Elementos do sistema de água para o abastecimento humano

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SISTEMAS URBANOS DE ÁGUA ESISTEMAS URBANOS DE ÁGUA E
ESGOTOESGOTO
ELEMENTOS DO SISTEMAELEMENTOS DO SISTEMA
DE ÁGUA PARADE ÁGUA PARA
ABASTECIMENTO HUMANOABASTECIMENTO HUMANO
Autor: Me. Fabricio Alonso Richmond Navarro
Revisor : Suely de Medeiros Onofr io Gama
IN IC IAR
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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introdução
Introdução
O percurso da água desde que é retirada do manancial pela captação até chegar a
residências, comércios, indústrias e prédios públicos demanda um extenso e complexo
processo. Em seu caminho, essa água deve ser primeiramente tratada, para obter
certos padrões de potabilidade, e daí ser armazenada e distribuída, para suprir as
necessidades dos consumidores, mantendo a qualidade estabelecida.
Para isso, estimado estudante, é necessário um estruturado processo de concepção,
projeto, construção e manutenção das partes constituintes do sistema de
abastecimento de água. Assim, na presente unidade vamos estudar:
Tratamento de água para abastecimento humano.
Adutoras e estações elevatórias.
Reservatórios e redes de distribuição.
Controle e redução de perdas.
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Nas redes de abastecimento, o acondicionamento da água é realizado na Estação de
Tratamento de Água, conhecida comumente como ETA. A água tomada do manancial,
chamada de “água bruta”, passa por vários processos e unidades que evitam qualquer
tipo de risco sanitário para os usuários e adequa a água aos padrões de potabilidade
requeridos pelas autoridades ambientais, tornando-se água tratada, sendo esta a que
chega a ser distribuída.
A presente seção explica as principais operações unitárias e o processo de tratamento
segundo a ABNT-NBR 12.216/1992 — “Projeto de estação de tratamento de água para
abastecimento público”, a qual deve ser seguida na conceptualização e no projeto
desse tipo de unidade.
Operações Unitárias
No presente texto, vamos chamar de “operações unitárias” aqueles processos simples
ou individuais de tratamento, e chamaremos de “processos de tratamento” aqueles
que englobam várias operações unitárias, estruturadas para a adequação completa da
água. O Quadro 2.1 mostra as principais operações unitárias de tratamento de água.
Tratamento de ÁguaTratamento de Água
para Abastecimentopara Abastecimento
HumanoHumano
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Operação unitária Descrição
Gradeamento
Reter os materiais grosseiros existentes nas águas
super�ciais. Usualmente sua localização é na
captação, mas em casos especiais pode ser
localizado na ETA.
Micropeneiramento
Reter sólidos �nos não coloidais em suspensão.
Utiliza-se para retirar algas ou outros
microrganismos, ou quando sua utilização traz
algum benefício econômico ao sistema.
Aeração/Oxidação
Introdução de ar na água para remoção de gases
indesejáveis e compostos voláteis e oxidação de
certos elementos.
Adsorção
Contato da água com alguma substância
absorvente para a remoção de impurezas que
podem causar sabor, cor ou cheiro, usualmente
aplicando o carvão ativado.
Mistura rápida/
Coagulação
Dispersão de produtos químicos na água bruta,
tipicamente usada na adição de coagulante,
desestabilizando impurezas para facilitar seu
aumento de tamanho na �oculação.
Floculação
Promove o contato entre impurezas pela agitação,
visando aumentar seu tamanho para a remoção.
Decantação
Remoção de impurezas na água pela ação da
gravidade; usualmente depois da �oculação é
realizada a decantação das partículas formadas
nessa fase.
Flotação
Contrária à decantação: as impurezas são levadas
para a superfície com ajuda da injeção de ar
(microbolhas).
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Quadro 2.1 - Principais operações unitárias de tratamento de água
Fonte: Adaptado de ABNT (1992) e Heller e Pádua (2010).
O Quadro 2.1 apresentou de maneira sintética os típicos processos para remoção de
contaminantes e impurezas; ainda é necessária a realização de estudos de
tratabilidade da água bruta para calibração e escolha dos processos mais indicados em
cada caso.
Processos de Tratamento
O mais recomendado quando se planeja um sistema de abastecimento de água é que
o manancial esteja o mais livre possível de qualquer tipo de contaminação ou poluição,
Filtração em meio
granular
“Remoção de material particulado presente na
água, fazendo-a passar por um leito contendo
meio granular (usualmente areia e/ou antracito).”
(HELLER; PÁDUA, 2010, p. 534)
Filtração em
membrana
Remoção de contaminantes de menor tamanho
com a utilização de membranas.
Desinfecção
Processo para inativar microrganismos
patogênicos; tem caráter preventivo e corretivo.
Entres os agentes químicos utilizados, tem-se:
cloro, bromo, ozônio, entre outros. Ademais,
podem ser usados agente físicos, como calor e
radiação ultravioleta.
Fluoretação
Processo utilizado para combater as cáries infantis,
com o reforço do esmalte, adicionando íon �uoreto
na água.
Estabilização química
Processo para evitar pHs elevados ou
relativamente baixos, evitando problemas de
incrustação e corrosão.
