instalado na saída do reservatório e quando não existe medição.
A tabela 1 representa um progresso histórico dos consumos de água para a cidade São
Paulo, distribuídos em classes diferentes de consumo, com a diversidade de fatores que
influenciam o consumo como clima, hábitos e nível de vida da população, natureza da cidade
ou bairro, tamanho da cidade, localização geográfica da cidade, turismo, estação do ano, dias
de semana e feriados e medição do consumo, há uma variação no consumo per capita,
variando entre 100 à 500 L/hab.dia.
9
Tabela 1: Variação de demanda ao longo de 85 anos, segundo os diferentes consumos
da água, para município de São Paulo.
Consumo
Saturnino de
CNSOS
DAE
SAEC
SABESP
(L/hab.dia) Brito (1905)
(1951)
(1957)
(1972)
(1990)
Total (%)
Total (%) Total (%) Total (%) Total (%)
Doméstico
100
45,5
55 42,5 140 46,7 180
45 120
40
Comercial
50
22,7
50
25 100 33,3 150 37,5
90
30
e Indústria
Público
45
20,4
25 12,5
15
5
20
5
20 6,7
Perdas
25
11,4
40
20
45 15
50 12,5
70 23,3
Total
220
100 200 100 300 100 400 100 300 100
Fonte: AZEVEDO NETTO (1998)
O diagnóstico 2000 do SNIS (Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental)
juntamente com as companhias estaduais, indicam um consumo médio no País de 149,4
L/hab.dia. A figura 6 mostra a variações de valores de consumo per capita adotados no
passado por entidades locais, estatuais e regionais. O consumo per capita para populações
abastecidas com ligações domiciliares está mostrado na tabela 2.
Figura 6: Consumo per capita no País.
Fonte: SNIS (2000, apud Tsutiya,
2006).
10
Tabela 2: Consumo per capita para populações dotadas de ligações domiciliares.
Porte da comunidade
Povoado rural
Vila
Pequena localidade
Cidade média
Cidade grande
Faixa da População
(habitantes)
<5.000
5.000 a 10.000
10.000 a 50.000
50.000 a 250.000
>250.000
Consumo per capita
(L/hab.dia)
90 a 140
100 a 160
110 a 180
120 a 220
150 a 300
Fonte: VON SPERLING (2005, apud Tsutiya,2006).
A cidade de Pradópolis/SP tem menos de 20 mil habitantes (IBGE, 2011), utilizando a
tabela 2, na classificação de porte da comunidade, a cidade em estudo, fica enquadrada na
classificação de “Pequena localidade”, devendo ser adotado por segurança, um consumo per
capita de 180 L/hab.dia.
3.6 – Variação de Consumo
De acordo com Gebara (2000), em uma cidade de vazão distribuída oscila durante as
horas do dia e oscila também nos dias do ano, devido entre outras coisas aos hábitos
populacionais e das condições climáticas.
3.6.1 - Variação Diária no Ano - K1
Quanto mais quente foi o dia no ano, maior a demanda de vazão, portanto K1 é o
coeficiente de variação anual de consumo, variando entre 1,20 e 2,00. Segundo Gebara (2000)
a NB 587/79 (Elaboração de Estudo de Concepção de Sistema Público de Abastecimento de
Água) recomenda o valor de 1,20 quando não a um meio de estimação do valor. Todavia na
prática o valor mais empregado é de K1=1,25, o coeficiente é calculado:
K1
Maior consumo diáriono ano
Vazão média diária no ano
11
Figura 7: Variação da vazão no ano.
Fonte: GEBARA (2000).
3.6.2 - Variação Horária no Dia – K2
Existem períodos onde o consumo de água é muito maior do que em outras regiões,
podendo constatar que em períodos noturnos o consumo de água é muito menor do que no
início da manhã e no final da tarde. O K2 é o coeficiente de variação horária no dia, variando
entre 1,50 a 3,00, porém na prática, a NB 587/79 recomenda o valor de 1,50 quando não a
como determinar o seu valor, o coeficiente K2 é calculado:
K2
Figura 8: Variação da vazão no dia
Fonte: GEBARA (2000).
Maior vazão horária no dia
Vazão média horária no dia
12
3.7 Pressão nos nós
De acordo com HELLER (2010), deve-se existir tanto pressão mínima quanto
uma pressão máxima em um sistema de abastecimento, se a pressão consegue adequarse com os desníveis topográficos, suas perdas de carga nos ramais prediais e nas
tubulações internas de prédios abastecidos, então deve ser chamada de pressão mínima.
A pressão dinâmica mínima é compreendida da pressão do nível do eixo da via
pública, é um ponto da rede que está na condição de utilização no dia e hora de maior
consumo e com a ocorrência do nível mínimo de água no respectivo reservatório de
distribuição.
Quando se ultrapassar o valor de pressão máxima, não pode-se garantir a
integridade dos tubos, conexões e válvulas utilizadas nas instalações prediais e também
não podendo reduzir as perdas de água nas tubulações da rede. Para que não ocorra a
superação do valor da pressão máxima, o parâmetro de interesse em estuda seria a
pressão estática máxima, definida como a pressão referida ao nível do eixo da via
pública, em determinado ponto da rede, em uma condição de consumo nulo e com
ocorrência do nível máximo de água no respectivo reservatório.
A pressão em cada nó depende da altura dos reservatórios em relação ao terreno,
quanto menor o consumo devido à menor saída de água terá que existir maior pressão
da rede hidráulica, gerando assim um aumento de perdas. A pressão estática máxima
das tubulações distribuidoras deve ser de 50 mca (500 KPa). E a pressão dinâmica
mínima, de 10 mca (100 KPa) segundo FALKENBERG (2005). Pressões fora dessa
faixa de valores não são aceitos nos projetos, exceto se houver justificativa técnica e
econômica.
Recomenda-se que as pressões nos nós devem ser as mais reduzidas possíveis,
sendo que seja suficiente para atender às condições de pressão mínima definida pela
norma.
3.8 Velocidade na tubulação
De acordo com a NBR 12218/1994 - Projeto de rede de distribuição de água para
abastecimento público, a velocidade mínima para as tubulações são de 0,6 m/s e a máxima de
3,5 m/s. Segundo Tsutiya (2006) as velocidades máximas são em função do diâmetro e estão
mostradas na tabela 3.
13
Tabela 3: Velocidades máximas em função do diâmetro.
D (mm)
50
75
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Vmáx (m/s)
0,50
0,50
0,60
0,80
0,90
1,10
1,20
1,30
1,40
1,50
1,60
1,70
1,80
Fonte: Martins (1976, apud Tsutiya,
Qmáx (m3/s)
1
2,2
4,7
14,1
28,3
53,9
84,8
125,0
176,0
238,0
314,0
403,0
509,0
2006).
3.9 Altimetria
A parte da topografia que estuda os métodos e procedimentos que levam a
representação do relevo é a altimetria. Para tanto é necessário medir apropriadamente o
terreno, calcular as alturas (cotas ou altitudes) dos pontos de interesse e representá-los em
planta mediante uma convenção altimétrica adequada, de acordo com Cordini (2004).
Na representação altimétrica do terreno, a escolha do plano de referência (cotas) deve
ser tal que evite a ocorrência valores negativos, no caso das altitudes esta preocupação não
procede, tendo em vista que o referencial adotado é oficial em todo o país. Todos os pontos de
igual altura (cota ou altitude) estão sobre um mesmo plano, que é paralelo ao de comparação
para exemplificar é utilizado à figura 9.
