Projeto Instigar Calendário de Eventos Segundo Semestre 2010
Projeto 7° Semestre-RECALQUE
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Transcript of Projeto 7° Semestre-RECALQUE
PROJETO INTEGRADO - RECURSOS HÍDRICOS
ALEXSANDRO ANDRADE
GILBERTO MATOS MACIEL
MARCO AURELIO MAGALHÃES DA SILVA
MICHEL MORAES DOS ANJOS
RAFAEL PEREIRA DA SILVA
PROJETO INTEGRADO - RECURSOS HÍDRICOS
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PROJETO INTEGRADO - RECURSOS HÍDRICOS
ALEXSANDRO ANDRADE R.A 2211201420GILBERTO MATOS MACIEL R.A 2212112960MARCO AURÉLIO MAGALHÃES DA SILVA R.A 911200092MICHEL MORAES DOS ANJOS R.A 2211201245RAFAEL PEREIRA DA SILVA R.A 913126444
PROJETO INTEGRADO - RECURSOS HÍDRICOS
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Projeto Integrado apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Civil Produção Editorial, da Universidade Nove de Julho.Orientador: Luiz Ricardo Dos Santos Malta
PROJETO INTEGRADO - RECURSOS HÍDRICOS
1. INTRODUÇÃO
Define-se por sistema de abastecimento de água o conjunto de obras, equipamentos e serviços destinados ao abastecimento de água potável a uma comunidade para fins de consumo doméstico, serviços públicos, consumo industrial e outros usos. Essa água fornecida pelo sistema deverá ser, em quantidade suficiente e da melhor qualidade, do ponto de vista físico, químico e bacteriológico.
Um sistema de abastecimento, quando instalado, deve ter condições de fornecer água em quantidade superior ao consumo. Então, depois de certo número de anos, a demanda passa a corresponder à capacidade máxima de adução, por conta disso, diz-se que o sistema atingiu o seu limite de eficiência.
O comum é planejar-se um sistema para funcionar durante certo número de anos. Isto impõe o conhecimento da população total que deverá ser beneficiada “ n” anos depois da elaboração do projeto.
A população futura tem que ser definida por previsão. Como está é sujeita a falhas, encontram-se sistemas atingindo o seu limite de eficiência antes ou depois de decorrido a quantidade de anos estimados. O importante, é que a previsão seja feita de modo criterioso, com base no desenvolvimento demográfico do passado próximo, a fim de que a margem de erro seja pequena.
Para calcularmos o número de habitantes e a vazão necessária para atender a demanda da população nos basearemos em três métodos matemáticos de estudo demográficos.
• ARITMÉTICO
• GEOMÉTRICO
• CURVA LOGÍSTICA
O resultado obtido com maior valor populacional, considerando a situação mais critica será usado como base para nosso projeto de Recursos Hídricos.
1.1. OBJETIVO
Projetar um sistema de capitação, tratamento e distribuição de água para a população de uma determinada região. Também, identificar e quantificar todos os fatores intervenientes com o sistema de abastecimento de água. Além disso, estabelecer todos os parâmetros básicos de projeto e pré-dimensionar as unidades do sistema, para as alternativas selecionadas. Escolher a alternativa mais adequada mediante comparação técnica, econômica e ambiental, entre as
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alternativas. E estabelecer diretrizes gerais de projeto e estimativa de quantidades de serviços que devem ser executados na fase de projeto.
1.2 POPULAÇÕE DE PROJETO
1.2.1 MÉTODO ARITMÉTICO
Ka= P2−P1T 2−T 1
= 149890−125312
2010−2000 = 2457,8 → Após os cálculos, observamos que o Ka é
constante.
Em que:
Ka = Coeficiente Autmético
P2 = População do último censo;
P1 = População do penúltimo censo;
T2 = Ano do último censo;
T1 = Ano do penúltimo censo;
Pf = P2+Ka(Tf-T2)
Em que:
Pf = População futura (habitantes);
Tf = Ano futuro;
Portanto:
Pf = 149890+2457,8(2024-2010) = 184.299 habitantes em 2024.
Pf = 184.299+2457,8(2034-2024) = 208.877 habitantes em 2034.
Pf = 208.877+2457,8(2044-2034) = 233.455 habitantes em 2044.
