Saneamento Slides das aulas práticas
Saneamento
Slides das aulas práticas
Saneamento [2]
Saneamento
Apresentação
Aula prática da semana 1:
Apresentação.
Constituição de grupos.
SANEAMENTO
Calendarização aulas práticas
Semana Sumário Notas
Aula 1 20/02/2017 Apresentação. Constituição de grupos. (1º semana de aulas).
Aula 227/02/2017
Distribuição do Enunciado do 1º trabalho prático. Traçado em planta das
adutoras.27 e 28 - ferias Carnaval
Aula 306/03/2017
Cálculo de populações de projecto e caudais médios. Caudal de Ponta.
Caudais de dimensionamento. Escolha de diâmetros pelo critérios de
velocidades. Cálculo das perdas de carga para os caudais de projecto.
Aula 413/03/2017
Traçado das Linhas de Energia. Possível localização de Estações
Elevatórias.Dimensionamento de condutas adutoras em termos de pressão.
Dispositivos redutores de pressão. Definição de Alternativas.
Aula 520/03/2017
Escolha do diâmetro económico em sistemas elevatórios. Análise económica
das soluções estudadas.
Aula 627/03/2017
Dimensionamento de Reservatórios.
Colocação de acessórios. Terminar Trab. 1.31 março - entrega 1º trab
Aula 703/04/2017 Apresentação e discussão do 1º trabalho (PWP).
-10/04/2017 Férias da Páscoa
Aula 8
17/04/2017
Enunciado de 2ª trabalho. Distribuição das cartas.
Apresentação do EPANET: instalação e tutorial (inserção de dados no
EPANET). Traçado em planta. Conversão de ficheiros DXF para ficheiros INP
(Utilização do DXF2EPA).
Aula 924/04/2017
Distribuição de caudais. Dimensionamento da redes de distribuição de água.
Acessórios. Mapa de nós.
Aula 10
01/05/2017
Conclusão do dimensionamento com o EPANET: verificação da rede ao
incêndio.
Disposições construtivas e elementos que constituem o projecto: memória
descritiva, peças desenhadas, mapa de trabalhos.
Aula 1108/05/2017
Traçado em planta da rede de drenagem de águas residuais. Caudais de
projecto.
Traçado da rede de drenagem de águas residuais em perfil longitudinal.
Aula 1215/05/2017
Dimensionamento hidráulico-sanitário de colectores. Selecção da inclinação
de colectores.
Medições e orçamentos.
Aula 1322/05/2017 Dúvidas. Entrega do 2º trabalho. 20 Maio - entrega 2º trab
Aula 1429/05/2017 Apresentação e discussão do 2º trabalho (PWP). Avaliação.
Saneamento [3]
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Aula prática da semana 2:
Preparação prévia:
Entrega de cartas topográficas
Objectivos da Semana 2:
Seleção das povoações e populações a serem servidas (Ai e Aj);
Identificação, no mapa, da captação e povoações a serem servidas;
Traçado em planta do sistema adutor;
Perfil longitudinal dos traçados das condutas entre a captação e os aglomerados;
Calcular estimativas da população (lei geométrica);
Cálculo de caudais médios, caudais de ponta mensal e caudais de ponta diários
para cada população (ano 0, 20 e 40).
Saneamento [4]
Localização no mapa da captação e povoações a servir:
Escala do mapa: 1:25 0000
Abastecimento de duas povoações
Comprimento total do sistema adutor: 10-15 km
Elevação inicial mínima - 150 m
A conduta adutora tem de ser instalada em vias públicas
Em série
Em paralelo
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Saneamento [5]
Traçado em planta - observações:
Colocar um reservatório na transição de troços bombados para gravíticos (e vice-versa)
Cada reservatório de distribuição deve estar localizado 30 a 40 m acima da habitação mais elevada
O perfil longitudinal necessita de uma sobreelevação de 10X
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Saneamento [6]
Preparação da carta em AutoCAD
• A quadrícula azul corresponde a 1 km na realidade. O objectivo é corresponder a 1000 unidades de AutoCAD (=1000 m)
• Inserir a carta com “raster image”
• Medir a quadrícula (comando DIST) e registar o valor (L1)
• Scale -> select obeject -> Base point ->
-> R (reference) -> Reference length = L1 - > New length = 1000
• Medir a quadrícula novamente para confirmar
Saneamento [7]
Como desenhar um perfil em AutoCAD a partir de uma polyline
Control Panel
• Alterar o sistema de unidades nos “regional settings” para um sistema com o ponto (.) como separador decimal (Ex. United States)
AutoCAD
• Desenhar uma polyline para o traçado em planta do sistema adutor As curvas de nível que se pretendem incluir no perfildevem conter vértices da polyline.