Figura 9: Ilustra um exemplo de desenho por pontos cotados, com os elementos representativos da altimetria do
terreno.
Fonte: CORDINI (2004).
14
Na Topografia, as alturas dos pontos são expressas em metros, assim o número 10
junto à projeção do ponto da figura acima, indica que este está a 10 metros sobre o plano de
comparação adotado.
3.10 EPANET
Se acordo com ROSSMANO (2000), o EPANET é um programa computacional
automatizado de simulação do comportamento hidráulico e de qualidade da água de um
sistema de distribuição, com diversas condições operacionais em função de um determinado
período de funcionamento.
Por ser um programa gratuito e de fácil utilização o número de usuários aumenta
exponencialmente, já que também é oferecido em diversos idiomas, simula pressões estáticas
e dinâmicas do comportamento hidráulico e de qualidade da água em redes de distribuição
pressurizada, sendo que uma rede é constituída por tubulações, bombas, válvulas,
reservatórios de nível fixo e/ou reservatórios de nível variável.
Com o EPANET obtêm-se os valores da vazão em cada tubulação, da pressão em cada
nó, altura de água em cada reservatório de nível variável e da concentração de espécies
químicas através da rede durante o período de simulação, subdividido em múltiplos intervalos
de calculo. O programa é uma ferramenta de analise de sistemas de distribuição, realizando
uma melhora do conhecimento sobre o transporte e o destino dos constituintes da água para
consumo humano.
Utilizado em diversas situações, sendo necessário efetuar simulações de sistemas
pressurizados de distribuição, estabelecendo cenários de projeto, como a expansão de uma
rede existente. Também há calibração de modelos hidráulicos, analise do decaimento do cloro
residual e a avaliação dos consumos são alguns exemplos de aplicação do programa.
Pode-se melhorar a qualidade da água do sistema, através das alterações na utilização
de origens da água num sistema com múltiplas origens, podendo também a alteração de
esquema de funcionamento de grupos elevatórios e enchimento/esvaziamento de reservatórios
de nível variável e a seleção de tubulações para limpeza e substituição.
A caracterização completa de uma rede incluindo todas as tubulações, sem
simplificações e uma modelagem hidráulica confiável constituem pré-conceitos essenciais
para uma adequada modelagem de qualidade da água. O programa contém um conjunto de
15
ferramentas de calculo para auxiliar a simulação hidráulica, sendo as principais a dimensão
ilimitada do número de componentes da rede analisada, o calculo da perda de carga utilizando
as fórmulas de Hazen-Williams, Darcy-Weisbach ou Chezy-Manning.
Consideração das perdas de carga singulares em curvas, alargamentos, estreitamentos,
a modelagem de bombas de velocidade constante ou variável, visa também, os cálculos da
energia de bombeamento e do respectivo custo.
Realiza apoio também na modelagem dos principais tipos de válvulas, incluindo
válvulas de seccionamento, de retenção, reguladoras de pressão e de vazão. Modela os
reservatórios de armazenamento de nível variável de formas diversas, através de curvas de
volume em função da altura de água, realiza múltiplas categorias de consumo nos para cada
uma com um padrão próprio de variação no tempo.
Modela a relação entre pressão e vazão efluente de dispositivos emissores como
exemplo, os aspersores de irrigação, ou consumos dependentes da pressão. Também
possibilita basear as condições de operação do sistema em controles simples, dependentes de
uma só condição como a altura de água num reservatório de nível variável, tempo, ou em
controles com condições múltiplas.
3.11 Pradópolis/SP
A cidade de Pradópolis/SP possui 17.377 habitantes, o bioma definido como cerrado,
com uma economia visando na cana-de-açúcar e indústria sucroalcooleira, Usina São
Martinho (IBGE, 2011).
A cidade apresenta problemas de abastecimentos no período diurno entre as 8h:00 às
13h:00, geralmente na estação do verão, por causa do alto consumo e abastecimento
insuficiente. O abastecimento é feito por poços, contanto com quatro reservatórios, três
apoiados e um elevado.
Localizados no bairro Jardim Miriam II um reservatório apoiado, na Rua Domingos
Marcari com a Rua “H” e outro no bairro Jardim Bela Vista, na Rua Monte Sereno, e o último
apoiado no distrito industrial e o reservatório elevado é estabilizado no centro da cidade, entre
a Rua Presidente Vargas e a Rua 13 de Maio.
16
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Reservatórios
São quatro reservatórios a montante para o abastecimento de Pradópolis, sendo 3
reservatórios apoiados no solo. Um localizado no bairro Jardim Miriam II como mostrado no
mapa no Anexo A como R1. Medido 15 metros de altura com diâmetro de 6 metros mostrado
na figura 10.
Figura 10: Reservatório apoiado do bairro Jardim Miriam II.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
O segundo reservatório apoiado é localizado no bairro Jardim Belo Vista, medindo 18
metros de altura com diâmetro de 6 metros mostrado na figura 11 e demonstrado no Anexo A
como R3. Terceiro reservatório apoiado é localizado no distrito industrial como mostrado na
figura 12, mede 20 metros de diâmetro e 4 metros de altura demonstrado no Anexo A como
R4. O último reservatório denominado como R2 é mostrado na figura 13, sendo reservatório
17
elevado com altura de 15 metros de estrutura de elevação, mais 4 metros de altura de estrutura
para o abastecimento, com diâmetro de 7,67 metros localizado no centro da cidade.
Figura 11: Reservatório apoiado do bairro Jardim Belo Vista.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
Figura 12: Reservatório apoiado no distrito industrial.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
18
Figura 13: Reservatório elevado do Centro da cidade.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
4.2 Consumo per capta
No caso desse estudo, como não obteve-se nenhum dado sobre abastecimento da
Prefeitura Municipal, resultando numa adoção do consumo a partir de cidade semelhantes,
como Heller (2010) propôs na tabela 2.
Para o reservatório apoiado localizado no distrito industrial abastece tanto as indústrias
contidas nelas quanto uma parte da cidade, Muñoz (2000) cita que o consumo de água por
área para as indústrias são de 47 m3/ha.dia.
4.3 Altimetria
A altimetria foi realizada sobrepondo o mapa concedido pela Prefeitura com escala de
1:5.000 sem cotas ou coordenadas do terreno, com o mapa concedido pelo DAEE de escala
19
1:50.000, as curvas de níveis com espaçamento de 20 metros entre as mesmas, já constavam
no mapa do IBGE.
Há casos que em que não obteve-se cotas com a altimetria devido estar embutido na
mesma curva de nível, não sabendo se entre a curva há um declínio da cota ou elevação do
terreno, então adquiriu-se o GPS GARMIM de propriedade do Centro Universitário Uniseb.
Para uma comparação entre a cota de elevação do terreno medida no GPS com o
mesmo ponto medido na altimetria afim de encontrar um erro entre o GPS e a altimetria para
resultar nos valores de cota de elevação do terreno. Após realizar a medição em 14 pontos,
adquiriu-se um erro médio do GPS entre a altimetria de 1,3813%, então subtraiu a cota do
GPS da multiplicação entre a mesma cota com a porcentagem de erro mostrado na fórmula
abaixo, encontrando a cota que veria a ser feita pela altimetria, sendo que as cotas acertadas
então demonstradas na tabela 4 nos resultados.
