Prof. Marco Aurelio Holanda de Castro

Depto. de Engenharia Hidráulica e AmbientalUniversidade Federal do Ceará

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Histórico do SWMM

1971 - SWMM I (M&E, UF, WRE)1975 - SWMM II (UF)1981 - SWMM 3 (UF & CDM)1983 - SWMM 3.3 (PC Version)1988 - SWMM 4 (UF & CDM)2005 – SWMM 5 (EPA & CDM)2010 – SWMM 5.0.021 (EPA & CDM)

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O que é o SWMM?

O SWMM é um modelo de simulação computacional chuva-vazão distribuído e dinâmico apropriado para áreas urbanas (microdrenagem). O SWMM também pode ser usado em projetos de redes de coleta de esgoto saniário

APLICAÇÕES TÍPICAS DO SWMM

•Projeto de sistemas de micro-drenagem urbana, incluindo: bacias de contribuição, sarjetas, galerias e bacias de detenção ou amortecimento de cheias

•Simulação fluxo combinado de esgoto e de chuva

•Simulação de qualidade de água de chuva no sistema de drenagem

•Elaboração de mapas de inundação urbana

LIMITAÇÕES DO SWMM• Não aplicável a Macro Drenagem de bacias rurais (para estes casos recomenda-se o HEC-HMS)

• Dificuldade e complexidade na entrada de dados (sujeito a erros devido a grande quantidade de dados)

• É uma ferramenta de simulação hidráulica, não de dimensionamento (limitação sanada através do uso do UFC-8)

• Não deve ser usado para longos tempos de duração de chuva (mais de 01 dia)

Objetos visuais do SWMM

PRINCIPAIS PARÂMETROS DAS SUB-BACIAS

PROPRIEDADES PRINCIPAIS DOS NÓS (NODES)

CARACTERÍSITICAS DAS GALERIAS (TUBOS DA REDE)

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Métodos para Propagação de CheiasPropagação considerando escoamentopermanente (Steady Flow Routing)

Apenas soma os hidrogramas das bacias a montante do canal ou rio. (Para grandes sistemas de drenagem é altamente impreciso. Apropriado para esgoto)

Onda Cinemática (Kinematic Wave)Considera escoamento uniforme nos canaisNão considera remanso nas galerias (backwater) outransbordamentos nos PV´s

Onda Dinâmica (Dynamic Wave)Resolução das Equações de Saint-Vennant completasPossibilidade de simulação de remanso nas galerias(backwater) e/ou transbordamentos nos PV´s

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Modelo de Onda Dinâmica: Equação de Conservação de

Momento

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Modelo de Onda Dinâmica:Equação de Conservação de Massa (Equação da Continuidade)

CENTRO DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL

LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA COMPUTACIONAL

UFC8 – Software de Dimensionamento de Rede de Drenagem Urbana

Marco Aurélio Holanda de CastroAlessandro de Araújo Bezerra

METODOLOGIA• A utilização de compiladores torna-se necessário para a

elaboração de novos comandos. O Visual Basic for Applications e AutoLISP são capazes de oferecer recursos que facilitam diversos tipos de incrementos, que sem eles deixariam o trabalho lento.

• O traçado da rede é simples de se executar, bastando clicar no ícone correspondente.

• Os poços de visita são inseridos ao clicar-se no respectivo ícone.

• Abaixo encontra-se o menu do programa com os botões para traçado, dimensionamento e simulação da rede com a ajuda do software SWMM.

METODOLOGIA – Bocas de Lobo e suas respectivas Bacias de contribuição

• Para inserção das bocas de lobo na rede, basta clicar nos pontos onde estas estarão localizadas.

• Automaticamente os números de boca de lobo aparecem sequencialmente.

• Com a boca de lobo inserida, insere-se as bacias de contribuição para cada boca de lobo.

• Cada boca de lobo pode possuir mais de uma bacia de contribuição, sendo as bacias numeradas automaticamente com a numeração da sua boca de lobo.

METODOLOGIA – Sarjetas• Para inserção das sarjetas é necessário que a bacia esteja

traçada.

• A sarjeta captura a vazão da bacia onde ela se encontra. A vazão da bacia para a conferência da sarjeta é calculada através da fórmula racional.

METODOLOGIA – Sarjetas• O software UFC8 possui três tipos de seções para as sarjetas:

METODOLOGIA – Tubo de ligação e de rede

• Depois de inseridas bocas de lobo e suas bacias de contribuição, insere-se tubulações de ligação e de rede.

• Tubo de ligação é utilizado para ligar bocas de lobo entre si ou com um Poço ou uma Caixa de Visita.

• Tubo da rede é utilizado para ligar PVs ou CVs entre si.

METODOLOGIA - Singularidades da rede• Depois de traçada a tubulação da rede, o usuário pode inserir as

singularidades de três formas: manual, automática ou mista.

• Na forma manual, o usuário define profundidades no momento da inserção.

