Download - DEA 7833 - SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL CONSUMIDORES DE ÁGUA
DEA 7833 - SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4
CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
CONSUMIDORES DE ÁGUA
CONSUMO
DOMÉSTICO; COMERCIAL; INDUSTRIAL; PÚBLICO.
Políticas tarifárias
SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4
CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
CONSUMO
TIPO DE EDIFICAÇÃO CONSUMO (L/DIA)
Alojamentos provisórios 80
Apartamento de padrão médio 250
Apartamento padrão luxo 300
Edifícios públicos, comerciais 80
Escolas 50
Garagens e postos de serviços 150/automóvel
Hospitais e hotéis 250
Matadouros 300/animal
Templos 2/lugar
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
CONSUMO
Ex: DAAE – Araraquara-SP
Categoria Residencial Preço por metro cúbico
Faixa de consumo Àgua Esgoto Total
Parcela a Deduzir
000 010 0,6351 0,5081 1,1432 -----
010 020 1,1434 0,9147 2,0581 9,15
021 030 1,6304 1,3043 2,9347 26,68
031 040 2,1383 1,7106 3,8489 54,11
041 050 2,5406 2,0325 4,5731 83,07
051 100 3,0276 2,4221 5,4497 126,90
101 200 3,5781 2,8625 6,4406 225,99
Acima de 200 4,2534 3,4027 7,6561 469,10
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
CONSUMO
Ex: CESAN - 2010
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
CONSUMO
Ex: CESAN - 2010
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Água para uso doméstico:
Bebida;
Higiene pessoal;
Preparo de alimentos;
Lavagem de roupa;
Lavagem de utensílios
domésticos e limpeza em
geral;
Rega de jardim.
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Água para uso doméstico
Fatores que interveem CLIMA
Temperatura e umidade semi-frio: 150 l/hab.d; tropical muito seco: 300 l/hab.d
CONDIÇÕES SÓCIO-ECONÔMICAS E HÁBITOS DA POPULAÇÃO
banhos, lavagem de pisos, logradouros, jardins... > condição econômica, > consumo: maquina
lavar, automóveis » eletricidade
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Água para uso doméstico Fatores que interveem
CARACTERÍSTICAS DA CIDADE E CRESCIMENTO URBANO
desenvolvimento econômico: indústrias perdas físicas do SAA
MEDIÇÃO DO CONSUMO E CUSTO DA ÁGUA hidrometração x consumo
CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS DO SAA disponibilidade de água pressurização
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
PREVISÃO DE POPULAÇÃO
Anteriormente ao cálculo da população deve ser estabelecido o período ou alcance de projeto.
Alcance de projeto: tempo em que o sistema funcionará com utilização plena de sua capacidade sem sobrecargas e deficiências na distribuição comprometendo a qualidade da água potável.Pode estar relacionado com:
a vida útil das obras e equipamentos; período de amortização do capital investido, Velocidade de crescimento populacional
(alta, onera demais os custos iniciais); Dimensão do sistema (ex. barragens com
ampliação difícil, 50 anos):
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO
Quadro – Vida útil media e horizontes de amortização e de projeto considerados para obras ligadas a Engenharia Sanitária
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO
No Brasil é comum adotar-se o tempo de
20 anos indistintamente para todas
as partes constitutivas do sistema
podendo-se dividir as obras em
etapas para não haver ociosidade do
sistema e custos altos iniciais
arcados pela comunidade.
Fixados os períodos de projeto e etapas
de construção, deve ser estimada a
população a ser abastecida nestes
anos.
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO
População residente: Pessoas que tem o domicílio como residência habitual.
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO
População flutuante:
É a população que se estabelece em núcleo
urbano por curto período de tempo como no
caso dos municípios de veraneio, estâncias
climáticas e hidrominerais. Impõem ao
sistema de abastecimento de água consumo
unitário análogo ao da população residente.