Abrandamento
Redução da dureza da água e dos contaminantes
inorgânicos.
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mesmo que seja necessária a utilização de adutoras e estações de recalque, pois se
trata de os processos de tratamentos serem o mais economicamente viáveis, e evitar
que sejam criados subprodutos devido ao tratamento.
A ABNT-NBR 12.216/1992 de�ne quatro tipos de águas naturais para abastecimento
público: A, B, C e D, sendo as de tipo A as de melhores características, provenientes de
bacias sanitariamente protegidas, e as de tipo D as de piores características, sujeitas a
fontes de poluição, pelo que exigem processos especiais de tratamento.
O tratamento detalhado de cada água deve ser de�nido usando estudos de
tratabilidade da água bruta e experimentos em instalação-piloto; o constante
monitoramento dos mananciais deve ser exigido, principalmente nos meses mais
secos, quando o volume de água abaixa e a concentração de alguns contaminantes
pode aumentar. Mesmo assim, a ABNT-NBR 12.216/1992 estabelece tratamentos
mínimos para cada tipo de água:
Tipo A : unicamente desinfecção e correção de pH.
Tipo B : desinfecção e correção de pH. Além disso, decantação simples ou �ltração,
seguida ou não de decantação. Depende inteiramente das características da água
natural e de seus sólidos e turbidez.
Tipo C : coagulação, precedida ou não de decantação, continuando com �ltração com
�ltros rápidos, desinfecção mais correção do pH. Esse procedimento é um dos mais
usados, usando a �oculação antes da decantação para maior e�ciência na remoção de
impurezas.
Tipo D : Mesmo tratamento que C mais tratamento especí�co segundo o caso.
Como já citado, os processos especi�cados seriam os mínimos para cada tipo de água,
mas outros processos poderiam ser utilizados, melhorando as características da água
tratada, como, por exemplo, a �uoretação e a correção de pH.
praticar
Vamos Praticar
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Leia o trecho a seguir.
“A água oferecida fora do padrão de potabilidade e em quantidades insu�cientes à ingestão,
ao preparo de alimentos e à higiene pessoal é responsável por um grande número de
doenças de veiculação hídrica (FREITAS; BRILHANTE; ALMEIDA, 2001 apud BRASIL, 2015, p.
24). As condiçõesambientais associadas ao tipo de hospedeiro e/ou parasita vão de�nir a
ocorrência da infecção e da doença”.
FREITAS, M. B.; BRILHANTE, O. M.; ALMEIDA, L. M. Importância da análise de água para a
saúde pública em duas regiões do Estado do Rio de Janeiro: enfoque para coliformes fecais,
nitrato e alumínio. Cadernos de Saúde Pública, Rio de Janeiro, n. 17, v. 3, p. 651-660, 2001.In:
BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Departamento de Vigilância
em Saúde Ambiental e Saúde do Trabalhador. Análise de indicadores relacionados à água
para consumo humano e doenças de veiculação hídrica no Brasil, ano 2013, utilizando a
metodologia da matriz de indicadores da Organização Mundial da Saúde . Brasília:
Ministério da Saúde, 2015. p. 24.
A operação unitária adequada para evitar a proliferação de doenças de veiculação hídrica
seria:
a) Gradeamento.
b) Fluoretação.
c) Estabilização química.
d) Desinfecção.
Feedback: alternativa correta , pois a desinfecção inativa microrganismos patogênicos
presentes na água, tendo caráter corretivo. O cloro residual, presente na água até sua
distribuição, tem um caráter preventivo, pois evita contaminações no processo de
transporte e distribuição.
e) Mistura rápida.
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As adutoras são elementos de transporte e ligação entre os componentes do sistema
de abastecimento de água; elas têm uma característica particular: o volume de água
que entra é o mesmo volume de água que sai, sem ter distribuição no caminho, ou
seja, a vazão de entrada igual à vazão de saída. Como veremos mais adiante, as
adutoras podem ter estações elevatórias, caso seja necessário.
As adutoras dividem-se em adutoras de água bruta, quando estão antes da ETA, e
adutoras de água tratada, depois da ETA. Quando classi�camos as adutoras segundo a
energia para a movimentação da água, elas podem ser divididas em:
Adutora por gravidade : as preferidas considerando um ponto de vista econômico,
pois não precisam de equipamentos adicionais nem de uma fonte de energia externa.
Sempre o �uxo vai de uma cota superior para uma cota inferior. Nesse caso, podem
ser encontradas aduções em conduto forçado ou conduto livre.
Cabe indicar que os sistemas de abastecimento em sua maioria têm um
comportamento de conduto forçado (a água sob pressão maior que a pressão
atmosférica), pois, com isso, evita-se contato com a atmosfera e possível
contaminação; na distribuição, é necessário cumprir certa pressão residual nos pontos
de consumo. Poucos casos estão em conduto livre, como, por exemplo, algumas
adutoras, os reservatórios e algumas operações na ETA.
Adutoras e EstaçõesAdutoras e Estações
ElevatóriasElevatórias
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Adutora por recalque : quando o transporte por gravidade não é possível pela
diferença de altura, usa-se estações elevatórias. Em con�gurações simples, em série
ou em paralelo, elas transportam a água de uma cota inferior a uma cota superior,
sempre em regime de conduto forçado.
