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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA

FEDERAL DO PARANÁ

Disciplina:

SISTEMAS HIDRÁULICOS URBANOS arquivo 04

Captação em mananciais superficiais

Prof.: Flavio Bentes Freire

CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS

Locais apropriados para a localização da unidade de

captação.


Tubulação de tomada com crivo, descarregando em

desarenador

Fonte: Tsutyia (2006)


+ Descarregando em caixa de passagem de uma

adutora por gravidade



+ Descarregando em poço de sucção de uma

elevatória



+ Pode ser a sucção direta de uma bomba



Tubulação de tomada com tubos perfurados.



+ Canais de derivação (geralmente dotados de

grade em sua entrada)



+ Poço de derivação com apenas uma tomada de água



+ Quando a variação de nível for acentuada, pode-se

adotar mais de uma tubulação de tomada



Tomada de água com conjunto motobomba flutuante

instalado em balsa.



Tomada de água com conjunto motobomba suspenso por flutuadores.



Tomada de água flutuante.


Torre de tomada

(Pode funcionar também como estação elevatória)



Captação com barragem de nível (configuração típica).



Bitolas padronizadas

Tipo de grade

Grosseira 3/8” (0,95 cm) 7/16” (1,11 cm) 1/2” (1,27 cm)

Fina 1/4" (0,64 cm) 5/16” (0,79 cm) 3/8” (0,95 cm)

Espessuras padronizadas


+ Tipo de limpeza:

• As grades (e também as telas) podem ser de

limpeza manual ou mecanizada.


+ Grades com limpeza manual: inclinação para jusante

de 70º a 80º com a horizontal, e passadiço para

execução dos serviços de manutenção


Esquema de uma grade


+ No que se refere ao dimensionamento das grades, a

NBR 12.213 recomenda o seguinte:

+ Área das aberturas da grade: na seção

correspondente ao nível mínimo de água, a área das

aberturas da grade deve ser superior a 1,7 cm2, para

cada litro por metro cúbico de vazão


+ A velocidade resultante na abertura das grades deve

ser igual ou inferior a 10 cm/s

+ As perdas de carga avaliadas devem admitir a

obstrução de 50% da seção de passagem


+ Perda de carga: a perda de carga nas grades e telas

é dada por:

V: velocidade média de aproximação (m/s);

g: aceleração da gravidade (m/s2);

k: coeficiente de perda de carga, depende da

geometria da barra

g.2

V.kh

2


+ O coeficiente de perda de carga é determinado por:

: coeficiente adimensional que depende da barra

s: espessura das barras

b: distância entre as barras

: ângulo das barras em relação a horizontal

sen.

b

s.k

33,1


Valores de segundo a geometria da barra


►Dimensionamento de grade (exercício)

Dimensionar uma grade para captação de 20 L/s em um

ribeirão, utilizando caixa de tomada. O manancial

apresenta regime de escoamento torrencial em períodos de

chuva, com transporte de sólidos flutuantes de grandes

dimensões.


As alturas das lâminas de água mínima e máxima do

ribeirão sobre a laje de fundo da caixa de tomada (colocada

0,40 m acima do leito do curso de água) são,

respectivamente, de 0,30 m e 1,20 m


● Tipo de grade e especificações de suas barras:

+ Será adotada uma grade do tipo grosseira de limpeza

manual, com a seguinte configuração


Vista de frente da grade


● Especificações de suas barras:

+ As barras terão espessura (s) de 3/8” (0,95 cm),

espaçamento (b) de 10 cm e inclinação com a

horizontal () de 70º


● Tipo de grade e especificações de suas barras:

+ Foi escolhida para as barras a seção circular (tipo G),

e o material utilizado será o aço carbono com pintura

anticorrosiva


● Grade tipo G


● Área útil mínima da grade (Au):

+ Deve ser igual ou superior a 1,7 cm² para cada litro

por minuto de vazão captada, de modo que a

velocidade resultante seja igual ou inferior a 10 cm/s


● Área útil mínima da grade (Au):

Au = 0,204 m2

min

L1200

min

s60.

s

L20

s

L20Q

22u m 204,0cm 20401200.7,1A


● Verificação da velocidade entre as barras:

+ Como Q = 20 L/s = 0,020 m3/s, da equação da

continuidade tem-se:

!!OK! cm/s 10 cm/s 9,8 m/s 098,0204,0

020,0

A

QV

u

u


● Largura útil mínima da grade (Bu):

+ É a largura livre da grade (somando-se os

espaçamentos entre as barras). Sabe-se que:

minuu H.BA

m 68,03,0

204,0

H

AB

min

uu


● Número mínimo de barras (n): deve ser um número

inteiro, com arredondamento para cima


1b

Bnb.1nB u

u


+ Entrando com os valores conhecidos:

1b

Bnb.1nB u

u

8n se-adota8,711,0

68,0n


● Largura total mínima da grade:

cm 6,7710.795,0.8b.1ns.nB


● Altura da grade:

+ Função do NA máximo do curso d’água em relação a

laje de fundo da caixa de tomada

+ Como essa altura é de 1,20 m, e deve-se adotar uma

borda livre próxima a 0,20 m

+ H = 1,40 m para a grade


● Altura da grade:


● Perda de carga na grade:

+ Para grade tipo G, tem-se = 1,79

+ Adotou-se um ângulo com a horizontal de 70º

073,070sen.10

95,0.79,1sen.

b

s.k o

33,133,1


+ Velocidade V de aproximação na seção a

montante da grade, com 50% de obstrução

m/s 223,0

30,0.776,0.5,0

02,0

H.B.5,0

QV

min


● Perda de carga na grade:

+ A perda de carga é muito pequena, o que é uma

característica das grades grosseiras (grande

espaçamento)

mm 0,18 m 00018,081,9.2

22,0.073,0

g.2

V.kh

22


Planta e corte de um desarenador com duas células

Fonte: Heller e Pádua (2006)

Base conceitual para o dimensionamento do desarenador.

Hazen (T = 10º C) Azevedo Netto (T = 20º C)

1 10 ---

0,8 8,3 ---

0,6 6,3 ---

0,5 5,3 ---

0,4 4,2 ---

0,3 3,2 4,3

0,2 2,1 2,4

0,15 1,5 ---

0,1 0,8 0,9

0,01 --- 0,01

0,001 --- 0,0001

Diâmetro da partícula (mm)Vs (cm/s)

Fonte: YASSUDA e NOGAMI (1976); VIANNA (1997)

Velocidade de sedimentação de grãos de areia

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