Variação no consumo de energia elétrica;
Variação no consumo de água;
Variação no fluxo de veículos;
Crescimento da capacidade instalada na região
para alojamento,
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO
População abastecível da área de projeto:
No mínimo 80% da população residente;
Parcelas da população flutuante e temporária.
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO
Consumidor singular:
Apresente um consumo específico significativamente maior que o produto da vazão específica da área, pela área por ele ocupada.
Consumidor especial: Aquele que deve ser atendido, independentemente de aspectos econômicos.
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.)
Métodos de Previsão
A evolução do crescimento populacional das áreas urbanas, deve ser estudada de forma complementar e harmônica no estudo de uso e ocupação do solo considerando as diversidades de cada distrito do município.
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.)
O estudo deve ser feito com a seguinte metodologia:
Levantamento dos últimos quatro censos, dos dados populacionais considerando a população residente e os domicílios ocupados;
Levantamento dos dados atuais do número de ligações de luz e água e imposto predial (residenciais, comerciais, industriais e públicas);
Pesquisa de campo (diferentes usos dos lotes, padrão econômico, índice de verticalização, etc);
Análise do Plano Diretor do Domicílio; Levantamento de planos e projetos que
possam afetar a dinâmica populacional.
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Métodos para o estudo demográfico
Método dos componentes demográficos;
Métodos matemáticos; Métodos de
extrapolação/comparação gráfica.
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.)
Métodos para o estudo demográfico
Método dos componentes demográficos
A expressão geral da população em função
do tempo pode ser expressa por:
P = P0 + (N – M) + (I – E)
P: população na data t;
P0: população na data inicial t0;
N: nascimentos no período t;
M: óbitos;
I: imigrantes
E: emigrantes no período
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Métodos Matemáticos
Os principais métodos utilizados para o cálculo da população P são:
crescimento aritmético; crescimento geométrico; curva logística; taxa decrescente de crescimento; Outros métodos.
O crescimento populacional pode também ser estimado através da análise estatística da regressão (linear ou não linear).
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PREVISÃO DE POPULAÇÃO
Método Aritmético
O incremento populacional no período é obtido por:
ka= P2 – P1 Pt = P2 + ka (t – t2 )
t2 – t1
Ka: taxa de crescimento aritmética;
P2 e P1 : população final e inicial conhecidas;
Pt: população de projeto;
t2 e t1: ano final e inicial conhecidos;
t : ano de final de projeto.
Este método admite que a população varie linearmente com o tempo e é utilizado para período pequenos entre 1 e 5 anos.
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Método Geométrico
kG= lnP2 – lnP1 Pt = P2 . e kg(t-t2)
t2 – t1
kG : taxa de crescimento geométrica
Este método é também denominado de Método
de Crescimento Percentual Constante e o
crescimento é pressuposto ilimitado.
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Método Geométrico (continuação)
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Método da Curva Logística
O crescimento populacional segue uma relação matemática, que estabelece uma curva em forma de S. A população tende assintoticamente a um valor de saturação.
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Método da Curva Logística
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Método da Curva Logística
Parâmetros
Considerando que:
t1 – t0 = t2 – t1 , P0 < P1 < P2 , P0P2 <
(P1)2
Ps = 2P0P1P2 – (P1)2 (P0 + P2)
P0P2 – (P1)2
Ps: População de saturação da área; )t.(tK
st
0lc.e1
PP
Po
PoPs )( C
]
)P-.(PP
)P-.(PP.ln[
t-t
1=K
0s1
1s0
12l
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Método da Extrapolação Gráfica
A extrapolação gráfica também denominada de método do prolongamento manual consiste no traçado de uma curva arbitrária que se ajusta aos dados já observados, sem se preocupar em estabelecer equação para a mesma.
Figura 4.3 Extrapolação gráfica
B
A
C
A - comunidade em estudoB e C comunidades com característicassemelhantes
3.1 PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.)
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POPULACIONAL
Distribuição Demográfica
Com base na ocupação atual pode-se definir áreas homogêneas, cujas previsões futuras podem ser feitas mediantes os métodos de previsão demográficas;
Para o projeto de redes de água, é importante analisar como as futuras populações se distribuirão sobre a área da cidade;
Os resultados da projeção populacional devem ser coerentes com a densidade populacional da área em questão. Valores típicos de densidades populacionais estão apresentados no Quadro 1. Já o Quadro 2 apresenta valores típicos de densidades populacionais de saturação, em regiões metropolitanas altamente ocupadas.
