12.captação superficial
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Captação superficialTRANSCRIPT
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CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS
Escola PolitEscola Politéécnica da USPcnica da USP
Departamento de Engenharia HidrDepartamento de Engenharia Hidrááulica e Sanitulica e Sanitááriaria
PHD 2412 PHD 2412 –– Saneamento 2 Saneamento 2
Prof. Dr. Milton Prof. Dr. Milton TomoyukaTomoyuka TsutiyaTsutiya -- Prof. Titular Pedro AlProf. Titular Pedro Aléém Sobrinhom Sobrinho
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CAPTAÇÃO DE ÁGUA SUPERFICIAISCAPTACAPTAÇÇÃO DE ÃO DE ÁÁGUA SUPERFICIAISGUA SUPERFICIAIS
É um conjunto de estruturas e dispositivos, construídos ou montados junto a um manancial, para a retirada de água destinada a um sistema de abastecimento.
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CAPTAÇÃO DE ÁGUA SUPERFICIAISCAPTACAPTAÇÇÃO DE ÃO DE ÁÁGUA SUPERFICIAISGUA SUPERFICIAIS
As obras de captação devem ser projetadas e construídas para:
• Funcionar ininterruptamente em qualquer época do ano
• Permitir a retirada de água para o sistema de abastecimento em quantidade suficiente ao abastecimento e com a melhor qualidade possível
• Facilitar o acesso para a operação e manutenção do sistema
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Mananciais superficiais:• Córregos• Rios• Lagos• Represas
MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIAL
Manancial → fonte para o suprimento de água
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MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIAL
Requisitos mínimos dos mananciais:
• Aspectos quantitativos
• Aspectos da qualidade:- Físico- Químico- Biológico- Bacteriológico
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• Urbanização• Erosão e assoreamento• Recreação e lazer• Indústrias e minerações• Resíduos sólidos• Córregos e águas pluviais• Resíduos agrícolas• Esgotos domésticos
MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIAL
Principais fatores que alteram a qualidade da água dos mananciais:
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• Caráter corretivo → medidas que visam corrigir uma situação existente, para melhorar a qualidade das águas
• Caráter preventivo → medidas que evitam ou minimizam a piora na qualidade das águas
MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMedidas de controleMedidas de controle
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• Implantação de ETEs nas fontes poluidoras localizadas na bacia hidrográfica do manancial
• Medidas aplicadas ao manancial– Eliminação de microrganismos patogênicos– Remoção de algas– Combate a insetos, crustáceos e moluscos– Remoção do lodo– Aeração da água– Eliminação da vegetação aquática superior
MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALControle corretivoControle corretivo
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• Implantação do sistema de coleta e transporte de esgoto
• Planejamento do uso e ocupação do solo• Controle da erosão, do escoamento
superficial e da vegetação• Controle da qualidade da água das represas• Avaliação prévia de impactos ambientais
MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALControle corretivoControle corretivo
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Água potável → água para consumo humano cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos, atendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça riscos à saúde
QUALIDADE DA ÁGUAQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUAGUA
Padrão de potabilidade → define o limite máximo para cada elemento ou substância química –Portaria nº 518, de 25/03/2004 – Ministério da Saúde
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QUALIDADE DA ÁGUAQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUAGUA
Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidade
Padrões de potabilidade de água de acordo com a Portaria no 518 – Ministério da Saúde.