• Na forma automática as profundidades são a soma entre o recobrimento e o diâmetro ou altura da tubulação .

METODOLOGIA – Cálculo de Chuvas• Para cálculo de chuvas o ufc8 utiliza três métodos: Pfafstetter,

Equações de chuva e Taborga Torrico.

METODOLOGIA – Planilha de Cálculos• Esquema para planilha de cálculos:

RESULTADOS OBTIDOS• Exemplo de rede criada com o UFC8

RESULTADOS OBTIDOS• Exemplo de rede criada com o UFC8 passada para o SWMM:

CONCLUSÕES• O UFC8 possibilita o uso em diversos projetos de forma fácil,

intuitiva e com uma interface amigável, fazendo com que o tempo gasto no cálculo de redes de drenagem seja o menor possível.

• Isto se deve ao fato de que todos os elementos computacionais envolvidos na obtenção de dados fazem parte do mesmo ambiente de trabalho, ou seja, o AutoCAD, dispensando o uso de outros programas ou compiladores externos.

• O dimensionamento da planilha de cálculos só exige mudanças se houver obstrução no terreno.

• A racionalização de cálculo e de desenho presentes no UFC8 faz com que o mesmo seja uma ferramenta bastante prática e útil a ser utilizada no dia a dia de projetistas e profissionais afins.

SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E ESGOTO

Programa de cálculo - EPANET

É um sistema computacional que permite executarsimulações estáticas e dinâmicas do comportamentohidráulico e de qualidade em sistemas de distribuição empressão, desenvolvido U. S. Environmental ProtectionAgency (USEPA), amplamente testado e de distribuiçãogratuita.

Original americano (EPA): http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/epanet.html

Versão brasileira (UFPb): http://www.lenhs.ct.ufpb.br

Dimensionamento de uma rede hidráulica para Simulação

ESTUDO DO EPANET:

LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO

Reservatório de nível fixo

NÓS REDE

UMA INTERFACE GRÁFICA DE PRÉ-PROCESSAMENTO DO AUTOCAD

PARA O EPANET

MAGNO GONÇALVES DA COSTA

MARCO AURÉLIO HOLANDA DE CASTRO

Objetivos

Automatizar as etapas de projeto e de simulação hidráulica, utilizando programas computacionais de interface gráfica.

Introdução

Antes do desenvolvimento da computação era comum a utilização de métodos simplificadores para obtenção de soluções analíticas complicadas.Entretanto, após a difusão dos métodos computacionais e avanço dos processadores, passou-se a ter uma maior demora na elaboração dos arquivos de entrada (pré-processamento).

Introdução

AutoCADBastante conhecido e utilizado na Engenharia;Grande flexibilidade ao se trabalhar com com objetos gráficos;Suporte a linguagens de programação (LISP, VB, C++)

Entrada de dados (INPUTS)

Os Programas

Programa para traçado de redes num padrãodefinido (UFC2);Programa para capturar os elementos gráficospadronizados e gerar um arquivo de entrada para oEpanet (UFC3).

Entrada de dados (INPUTS)

Programa UFC2

Tubulação

Para representar um tubo da rede, o programa gerauma polyline em um layer específico, este layerpossui os dados de diâmetro, material e rugosidadeda tubulação;As adutoras são criadas de forma semelhante,diferindo da rede nas cores e em sua numeraçãoespecífica.

Blocos

Os demais elementos gráficos (Reservatórios circulare retangular, Booster, Poço Profundo, Estação deBombeamento, Manancial, Registro, Válvulacontroladora de pressão, Conexão, Demandaespecial e Aspersor) são blocos do AutoCAD, comatributos gravados a partir de valores digitados emuma caixa de diálogo específica.

Exemplo de Reservatório Circular

Programa UFC2

Também pode ser feito o estaqueamento da adutora, que irão gerar nós de monitoramento na simulação desta adutora;Existe ainda um ícone para edição dos blocos inseridos e outro para definição de atributos padronizados (Default).

Programa UFC2 (Bombas)As bombas aparecem na modelagem de Poços Profundos, Estações de Bombeamento e Boosters.

Exemplo:

Programa UFC2 (Bombas)

O principal parâmetro para as bombas é sua curva característica, que é a relação entre a carga e a vazão que essa bomba pode ofertar em seu estado nominal de velocidade.

Programa UFC2 (Cotas)

Para designação topográfica do terreno, utilizamos curvas de nível. Os pontos são então interpolados automaticamente, encontrando assim os valores de cota.

Programa UFC2 (Executando)

Entrada de dados (INPUTS)

Conclusão

Obtenção de uma poderosa ferramenta para a Simulação e Projeto de Redes de Abastecimento d’Água, gerando os arquivos necessários para a otimização da tubulação a ser usada, reduzindo futuros custos de construção e verificando o comportamento hidráulico da rede.

Dúvidas ?

FIM

Moisés, em seu primeiro e último dia como salva-vidas