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Distribuição Demográfica
Com base na ocupação atual pode-se definir áreas homogêneas, cujas previsões futuras podem ser feitas mediantes os métodos de previsão demográficas.
Quadro 1. Densidades populacionais típicas em função do uso do solo
Fonte: adaptado de Fair, Geyer e Okun (1973) e Qasim (1985) (valores arredondados)
Uso do solo Densidade populacional(hab/ha) (hab/km2)
Áreas residenciais Residências unifamiliares; lotes grandes 12 – 36 1.200 – 3.600 Residências unifamiliares; lotes pequenos 36 – 90 3.600 – 9.000 Residências multifamiliares; lotes pequenos 90 – 250 9.000 – 25.000 Apartamentos 250 – 2.500 25.000 – 250.000Áreas comerciais 36 – 75 3.600 – 7.500Áreas industriais 12 – 36 1.200 – 3.600Total (excluindo-se parques e outros equipamentos de grande porte)
25 – 125 2.500 – 12.500
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
CONSUMO DE ÁGUA
Distribuição Demográfica
Quadro 2. Densidades demográficas e extensões médias de arruamentos por ha, em condições de saturação, em regiões metropolitanas altamente ocupadas (Dados médios da Região Metropolitana de São Paulo Fonte: Além Sobrinho e Tsutiya (1999).
Uso do solo Densidade populacional de saturação
(hab/ha)
Extensão média de
arruamentos (m/ha)
Bairros residenciais de luxo, com lote padrão de 800 m2 100 150
Bairros residenciais médios, com lote padrão de 450 m2 120 180
Bairros residenciais populares, com lote padrão de 250 m2 150 200
Bairros mistos residencial-comercial da zona central, com predominância de prédios de 3 e 4 pavimentos
300 150
Bairros residenciais da zona central, com predominância de edifícios de apartamentos com 10 e 12 pavimentos
450 150
Bairros mistos residencial-comercial –industrial da zona urbana, com predominância de comércio e indústrias artesanais e leves
600 150
Bairros comerciais da zona central com predominância de edifícios de escritórios 1000 200
CONSUMO DE ÁGUA
Ao se fazer as projeções populacionais, deve-se ter em mente os seguintes pontos:
Os estudos de projeção populacional são
normalmente bastante complexos. Devem ser
analisadas todas as variáveis (infelizmente nem
sempre quantificáveis) que possam interagir na
localidade específica em análise. Ainda assim
podem ocorrer eventos inesperados que mudem
totalmente a trajetória prevista para o
crescimento populacional. Isto ressalta a
necessidade do estabelecimento de um valor
realístico para o horizonte de projeto, assim
como da implantação da estação em etapas;
CONSUMO DE ÁGUA
Ao se fazer as projeções populacionais, deve-se ter em mente os seguintes pontos:
As sofisticações matemáticas associadas às determinações dos parâmetros de algumas equações de projeção populacional perdem o sentido se não forem embasadas por informações paralelas, na maioria das vezes não quantificáveis, como aspectos sociais, econômicos, geográficos, históricos etc;
Sempre que possível, deve-se adotar a análise da regressão, que permite a incorporação de uma maior série histórica, ao invés de apenas 2 ou 3 pontos, como nos métodos algébricos;
CONSUMO DE ÁGUA
Ao se fazer as projeções populacionais, deve-se ter em mente os seguintes pontos:
O bom senso do analista é de grande importância na escolha do método de projeção a ser adotado e na interpretação dos resultados. Ainda que a escolha possa se dar tendo por base o melhor ajuste aos dados censitários disponíveis, a extrapolação da curva exige percepção e cautela;
CONSUMO DE ÁGUA
Exemplo:
Consumo médio “per capita”
Leitura dos hidrômetros; Leitura do macromedidor instalado na
saída do reservatório; Quando não existirem medições.