I – Microbiológico
Parâmetro Valor Máximo Permitido (VMP)
Água para consumo humano Escherichia coli ou coliformes termotolerantes Ausência em 100 mL
Água na saída do tratamento Coliformes totais Ausência em 100 mL
Água tratada no sistema de distribuição (reservatórios e rede) Escherichia coli ou coliformes termotolerantes
Ausência em 100 mL
Coliformes totais
Sistemas que analisam 40 ou mais amostras por mês: ausência em 100 mL em 95% das amostras examinadas no mês; Sistemas que analisam menos de 40 amostras por mês: apenas uma amostra poderáapresentar mensalmente resultado positivo em 100 mL
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QUALIDADE DA ÁGUA
QUALIDADE QUALIDADE DA DA ÁÁGUAGUA
Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidade
II – Substâncias químicas – Portaria no 518 – Ministério
da Saúde
Parâmetro Unidade VMP
Antimônio mg/l 0,005
Arsênio mg/l 0,01
Bário mg/l 0,7
Cádmio mg/l 0,005
Cianeto mg/l 0,07
Chumbo mg/l 0,01
Cobre mg/l 2
Cromo mg/l 0,05
Fluoreto mg/l 1,5
Mercúrio mg/l 0,001
Nitrato (como N) mg/l 10
Nitrito (como N) mg/l 1
Selênio mg/l 0,01
Acrilamida µg/l 0,5
Benzeno µg/l 5
Benzo (a) pireno µg/l 0,7
Cloreto de Vinila µg/l 5
1.2 Dicloroetano µg/l 10
1.1 Dicloroeteno µg/l 30
Diclorometano µg/l 20
Estireno µg/l 20
Tetracloreto de Carbono µg/l 2
Tetracloroeteno µg/l 40
Triclorobenzenos µg/l 20
Tricloroeteno µg/l 70
Inorgânicas
Orgânicas
Parâmetro Unidade VMP
Alaclor µg/l 20
Aldrin e Dieldrin µg/l 0,03
Atrazina µg/l 2
Bentazona µg/l 300
Clordano (isômeros) µg/l 0,2
2.4 D µg/l 30
DDT (isômeros) µg/l 2
Endossulfan µg/l 20
Endrin µg/l 0,6
Glifosato µg/l 500
Heptacloro e Heptacloro epóxido µg/l 0,03
Hexaclorobenzeno µg/l 1
Lindano (γ – BHC) µg/l 2
Metolacloro µg/l 10
Metoxicloro µg/l 20
Molinato µg/l 6
Pendimetalina µg/l 20
Pentaclorofenol µg/l 9
Permetrina µg/l 20
Propanil µg/l 20
Simazina µg/l 2
Trifluralina µg/l 20
Microcistinas µg/l 1
Bromato mg/l 0,025
Clorito mg/l 0,2
Cloro livre mg/l 5
Monocloramina mg/l 3
2,4,6 Triclorofenol mg/l 0,2
Trihalometanos Total mg/l 0,1
Desinfetante e produtos secundários da desinfecção
Agrotóxicos
Cianotoxinas
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QUALIDADE DA ÁGUAQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUAGUA
Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidadePortaria no 518 – Ministério da Saúde.
Parâmetro VMP
Radioatividade alfa global 0,1 Bq/L
Radioatividade beta global 1,0 Bq/L
Padrão de radioatividade para água potável
Padrão de turbidez para água pós-filtração ou pré-desinfecção
Tratamento da água VMP
Desinfecção (água subterrânea) 1UT em 95% das amostras
Filtração rápida (tratamento completo ou filtração direta) 1 UT
Filtração lenta2 UT (2) em
95% das amostras
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Padrão de aceitação para consumo humano
QUALIDADE DA ÁGUA - Padrões de potabilidadeQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUA GUA -- Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidadePortaria no 518 – Ministério da Saúde.
• Atendimento aos limites máximos permitidos
• Sistema de distribuição de água: pH entre 6,0 a 9,5• Teor máximo de cloro residual livre: 2,0 mg/L• Testes para detecção de odor e gosto em amostras coletadas na saída do
tratamento e na rede de distribuição
Parâmetro Unidade VMPAlumínio mg/L 0,2Amônia (como NH3) mg/L 1,5Cloreto mg/L 250Cor Aparente uH 15Dureza mg/L 500Etilbenzeno mg/L 0,2Ferro mg/L 0,3Manganês mg/L 0,1Monoclorobenzeno mg/L 0,12Odor - Não objetávelGosto - Não objetávelSódio mg/L 200Sólidos dissolvidos totais mg/L 1000Sulfato mg/L 250Sulfeto de Hidrogênio mg/L 0,05Surfactantes mg/L 0,5Tolueno mg/L 0,17Turbidez UT 5Zinco mg/L 5Xileno mg/L 0,3
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Número mínimo de amostras
QUALIDADE DA ÁGUA - Padrões de potabilidadeQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUA GUA -- Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidadePortaria no 518 – Ministério da Saúde.