• Aplicar o comando "list" à polyline
• Copiar as coordenadas dos vários vértices da polyline para uma folha de Excel
Excel
• Seleccionar o comando data -> texto to columns para criar uma coluna com a coordenada X e outra com a coordenada Y
• Calcular o comprimento de cada segmento intermédio (entre vértices) da polyline através das coordenadas
• Calcular os comprimentos parciais entre os pontos cuja cota se pretende presentar no perfil
• Calcular o comprimento acumulado (desde o início do troço) de cada ponto que se pretende representar no perfil;
• Numa coluna ao lado inserir a cota correspondente a cada ponto
• Com o comando "concatenate" juntar (numa mesma célula) o comprimento acumulado e a cota correspondente, utilizandoa vírgula “,” como separador
• exemplo: + concatenate(A24,",",B24)=943.332,504
• Copiar as coordenadas para o clipboard excepto a 1ª
AutoCAD
• Chamar o comando "pline"
• Introduzir a 1ª coordenada da lista
• Na linha de comando “colar” (“paste”) a lista de coordenadas gravada no clipboard. Enter para terminar.
Saneamento [8]
Aula Prática da Semana 3:
Preparação Prévia:
Seleção das povoações e populações a serem servidas (Ai e Aj);
Traçado em planta e perfil longitudinal do sistema adutor;
Calcular estimativas da população (lei geométrica);
Cálculo de caudais médios, caudais de ponta mensal e caudais de ponta
diários para cada população (ano 0, 20 e 40).
Objectivos da Semana 3:
Calcular caudais de dimensionamento dos trechos adutores;
Determinar os diâmetros tecnicamente viáveis e correspondentes
perdas de carga;
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Saneamento [9]
Aula Prática da Semana 4:
Preparação Prévia:
Calculo de estimativas da população e caudais;
Determinação de diâmetros tecnicamente viáveis e perdas de carga;
Objectivos da Semana 4:
Traçar linhas de energia dinâmica para determinar necessidades de Estações
Elevatórias;
Dimensionamento de condutas adutoras em termos de pressão;
Dispositivos redutores de pressão;
Definição de Alternativas.
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Saneamento [10]
Aula Prática da Semana 5:
Preparação Prévia:
Traçado de linhas de energia dinâmica e localização de Estações Elevatórias;
Dimensionamento de condutas adutoras em termos de pressão;
Dispositivos redutores de pressão;
Definição de Alternativas.
Objectivos da Semana 5:
Escolha do diâmetro económico em sistemas elevatórios;
Análise económica das soluções estudadas.
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Saneamento [11]
Aula Prática da Semana 6:
Preparação Prévia:
Escolha do diâmetro económico em sistemas elevatórios;
Análise económica das soluções estudadas.
Objectivos da Semana 6:
Dimensionamento e estimativa de custo de Reservatórios;
Colocação de acessórios.
Conclusão do Trabalho prático 1.
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Saneamento [12]
Aula Prática da Semana 7:
Preparação Prévia:
Conclusão do Trabalho prático 1.
Objectivos da Semana 7:
Início do Trabalho Prático 2;
Distribuição das cartas a cada grupo;
EPANET: conceitos gerais e Tutorial;
Traçado em planta (AutoCAD) da rede de distribuição;
Importação para o EPANET utilizando o software EPACAD.
Saneamento
Trabalho prático 2: Rede de distribuição de água e drenagem de águas residuais
Saneamento [13]
É um programa de computador que permite
executar simulações estáticas e dinâmicas do
comportamento hidráulico e de qualidade da
água de sistemas de distribuição em pressão.
Permite obter:
caudal em cada tubagem;
pressão em cada nó;
altura em cada reservatório de nível variável;
concentração de substâncias na rede;
idade da água;
rastreio da origem da água.
Links:
EPA: http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet.html
LNEC: http://epanet.lnec.pt
ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Traçado em Planta no Autocad e importações para EPANET
Saneamento [14]
O EPANET permite diversas formas de introdução de dados, nomeadamente:
1. A introdução de uma rede esquemática directamente através da interface do EPANET
(seguir manual do EPANET);
2. A introdução de uma rede desenhada no próprio EPANET (seguir manual
do EPANET), utilizando como imagem de fundo um ficheiro do tipo metafile (seguir
Capítulo 7 do manual do EPANET);
3. Introduzir um ficheiro de AutoCAD com lines (e polylines)
à escala adequada e transformá-lo, com o utilitário
EPACAD
4. Introduzir um ficheiro de Excel com o formato dos
ficheiros *.INP e exportá-lo para um ficheiro TXT
com a extensão *.INP.