1.2.2. MÉTODO GEOMÉTRICO
Kg = lnP2−lnP1t 2−t 1 →Kg =
ln 149890−ln1253122010−2000
= 0,01791 →Kg é constante.
Pf = P2.ekg(tf−t2)
Pf = 149890.e0,01791(2024−2010) = 192.603 habitantes em 2024.
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Pf = 192603.e0,01791 (2034−2024) = 230.379 habitantes em 2034.
Pf = 230379.e0,01791 (2044−2034) = 275.565 habitantes em 2044.
1.2.3. MÉTODO DA CURVA LOGÍSTICA
K = 2.Po .P1. P2−(P1 )2 .(Po+P2)
Po . P2−(P1)²; → a =
10,4343
. logK−PoPo
; → b = −
10,4343.d
logPo(K−P1)P1(K−Po)
;
Pf = K
1+ea−b (tf−¿ ) → Onde:
Po = População do antepenúltimo censo;
To = Ano do antepenúltimo censo;
d = Intervalo entre anos dos censos;
Condições → P0 < P1 < P2; P0.P2 < ( P1)²;
Este método foi descartado, pois não atendeu as condições de uso. Nos cálculos, ( P0.P2, se mostraram maior que (P1)²).
Após a realização dos cálculos chegamos a nossa população de projeto, que foi obtida através do Método Geométrico, já que, segundo orientação do professor seria a maior população obtida entre os três métodos. Portanto, começamos a partir de agora o cálculo da Vazão de Projeto.
2. VAZÃO DE PROJETO
Para a Vazão de Projeto usaremos o valor populacional de 275.565 pessoas como referencia e as seguintes equações matemáticas para o cálculo das vazões Q1, Q2 e Q3:
Q1 = [ P .q . K186400
+Qesp .]+ CETA ;
Q2 = P .q . K 1
86400 + Qesp. ;
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Q3 = P .q . K 1.K 2
86400 + Qesp. ;
Em que:
P → População (habitantes);
q → Consumo percapita (L/habitantes*dia);
K1 → Coeficiente do dia de maior consumo (adimensional);
K2 → Coeficiente da hora d maior consumo (adimensional);
Qesp. → Vazão específica (geralmente demanda industrial);
CETA → Consumo da ETA (%);
Q1 = [ 275565.220 .1,286400
+10] .1,05=894,6044ls→0,8946
m3
s → 3220,56 m³/h
Q2 = [ 275565.220 .1,286400
+10]=852,004ls→0,852
m3
s → 3067,20 m³/h
Q3 = [ 275565.220 .1,2 .1,586400
+10]=¿ 1273,0062 l/s → 1,273 m³/s → 4582,80 m³/h
3. ADUTORA DE ÁGUA BRUTA / ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA BRUTA
3.1. CÁLCULOS DE ADUTORA E BOMBAS EMPREGANDO COEFIENTE DE BRESSE
Ø = K√Q
Em que:
Ø → Diâmetro da tubulação (m);
K → Coeficiente econômico de Bresse (adimensional); (0,7 – 1,4);
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Q → Vazão (m³/s);
Para o cálculo dos diâmetros usamos a vazão Q1, e os valores de K adotados em 0,9 e 1,2;
Ø1 = 0,9√0,8946 = 0,8512m
Ø2 = 1,2√0,8946 = 1,135m
3.1.1. DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA BRUTA (k = 0,9)
3.1.2. DIÂMETRO NA SUCÇÃO
Calculando diâmetro na sucção
Para nosso projeto adotaremos sete bombas. Pois, trabalharemos com vazão abaixo de 500 m³/h, para cada bomba. Assim, atendendo requisitos de projeto.