Adutora mista : combinação por trechos de adutoras por recalque e por gravidade.
Dimensionamento Hidráulico de
Adutoras
Para o dimensionamento hidráulico, considera-se o escoamento em regime
permanente e uniforme, sendo necessária a utilização da equação de energia e da
equação da continuidade para o desenvolvimento das equações que liguem o
diâmetro da tubulação ou área do canal à vazão transportada, ao material, ao
comprimento do trecho e à perda de carga (energia disponível).
Para condutos forçados, a fórmula universal para tubos circulares, em função da
vazão, relaciona os parâmetros antes citados:
Onde:
∆h: perda de carga em metros
f: coe�ciente de atrito, adimensional
L: comprimento da adutora em metros
D: diâmetro da tubulação em metros
g: aceleração da gravidade em m/s2
Q: vazão em 
Essa fórmula pode ser aplicada lembrando que o coe�ciente de atrito está em função
do número de Reynolds, da rugosidade do material e do diâmetro, pelo que seu uso é
mais trabalhoso. Assim, podem ser usadas outras fórmulas empíricas, como a de
Hazen-Williams; seu uso é limitado e para análises simples, apresentando uma
Δh =
8fLQ2
gπ2 D5
/sm3
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facilidade: o coe�ciente de rugosidade depende unicamente do material. A fórmula de
Hazen-Williams explicitando a vazão seria:
Onde:
J: perda de carga unitária em m/m
C: coe�ciente de rugosidade do material
D: diâmetro da tubulação em metros
Q: vazão em
Na fórmula anterior, a perda de carga é mostrada como unitária, ou seja, uma perda
de carga em metros por comprimento de tubulação. Mesmo assim, essa fórmula
chega a ser muito prática, mas, em projetos importantes, para os quais a análise é
precisa e rigorosa, a fórmula universal deve ser utilizada, além da consideração de
perdas de cargas locais.
Componentes de uma Estação Elevatória
Quando não é possível o transporte da água bruta ou tratada pela diferença de
elevações entre o ponto inicial e �nal de uma adutora, são utilizadas estações
elevatórias. Os componentes desse elemento do sistema de abastecimento, segundo
Tsutiya (2006), são:
Equipamento eletromecânico
Bomba: elemento que fornece a energia à água para superar a diferença
de elevações.
Motor: máquina que transmite energia mecânica à bomba, para acioná-la.
Tubulações
Sucção: com menor comprimento possível, ascende desde o poço de
sucção ou manancial até a bomba.
Recalque: tubulação adutora, submetida às maiores pressões no sistema.
Q = 0, 279CD2,63J 0,54
/sm3
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Construção civil
Poço de sucção: estrutura que recebe transitoriamente a água a�uente e
dispõe as condições necessárias para que ela seja recalcada pelas bombas.
Casa de bomba: instalação na qual está localizada a bomba, o motor, as
válvulas e demais órgãos acessórios.
Na Figura 2.1 vemos duas bombas centrífugas em uma casa de bombas.
Possivelmente pela importância do sistema, uma delas seja de reserva e/ou as duas
trabalhem em regime alternado.
O dimensionamento de bombas, motores, tubulações e demais componentes das
estações elevatórias vai depender principalmente da diferença entre as elevações e a
vazão a ser recalcada. Uma análise econômica deve ser desenvolvida para a escolha do
melhor sistema. A ABNT-NBR 12.214/1992 contém todas as condições exigíveis que um
pro�ssional deve considerar quando elabora um projeto de bombeamento.
Figura 2.1 - Conjunto motor-bomba de um sistema de abastecimento
Fonte: Watcharapol Amprasert / 123RF.
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praticar
Vamos Praticar
Uma empresa prestadora de serviços de saneamento transporta uma vazão de 1.200 litros
por segundo do manancial que está a 200 m de altitude até a ETA a 150 m de altitude, usando
uma adutora antiga de ferro fundido. Aplicando o conceito apresentado na fórmula universal,
qual seria uma recomendação técnico-econômica para aumentar a capacidade de transporte
da adutora?
a) Diminuir o comprimento da adutora.
b) Alterar as cotas da ETA ou do manancial.
c) Diminuir o diâmetro da adutora.
d) Desinfetar a água na captação.
e) Aumentar o diâmetro da adutora.
Feedback: alternativa correta , pois o aumento no diâmetro da adutora aumentaria a
capacidade de litros por segundo que ela pode transportar. Usando um comprimento de
tubulação �ctício e um coe�ciente de atrito �ctício, poderia ser feito o exercícioprático
para ver essa situação.
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Pertencendo ao subgrupo de componentes de distribuição, os reservatórios e as redes
de distribuição são os últimos componentes do sistema de abastecimento antes de
chegar a residências, comércios, prédios etc. Eles têm grande participação em dois dos
três objetivos das redes de abastecimento, com o fornecimento contínuo do líquido
em quantidades mínimas para atender às necessidades básicas.