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Traçado em Planta no Autocad e importações para EPANET
Saneamento [15]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / EPANET – CONFIGURAÇÕES INICIAIS
Alternativa 2 – Traçado directo no EPANET
Criação de um novo projecto
– Ficheiro → Novo
Configuração do projecto
– Projecto → Valores por defeito
– Rótulos do elementos
– Propriedades: Diâmetros e rugosidade das tubagens
– Hidráulica Unidades de caudal (l/s)
Formula de perda de carga (H-W)
Factor de consumo = fp
Visualização dos rótulos e símbolos
– Ver → Opções…
(verificar todos os valores por defeito) Notação: Mostrar ID dos nós e troços
Símbolos
Saneamento [16]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / ELEMENTOS DO MODELO DO SISTEMA HIDRÁULICO
(i) Componentes físicos
– Traçado
– Nós
Junções (elemento nó)
Reservatórios de nível fixo - RNF
Reservatórios de nível variável - RNV
– Trechos (troços)
Condutas
Bombas
Válvulas
(ii) Componentes não físicos
– Parâmetros operacionais do sistema
Curvas
Padrões temporais
Controlos
(iii) Solicitações do sistema (consumos e caudais)
– Consumos médios nos nós
– Padrões de consumo
Saneamento [17]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS
Traçado do sistema e características dos elementos
Mostrar a barra de ferramentas (se não visível)
– Ver → Barra de Ferramentas → Mapa → Principal e Mapa
– da esquerda para a direita
•Seleccionar objecto
•Seleccionar vértice
•Seleccionar Zona
•Mover
•Aumentar/diminuir
•Restituir tamanho original
• Nó
• Reservatórios de Nível Fixo (RNF)
• Reservatórios de Nível Variável (RNV)
• Tubagem
• Bomba
• Válvula
• Rotulo
Saneamento [18]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS
Traçado do sistema e características dos elementos
Traçado no EPANET | Drawing the network in EPANET
Começar pelos reservatórios de nível fixo RNF e/ou de nível variável RNV
(equivalem a nós) (start by ading tanks)
Adicionar o(s) nó(s) que delimitam as condutas (add nodes)
Adicionar as condutas (trechos rectos entre nós ou polylines) (add pipes linking
nodes)
Adicionar as bombas e as válvulas (add pumps and valves)
Definição das características de cada elemento | defining the properties of
each component
Clicar no botão seleccionar objecto (select object tool)
Clicar duas vezes em cima de cada objecto e definir as características uma a
uma (double click on the objecct to change properties)
Para todos os elementos acima introduzidos
Os campos com * são obrigatórios
Saneamento [19]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO NÓ)
Reservatórios de nível fixo
RNF | reservoir
Nível da água | water level – total head
•Cota da superfície livre
•Considera-se que o reservatório é
apoiado com 2-3 m de altura de água
Saneamento [20]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO NÓ)
Nó de junção
Nó | node
Consumo base | Base demand
Valor médio do consumo da categoria
principal
Valor negativo = existência de uma
origem externa de caudal
Se for deixado em branco, assume-se
consumo nulo.
Saneamento [21]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO TRECHO)
Tubagem
Tubagem | pipes
Fórmula da Perda de Carga | head loss formulas
•Hazen-Williams:
DH= 4.727*(Q/C)1.852 / D4.841* L
•Darcy-Weisbach:
DH= f * V2/2gD * L
•Chezy_Manning:
DH= 4.66*(nQ)2 / D5.33* L
Rugosidades (Guia Técnico nº 5 ou ManualPT, p.26)
•Hazen-Williams: C = 110 – 150 m0,37s-1
•Darcy-Weisbach: e = 0,001 – 3 mm
•Chezy_Manning: n = 1/Ks (m-1/3 s)
Saneamento [22]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO TRECHO)
Válvula
Válvulas | Valves
Tipos
* PRV (VRP) Pressure Reducing Valve (V.Red.PressãoJus.)
* PSV (VA ) Pressure Sustaining Valve (V. de alívio)
PBV (VPCF) Pressure Breaker Valve (V.Perda de Carga
Fixa)
* FCV (VRC) Flow Control Valve (V.Reg.Caudal)
TCV (VB) Throttle Control Valve (V. de Borboleta)
GPV (VG) General Purpose Valve (V.Genérica)
Parâmetro de Controlo | Contol parameter•Parâmetro necessário para descrever as condições de operação da válvula.
Tipo de Válvula Parâmetro de Controlo
PRV (VRP) Pressão (m ou psi)
PSV (VA ) Pressão (m ou psi)
PBV (VPCF) Pressão (m ou psi)
FCV (VRC) Caudal (unidades de caudal)
TCV (VB) Coef. de Perda Carga Singular (adim.)