Q1 = (0,8946m³/s) / 7 = 0,1278 m³/s → 127,80 l/s → 460,08 m³/h
Ø = 0,9.√0,1278 = 0,3217 m → 321,74 mm
Usando um diâmetro comercial acima temos: Ø 350 mm, e para sucção Ø 400 mm
3.1.3. CALCULANDO A PERDA DE CARGA NA SUCÇÃO
Quantidade Descrição Leq.(m)01 Válvula de pé com crivo → Ø 400 mm 106,0001 Curva de 90° → Ø 400 mm 7,0001 Tubulação de sucção → Ø 400 mm 7,50
Σ = 120,50m
Δhs → Perda de Carga na Sucção
Δhs = 10,65.Q1,85.C−1,85.D−4,87.(L+Leq)
Δhs = 10,65.0,12781,85.100−1,85.0,4−4,87 .120,50
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Δhs = 0,4936 m
3.1.4. CALCULANDO A PERDA DE CARGA NO RECALQUE (trecho de barrilete; Ø 350 mm)
Quantidade Descrição → Ø 350 mm Leq.(m)01 Válvula de retenção 45,5001 Registro de gaveta aberto 2,4501 Curva de 90° 6,1301 Tê saída bi lateral 24,1501 Tê saída lateral 24,1501 Tubo de ferro fundido (L normal) 1,50
Σ = 103,88 m
Δhr = 10,65.Q1,85.C−1,85.D−4,87.(L+Leq)
Δhr = 10,65.0,12781,85.100−1,85.0,35−4,87 .103,88
Δhrb = 0,8154 m
3.1.5. CALCULANDO A PERDA DE CARGA NO RECALQUE (Trecho de adutora)
Ø = 0,9.√Q1
Ø = 0,9√0,8946 = 0,8512m
Usando um comercial acima: Ø = 0,9m → Ø 900 mm
Quantidade Descrição → Ø 900 mm Leq.(m)06 Curva de 90° 94,5604 Cotovelo 45° 55,4402 Tê 90° passagem direta 39,2401 Tubo de ferro fundido (L normal) 895,44
Σ = 1084,68 m
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Δhr = 10,65.Q1,85.C−1,85.D−4,87.(L+Leq)
Δhr = 10,65.0,89461,85.100−1,85.0,9−4,87 .1084,68
Δhra = 3,1333 m
3.1.6. ALTURA MANOMÉTRICA
Hm = Hgs + Δhs + Hgr + Δhrb + Δhra
Hm = 2,5 + 0,4936 + 8,0 + 0,8154+ 3,1333
Hm = 14,94 m
3.1.7 NPSH DISPONÍVEL
NPSHd = ± Hgs + hatm – hv − Δhs
NPSHd = −2,5 + 10,33 – 0,238 – 0,4936
NPSHd = 7,10 m
3.1.8. CURVAS CARACTERISTICA DA BOMBA (150 – 200)
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Q = 460,08 m³/h
Hm = 14,94 m
TAMANHO
150 - 200
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NPSHd = 7,10 m
NPSHr = 5 m
RENDIMENT
POTÊNCIA = 25 hp
ROTOR = 218 mm
Q = 460,08 m³/h
Hm = 14,94
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3.1.9. CARACTERÍSTICAS DA BOMBA
VAZÃO UNITÁRIA 460,08 m³/hALTURA MANOMÉTRICA 14,94 mNPSHd 7,10 mNPSHr 5,0 mRENDIMENTO 83,5 %ROTOR 218 mmROTAÇÃO 1750 rpmTAMANHO 150 – 200TIPO MEGANORMPOTÊNCIA 25,34 cv
3.2.1. DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA BRUTA (k = 1,2)
3.2.2. DIÂMETRO NA SUCÇÃO
Calculando diâmetro na sucção (k 1,2)
Para nosso projeto adotaremos sete bombas. Pois, trabalharemos com vazão abaixo de 500 m³/h, para cada bomba. Assim, atendendo requisitos de projeto.