Classi�icação dos Reservatórios
A ABNT-NBR 12.217/1994, no ponto 3.1, de�ne os reservatórios de distribuição como
“Elemento do sistema de abastecimento de água destinado a regularizar as variações
entre as vazões de adução e de distribuição e condicionar as pressões na rede de
distribuição” (ABNT, 1994, p. 1). Além disso, os reservatórios são uma reserva para o
combate a incêndios e para qualquer outra necessidade emergencial (HELLER; PÁDUA,
2010).
Podemos classi�car os reservatórios segundo sua localização no sistema e no terreno,
sua forma e seu material de construção. Considerando o critério de localização no
sistema, temos:
Reservatórios de montante : “reservatório que sempre fornece água à rede
de distribuição” (ABNT, 1994, p. 1).
Reservatório e RedeReservatório e Rede
de Distribuiçãode Distribuição
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Reservatório de jusante (ou de sobra) : “reservatório que pode fornecer ou
receber água da rede de distribuição” (ABNT, 1994, p. 1).
Segundo a localização do terreno, podemos ter reservatórios enterrados,
semienterrados, apoiados e elevados. Usualmente, são usados aqueles em terra para
a reserva de grandes volumes de água, pois são mais econômicos que os elevados.
Quando esses reservatórios não conseguem abastecer as áreas em cotas topográ�cas
elevadas, é usada uma estação de recalque para elevar essa água até o reservatório
elevado, como na Figura 2.2.
Com respeito à forma e ao material, os mais comuns são os circulares e os
retangulares, de concreto, aço e alvenaria estrutural. Normalmente é feita uma análise
econômica para de�nir forma e material; deve-se garantir que o material seja
totalmente impermeável e sem vazamentos, tanto para evitar a fuga da água tratada
quanto a contaminação dessa água pelas águas subterrâneas.
Volume de Reservação
O volume de reservação de cada reservatório é chamado também de “volume útil”, e
está compreendido entre o máximo e o mínimo nível do reservatório que atende às
necessidades de pressão e vazão. A soma de todos os volumes dos reservatórios
Figura 2.2 - Reservatório elevado e sua zona de pressão
Fonte: Andrei Rybalko / 123RF.
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(superiores e inferiores) chama-se “reservação total”, e refere-se a uma zona de
pressão (zona à qual essa reservação vai atender).
O volume de reservação pode ser determinado pela equação apresentada por Tsutiya
(2006, p. 352):
Onde:
V: volume de reservação
Q: vazão consumida
: vazão média do dia
: instante em que consumo é menor que a vazão fornecida
: instante em que consumo é maior que a vazão fornecida
O volume de reservação também pode ser determinado com o diagrama de massa.
Nossa recomendação de leitura (TSUTIYA, 2006) mostra, no capítulo 8, os detalhes do
uso dos grá�cos dos volumes acumulados e da equação anterior. Esses dois métodos
são usados quando se tem a curva de consumo.
Heller e Pádua (2010) sinalizam que existem valores usados mais no meio técnico ou
sem uma curva de consumo, como, por exemplo, um terço do volume do consumo
diário no dia de maior consumo para a reservação total. Para o reservatório elevado,
um volume mínimo de 1/30 do volume total do dia de maior consumo. Lembrando que
é preciso utilizar o fator de segurança de 1,2 nesses volumes, segundo a ABNT-NBR
12.217/1994.
Caro aluno, a utilização desses valores técnicos deve ocorrer como primeiras iterações
ou para usos didáticos, pois análises mais detalhadas de índole, de fatores econômicos
e de capacidade de manancial devem ser realizados para a de�nição do volume útil
total de�nitivo. Outros detalhes que �xam as condições para elaboração de projetos
de reservatório de distribuição de água para abastecimento público podem ser
revisados na ABNT-NBR 12.217/1994.
= Qdt   ( − )∫
t1
t2
Q
−
t2 t1
Q
−
t2
t1
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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Rede de Distribuição
As redes de distribuição são o último elemento até os consumidores �nais, sendo
compostas por elementos como tubulações e órgãos acessórios, como válvulas e
registros. Seu correto funcionamento permite aos usuários um fornecimento contínuo
de água, na quantidade e com a pressão adequadas. As redes podem ser divididas em
dois tipos:
Canalização principal : chamada também de “conduto tronco”; sua função é
a distribuição para canalizações menores ou secundárias, por isso tem os
maiores diâmetros da rede.
Canalização secundária : com diâmetros menores que a canalização
principal; abastece diretamente os consumidores �nais.
Dependendo do seu formato, da disposição e do percurso do escoamento nas
tubulações, as redes podem ser classi�cadas em:
Redes rami�cadas : “Quando o abastecimento se faz a partir de uma tubulação
tronco, [...] a distribuição da água é feita diretamente para os condutos secundários,
sendo conhecido o sentido da vazão em qualquer trecho” (TSUTIYA, 2006, p. 390). O
problema desse tipo de rede acontece quando são realizadas manobras de
manutenção, pois isso compromete o restante do funcionamento, sendo preciso
interromper o fornecimento da água. São recomendadas para pequenos sistemas de
abastecimentos; apresentam a vantagem de ser econômicas, pois são usados menos
metros de tubulação.
Segundo sua disposição, podem ser classi�cadas em espinha de peixe ou grelha.