GPV (VG) ID da curva de perda de carga
Coef. de perda de carga singular•Coeficiente de perda de carga singular quando a válvula está completamente aberta.
* Não podem ser ligadas em série, nem
ligadas a reservatório (usar uma
tubagem curta para os separar)
*PRV, PSV, PBV cannot be connected in series nor to a
tank or reservoir (use a short pipe)
Saneamento [23]
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUACONSTRUÇÃO DO MODELO / RESULTADOS
Executar a simulação
Run simulation
Resultados – Gráfico | Graphical results
– Série temporal Isolinhas
Resultados - Tabela (tem filtros)
e exportação para Excel
Table results
Saneamento [24]
1. O traçado da rede em planta deve garantir que todas as habitações são servidas
simplificação académica: uma conduta em cada rua, expecto para avenidas muito largas;
1. Localizar o reservatório e traçar a rede a partir daí;
2. Traçar uma rede mista, com pelo menos duas malhas
3. Implantação no passeio, a pelo menos 80 cm das habitações
4. Os atravessamentos deve ser realizados na perpendicular ao passeio (troços o mais curto
possível)
5. Definir nós de cálculo:
a) Nos cruzamentos ou entroncamentos;
b) Em condutas muito extensas, considerar nós intermédios.
c) Entre nós consecutivos utilizar polylines distintas
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Traçado em Planta no Autocad e importações para EPANET
Saneamento [25]
Geração de dados no EPANET a partir do CAD
Software EPACAD (disponível na web)
Confirguração dos Regional Settings (EUA):
• no Control Panel > Regional Settings usar:
– o ponto “.” como separador decimal;
– a vírgula “,” como “digit grouping symbol”;
– a vírgula “,” como “list separator”.
Converter o traçado em termos de condutas e nós; os outros elementos
têm de ser introduzidos usando o EPANET, embora o programa também
permita converter altitude.
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Traçado em Planta no Autocad e importações para EPANET
Saneamento [26]
Geração de dados no EPANET a partir do CAD
– É necessário ter alguns cuidados no traçado do sistema em CAD
nomeadamente:
• Usar polylines distintas entre 2 nós de cálculo
– Garantir que as camadas (layers) seleccionadas para o traçado da rede de
distribuição de água não incluem outro tipo de informação.
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Traçado em Planta no Autocad e importações para EPANET
Traçado correcto
(polylines diferentes para cada trecho)
Traçado incorrecto
( a mesma polyline para dois trechos diferentes)
Saneamento [27]
Aula Prática da Semana 8:
Apresentação e discussão do Trabalho prático 1.
Saneamento
Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor
Saneamento [28]
PROJECTO DE SANEAMENTOProjecto 2: Projecto Base de uma Rede de distribuição
Aula Prática da Semana 10:
Preparação Prévia:
Cálculo dos consumos em cada nó
Construir o Modelo (cotas e consumos em cada nó)
Dimensionamento da rede: critérios de velocidade e pressão.
Objectivos da Semana 10:
Verificação ao caudal de Incêndio
Verificação da velocidade mínima
Mapa de nós
Colocação de acessórios
Mapa de trabalhos
Saneamento [29]
Aula Prática da Semana 11:
Preparação Prévia:
Conclusão rede de distribuição de águas
Objectivos da Semana 11:
Rede de drenagem de águas residuais: traçado em planta
Traçado do perfil longitudinal do terreno
Cálculo de caudais de projecto
• PROJECTO DE SANEAMENTOProjecto 2: Projecto Base de uma Rede de drenagem de águas residuais
Saneamento [30]
Aula Prática da Semana 12:
Preparação Prévia:
Rede de drenagem de águas residuais: traçado em planta
Traçado do perfil longitudinal do terreno
Cálculo de caudais de projecto
Objectivos da Semana 12:
Dimensionamento hidráulico-sanitário de colectores;
Selecção da inclinação de colectores;
Medições e orçamentos.
• PROJECTO DE SANEAMENTOProjecto 2: Projecto Base de uma Rede de drenagem de águas residuais
Saneamento [31]
Aula Prática da Semana 13:
Preparação Prévia:
Dimensionamento hidráulico-sanitário de colectores;
Selecção da inclinação de colectores;
Medições e orçamentos.
Objectivos da Semana 13:
Esclarecimento de dúvidas.
• PROJECTO DE SANEAMENTOProjecto 2: Projecto Base de uma Rede de drenagem de águas residuais
Saneamento [32]
Aula Prática da Semana 14:
Preparação Prévia:
Esclarecimento de dúvidas.
Objectivos da Semana 14:
Apresentação do 2º trabalho prático.
• PROJECTO DE SANEAMENTOProjecto 2: Projecto Base de uma Rede de drenagem de águas residuais