Q1 = (0,8946m³/s) / 7 = 0,1278m³/s → 127,8 l/s → 460,08m³/h
Ø = 1,2.√0,1278 = 0,429 m → 429 mm
Usando um diâmetro comercial acima temos: Ø 450 mm, e para sucção Ø 500 mm
3.2.3. CALCULANDO A PERDA DE CARGA NA SUCÇÃO
Quantidade Descrição Leq.(m)01 Válvula de pé com crivo → Ø 500 mm 132,5001 Curva de 90° → Ø 500 mm 8,7501 Tubulação de sucção → Ø 500 mm 7,50
Σ = 148,75m
Δhs → Perda de Carga na Sucção
Δhs = 10,65.Q1,85.C−1,85.D−4,87.(L+Leq)
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Δhs = 10,65.0,12781,85.100−1,85.0,5−4,87 .148,75
Δhs = 0,2055m
3.2.4. CALCULANDO A PERDA DE CARGA NO RECALQUE (trecho de barrilete; Ø 450 mm)
Quantidade Descrição → Ø 450 mm Leq.(m)01 Válvula de retenção 58,5001 Registro de gaveta aberto 3,1501 Curva de 90° 7,8801 Tê saída bi lateral 31,0501 Tê saída lateral 31,0501 Tubo de ferro fundido ( L normal ) 1,50
Σ = 133,13 m
Δhr = 10,65.Q1,85.C−1,85.D−4,87.(L+Leq)
Δhr = 10,65.0,12781,85.100−1,85.0,45−4,87 .133,13
Δhrb = 0,3073m
3.2.5. CALCULANDO A PERDA DE CARGA NO RECALQUE (Trecho de adutora)
Ø = 1,2.√Q1
Ø = 1,2.√0,8946 = 1,135 m
Usando um comercial acima: Ø = 1,2 m → Ø 1200 mm
Quantidade Descrição → Ø 1200 mm Leq.(m)06 Curva de 90° 126,0004 Cotovelo 45° 73,9202 Tê 90° passagem direta 52,3201 Tubo de ferro fundido ( L normal ) 895,44
Σ = 1.147,68 m
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Δhr = 10,65.Q1,85.C−1,85.D−4,87.(L+Leq)
Δhr = 10,65.0,89461,85.100−1,85 1,2−4,87 .1.147,68
Δhra = 0,8167 m
3.2.6. ALTURA MANOMÉTRICA
Hm = Hgs + Δhs + Hgr + Δhrb + Δhra
Hm = 2,5 + 0,2055 + 8,0 +0,3073 + 0,8167
Hm = 11,83 m
3.2.7. NPSH DISPONÍVEL
NPSHd = ± Hgs + hatm – hv − Δhs
NPSHd = −2,5 + 10,33 – 0,238 – 0,2055
NPSHd = 7,38 m
3.2.8. CURVAS CARACTERISTICA DA BOMBA (150 – 200)
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Hm = 11,83 m
Q = 460,08m³/h
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POTÊNCIA =15 hp
Hm = 11,83
RENDIMENTO = 82 %
NPSHr = 5 m
Q = 460,08
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3.2.9. CARACTERÍSTICAS DA BOMBA
VAZÃO UNITÁRIA 460,08 m³/hALTURA MANOMÉTRICA 11,83 mNPSHd 7,38 mNPSHr 5,0 mRENDIMENTO 82 %ROTOR 218 mmROTAÇÃO 1750 rpmTAMANHO 150 – 200TIPO MEGANORMPOTÊNCIA 15,20 cv
3.3.1 ESTUDO ECONÔMICO ENTRE OS RESULTADOS DE 3.1.1 E 3.2.1
Para o item (3.1.1.), temos os seguintes custos:
3.3.2. CUSTO DAS BOMBAS k = 0,9
Bomba = 5.531,08 (Q l/s . P cv)(0,309) → ⦋R$⦌
Bomba = 5.531,08 (127,80 . 25,34)(0,309)
Bomba → R$ 67.220,89 por unidade.
PARA 10 BOMBAS TEMOS:
67.220,89 * 10 → R$ 672.208,83
3.3.3 CUSTO DE ENERGIA ELÉTRCA PARA SETE BOMBAS
Energia elétrica contratada:
1 kW/h = R$ 0,10
Taxa de juros fixados em 12 % ao ano.
Potência da bomba → 25,34 cv → 18,64W1cv = 0,7355W
Custo de energia elétrica por bomba, trabalhando 24 horas por dia.
Cenergia = 18,64W * 8760h * 0,10 R$ / W h → R$ 16.328,64/ano
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Para sete bombas temos um custo de energia de:
R$ 114.300,48/ano
E para o tempo de projeto que é de 30 anos temos:
Cenergia,30 = 114.300,48 * 30 → R$ 3.429.014,40
Levando esse valor para o futuro temos:
VF=PMT×(1+ i)n−1
i
VF=114.300,48×(1+0,12)30−1
0,12
VF = R$ 27.584.441,66
3.3.4. CUSTO DA ADUTORA DE ÁGUA BRUTA K = 0,9
DN (mm) Tubulação instalada (FoFo) R$ / m
Quantidadem
Custo totalR$
350 174,45 1,5 261,67400 210,46 7,5 1.578,45900 649,96 895,44 582.000
Σ = 583.840,12
Obras civis custam o equivalente a 50 % do custo total das bombas, então temos:
Custo das bombas R$ = 672.208,83
Obras civis R$ = 672.208,83 * 0,5 → R$ 336.104,41
CUSTO TOTAL DA ADUTORA DE ÁGUA BRUTA
R$ → 919.944,53
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3.3.5. CUSTO TOTAL DA EEAB (K = 0,9)
Custo de 10 bombas → R$ 672.208,83
Custo de energia elétrica para 7 bombas → R$ 27.584.441,66
Custo total da adutora de água bruta → R$ 919.944,53
CUSTO TOTAL
R$ 29.176.595,02
Para o item (3.2.1.), temos os seguintes custos:
3.3.6. CUSTO DAS BOMBAS k = 1,2
Bomba = 5.531,08 (Q l/s . P cv)(0,309) → ⦋R$⦌
Bomba = 5.531,08 (127,80 . 15,20 )(0,309)
Bomba → R$ 57.400,76 por unidade.