(4.1)
4.4 Estimativa da População
Os métodos analisados para estimação da população de Pradópolis/SP foram o modelo
exponencial, linear, geométrico e o logístico. Estimado a população futura para todos os
métodos, com uma prospecção futura para os próximos 20 anos, suas tabelas de cálculos
demostradas no Anexo B.
4.5 Densidade Populacional
A setorização é realizada para determinar a densidade populacional de uma área
especifica, distinguindo região entre a cidade, resumindo-se, é a área que necessitará de maior
ou menor vazão.
Foram divididos em seis setores, os dados a seguir foram retirados de amostragem
realizados devido a entrevistas a cidadãos da cidade percorrendo algumas ruas de cada bairro
e realizando perguntas, como:
Quantas pessoas moram na casa?
Grau de parentesco?
Existência de casas vazias na rua?
Tamanho do terreno?
20
Foi uma classificação de áreas por condição social. Porém em uma cidade de pequeno
porte não há como distinguir com boa confiabilidade o setor de classe alta ou classe média
como exemplo, comparou-se os dados realmente quanto à quantidade de população embutida
em cada casa.
A partir dos dados coletados acima o setor 1 de cor amarela demonstrado na Figura 14,
estipulando como classe social media alta com a área de terreno construído de 230m2 por
família e uma quantidade de habitantes por casa de 4,20, o setor 2 de cor verde, é considerado
de classe social alta, com uma área estipulada de 300m2 por família, e uma quantidade de
habitantes por casa de 3,05, há alguns valores altos de habitantes/casa em alguns setores pois
devido a grande incidência de alocar agregados como sobrinhos, avós, além do Pai e Mãe
seguido de 2 ou 3 filhos.
O setor 3 de cor azul é dividido entre uma área de comércio no centro da cidade até o
fim da Avenida São Martinho mostrado como primeiro valor (3.1) demonstrado na tabela 6,
com outra área de comércio (3.2) nos bairros Jardim dos Ipês, Jardim Boa Vista e CDHU,
resultando em uma área de 300m2, e uma quantidade de pessoas por casa de 1,84 para parte
do centro e 2,27 para os bairros Jardim dos Ipês, Boa Vista e CDHU, o baixo o valor de
hab/casa é decorrente de poucos comerciantes residirem no próprio comércio como exemplo,
em sobrados junto aos seus empreendimento ou mesmo quantidade pequenas de empregados
pois a principal economia da cidade gira em torno da Usina São Martinho produtora de açúcar
e álcool localizada fora da cidade.
O setor 4, seria de classe social media alta como o setor 1, demonstrado na cor
vermelha com uma área de 230m2 por casa e uma quantidade de pessoas por casa de 4,57
sendo uma população mais adensada em comparação com o setor 1, já o setor 5 e 6 de cor
laranja, considera-se classe social baixa, estipulado uma área de construção de 200m2 por
família , e uma quantidade de habitantes por casa de 3,77 e 2,01 respectivamente, valores
baixos mesmo sendo população pobre que normalmente há grande quantidade de hab/casa,
pois não há um completo adensamento na área, pois há grande incidência de casas de CDHU
ainda não habitadas ou mesmo imigrantes de outros estados devido há procura de trabalho
gerado pelo corte de cana-de-açúcar da Usina São Martinho S/A e muitas vezes as casas até
foram abandonadas por falta de serviço por um pouco tempo devido a época de safra . Em
todas as áreas de todos os setores foram descontadas as áreas de contribuição como as ruas e
calçadas gerando entorno de 28,94% de uma quadra e suas áreas verdes com 507.636,88m2
em média a cada setor, principalmente as áreas verdes foram analisadas e constatas com
visitas no local e com análise em imagem de satélite, como o Google Earth.
21
Os valores das densidades populacionais estão na tabela 6 para atualidade e na tabela 7
para população futura em 20 anos, alterando as quantidades de área construída para os setores
onde a porcentagem de ocupação não teria sido completada 100%, os setores 5 e 6 pelo o fato
de ser uns bairros novos com existência de casas de CDHU ainda não terminadas, e com áreas
de possível expansão tendo em vista uma grande área verde com grande possibilidade de
construção futuramente de acordo com o Engenheiro responsável da Prefeitura de
Pradópolis/SP nos determinados setores como mostrado na figura 15.
Figura 14: Setorização da cidade para definição da demanda de consumo por área.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
Figura 15: Áreas verdes nos setores 5 e 6 demonstradas na cor verde.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
22
4.6 Modelo Hidráulico - EPANET
Numa totalidade de 327 nós na cidade de Pradópolis/SP realizou-se uma seleção de
nós para a facilitação no abastecimento de dados no programa EPANET, adotando áreas de
influências que medem em média de 30 a 35 mil metros quadrados em cada nó selecionado
sendo que o nó selecionado sempre visando adotar o nó central da área de influência.
Inseriram-se os diâmetros para 100 mm sendo para toda a rede com intenção de modificar
para diâmetros maiores conforme o necessário, principalmente nas tubulações principais e nas
tubulações de saídas dos reservatórios, também foi alterado o coeficiente de rugosidade de
Hazen–Williams nas tubulações, de acordo com Tsutiya (2006) para PVC usado entorno de
10 anos utiliza-se o valor de 135, sendo que esta instalado de acordo com o Almoxarifado da
Prefeitura nos seguintes bairros: Jardim Paulista, Jardim Miriam, I, II e III, Jardim Bela Vista
e Jardim dos Ipês e para tubulações em Ferro Fundido utiliza-se coeficiente de 120 para
tubulações de 20 ou mais anos localizados no Centro da cidade e para o projeto de 2031 foi
modificado o coeficiente de rugosidade para as tubulações de PVC para 130 pois ao passar
dos anos a tubulação vai ter mais de 20 anos.
Também foi abastecido no programa a cota de cada nó de influencia, as coordenadas X e
Y e seus respectivos consumo-bases mostrado no Anexo C.
4.6.1 Entrada do modelo hidráulico no programa EPANET
São de necessidade para o abastecimento do EPANET os seguintes parâmetros para os
nós:
ID do nó, identificação do mesmo, sendo colocado o número já adotado no
mapa;
Coordenada X e Y;
Cota ou elevação do terreno;
Consumo-base.
São de necessidade também para o abastecimento do EPANET os seguintes
parâmetros para os Reservatórios de nível variado (RNV):
ID do RNV, que viria a ser a identificação do mesmo;
Coordenada X e Y;
23
Cota ou elevação do terreno;
Altura inicial de água, unidade de comprimento em metros, sendo a altura da
superfície livre, acima da respectiva cota de fundo, no início da simulação;
Altura mínima de água, denominada a altura da superfície acima da cota do
fundo do RNV;
Diâmetro do reservatório.
O Consumo-Base é o valor médio ou nominal do consumo de água da categoria
principal de consumo no nó, medido em unidades correntes da vazão, quando o valor é
negativo, é utilizado para indicar a existência de uma origem externa de vazão no nó, se for
deixado em branco, assume-se que o consumo é nulo.
Sendo de extrema importância o calculo correto do Consumo-Base para que não tenha
a possibilidade de falta de abastecimento, determinado pela multiplicação entre a área de
influência de cada nó com a densidade populacional de cada setor, também multiplicando o
consumo per capta (L/ d . hab) com os coeficientes K1 (coeficiente do dia de maior consumo
do ano), ao final transformando o consumo-base de L/dia para L/segundo, pois é unidade
aceita pelo programa.