< 50.000 hab. 50.000 a 250.000 hab. > 250.000 hab.
Superficial 1 10 1 para cada 5.000 hab. 40 + (1 para cada 25.000 hab.)
Subterrâneo 1 5 1 para cada 10.000 hab. 20 + (1 para cada 50.000 hab.)
Superficial 1
Subterrâneo 1
Fluoreto Superficial ou Subterrâneo 1 5 1 para cada 10.000 hab. 20 + (1 para cada
50.000 hab.)
Cianotoxinas Superficial 1 - - -
Superficial 1 1 4 4
Subterrâneo - 1 1 1
Demais parâmetros Superficial ou Subterrâneo 1 1 1 1
Cloro residual livre
Trihalometanos
Caso não seja utilizado o cloro, as análises microbiológicas devem ser efetuadas no momento da coleta
Sistema de distribuição (reservatórios e rede)
População abastecida
Cor, Turbidez, pH
Parâmetro Tipo de manancial
Saída do tratamento (número de
amostras por unidade de tratamento)
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Freqüência mínima de amostragem
QUALIDADE DA ÁGUA - Padrões de potabilidadeQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUA GUA -- Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidadePortaria no 518 – Ministério da Saúde.
< 50.000 hab. 50.000 a 250.000 hab. > 250.000 hab.
Superficial A cada 2 horas
Subterrâneo Diária
Superficial A cada 2 horas
Subterrâneo Diária
Cianotoxinas Superficial Semanal - - -
Superficial Trimestral Trimestral Trimestral Trimestral
Subterrâneo - Anual Semestral Semestral
Demais parâmetros Superficial ou Subterrâneo Semestral Semestral Semestral Semestral
Parâmetro Tipo de manancial
Saída do tratamento (número de
amostras por unidade de tratamento)
Sistema de distribuição (reservatórios e rede)
População abastecida
Cor, Turbidez, pH e Fluoreto
Cloro residual livre Caso não seja utilizado o cloro, as análises microbiológicas devem ser efetuadas no momento da coleta
Trihalometanos
Mensal Mensal Mensal
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Sistema de distribuição de água - Análise microbiológica
QUALIDADE DA ÁGUA - Padrões de potabilidadeQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUA GUA -- Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidadePortaria no 518 – Ministério da Saúde.
Controle da qualidade de água no manancial - Análises físicas, químicas e microbiológicas
(*) Na saída de cada unidade de tratamento devem ser coletadas, no mínimo, 2 (duas) amostra semanais, recomendando-se a coleta de pelo menos, 4 (quatro) amostras semanais.
< 50.000 hab. 50.000 a 20.000 hab. 20.000 a 250.000 hab. > 250.000 hab.
Coliformes totais 10 1 para cada 500 hab. 30 + (1 para cada 2.000 hab.) 105 + (1 para cada 5.000 hab.) Máximo de 1.000
Sistema de distribuição (reservatórios e rede)
População abastecidaParâmetro
(1) Devem ser retiradas amostras em, no mínimo, 3 pontos de consumo de água.