Leituras em hidrômetros
Obtém-se o valor do consumo médio per capita dividindo-se o volume total de água distribuída durante um ano, por 365 dias, e pelo número de habitantes. É expresso em L/hab.dia.
qm = volume distribuído anual
365 . População beneficiada
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Consumo médio “per capita”
Quando não existir medição
A literatura apresenta valores que variam:
30 L/hab.dia para zonas servidas por torneiras;
150 a 200 L/ hab.dia para cidades com população inferior a 50.000 habitantes, devendo utilizar-se no mínimo 100 L/hab.dia.
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Para determinação dos valores “per capita” quando não se dispões de leituras são utilizadas a seguinte distribuição do consumo:
Doméstico: bebida, asseio corporal e das
habitações, preparo de alimentos, lavagem
de roupas e utensílios – 50 a 90 l/hab.dia;
Comercial ou industrial: escritórios
restaurantes, hotéis, pequenas indústrias -
50 l/hab.dia;
Público: irrigação de jardins, lavagem de
ruas – 25 l/hab.dia;
Perdas: águas perdida por vazamentos e
em problemas operacionais - 40 l/hab.dia.
Verificar Tabelas na literatura.
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Consumo médio “per capita”
Quando não existir medição
Considerações: Consumo “per capita”
(L/hab.dia)
0 – 4 SM 100
4 – 8 SM 150
8 – 12 SM 200
> 12 SM 250
Média - MG 246
Média - SP 294
Média - RJ 324
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Consumo médio “per capita”Tabela 1: Coeficientes de captação e consumo de água
Fonte: SNIS 2000 ESTADOS FAIXA
POPULACIONAL Coeficiente de Captação
per capita l/ hab. dia
Icap
MINAS GERAIS (0 – 10.000) 202
(10.001 - 100.000) 228
(100.001 - 500.000) 258
(>500.000) 297
Média Estadual 246
COPASA/MG 223
RIO DE JANEIRO (0 – 10.000) 283
(10.001 - 100.000) 302
(100.001 - 500.000) 316
(>500.000) 395
Média Estadual 324
CEDAE/RJ 486
SÃO PAULO (0 - 10.000) 295
(10.001 - 100.000) 265
(100.001 - 500.000) 314
(>500.000) 302
Média Estadual 294
SABESP/SP 338
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Consumo médio “per capita”Tabela 1: Coeficientes de captação e consumo de água
Fonte: SNIS 2001
Empresa Consumo médio per capita
de água (l/hab/dia)
Consumo médio per capita de água (l/hab/dia)
Região N Região SE
CAER/RR 138,22 CEDAE/RJ 219,21
CAERD/RO 110,74 CESAN/ES 194,03
CAESA/AP 163,03 COPASA/MG 141,61
COSAMA/AM 51,13 SABESP/SP 160,84
COSANPA/PA 99,98
DEAS/AC 101,08
Região S
CASAN/SC 127,59
Região NE SANEPAR/PR 125,17
AGESPISA/PI 74,45 CORSAN/RS 129,73
CAEMA/MA 114,62
CAERN/RN 118,10
CAGECE/CE 119,41 Região CO
CAGEPA/PB 108,51 CAESB/DF 193,29
CASAL/AL 113,81 SANEAGO/GO 120,79
COMPESA/PE 79,73 SANEMAT/MT 163,29
DESO/SE 109,44 SANESUL/MS 112,58
EMBASA/BA 115,30
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Consumo médio “per capita”
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
Fatores que afetam o consumo:
Clima; Hábitos e nível de vida da população; Natureza crescimento da cidade; Tamanho da cidade; Medição do consumo; Pressão na rede; Preço da água; Variação do consumo ao longo do
ano, ao longo do dia, e durante a hora.