A Figura 2.3 mostra uma rede rami�cada com sua rede principal e secundária, formada
por trechos e nós, com pontas secas (sem consumo, mas com água) em seus
extremos.
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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Redes malhadas : “Constituídas por tubulações principais que formam anéis ou
blocos, de modo que pode-se abastecer qualquer ponto do sistema por mais de um
caminho” (TSUTIYA, 2006, p. 391). Nesse caso, não se conhece claramente o �uxo da
água, dependendo dos diâmetros e da topogra�a; sua manutenção pode ser realizada
com maior facilidade, pois podem ser interditados trechos sem interromper o serviço
completo. Esse tipo de rede é o implantado nas cidades. Segundo sua disposição,
podem formar anéis ou blocos, sendo os blocos favoráveis para a medição de vazão e
o controle de perdas.
Figura 2.3 - Reservatório elevado e sua zona de pressão
Fonte: Tsutiya (2006, p. 390).
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Redes mistas : uso dos dois tipos de redes em um mesmo sistema, como mostrado na
Figura 2.4. Podem ser vistas em cidades em crescimento, onde possivelmente, com o
avanço da urbanização, as redes rami�cadas virem redes malhadas.
Figura 2.4 - Esquema de uma rede mista
Fonte: Tsutiya (2006, p. 395).
saibamais
Saiba mais
Lembra da Copa do Mundo de 2014? Eu acredito
que todo brasileiro lembra, mas, e se fosse
realizada a Copa do Mundo de Saneamento
considerando os grupos dessa copa do mundo,
quem seria o país campeão? Seria a Alemanha
novamente? Veja a percentagem de saneamento
nos diferentespaíses participantes no link a seguir.
ACESSAR
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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http://www.abes-sp.org.br/arquivos/copa_saneamento_abes.pdf
Dimensionamento
Quando falamos de dimensionamento de redes de distribuição, estamos nos referindo
principalmente à de�nição do diâmetro da rede, pois elementos como o comprimento
da tubulação já estão de�nidos no traço da rede. Essa atividade usualmente é um
processo iterativo, pois devem ser frisados, em um primeiro momento, elementos
como material e diâmetro, para depois começar a mudar o diâmetro até satisfazer
todas as necessidades requeridas.
O primeiro passo para o dimensionamento é de�nir a vazão dentro de cada tubulação;
a vazão total alimenta a rede de�nida pela expressão:
Onde:
Q dist (l/s): vazão de distribuição
Qm (l/s): vazão média
Qs (l/s): consumo do consumidor singular
k1 e k2: coe�cientes de reforço
Como será a distribuição dessa vazão em cada trecho dependerá do tipo de rede e da
localização dos consumidores ao longo do sistema. Essa distribuição pode ser feita por
lotes atendidos, por vazão especí�ca por unidade de comprimento de ruas, por
unidade de área atendida ou por vazões concentradas.
O segundo passo é uma análise hidráulica, aplicando a equação da continuidade e as
equações de resistência para, assim, calcular a pressão de funcionamento nos nós e as
velocidades nos trechos. Tipicamente são usadas a fórmula universal e de Hazen-
Williams, sendo esta última a mais empregada.
Como esse processo é iterativo, Orsini (1996) de�ne a seguinte sequência:
1. Fixar os limites de pressão e velocidade para o bom desempenho da
rede.
2. Admitir diâmetros nos trechos em função das velocidades-limite.
3. Calcular as pressões nos nós, principalmente naqueles críticos.
4. Veri�car condições de pressão estabelecidas.
Qdist = (Qm× k1 × k2) +Qs
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5. Caso não sejam atendidas as necessidades de pressão, devem ser
mudados os diâmetros.
A ABNT-NBR 12.218/2017 “Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento
público — Procedimento” de�ne todos os parâmetros para o bom funcionamento do
sistema, como, por exemplo: diâmetros mínimos, velocidades máximas e mínimas nos
trechos e pressões máximas e mínimas nos nós.
praticar
Vamos Praticar
Leia o trecho a seguir.
“A rede rami�cada é típica em áreas que apresentam desenvolvimento linear, e também em
casos em que o abastecimento se faz a partir de uma tubulação tronco, com a distribuição da
água para os pontos �nais realizada pelas tubulações secundárias, sendo conhecido o
sentido da vazão em qualquer trecho”.
CASTRO, A. R. A. Revisão bibliográ�ca da origem das perdas de água e sua gestão de
controle em redes de distribuição . Monogra�a (Licenciatura em Engenharia Civil) —
Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2019.
Segundo o trecho apresentado, uma desvantagem das redes rami�cadas é:
a) Alto custo de implantação da rede, pela quantidade de tubulações e registros.
b) Caso ocorra um acidente, todo o abastecimento a jusante �ca comprometido.
Feedback: alternativa correta , pois a situação descrita é um dos principais problemas
das redes rami�cadas. Como o sistema carece de redundância, caso algum reparo ou
acidente aconteçam, não há como abastecer a rede nos trechos jusantes, por isso, em
cidades, prefere-se as redes malhadas.
c) As tubulações compridas não atendem às pressões solicitadas na norma.