Parâmetro Tipo de manancial
Saída do tratamento (para água canalizada)
Número de amostras retiradas no ponto de consumo(1) (para
cada 500 hab.)Freqüência de amostragem
Superficial 1 1 Semanal
Subterrâneo 1 1 Mensal
Cloro residual livre Superficial ou Subterrâneo 1 1 Diário
Cor, turbidez, pH e coliformes totais
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Fatores que influem na seleção dos mananciais:
SELEÇÃO DO MANANCIALSELESELEÇÇÃO DO MANANCIALÃO DO MANANCIAL
Seleção do manancial → estudo técnico, econômico e ambiental
• Garantia de fornecimento da água em quantidade e qualidade
• Proximidade do consumo
• Locais favoráveis à construção da captação
• Transporte de sedimentos pelo curso de água
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ESTUDOS HIDROLÓGICOSESTUDOS HIDROLESTUDOS HIDROLÓÓGICOSGICOS
• Período de retorno
• Vazão mínima do manancial
• Vazão máxima do manancial
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MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE ÁGUA DE MANANCIAIS
MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE ÁÁGUA DE MANANCIAISGUA DE MANANCIAIS
Esquema geral do monitoramento contínuo da qualidade da água dos
mananciais da RMSP
RodoviaAnchieta
Rodovia dosImigrantes
RioJurubatuba
Braço doRio Grande
Represa Guarapiranga Represa Billings
Unidade de RecepçãoSistema Guarapiranga
TaquacetubaETA Alto da Boa Vista
RádioTransmissão
RádioTransmissão
RádioTransmissão
Unidade de RecepçãoSistema Rio GrandeETA Rio Grande
Unidade Central de RecepçãoDivisão de Controle de Qualidade
Via modemLinha Telefônica
Barragem
Transferência
RIO TIETÊ
Represa Jundiaí
Represa Taiaçupeba
Unidade de RecepçãoSistema Alto Tietê
ETA Alto TietêVia modemLinha Telefônica
Via modemLinha Telefônica
Braço doTaquacetuba
Transferência
Unidade Remota(Ex: Tipo Bóia)
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Barragem de nível
Captação Captação
CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUACAPTACAPTAÇÇÃO EM CURSOS DE ÃO EM CURSOS DE ÁÁGUAGUA
Trecho reto
Escolha do local de captaçãoEscolha do local de captaEscolha do local de captaççãoão
Trecho curvo
• Evitar locais sujeitos à formação de bancos de areia• Evitar locais com margens instáveis• Local à salvo de inundações, garantia de acesso todo o tempo• Condições topográficas e geotécnicas favoráveis
Principais cuidados para a escolha do local da captação
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PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃOPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÇÃOÃO
• Barragem, vertedor ou enrocamento
• Tomada de água
• Gradeamento
• Desarenador
• Dispositivos de controle
• Canais e tubulações
![Page 23: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/23.jpg)
PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃOPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÇÃOÃO
Barragem, vertedor ou enrocamento
Obras executadas em cursos de água, para a retirada de água para abastecimento
• Barragem de nível• Enrocamento
São estruturas que elevam o nível de água do manancial
• Barragem → construída quando as vazões mínimas dos curso de água são inferiores e as médias são superiores às necessidades de consumo
![Page 24: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/24.jpg)
PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUA
PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÇÃO EM ÃO EM CURSOS DE CURSOS DE ÁÁGUAGUA
• Velocidade nas tubulações da tomada de água: maior ou igual a 0,60 m/s;
• Prever dispositivo antivórtice
Principais cuidados:
Tomada de água → conjunto de dispositivos destinado a conduzir a água do manancial para as demais partes constituintes da captação
![Page 25: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/25.jpg)
TOMADA DE ÁGUATOMADA DE TOMADA DE ÁÁGUAGUATomada de água com barragem de nível, gradeamento, caixa de areia e estação elevatória
![Page 26: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/26.jpg)
TOMADA DE ÁGUATOMADA DE TOMADA DE ÁÁGUAGUA
Tomada de água através de tubulações –Recomendações:
• Em cursos de água com transporte intenso de sólidos → uma tubulação para cada variação de 1,50 m do nível
• Tubulações devem ser ancoradas e protegidas
• Tubulações devem ser dotadas de válvulas para interrupção de fluxo de água
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TOMADA DE ÁGUATOMADA DE TOMADA DE ÁÁGUAGUA
Tomada de água em rios com grande variação do nível de água:
• Torre de tomada
• Captação flutuante