Admite-se que o consumo-base tenha valor negativo somente quando colocado como
fonte de abastecimento do reservatório como um manancial, seja subterrâneo ou superficial,
neste caso sendo um manancial subterrâneo, esses nós de consumo-base negativo localizamse nas proximidades dos reservatórios com ligações aos reservatórios, depois de abastecido
com os dados e coeficientes já citados o mapa fica demonstrado nos resultados na figura 18 e
figura 19 para projeto futuro.
Cada nó de consumo-base negativo que é utilizado para abastecer cada reservatório
tem as seguintes vazões, 15,0691 L/s para o reservatório localizado no bairro Jardim Miriam
I, para o reservatório elevado localizado no Centro é abastecido com 12,8605 L/s, para o
reservatório localizado no bairro Jardim Maria Luiza é abastecido com 16,3515 L/s e por
ultimo foi abastecido o reservatório localizado no Distrito Industrial com 14,5444 L/s.
Para o sistema de abastecimento de água seja bem elaborado e funcione ao longo do
tempo, cria-se um intervalo de tempo para que o programa esteja funcionando com todas suas
variáveis sendo quantificadas e analisadas durante o tempo, foi adotado para este experimento
um intervalo de 48 horas, adquirido no navegador localizado ao lado direito da tela, na aba
Dados e descendo a barra de rolagem escolhendo a alternativa Opções/Tempos e modificouse a Duração Total para 48 horas.
24
4.6.2 Padrão Temporal
Cria-se um padrão de consumo no EPANET para representar a variação periódica dos
consumos dos nós, adotando uma curva senoidal de modulação de consumo nos nós adquirida
pelo fator f , essa variação nada mais é do que, a variação ao longo do dia do coeficiente de
maior consumo horário no dia (K2).
Em muitas literaturas para modular o consumo nos nós utiliza-se a formula a seguir:
f
Qi
Qdmc
( K 2 1).sen( .(t 12)) 1
12
O valor utilizado para K2 é de 1,5 adimensional, sendo que Qi é a vazão consumida
medida em L/s no momento “t” horas e “t” é tempo medido em horas variando entre 1 à 24
horas, o Qdmc é a vazão durante o dia de maior consumo medida em L/s. Repete-se as
seguintes variações de f ao longo de 48 horas pois o programa deve rodar as 48 horas para
verificar se não há falta de água, os valores de f estão na tabela 8 e na figura 20 mostra a
curva de modulação de consumo.
No programa EPANET abastece com os valores da curva senoidal de modulação de
consumo no nós, no navegador localizado na parte direita do programa, na aba Dados,
clicando na seta escolhendo a opção padrão e clicando no primeiro item Adicionar, colocando
os valores de f ao longo do tempo.
4.6.3 Consumo Industrial
Para a indústria de acordo com Muñoz (2000), o consumo de água por área é de 47
m3/ha.dia, como há existência de 10,6538 ha de área industrial tem-se um consumo de água
de 5,7955 L/s para o abastecimento da indústria na atualidade e um aumento de 20% na vazão
para 2031, o reservatório apoiado localizado na área indústria abastece tanto a cidade quanto o
distrito industrial.
25
4.7 Projeto de abastecimento de água para população futura do ano de 2031
Para o projeto de abastecimento da cidade de Pradópolis/SP de 2031, foi abastecido no
programa EPANET os novos consumo-base, assim aumentando quantidade de água na rede,
com este aumento consequentemente deve-se aumentar o diâmetro das tubulações de acordo
com as velocidade limites que pode-se ter apara o abastecimento, porém somente realizando o
aumento dos diâmetros ainda tinha a existência de pressões abaixo de 10 mca.
Realizou-se então novos nó e alguns novos trechos em paralelo ou perpendicular a fim
de ter uma melhor distribuição do fluído, porém esses novos nós não possuem consumo-base,
apenas uma cota de elevação do terreno, pois já teria sido colocado os valores de consumobase necessários de acordo com o crescimento populacional.
26
5. RESULTADOS
5.1 Projeto Atual
A simulação para o projeto atual de abastecimento foi realizada para se adequar com a
realidade atual para verificação da possível simulação futura com todos os parâmetros
adequados dentro das normas.
5.2 Altimetria
A tabela 4 mostra os pontos de coletas realizadas por GPS dos pontos onde não era
possível conseguir as cotas do terreno apenas com a altimetria e seus respectivos pontos com
as cotas corretas.
Tabela 4: Cotas tiradas com GPS e acertadas com erro entre GPS e a altimetria.
Ponto
Cota Gps (m)
182
181
184
246
248
218
R1
254
530
528,5
532
542
548
550
568
557
Cota acertada (m)
522,6789
521,1996
524,6513
534,5132
540,4303
542,4027
560,1540
549,3060
FONTE: Elaboração própria, 2011.
O cálculo das cotas intermédias é adquirido como no exemplo mostrado na figura 16 e
demonstrado na tabela 5, calculando a distância total e suas distâncias intermediarias para os
pontos que deseja-se saber suas cotas, sabendo assim as cotas superiores e inferiores para
descontar do desnível multiplicado pelas suas frações das distâncias e dividido pela distância
total, obtendo assim o resultado das cotas intermediárias.
27
Figura 16: Método para calculo de cota intermediaria.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
Tabela 5: Exemplos de cálculos das cotas intermediarias.
Cota anterior
540
Cota posterior
Desnível
535
Distâncias Dist. Total Cota
5 94,59
686,76
539,3113
184,84
537,9656
180,34
536,6526
226,99
Cota anterior
540
Cota posterior
Desnível
535
Distâncias Dist. Total Cota
5 105,36
539,0211
184,68
537,3054
183,74
535,5983
64,40
FONTE: Elaboração própria, 2011.
538,18
28
5.3 Estimativa da População
Os métodos, geométrico, logístico e exponencial não se comportaram da maneira
esperada, para sua utilização dos dados, pois o geométrico e o exponencial extrapolaram
demais a população, quanto o logístico uma de suas regras para inicio do método foi
reprovado, a regra reprovada foi, o tempo 3 subtraindo do tempo 1, tem que ser igual a duas
vezes a subtração do tempo 2 com o tempo 1.
O melhor método avaliado pode ser observado na figura 17, resultando no método
Linear podendo observar também que tanto o método Logístico quando o método Linear
estão resultando em valores próximos. Pela literatura o método Logístico seria o mais
adequado para projetar uma população futura, porém já que o ocorreu um erro na regra do
método Logístico e os valores do método Linear estão próximos, utilizou o método Linear.
Figura 17: Estimativa da População.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
29
5.4 Densidade populacional
Os resultados da tabela 6 foram adquiridos com mensurações como a “área total” no
programa AutoCAD concedido o mapa pela prefeitura de Pradópolis, a “área total
descontada” foi calculada retirando da área total as áreas verdes e a porcentagem de rua e
calçada gerando em torno de 28,94% de uma quadra, a coluna “Habitantes/Casa” é adquirida
pelas perguntas realizadas em algumas das ruas nos diversos setores da cidade.
A coluna “Quantidade de casa” foi medido de acordo com as ruas analisadas, contando
a quantidade de casas por ruas, como exemplo, ruas com distância menor que 50 metros, tinha
em torno de 10 à 12 casas, já ruas com de 100 metros ou maiores distâncias, foram contadas
de 15 a 18 casas, variando muito entre os setores.