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Feedback: alternativa incorreta , pois qualquer tipo de rede deve satisfazer às pressões
solicitadas nas normas e nos regulamentos. Para isso, deve-se estruturar bem o traço da
tubulação e realizar uma análise hidráulica, na qual são de�nidos os diâmetros
apropriados em cada trecho para satisfazer às pressões estabelecidas.
d) O sistema apresenta redundância, com tubulações sem uso ou subdimensionadas.
Feedback: alternativa incorreta , pois as redes rami�cadas são redes abertas. As redes
que apresentam redundância nas tubulações são as redes malhadas, mas, mesmo
assim, elas não são subdimensionadas ou sem uso, pois é feita uma análise hidráulica
de cada trecho.
e) Nas pontas secas, no �nal das redes rami�cadas, não há disponibilidade de água.
Feedback: alternativa incorreta , pois o termo “ponta seca” é utilizado para de�nir o �m
das redes rami�cadas, mas não signi�ca que não haja água. Lembre-se de que as redes
são condutos forçados, por isso a tubulação está cheia em todo momento. Chamam-se
assim por não haver consumo nessa ponta.
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Caro(a) aluno(a), ao longo desta unidade focamos nossa atenção principalmente na
conceitualização e no projeto das diferentes redes. Nesta parte é necessário pensar
um pouco mais sobre a operação e a manutenção do sistema, mesmo que certas
recomendações dadas na fase de projeto tenham como objetivo reduzir as perdas no
sistema.
O tema “perdas de água” é de grande relevância, pois os volumes perdidos na
produção e distribuição têm impactos ambientais e econômicos. Esses últimos
atingem principalmente as empresas que prestam o serviço, que podem repassar o
prejuízo aos consumidores. Para entender o tema das perdas, precisamos primeiro
veri�car o conceito de “balanço hídrico” de um sistema de abastecimento, que consiste
na distribuição do recurso hídrico do volume de água produzido que ingressa no
sistema. Essa metodologia é usualmente utilizada pelas empresas prestadoras do
serviço, e é proposta pela International Water Association (IWA) (TRATA BRASIL, 2018).
No Quadro 2.2 vemos esse balanço hídrico.
Controle e ReduçãoControle e Redução
de Perdasde Perdas
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Água que
entra no
sistema
(inclui água
importada)
Consumo
autorizado
Consumo
autorizado
faturado
Consumo
faturado medido
(inclui água
exportada)
Água
faturada
Consumo
faturado não
medido
(estimado)
Consumo
autorizado
não
faturado
Consumo não
faturado medido
(uso próprio,
caminhão pipa,
entre outros)
Água não
faturada
Consumo não
faturado não
medido
Perdas de
água
Perdas
aparentes
(comerciais)
Uso não
autorizado
(fraudes e falhas
de cadastro)
Erros de medição
(macro e
micromedição)
Perdas reais
(físicas)
Vazamentos e
extravasamentos
nos reservatórios
(de adução e/ou
distribuição)
Vazamentos nas
adutoras e/ou
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Quadro 2.2 - Balanço Hídrico proposto pela IWA
Fonte: Trata Brasil (2018, p. 10, quadro 1).
Como vemos na classi�cação da IWA, as perdas podem ser aparentes, quando ligadas
a fraudes e problemas de medição, e reais, quando ligadas principalmente a
vazamentos nas unidades de produção, transporte e distribuição. As duas perdas são
importantes para a tomada de decisões e a aplicação de investimentos nos sistemas.
Indicadores de Perdas
Os indicadores de perdas têm a função de mostrar como está a situação das empresas
prestadoras de serviços, a �m de realizarem uma melhor gestão de seus recursos.
Ademais, pode-se realizar comparativos entre diferentes empresas sempre e quando
os indicadores forem normalizados.
O indicador que serve como ponto de partida é o Indicador Percentual (IP), que
relaciona o volume de perdas reais e aparentes com o volume produzido anualmente.
A aplicação desse indicador podese dar a uma parte do sistema, como, por exemplo, à
rede de abastecimento ou ao sistema completo. Sua fórmula seria:
Tsutiya (2006) mostra essa expressão de modo aberto com os termos da matriz do
balanço hídrico apresentados previamente:
Esse indicador apresenta desvantagem na hora de fazer a comparação com sistemas
diferentes, pois depende das características especí�cas dos sistemas. Contudo, ele
redes (de
distribuição)
Vazamentos nos
ramais até o
ponto de
medição do
cliente
índice de perdas (IP) = x100(%)
V olume Perdido Total
V olume Fornecido
IP = x100(%)
V ol. que entra no sistema − autor. não fat. − autor. não fat. l
V olume que entra no sistema
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pode ser referência para checar a evolução do sistema.
No Brasil, utiliza-se a base de dados do Sistema Nacional de Informações sobre
Saneamento (SNIS) para estudos de perdas, pois ela reúne informações de
prestadores de serviço estaduais, regionais e das municipalidades dos serviços básicos
de saneamento: abastecimento de água, coleta e tratamento de esgoto e resíduos
sólidos.
O SNIS tem estabelecidos vários dos indicadores utilizados para a gestão de perdas
devidamente referenciados, calculados e com fórmulas e metodologia utilizadas.
