UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA
FEDERAL DO PARANÁ
Disciplina:
SISTEMAS HIDRÁULICOS URBANOS arquivo 04
Captação em mananciais superficiais
Prof.: Flavio Bentes Freire
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
Tubulação de tomada com crivo, descarregando em
desarenador
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Descarregando em caixa de passagem de uma
adutora por gravidade
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Descarregando em poço de sucção de uma
elevatória
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Canais de derivação (geralmente dotados de
grade em sua entrada)
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Poço de derivação com apenas uma tomada de água
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Quando a variação de nível for acentuada, pode-se
adotar mais de uma tubulação de tomada
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
Tomada de água com conjunto motobomba flutuante
instalado em balsa.
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
Tomada de água com conjunto motobomba suspenso por flutuadores.
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
Captação com barragem de nível (configuração típica).
Fonte: Tsutyia (2006)
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Tipo de limpeza:
• As grades (e também as telas) podem ser de
limpeza manual ou mecanizada.
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Grades com limpeza manual: inclinação para jusante
de 70º a 80º com a horizontal, e passadiço para
execução dos serviços de manutenção
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
►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.
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● Tipo de grade e especificações de suas barras:
+ Será adotada uma grade do tipo grosseira de limpeza
manual, com a seguinte configuração
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● Número mínimo de barras (n): deve ser um número
inteiro, com arredondamento para cima
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ Entrando com os valores conhecidos:
1b
Bnb.1nB u
u
8n se-adota8,711,0
68,0n
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
+ 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
● 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
CAPTAÇÃO EM MANANCIAIS SUPERFICIAIS
Planta e corte de um desarenador com duas células
Fonte: Heller e Pádua (2006)
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