A “Quantidade de Habitantes/Setor” é o simples calculo entre a multiplicação das
colunas “Habitantes/Casa” com a “Quantidade de casa”, as densidade populacionais são
realizadas com a divisão entre a coluna “Quantidade de Habitantes/Setor” com a coluna “Área
Total”, utiliza a “Área Total”, pois quando foi instituído que a área de influência não haveria
descontos para de ruas, calçadas e áreas verdes, pois teria sido calculado antes o consumobase a ser colocado no programa EPANET.
A porcentagem de “ocupação do setor” é um índice superficial, analisado de acordo
com suas respostas sobre a existência de casas vazias, quantidades de áreas verdes nos setores
e terrenos baldios.
30
Tabela 6: Densidades populacionais para o ano de 2011.
Setor
1
2
3.1
3.2
4
5
6
Área Total (m2)
449269
389545
272289
272192
417130
466534
186755
Área da
Área Total
Planta da
Descontada
Quantidade de
casa (m2)
(m2)
Habitantes/Casa casas
230
217723
4,2019
946
300
175282
3,0565
584
300
173221
1,8440
577
300
115480
2,2786
384
230
194885
4,5762
847
200
229991
3,7746
1149
200
186755
2,0107
933
Total
2.453.714
1.293.336
Quantidade de
Densidade
Densidade
Setor Habitantes/Setor (hab/m2)
(hab/ha)
% de ocupação dos lotes
1
3975
0,0088
88,477
2
1785
0,0046
45,8227
3.1
1064
0,0039
39,0761
3.2
875
0,0032
32,1465
4
3876
0,0093
92,9207
5
4337
0,0076
92,9621
6
1876
0,0100
100,4527
Total
17.788
100%
90%
90%
85%
100%
80%
70%
FONTE: Elaboração própria, 2011.
A tabela 7 admitiu-se primeiramente que alguns setores onde a “porcentagem de
ocupação de lotes” não completa os 100% de ocupação dos lotes realizou um aumento desta
ocupação, realizando isto de acordo com o conhecimento da tendência de crescimento nos
local onde haverá crescimento populacional por conhecimento de residir durante 18 anos na
cidade.
Para conseguir a “Quantidades de Habitantes/Setor” observou a porcentagem de
ocupação dos lotes, então foi realiza um aumento da população de acordo com este aumento
de ocupação dos lotes, verificando se a soma total de todos os setores resultava igualmente
nos valores de estimativa da população realizada pelo Modelo Linear aproximadamente de
22.814 habitantes.
A “Área total descontada” são os mesmo valores da tabela 6, porém há um aumento da
área devido há futuras construções em áreas verdes estipulada aleatoriamente nos setores 5 e
31
6, a “Quantidade de casas” foi estipulada de acordo o mesmo valor tabela 6, apenas
aumentando quando haverá crescimento populacional.
Na coluna “Habitantes/Casa” são calculadas pela divisão entre a “Quantidade de
Habitantes/Setor” pela “Quantidade de casas”, as densidades populacionais foram realizadas
do mesmo modo da tabela 6.
Tabela 7: Densidades populacionais para o ano de 2031.
Área Total (m2)
449269
389545
272289
272192
417130
466534
186755
Setor
1
2
3.1
3.2
4
5
6
Setor
1
2
3.1
3.2
4
5
6
Habitantes/Casa
4,2019
3,3437
2,3102
2,2896
4,5762
4,3018
3,3970
Área da
Planta da
casa (m2)
230
300
300
300
230
200
200
Densidade
(hab/m2)
0,0088
0,0055
0,0054
0,0034
0,0093
0,0122
0,0195
Área Total
Descontada Quantidade de Quantidade de
(m2)
habitantes/Setor casas
217723
3975
946
192810
2150
643
190543
1467
635
121254
925
404
194885
3876
847
264489
5687
1322
214768
3645
1073
Densidade
(hab/ha)
% de ocupação dos lotes
88,4770
100%
55,1927
100%
53,8765
100%
33,9834
90%
92,9207
100%
121,8988
95%
195,1759
85%
FONTE: Elaboração própria, 2011.
5.5 Entrada do modelo hidráulico no programa EPANET
As figuras 18 e 19 demonstram como foram determinados a rede de distribuição para o
abastecimento de água para a cidade de Pradópolis/SP, destacando para a figura 19 que
mostra as modificações no sistema de abastecimento para atender a população de 2031 em
círculos.
32
Figura 18: Mapa da cidade de Pradópolis no Programa computacional EPANET.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
Figura 19: Mapa da cidade de Pradópolis para população do ano de 2031 no Programa computacional
EPANET.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
33
5.6 Padrão Temporal
Os valores obtidos para o padrão temporal estão demonstrado na tabela 8 e
demonstrado na figura 20.
Tabela 8: Valores do coeficiente f.
T (h)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
K2 ( f )
0,87
0,75
0,65
0,57
0,52
0,50
0,52
0,57
0,65
0,75
0,87
1,00
1,13
1,25
1,35
1,43
1,48
1,50
1,48
1,43
1,35
1,25
1,13
1,00
FONTE: Elaboração própria, 2011.
34
Figura 20: Curva senoidal de modulação de consumo nos nós.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
5.7 Parâmetros avaliados
Os parâmetros avaliados foram os diâmetros dos trechos, velocidade, perda de carga e
consumo-base, vazão e pressão, nas figuras 21 e 22 foram escolhidos os determinados
diâmetros para cidade, já que a Prefeitura não teria em seus arquivos nenhum dado sobre as
devidas tubulações, para diâmetros de 50 mm a cor escolhida foi azul claro, tubulações de 100
mm está na cor verde, 150 mm esta na cor amarela e 200 mm ou acima está na cor vermelho,
geralmente utilizado nas saídas dos reservatórios.
A figura 23, 24, 25 e 26 demonstram os nós como a consumo-base nos mesmos e nos
trechos a vazão que percorre a tubulação, nas figuras 23 e 24 mostra a menor vazão que esta
sendo distribuída pelas tubulações quanto as figuras 25 e 26 mostra-se que na maioria das
tubulações a vazão de distribuição entre os nós aumentou, devido ao horário de maior
consumo.
A velocidade mínima mais critica na simulação em 48 horas do sistema é ocorrida no
segundo dia de simulação às 1:00 AM mostrado nas figuras 27 e 28, valores menores que
0,6m/s estão ocorrendo na cor azul escura, porém as pressões estão todas dentro dos padrões
variando entre 10 à 50 mca. Para as figura 29 e 30, é analisado a hora de maior consumo
resultando em uma velocidade na maioria dos trechos está adequada de acordo com a tabela 3,
mesmo nas áreas de trechos pintados em vermelho onde o diâmetro é de 300 mm, assim
suportando uma velocidade de até 1,30 m/s.