Exemplos desses indicadores seriam: o Índice de Perdas no Faturamento (IN013), o
Índice de Perdas na Distribuição (IN049) e o Índice de Perdas por Ligação (IN051). No
Quadro 2.3 são apresentadas as características desses indicadores e do Índice de
Perdas de Faturamento Total (IPFT) elaborado pela Go Associados (TRATA BRASIL,
2018).
reflita
Re�ita
A premência na implementação de planos e
ações efetivos focados na redução das
perdas torna-se ainda maior com os
recorrentes dé�cits hídricos em diferentes
regiões do Brasil. Cidades com padrão de
excelência em perdas têm indicadores
menores do que 15%. No Brasil, em 2016, o
índice de perdas de faturamentos totais foi
de 38,53%, e o índice de perdas na
distribuição foi de 38,05%, de maneira que
existe um longo caminho a ser percorrido.
Fonte: Trata Brasil (2018, p. 7).
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Índice Objetivo Vantagens Desvantagens
Índice de
Perdas de
Faturamento
Total (IPFT)
Avaliar, em
termos
percentuais, o
nível da água
não faturada
do sistema de
abastecimento
Fornece uma
visão geral da
situação das
perdas do
sistema,
levando em
consideração
o volume de
serviços.
Apresenta
uma visão
sobre o que a
empresa está
produzindo e
não consegue
faturar
As perdas são
calculadas com base no
volume faturado. A
depender da
metodologia utilizada
(ex.: faturamento pelo
consumo estimado),
pode não re�etir o nível
de e�ciência da
empresa
Índice de
Perdas de
Faturamento
Avaliar, em
termos
percentuais, o
nível da água
não faturada
(sem o volume
de serviço)
Apresenta
uma visão
sobre o que a
empresa está
produzindo e
não consegue
faturar
As empresas de�nem o
volume de serviço de
maneira muito
diferente, logo, a
comparação desse
índice pode trazer
distorções   As perdas
são calculadas com base
no volume faturado. A
depender da
metodologia utilizada
(ex.: faturamento pelo
consumo estimado),
pode não re�etir o nível
de e�ciência da
empresa
Índice de
Perdas na
Avaliar, em
termos
Fornece uma
aproximação
As empresas de�nem o
volume de serviço de
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Quadro 2.3 - Características dos indicadores de perdas
Fonte: Trata Brasil (2018, p. 18, quadro 6).
Gerenciamento do Controle de Perdas
Distribuição percentuais, o
nível de perdas
da água
efetivamente
consumida em
um sistema de
abastecimento
de água potável
útil para a
análise do
impacto das
perdas na
distribuição
(físicas e
aparentes)
em relação ao
volume
produzido
maneira diferente, logo,
a comparação desse
índice pode trazer
distorções   A
comparação pode ser
prejudicada pelos
baixos níveis de
macromedição e
micromedição de
algumas empresas
Índice de
Perdas por
Ligação
Avaliar o nível
de perdas da
água
efetivamente
consumida em
termos
unitários
(l/dia/ligação).
Re�ete a
variação do
nível de
perdas por
ligação
As empresas de�nem o
volume de serviços de
maneira diferente, logo,
a comparação desse
índice pode trazer
distorções   Na medição
de e�ciência, a
comparação entre as
cidades não pode ser
feita diretamente.
Mantendo-se tudo
constante, cidades com
maior verticalização e
maior consumo por
habitante terão
indicador maior do que
cidades menos
verticalizadas e com
menor consumo por
habitante
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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Para um gerenciamento de controle de perdas, o mais recomendado é desenvolver
um Programa de Controle e Redução de Perdas, o qual, de maneira estruturada,
acompanha as ações tomadas por meio de indicadores com o objetivo de traçar metas
segundo a capacidade da empresa.
Tsutiya (2006) propôs uma estruturação fácil de aplicar a uma empresa de
saneamento. Con�ra os passos dessa estruturação:
1. Diagnóstico : indiscutivelmente deve ser o primeiro passo. Objetiva
saber o tamanho do problema. A elaboração do balanço hídrico da
empresa é o ponto de partida para esta etapa.
2. De�nição de metas : como toda meta deve ser real e possível de atingir
em um horizonte de tempo estabelecido, deve-se de�nir uma meta global
que se desdobra para setores, departamentos e responsáveis. As metas
podem mudar com o tempo, melhorando e desa�ando a empresa a ser
sempre mais e�ciente.
3. De�nição de Indicadores de controle : para saber o desempenho das
ações realizadas, devem ser implantados e de�nidos os indicadores que
vão apontar essa situação.
4. Planos de ação : de�nição de atividades, métodos, responsáveis, custos
e prazos das ações.
5. Estruturar e priorizar : aplicação do plano de ação segundo as
capacidades e recursos da empresa e a importância das atividades.
6. Acompanhamento das ações e avaliações de resultados : controle
das ações segundo os planos estabelecidos (pode ser pela elaboração de
relatórios).
7. Envolvimento : deve acontecer em todas as partes da empresa, pois
todo objetivo de uma empresa deve estar sincronizado suas atividades,
principalmente quebrando paradigmas na forma de trabalhar.