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CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL
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CONSUMO DE ÁGUA
Variações diárias
k1 = maior consumo diário no ano
consumo médio diário no ano
K1: coeficiente do dia de maior consumo -
varia entre limites de 1,2 e 2,0.
Utiliza-se este coeficiente na determinação da vazão de dimensionamento das obras de captação, casas de bombas, adutoras e estações de tratamento.
.
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CONSUMO DE ÁGUA
Variações diárias
k1 = maior consumo diário no ano
consumo médio diário no ano
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CONSUMO DE ÁGUA
Variações horárias
k2 = maior vazão horária no dia
vazão média horária no dia
K2: coeficiente da hora de maior consumo -
varia entre limites de 1,5 e 3,0.
Utiliza-se este coeficiente na determinação da vazão de dimensionamento dos condutos de distribuição que partem dos reservatórios.
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CONSUMO DE ÁGUA
Variações de consumoUm esquema típico de variação diária de vazões pode ser
visualizado na Figura 4.4
Figura 4.4 Curva de variação horária típica
De posse dos coeficientes de variação de vazão e da população de projeto é possível determinar a vazão de dimensionamento dos componentes do sistema de tratamento de água.
Considera-se na ETA uma perda na lavagem dos filtros em torno de 5%
Q m
edid
a
(L/s
)
horas do dia
Vazão média
Vazão máxima
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CONSUMO DE ÁGUA
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CONSUMO DE ÁGUA
Vazões de dimensionamento
De posse dos coeficientes de variação de vazão e da população de projeto é possível determinar a vazão de dimensionamento dos componentes do sistema de tratamento de água:
As obras à montante do reservatório de distribuição devem ser dimensionadas para atender a vazão máxima de maior consumo do ano;
A rede de distribuição deve ser dimensionada para a maior vazão de demanda que é a hora de maior consumo do dia de maior consumo;
Considera-se na ETA uma perda na lavagem dos filtros em torno de 5%;
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CONSUMO DE ÁGUA
Incêndio
Deve ser incorporada à vazão de dimensionamento do sistema de distribuição à parcela referente à incêndio. A NBR-12218 estabelece:
1) Dispensa-se a instalação de hidrantes na rede quando a demanda total for inferior a 50 l/s;
1) Se a demanda total for superior a 50 l/s a capacidade dos hidrante deve ser:
10 l/s em áreas residenciais; 20 l/s em áreas comerciais e industriais
2) Os hidrantes de coluna terão, cada um, um raio de ação de, no máximo 300 (trezentos) metros;
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CONSUMO DE ÁGUA
Incêndio
A fórmula abaixo pode também ser utilizada
Q = 64,36 P1/2 (1 – 0,01 P1/2)
Sendo:
Q: vazão em litros/s;
P: população, em milhares de habitantes
Esta fórmula se aplica à população inferior a 200000 habitantes para a qual a vazão exigida é de 782 L/s. Para populações maiores adiciona-se 126 a 505 L/s destinada a um segundo incêndio.
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CONSUMO DE ÁGUA
VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO DAS PARTES PRINCIPAIS DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
Um sistema de abastecimento de água é geralmente constituído pelos seguintes componentes:
Captação; Estação Elevatória; Adutora; Estação de Tratamento de Água; Reservatório; Rede de Distribuição.
O dimensionamento dessas diversas partes deve ser feito para as condições de demanda máxima, para que o sistema não funcione com deficiência durante algumas horas do dia ou do ano.
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CONSUMO DE ÁGUA
VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO DAS PARTES PRINCIPAIS DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
As obras a montante do reservatório de distribuição devem ser dimensionadas para atender a vazão média do dia de maior consumo do ano;
A rede de distribuição deve ser dimensionada para a maior vazão de demanda, que é a hora de maior consumo do dia de maior consumo;
A estação de tratamento de água geralmente consome cerca de 1 a 5% do volume tratado para lavagem dos filtros e decantadores;
A vazão de grandes consumidores (indústrias, comércios, etc), se houver, deve ser incluída no dimensionamento do sistema
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CONSUMO DE ÁGUA
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