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TOMADA DE ÁGUATOMADA DE TOMADA DE ÁÁGUAGUA
Tomada de água com tubulação horizontal
Tomada de água com tubulação
vertical
BOMBA
MOTOR
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GRADEAMENTOGRADEAMENTOGRADEAMENTO
Grade na captação de água da cidade de Cardoso
Perda de carga nas grades e telas
2Vh k2g
=
onde: h = perda de carga, mV = velocidade média de
aproximação, m/sg = aceleração da
gravidade, m/s2
k = coeficiente de perda de carga, função dos parâmetros geométricos das grades e telas, adimensional
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GRADEAMENTOGRADEAMENTOGRADEAMENTO
• Constituídas de barras paralelas• Impedem a a passagem de materiais grosseiros
flutuantes e em suspensão• Grade grossa → espaçamento entre barras: 7,5 a
15 cm• Grade fina → espaçamento entre barras: 2 a 4 cm
Grades:
• Constituídas de fios que formam malhas, de 8 a 16 fios por decímetro
• Retém materiais flutuantes não retidos pelas grades
Telas:
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GRADEAMENTOGRADEAMENTOGRADEAMENTO
k = β (s/b)1,33 sen α
Perda de carga para grades:
onde: β = coeficiente, função da forma da barras = espessura das barrasb = distância livre entre barrasα = ângulo da grade em relação à horizontal
![Page 32: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/32.jpg)
GRADEAMENTOGRADEAMENTOGRADEAMENTO
Perda de carga para telas:2
2
1k 0,55 − ε=
ε
onde: ε = porosidade, razão entre a área livre e a área total da tela, sendo:
- para tela de malha quadradaε = (1 – nd)2
- para tela de malha retangular ε = ( 1 – n1d1) (1 – n2d2)
onde: n, n1, n2 = número de fios por unidade de comprimento
d, d1, d2 = diâmetro dos fios
![Page 33: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/33.jpg)
DESARENADORDESARENADORDESARENADOREsquema em planta e corte da caixa de areia
Q Q
Comportas
Planta
h
L
v
v
Corte
hNA1
NA Hs
NA2NA3
• Velocidade de sedimentação de partículas ≤ 0,021 m/s• Velocidade de escoamento longitudinal ≤ 0,30 m/s• Adotar coeficiente de segurança de 50% para o comprimento do desarenador
Recomendações para o dimensionamento:
![Page 34: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/34.jpg)
DESARENADORDESARENADORDESARENADOR
Equações para o dimensionamento: • Relação L/b ≥ 4
• Largura b ≥ 0,5m• Dimensões compatíveis com o terreno
disponível e topografia local
Recomendações adicionais:
shVt
=
L QVt b h
= =⋅
Q thb L⋅
=⋅
sQV
b L=
⋅
sQVA
=
NA. máx
NA. mínCaixa de areia com remoção hidráulica
através de tubulação
![Page 35: 12.Captação Superficial](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020202/577c82b21a28abe054b1dd63/html5/thumbnails/35.jpg)
DESARENADORDESARENADORDESARENADORRetirada de areia através de bombas tipo
draga. Captação de água no rio Canoas para abastecimento de água da cidade de Franca
Caixa de areia mecanizada instalada na captação de água no
rio Una em Taubaté
Captação no rio Una, com barragem de nível, tomada de água e caixa de areia mecanizada
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CAPTAÇÃO, CAIXA DE AREIA E ESTAÇÃO ELEVATÓRIA
CAPTACAPTAÇÇÃO, CAIXA DE AREIA E ÃO, CAIXA DE AREIA E ESTAESTAÇÇÃO ELEVATÃO ELEVATÓÓRIARIA
Captação, caixa de areia e estação elevatória do sistema de abastecimento de água da cidade de Cotia
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOSTomada de água através de tubulação em vários níveis de água
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOS
Tomada de água com entrada de água na parte inferior
Torre deTomada
Máximo
Mínimo
Barragem
Bomba
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOSTomada de água através de várias aberturas para a entrada de água
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOS
Tomada de água com torre de tomada, tubulação, grade, poço de sucção e estação elevatória
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOS
Captação no reservatório Billings(braço do Rio Grande). Sistema Rio Grande da RMSP. Vazão de 4,2 m³/s
Captação de água na represa Taiaçupeba. Sistema Alto Tietê da
RMSP. Vazão de 10 m³/s
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOSCaptação de água bruta no reservatório Taiaçupeba. Sistema Alto Tietê da RMSP
Corte
Planta
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOS
Tomada de água com tubulação, stop-log, grade, poço de sucção e estação elevatória
Barragem
Mínimo
Bomba
Entrada
Poço deSucçãoStop
Log Grade
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOS
Captação de água bruta no reservatório
Paiva Castro da RMSP. Sistema
Cantareira. Vazão de 33 m³/s