O controle de perdas é um tema que as empresas de saneamento estão interessadas
em resolver, pois, mesmo podendo custear ou repassar essas perdas, a
disponibilidade hídrica em muitos lugares faz indispensável a implantação de um
Programa de Controle e Redução de Perdas.
praticar
V P ti
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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praticar
Vamos Praticar
Uma empresa de saneamento básico com um signi�cativo Índice de Perdas (IP) deseja atacar
o problema de perdas aparentes, para o qual deve de�nir uma ação em seu Programa de
Controle e Redução de Perdas, aplicada em um prazo máximo de 5 anos. Qual poderia ser
essa ação?
a) Controlar os extravasamentos nos reservatórios.
Feedback: alternativa incorreta , pois controlar os vazamentos e extravasamentos nos
reservatórios de adução e/ou distribuição corresponde ao controle das perdas reais ou
físicas, e não às perdas aparentes. Mesmo sendo uma ação efetiva para perdas, não
resolve o problema das perdas aparentes.
b) Controle dos vazamentos da adutora.
c) Troca dos hidrômetros das residências.
Feedback: alternativa correta , pois dentro das perdas comerciais ou aparentes estão
contidos os erros de medição, seja por micro ou macromedição. Assim, a troca dos
hidrômetros das residências corresponderiaa uma ação para diminuir esse tipo de
perdas, pois hidrômetros velhos ou antigos podem estar estragados e apresentar
problemas de medição.
d) Diminuir o consumo da Estação de Tratamento de Água.
Feedback: alternativa incorreta , pois o consumo da Estação de Tratamento de Água
(ETA) para atividades como limpeza de �ltros e sedimentadores corresponde a consumo
autorizado não faturado, como uso próprio. Não seria uma medida para diminuir
perdas.
e) Troca dos trechos antigos da rede de distribuição.
Feedback: alternativa incorreta , pois controlar vazamentos nas redes de distribuição
corresponde a controle das perdas reais ou físicas, e não às perdas aparentes. Mesmo
sendo uma ação efetiva para perdas, não resolve o problema das perdas aparentes.
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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indicações
Material
Complementar
LIVRO
Abastecimento de Água
Editora : Departamento de engenharia hidráulica e sanitária
da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Milton Tomoyuki Tsutiya
ISBN : 85-900823-6-9
Comentário : Essa leitura vai complementar seus estudos nos
temas de dimensionamento de reservatórios e redes de
distribuição. Para o caso dos reservatórios, são apresentados
exemplos usando as equações propostas e os grá�cos para
de�nir o volume útil. Para o caso de redes, mostra-se o
dimensionamento para os diversos tipos de redes: rami�cada
e malhada.
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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WEB
Estação de Tratamento de Água — Como
Funciona?
Ano : 2015
Comentário : Os sistemas de tratamento podem ter
diferentes arranjos de suas unidades segundo o tipo de água
bruta. O vídeo indicado mostra uma Estação de Tratamento
de Água com os processos mais comuns. Consolide seus
conhecimentos e veja com animações como funciona uma
ETA.
Para conhecer mais, acesse o vídeo a seguir.
ACESSAR
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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https://www.youtube.com/watch?v=YcLtPJBjdAc
conclusão
Conclusão
Caro(a) aluno(a), ao longo desta unidade estudamos três processos importantes dos
sistemas de abastecimento de água: (i) o transporte , realizado por adutoras e
estações elevatórias, levando a água de pontos afastados até seus pontos de
tratamento e reservação; (ii) o tratamento , realizado pela ETAs: por meio de
processos e operações unitárias, acondiciona-se a água natural para consumo
humano, sem prejuízos para a saúde; por último, (iii) a distribuição , que considera
diferentes situações de funcionamento (como picos de consumo) para fornecer um
serviço contínuo, com pressões e vazões dentro dos limites necessários para o bom
funcionamento dos sistemas prediais. Ademais, complementamos nosso estudo com a
análise de perdas nos sistemas de abastecimento, tema relevante para os pro�ssionais
envolvidos com as empresas prestadoras de serviços de saneamento.
referências
Referências
Bibliográ�cas
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12.214 : Projeto de sistema de
bombeamento de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1992.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12.216 : Projeto de estação de
tratamento de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1992.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12.217 : Projeto de reservatório
de distribuição de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1994.
26/08/2024, 11:43 Ead.br
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ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12.218 : Projeto de rede de
distribuição de água para abastecimento público — Procedimento. Rio de Janeiro,
2017.
BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Departamento de
Vigilância em Saúde Ambiental e Saúde do Trabalhador. Análise de indicadores
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Brasil, ano 2013, utilizando a metodologia da matriz de indicadores da
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CASTRO, A. R. A. Revisão bibliográ�ca da origem das perdas de água e sua gestão
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FREITAS, M. B.; BRILHANTE, O. M.; ALMEIDA, L. M. Importância da análise de água para
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651-660, 2001.
HELLER, L.; PÁDUA, V. L. de. Abastecimento de água para consumo humano . 2. ed.
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Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo,
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26/08/2024, 11:43 Ead.br
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http://www.tratabrasil.org.br/images/estudos/itb/perdas-2018/estudo-completo.pdf
http://www.tratabrasil.org.br/images/estudos/itb/perdas-2018/estudo-completo.pdf