35
Figura 21: Diâmetro das tubulações para bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano
de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
36
Figura 22: Diâmetro das tubulações para bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim
Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
37
Figura 23: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo para bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
38
Figura 24: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
39
Figura 25: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação em horário de maior consumo para bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
40
Figura 26: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação em horário de maior consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
41
Figura 27: Velocidade nas tubulações na hora de menor consumo para bairros Jardim Miriam I, II e III,
Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
42
Figura 28: Velocidade nas tubulações na hora de menor consumo para bairros CDHU, Jardim Bela
Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
43
Figura 29: Velocidade nas tubulações na hora de maior consumo para bairros Jardim Miriam I, II e III,
Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
44
Figura 30: Velocidade nas tubulações na hora de maior consumo para bairros CDHU, Jardim Bela
Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
45
Figura 31: Perda de carga nas tubulações para bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim
Primavera para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
46
Figura 32: Perda de carga nas tubulações para bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês,
Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
47
Nas figuras 31 e 32 mostram a maior perda de carga no sistema de abastecimento da
cidade com grandes oscilações ao longo do sistema, são medidos em m/Km, os pontos mais
críticos são demonstrados nas cores amarelo e vermelho.
Indica nas figuras 33 e 34 que as pressões no início do abastecimento levando em conta
que o reservatório completamente cheio e nas figuras 35 e 33 mostram as pressões quando há
ocorrência do maior consumo, indicando que o reservatório tem seu menor volume. Na
totalidade dos nós ficaram com pressões entre 10 e 50 m.c.a sendo que há existência de
poucos nós não constando nessa variação de pressão, nas figuras 35e 36 há pressões abaixo de
10 m.c.a em 3 nós apenas, sendo o nó 117 com 8,41 metros, o nó 121 com 9,76 metros
(mostrados na figura 35) e o nó 300 com 8,41 metros (mostrado na figura 36), sendo que o
último abastece as indústrias, sendo 3 pontos dos totais de 89, porém de acordo com Gebara
(2000) pode-se admitir que até cerca de 5% da área a ser abastecida, possa ter uma pressão
entre 8 e 10 mca, portanto os 3 pontos com pressão menor que 10 mca geram 3,3708% da
área de influencia estando dentro do padrão adotado por Gebara (2000).
48
Figura 33: Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros Jardim
Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
49
Figura 34: Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros CDHU,
Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
50
Figura 35: Pressões no sistema de abastecimento com horário de maior consumo para bairros Jardim
Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
51
Figura 36: Pressões no sistema de abastecimento com horário de maior consumo para bairros CDHU,
Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2011.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
52
5.8 Projeto de abastecimento de água para o ano de 2031
Foi concebida com sucesso a simulação do sistema de abastecimento para o ano de
2031 com algumas modificações do atual, modificações em traçados do sistema como no
bairro Jardim Bela Vista e também no bairro Jardim Primavera, criando nós sem consumobase, apenas para transferir água com pressão adequada.
5.8.1 Parâmetros avaliados
As modificações dos diâmetros estão demonstradas nas figuras 37 e 38, foram
realizadas principalmente nos bairros Jardim Miriam I e II, Jardim Bela Vista e Jardim Maria
Luiza.
Aderiu-se a modificação principalmente nos bairros Jardim Miriam I e II devido à
grande velocidade de saída da tubulação do reservatório, nos demais bairros houve a
modificação de acordo com as pressões baixas na hora de maior consumo.
Nas figuras 39 e 40 foram avaliados, o consumo-base e a vazão do sistema com o
reservatório completamente cheio, sendo mostrado o consumo-base nas cores nos nós e a
vazão em cada trecho mostrada em número e com variações de cores de acordo com a
legenda, nas figuras 41 e 42 são observados os mesmos parâmetros, porém com a hora de
maior consumo, resultando em um maior consumo nos nós e na vazão para abastecer todo o
sistema.
Foi avaliada a velocidade para as figuras 40, 41, 42 e 43, nas figuras 40 e 41 com o
reservatório totalmente cheio e o consumo baixo, observa-se que as velocidades estão todas
dentro do padrão aceitável até o reservatório localizado no Jardim Maria Luiza que se
encontra com valor de 0,91 m/s com tubulação do trecho de 200 mm esta dentro.
Já nas figuras 42 e 43, todas as velocidades estão dentro padrão mesmo estando em
horário de maior consumo, algumas velocidades nos bairros Jardim Miriam I e II que estão
demonstradas em vermelho, estão adequadas, pois o diâmetro utilizado é de 300 mm, a saída
do reservatório do mesmo bairro e do reservatório elevado localizado no centro é problema,
pois sua velocidade é de 3,7 e 2,42 m/s respectivamente em tubulações de 200 mm, entretanto
quando se aumenta o diâmetro das saídas do reservatório há um grande aumento nas
tubulações subsequentes, tornando assim um projeto possivelmente inviável.
53
Figura 37: Diâmetro dos trechos para projeto nos bairros Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim
Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
54
Figura 38: Diâmetro dos trechos para projeto nos bairros CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês,
Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
55
Figura 39: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo nos bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
56
Figura 40: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de menor consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
57
Figura 41: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de maior consumo nos bairros
Jardim Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
58
Figura 42: Consumo-Base em cada nó e vazão na tubulação no horário de maior consumo para bairros
CDHU, Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
59
Figura 43: Velocidade nas tubulações para horário de menor consumo nos bairros Jardim Miriam I, II e III,
Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
60
Figura 44: Velocidade nas tubulações para horário de menor consumo para bairros CDHU, Jardim Bela
Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
61
Figura 45: Velocidade nas tubulações para horário de maior consumo nos bairros Jardim Miriam I, II e
III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
62
Figura 46: Velocidade nas tubulações para horário de maior consumo nos bairros CDHU, Jardim Bela
Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
63
Figura 47: Perda de carga nas tubulações para o maior consumo nos bairros Jardim Miriam I, II
e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
64
Figura 48: Perda de carga nas tubulações para o maior consumo nos bairros CDHU, Jardim
Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
65
As figuras 47 e 48 mostram sua perda de carga com valor mais elevado se encontro
onde o desnível é grande, concentrando nas saídas dos reservatórios e em alguns pontos no
final de rede e no centro da cidade.
As pressões são analisadas nas figuras 49, 50, 51 e 52, quando o sistema esta com
menor consumo são demonstrados nas figuras 49 e 50 mostrando que de acordo com as cores
selecionadas nenhuma esta na cor azul escura o que significa que não há pressões menores
que 10 m.c.a, e nem na cor vermelha que é definido como pressão superior há 50 m.c.a.
Já para as figuras 51 e 52 as pressões são demonstradas na hora de maior consumo
consequentemente de maiores vazões nos trechos, obtendo nenhuma pressão acima de 50
m.c.a e somente um nó abaixo de 10 m.c.a que veria a ser o nó 219 com pressão 7,41 m.c.a,
porém de acordo com Gebara (2000) pode ter a ocorrência de 5% de pressões abaixo de 10
m.c.a.
66
Figura 49: Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros Jardim
Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
67
Figura 50: Pressões no sistema de abastecimento no horário de menor consumo para bairros CDHU,
Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
68
Figura 51: Pressões no sistema de abastecimento no horário de maior consumo para bairros Jardim
Miriam I, II e III, Centro e Jardim Primavera para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
69
Figura 52: Pressões no sistema de abastecimento no horário de maior consumo para bairros CDHU,
Jardim Bela Vista, Jardim dos Ipês, Jardim Paulista e Jardim Maria Luiza I e II para o ano de 2031.
FONTE: Elaboração própria, 2011.
70
6. CONCLUSÃO
Nos assuntos abordados nesse trabalho percebeu-se que de acordo com o projeto atual
de abastecimento projetado de acordo com suposições atuais para verificação se o sistema de
abastecimento atual suportará a população futura do ano de 2031, em que o projeto atual está
inadequado para atender a população do ano de 2031, já não suportando a situação atual. A
falta de água ocorre principalmente das 8h:00 às 13h:00 geralmente nas sextas-feiras quando
ocorre as limpezas das casas pelas suas donas ou empregadas, também há falta de
abastecimento no Centro da cidade devido o fato da tubulação de ferro fundido ser existente
há mais de 40 anos.
