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Hidráulica Geral (ESA024A)

Prof. Homero Soares

1º semestre 2014 Terças de 10 às 12 h Quintas de 08 às 10h

Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental

Redes de Distribuição de Água

Conceito -Conjunto de condutos interligados destinados a distribuir água ao longo do seu percurso;

- Exemplos:Redes de abastecimento de água - Redes de irrigação

Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF

Faculdade de Engenharia

Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA

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Classificação a) Rede Ramificada

• Caracteriza-se por apresentar uma tubulação principal com várias derivações;

• Utilizada geralmente em pequenos sistemas de abastecimento.

INCONVENIENTE Dependência das derivações em relação ao duto principal.

Qualquer interrupção pontual, acidental ou para manutenção, paralisa todo o

abastecimento de água a jusante do local da intervenção.

Exemplos:

Espinha de Peixe

Grelha




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Classificação

CARACTERÍSTICA VAZÕES UNIFORMEMENTE DISTRIBUÍDAS NOS

TRECHOS: VAZÃO EM MARCHA

ONDE:

qm = vazão em marcha [m3/sm]

Q = Vazão total da rede [m3/sm]

L = Comprimento da rede

Espinha de Peixe




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L

Qqm

Classificação

b) Redes em Anéis (ou Malhadas)

• Reduz os inconvenientes de interrupções no fornecimento de água devido a

manutenções, pois o escoamento se mantém por outros caminhos em função da justaposição dos módulos.

Exemplo:




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1. Numerar os trechos de jusante para montante;

2. Determinar o comprimento de cada trecho (L), medido em planta, em metros (m);

3. Determinar a vazão de jusante do trecho (QJ), em litros por segundo (l/s);

4. Determinar a vazão de distribuição (QD) no trecho (l/s);

5. Determinar a vazão de montante (QM) do trecho (l/s);

6. Determinar a vazão fictícia (QF) do trecho (l/s);

7. Determinar o diâmetro (mm) do conduto, com base na tabela de pré-dimensionamento de canalizações;

8. Calcular a velocidade média de escoamento no trecho (m/s);

Rede Ramificada (Sequência de Cálculo)

QD = qm.L

QM = QJ + QD

QF = (QM + QJ)/2

U = QM /A OBS: Utilizar a vazão de montante (QM) em m3/s.

OBS: Utilizar a vazão de Montante (QM)




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9. Calcular a perda de carga total no trecho (m);

10. Inserir o valor de pressão conhecido em algum ponto da rede. Normalmente se estabelece um ponto da rede cuja pressão mínima deva ser respeitada;

11. Determinar a cota piezométrica de montante do trecho (CPM), em metros;

12. Determinar a pressão disponível de jusante e de montante, em metros.

Rede Ramificada (Sequência de Cálculo)

OBS: Utilizar Hazen Willians ou Fórmula Universal;

Utilizar a Vazão Fictícia (QF).

OBS: Com o valor da pressão (P) conhecida no ponto e a cota do terreno (CT), obtida

em planta topográfica, determina-se a cota piezométrica do ponto (CP).

CPM = CPJ + hf

PJ = CPJ – CTJ

PM = CPM – CTM




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Tabela de Pré-dimensionamento (Tubos PVC)

DN DE (mm) DI (mm) Umáx (m/s) Qmáx (l/s)

50 60 54,6 0,68 1,6

75 85 77,2 0,72 3,4

100 110 100,0 0,75 5,9

150 170 156,4 0,83 16,0

200 222 204,2 0,91 29,7

250 274 252,0 0,98 48,8

300 326 299,8 1,05 74,1

400 429 394,6 1,19 145,8

500 532 489,4 1,33 251,0




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Problema III.4 (Cap. III-10) Dimensionar a rede de distribuição cujo esquema é mostrado a seguir e calcular as pressões disponíveis nos nós, considerando: 1. Trecho R5 virgem;

2. Consumo concentrado no nó 1 4 l/s;

3. Diâmetro mínimo para a rede 50 mm;

4. Coeficiente de perda de carga C = 100;

5. Cota do nível da água no reservatório 500 m;

6. Consumo percapita q = 200 l/hab.dia;

7. População atendida = 821 habitantes.


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• Considera-se que as vazões que saem das tubulações estejam concentradas nos nós Centros de consumo das áreas de influência dos módulos.

• Considera-se a vazão entre dois nós consecutivos UNIFORME.

• Deve-se pré-determinar as vazões em cada trecho da rede, de maneira a realizar o EQUILÍBRIO HIDRÁULICO DO ANEL, considerando-se:

PRINCÍPIO DA CONTINUIDADE

PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA

Dimensionamento de Redes Malhadas




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Logo:

Q1 = Q2 + Q5 + qa

• A soma das vazões que chegam ao nó é igual à soma da vazões que dele saem.

1º) Princípio da Continuidade




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• A soma das perdas de carga nos condutos que formam o anel é zero.

• Atribui-se à perda de carga o mesmo sentido da vazão

(convenção: sentido horário positivo)

2º) Princípio da Conservação da Energia




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As equações SQ=0 e SDh=0 formam um sistema de equações não lineares, onde a solução é alcançada através do método interativo MÉTODO DE HARDY-

CROSS ou do balanço de energia.

2º) Princípio (Continuação)




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Se:

Rede equilibrada

NBR12218/94

mcahf

EsLQ

05,0

/1,0

S

D

Problema III.5 (p CIII-14 verso)

Na rede de distribuição mostrada a seguir, determine os diâmetros, equilibre as vazões nos trechos do anel e calcule as pressões disponíveis nos nós da rede, sabendo-se que o NA do reservatório está na cota 100 m. As tubulações são de Ferro Fundido (C = 100).




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Problema III.6 (p CIII-18A)

a) Dimensionar a rede em anel apresentada a seguir, sabendo-se que: • Material da rede é de Ferro Fundido Novo (C = 130)

• Pressão mínima na rede = 15 mca

• Cotas: A = 234,0 m; B = 230,0 m; C = 222,0 m; D = 231,0 m

• Erro de Fechamento (admissível) = 0,05 m

b) Pede-se também determinar o NA do reservatório.




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Problema III.7 (p CIII-16 verso)

Determinar a vazão que passa em cada trecho do anel da re de distribuição esquematizada a seguir, considerando o coeficiente de perda de carga da fórmula universal f = 0,025.




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