PARA 10 BOMBAS TEMOS:
57.400,76 * 10 → R$ 574.007,60
3.3.3 CUSTO DE ENERGIA ELÉTRCA PARA SETE BOMBAS
Energia elétrica contratada:
1 kW/h = R$ 0,10
Taxa de juros fixados em 12 % ao ano.
Potência da bomba → 15,20 cv → 11,18 W1cv = 0,7355W
Custo de energia elétrica por bomba, trabalhando 24 horas por dia durante um ano.
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Cenergia = 15,20W * 8760h * 0,10 R$ / W h → R$ 13.315,20/ano
Para sete bombas temos um custo de energia de:
R$ 93.206,40/ano
E para o tempo de projeto que é de 30 anos temos:
Cenergia,30 = 93.206,40 * 30 → R$ 2.796.192,00
Levando esse valor para o futuro temos:
VF=PMT×(1+ i)n−1
i
VF=93.206,40×(1+0,12)30−1
0,12
VF = R$ 22.493.750,71
3.3.7. CUSTO DA ADUTORA DE ÁGUA BRUTA (K = 1,2)
DN (mm) Tubulação instalada (FoFo) R$ / m
Quantidadem
Custo totalR$
450 240,77 1,5 361,16500 280,84 7,5 2.106,301200 1021,45 895,44 914.647,19
Σ = 917.114,65
Obras civis custam o equivalente a 50 % do custo total das bombas, então temos:
Custo das bombas R$ = R$ 574.007,60
Obras civis R$ = R$ 574.007,60* 0,5 → R$ 287.003,80
CUSTO TOTAL DA ADUTORA DE ÁGUA BRUTA
R$ → 1.204.118,45
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3.3.8. CUSTO TOTAL DA EEAB (K = 1,2)
Custo de 10 bombas → R$ 574.007,60
Custo de energia elétrica para 7 bombas → R$ 22.493.750,71
Custo total da adutora de água bruta → R$ 1.204.118,45
CUSTO TOTAL
R$ 24.271.876,76
3.3.9 Conclusão do estudo econômico
Após a realização dos estudos econômicos referente à construção e instalação da estação elevatória de água bruta e adutoras de água bruta, que para isso usamos como parâmetro os coeficientes k = 0,9 e k = 1,2 para determinarmos o diâmetro dos tubos e tipos de bombas, continua...
3.4. RELAÇÃO DE MATERIAIS PARA EEAB COM K = 1,2
BOMBAS10 BOMBAS KSB MEGANORM (150 – 200) - 15 HP - 1750 rpm
CONEXÕES NA SUCÇÃO - Ø 500 mm – (FoFo)10 VÁLVULAS DE PÉ COM CRIVO10 CURVAS DE 90°10 REDUÇÕES DE DIÂMETRO13 TUBOS DE 6mCONEXÕES NO RECALQUE – TRECHO DE BARRILETE Ø 450 mm – (FoFo)10 AMPLIAÇÕES DE DIÂMETRO10 REGISTROS DE GAVETA ABERTO10 VÁLVULAS DE RETENÇÃO10 CURVAS DE 90°10 TÊ SAÍDA BI LATERAL10 TÊ SAÍDA LATERAL03 TUBOS
CONEXÕES NO RECALQUE TRECHO DE ADUTORA – Ø 1200 mm – (FoFo)01 AMPLIAÇÃO DE DIÂMETRO
JUNTA ELÁSTICA
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4. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA – ETA
4.1. CANAL DE ENTRADA
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