Com as mudanças nos diâmetros das tubulações para o projeto futuro nos bairros
Jardim Miriam I e II e em algumas ruas do Centro da cidade e no traçado da rede de
abastecimento, proporcionou uma melhor eficiência na distribuição, nas pressões mais
adequadas, velocidades compatíveis e economia no projeto.
Mesmo que há ocorrência de velocidades abaixo da norma (0,6 m/s), todas as pressões
dos nós estão entorno de 10 a 50 m.c.a, ocorrendo somente 3 nós com pressões abaixo de 10
m.c.a para o projeto atual e 1 nó para o projeto para o ano de 2031, porém no horário de maior
consumo, o que é devidamente aceitável em um projeto ocorra 5% das pressões abaixo de 10
m.c.a.
A perda de carga ocorre com maior intensidade em grandes diferenças de níveis do
terreno e no horário de maior consumo de água.
Quando o consumo aumenta há uma maior distribuição de vazão no sistema de
abastecimento gerando maior velocidade nas tubulações, todas as velocidades estão de acordo
com a norma, menos as saídas dos reservatórios, logo não se adéquam ao sistema, contudo se
ocorrer o aumento das tubulações de saída dos reservatórios haverá um aumento generalizado
das tubulações subsequentes, tornando o projeto inviável.
Pode-se observar que a falta de abastecimento atual não é devido há falta das
quantidades de reservatórios ou de seus próprios volumes fornecidos de água, e sim
possivelmente deva ter existência a falta de água pela sua tubulação do Centro da cidade
antiga.
Sugere-se para trabalhos futuros a troca dos diâmetros e da rugosidade adotados neste
trabalho do centro da cidade para verificar como o sistema de abastecimento funcionará com
tubulações novas.
71
REFERÊNCIAS
AGUILA, P. S et al. Avaliação da qualidade de água para o abastecimento público do
Município de Nova Iguaçu, Rio de Janeiro. Artigo do Departamento de Saneamento e
Saúde Ambiental, Escola Nacional de Saúde Pública. Nova Iguaçu-RJ: Fundação Oswaldo
Cruz, 2000.
BASSANEZI, R.C. Ensino-aprendizagem com modelagem matemática. São Paulo: Contexto,
2002. Disponível em <http://www.vps.fmvz.usp.br/promat/exponencialIntro.htm>. Acesso
em: 21/07/2011 às 15h:05.
CORDINI, J. O TERRENO E SUA REPRESENTAÇÃO. Notas de Aula. Universidade
Federal de Santa Catarina, 2004. Disponível em
<http://www.topografia.ufsc.br/Terreno%20Representacao.pdf>. Acesso em: 15/09/2011 às
14h:55.
FALKENBERG, A. V. CURITIBA, 2005. Previsão De Consumo Urbano De Água em
Curto Prazo. Dissertação de Mestrado. Pós-Graduação em Métodos Numéricos em
Engenharia - Universidade Federal do Paraná, 2005.
GEBARA, Dib. Sistema de abastecimento. Ilha Solteira, Unesp. 2000. Notas de aula.
Disponível em < www.dec.feis.unesp.br/dib/Abast9.doc>. Acesso em: 22/08/2011 às 10h:07.
HELLER, L. PÁDUA, V. L. Abastecimento de água para consumo humano. Minas Gerais:
UFMG, 2010.
IBGE. 2011. Disponível em
<http://www.ibge.gov.br/cidadesat/painel/painel.php?codmun=354090>. Acessado em:
12/07/2011 às 16h:25.
NOVAES, L.F. Crescimento Populacional. Ribeirão Preto, UNISEB. 2010. Notas de aula.
Baixado em < http://aluno.uniseb.com.br/AOLEstudoCom.aspx>. Acesso em: 24/07/2010.
QUERIDO, J.G., et al.; GANDUR, D.N. Reservação e distribuição. Notas de aula. Aula 10.
Disponível em < www.feg.unesp.br/~caec/downloads/4/aulaa10a.doc >. Acesso em:
22/08/2011 às 10h:28.
ROSSMAN, L. A et al. EPANET 2.0 - Manual do Usuário. Tradução por: Heber Pimentel
Gomes e Moises Menezes Salvino. Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em
Saneamento: Universidade Federal da Paraíba, UFPB, BRASIL. U.s. Environmental
protection agency, 2000.
SILVA, L. D. B; GUIMARÃES A. J. A.; CARVALHO D. F. Notas de Aula. 2007.
Disponível em
<http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/leonardo/downloads/APOSTILA/Apostila%20IT%201
79/Cap%204%20parte%203.pdf>. Acesso em: 21/08/2011 às 14h:15.
72
TSUTIYA, M. T. Abastecimento de Água. Departamento de Engenharia Hidráulica e
Sanitária da Escola Politécnica de São Paulo, São Paulo, 2006.
73
Anexo A – Mapa da Cidade de Pradópolis/SP
74
Anexo B – Estimativas da População
Tabela 9: Valores da população estimada para métodos exponencial e linear.
Modelo Exponencial
Modelo Linear
Pop.
Pop.
Erro
Erro
Pop.
Erro
Erro
Ano
t
Real
Estimada
Absoluto
Relativo
Estimada
Absoluto Relativo
2000
0
12.912
12912
0,0
0
12912
0
0
2007
7
15.148
17855
2706,5
17,86723 15148
0
0
2010
10
17.404
20515
3111,0
17,87529 16106
-1298
-7,45641
2011
11
21487
16426
2012
12
22505
16745
2013
13
23572
17065
2014
14
24689
17384
2015
15
25859
17703
2016
16
27084
18023
2017
17
28368
18342
2018
18
29712
18662
2019
19
31120
18981
2020
20
32595
19301
2021
21
34140
19620
2022
22
35757
19939
2023
23
37452
20259
2024
24
39227
20578
2025
25
41086
20898
2026
26
43033
21217
2027
27
45072
21537
2028
28
47208
21856
2029
29
49445
22175
2030
30
51788
22495
2031
31
54242
22814
FONTE: Elaboração própria, 2011.
75
Tabela 10: Valores da população estimada para método geométrico.
g = 0,04736
Modelo Geométrico
Ano
t
Pop. Real
Pop. Estimada Erro Absoluto Erro Relativo
2000
0
12.912
12912
2007
7
15.148
17851
2703 17,845
2010
10
17.404
20509
3105 17,843
2011
11
21481
2012
12
22498
2013
13
23564
2014
14
24680
2015
15
25848
2016
16
27073
2017
17
28355
2018
18
29698
2019
19
31104
2020
20
32577
2021
21
34120
2022
22
35736
2023
23
37428
2024
24
39201
2025
25
41058
2026
26
43002
2027
27
45039
2028
28
47172
2029
29
49406
2030
30
51746
2031
31
54196
FONTE: Elaboração própria, 2011.
0
0
76
Tabela 11: Valores da população estimada para método logístico.
Modelo Logístico
Ano
Pop.
t
Pop.
Real
Sat
2000
12.912
0
31264
2007
2010 0
t
a
B
0,3516 -0,0414
Pop.
Erro
Erro
Estimada
Absoluto
Relativo
12912
0
0
15.148
7
15148
0
0
17.404
16118
-1286
0
2011 1
16441
2012 2
16763
2013 3
17084
2014 4
17404
2015 5
17722
2016 6
18039
2017 7
18354
2018 8
18666
2019 9
18976
2020 20
19283
2021 21
19588
2022 22
19889
2023 23
20186
2024 24
20481
2025 25
20771
2026 26
21057
2027 27
21340
2028 28
21618
2029 29
21892
2030 30
22161
2031 31
22426
FONTE: Elaboração própria, 2011.
77
Anexo C – Entrada no modelo hidráulico no programa EPANET
Tabela 12: Valores da de entrada no modelo hidráulico.
Nó
3
5
7
9
13
21
27
31
33
41
43
45
47
49
53
55
58
60
61
69
70
86
88
89
98
100
102
Cota
539,0211
535,5683
539,3113
536,6526
537,2498
539,0863
539,1540
538,1076
532,6693
537,1161
534,9567
533,2893
531,1602
528,2670
537,0173
535,7863
533,7570
532,1321
531,1843
525,0274
523,3442
526,3701
522,9772
521,3777
529,0584
526,3673
523,6786
Latitude
UTM
4456,8761
4525,7566
4517,1437
4586,0378
4671,7561
4765,4968
4885,2185
4396,5923
4465,4159
4287,6729
4310,6185
4333,6077
4362,9613
4398,6330
4156,4095
4179,2102
4213,5362
4239,5852
4254,6422
4437,6958
4431,3705
4202,3699
4243,9474
4264,9390
39410030
39828671
40243020
Longitude Área de
Densidade
Densidade pop.
Consumo Base Consumo B.
UTM
Influência (m2) Setor pop. (hab/m2) Futura (hab/m2)
(L/s)
Futuro (L/s)
1255,4118
15855,5021
1
0,0088
0,0088
0,3634
1617,3387
21492,0973
1
0,0088
0,0088
0,4925
1243,9427
20520,9523
1
0,0088
0,0088
0,4703
1605,8655
25542,0213
1
0,0088
0,0088
0,5853
1403,0681
26115,4611
1
0,0088
0,0088
0,5985
1195,3731
28209,6413
1
0,0088
0,0088
0,6465
1180,7582
22202,0844
1
0,0088
0,0088
0,5088
1266,8846
22164,1290
1
0,0088
0,0088
0,5079
1628,5041
44512,1234
1
0,0088
0,0088
1,0201
1412,5440
16517,6984
1
0,0088
0,0088
0,3785
1533,1082
17547,6099
1
0,0088
0,0088
0,4021
1653,9067
24708,5347
1
0,0088
0,0088
0,5662
1808,1433
15997,9155
1
0,0088
0,0088
0,3666
1995,5761
32221,5684
2
0,0046
0,0055
0,3860
1312,5957
34583,7841
1
0,0088
0,0088
0,7925
1433,1868
25783,5482
1
0,0088
0,0088
0,5909
1614,0496
20709,6099
1
0,0088
0,0088
0,4746
1749,6388
52048,4262
1
0,0088
0,0088
1,1928
1828,7581
20922,7367
1
0,0088
0,0088
0,4795
2188,1836
32215,3476
4
0,0093
0,0093
0,7802
2251,3076
27457,8511
4
0,0093
0,0093
0,6650
2145,6768
51353,9066
3
0,0039
0,0054
0,5216
2363,3020
36067,8874
4
0,0093
0,0093
0,8735
2473,1789
26811,4001
4
0,0093
0,0093
0,6493
19675061
19625,1941
2
0,0046
0,0055
0,2351
21874787
49868,6045
3
0,0039
0,0054
0,5065
24051967
36438,7668
4
0,0093
0,0093
0,8825
0,3634
0,4925
0,4703
0,5853
0,5985
0,6465
0,5088
0,5079
1,0201
0,3785
0,4021
0,5662
0,3666
0,4615
0,7925
0,5909
0,4746
1,1928
0,4795
0,7802
0,6650
0,7222
0,8735
0,6493
0,2811
0,7013
0,8825
78
103
117
121
126
128
130
132
134
136
146
148
149
151
152
154
158
159
162
164
165
168
170
172
186
194
196
208
212
215
216
219
232
233
235
522,3113
531,1253
529,2033
528,3200
525,7994
523,3929
521,0256
530,3342
527,9937
524,7126
522,5548
521,4733
526,1264
525,3774
524,2656
521,3924
520,6766
520,8712
520,7876
520,2539
521,7804
520,2010
520,9405
540,6319
532,6157
525,9532
524,3863
540,7926
530,5534
526,3836
543,6234
530,7012
526,2729
539,6571
40451670
35534514
34403076
37344911
37765950
38180413
38596886
36068206
36494840
35972907
36387468
36595257
34249690
34391752
34676324
35509683
35717275
33946883
34423168
34630578
32542662
32825890
33085818
19577148
20293968
21518586
20713829
20053677
21684172
22502346
19136015
22671918
23491155
21507144
25148307
15235147
15854465
20068088
22267612
24445386
26633724
17988135
20229865
22609079
24787370
25879186
18334226
19080684
20575955
24954798
26045583
22660176
25162038
26251537
18659098
20147305
21513068
28849432
30721405
32154494
33191880
28425979
30343992
31306441
27410477
29483075
30435205
27171429
37615,2084
28059,1280
23085,3120
51542,0279
41108,6939
42649,3826
46369,8794
40281,9121
38500,1286
41455,8361
24449,1587
20611,0217
21141,2640
22572,3569
36877,9485
20490,0320
17281,0326
57207,7057
35423,7287
13004,2434
26467,0054
46304,4638
31156,9523
18767,9362
59340,7454
43742,9281
27615,5585
33312,9373
21511,9573
34646,7636
33821,3106
29545,7276
41338,6649
27645,8776
4
2
2
2
3
4
4
2
2
3
4
4
2
2
2
4
4
3
4
4
2
2
3
3
5
5
5
3
5
5
6
5
5
3
0,0093
0,0046
0,0046
0,0046
0,0039
0,0093
0,0093
0,0046
0,0046
0,0039
0,0093
0,0093
0,0046
0,0046
0,0046
0,0093
0,0093
0,0039
0,0093
0,0093
0,0046
0,0046
0,0039
0,0032
0,0076
0,0076
0,0076
0,0032
0,0076
0,0076
0,01
0,0076
0,0076
0,0032
0,0093
0,0055
0,0055
0,0055
0,0054
0,0093
0,0093
0,0055
0,0055
0,0054
0,0093
0,0093
0,0055
0,0055
0,0055
0,0093
0,0093
0,0054
0,0093
0,0093
0,0055
0,0055
0,0054
0,0034
0,0122
0,0122
0,0122
0,0034
0,0122
0,0122
0,0195
0,0122
0,0122
0,0034
0,9110
0,3361
0,2765
0,6174
0,4175
1,0329
1,1230
0,4825
0,4612
0,4210
0,5921
0,4992
0,2533
0,2704
0,4418
0,4962
0,4185
0,5810
0,8579
0,3149
0,3171
0,5547
0,3164
0,1564
1,1745
0,8657
0,5466
0,2776
0,4258
0,6857
0,8808
0,5848
0,8182
0,2304
0,9110
0,4019
0,3306
0,7382
0,5781
1,0329
1,1230
0,5770
0,5514
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FONTE: Elaboração própria, 2011.
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