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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ENGENHARIA CIVIL SANEAMENTO AMBIENTAL ATIVIDADE PRÁTICA SANEAMENTO - TRATAMENTO DE ÁGUA DIEGO AGUIAR DE VASCONCELOS RU 4094030 PROF. CARINA PEDROZO ARAGUAÍNA-TO 2025 Exercício 1 – Dimensionamento sistema Parte I Fazer a projeção populacional para o ano 2.035 de uma cidade que tem os seguintes dados: Analisar os dados da tabela e criar um gráfico no excel. Indicar: Ajuste linear - Indicar o gráfico de dispersão; - Formatar a linha de tendência; - Apresentar a equação no gráfico; - Determinar a população projetada para o ano de 2035. Ajuste Exponencial - Indicar o gráfico de dispersão; - Formatar a linha de tendência; - Apresentar a equação no gráfico; - Determinar a população projetada para o ano de 2035. Fazer um gráfico comparativo da população. Ao empregar a funcionalidade de gráficos no Excel e aplicar uma tendência linear, conseguimos determinar o valor a ser utilizado na equação: (P) Estimativa da população para t anos = População base (2010) + (k (variável obtida) x t (tempo em anos)). Ano População 2010 284.313 2011 293.514 2012 302.715 2013 311.916 2014 321.117 2015 330.318 2016 339.519 2017 348.720 2018 357.921 2019 367.122 2020 376.323 2021 385.524 Ao aplicar k = 9.201 e t = 25, conseguimos determinar P: P = 284.313 + (9.201 x 25) = 514.338 habitantes. A estimativa populacional calculada pelo método linear é de 514.338 pessoas. Ao empregar a função de gráficos no Excel e aplicando uma tendência exponencial, conseguimos determinar o valor necessário para utilizar na equação: (P) Estimativa da população em t anos = População inicial (2010) x e^(k (coeficiente calculado) x t (período em anos)). Ao aplicarmos k = 0,0276 e t = 25, conseguimos determinar P: P = 284.313 x e (0,0276 * 25) = 566.839 habitantes. O cálculo da população utilizando o método exponencial resulta em um total estimado de 566.839 habitantes. Diagrama comparativo das projeções Linear e Exponencial A comparação entre as projeções populacionais revela que, em 2035, a projeção exponencial supera a linear em 10,2%. Para o dimensionamento do sistema de abastecimento, optamos pela projeção linear. Análise Comparativa das Projeções Linear e Exponencial do Crescimento Populacional 570,000 566,839 560,000 550,000 540,000 530,000 520,000 510,000 500,000 540,589 Projeção Expo- nencial; 540,589 514,338 Projeção Linear Projeção Exponencial Parte II Indicar a população e a vazão necessária para abastecimento, sabendo que o consumo na região da cidade é 132 l/hab.dia. Neste sistema há 25% de perdas físicas. Considere que o coeficiente de maior consumo (k1) é 1,2 e a hora de maior consumo é 1,8. Faça duas tabelas comparativas com os dados de entrada e os valores de vazão em l/s, m³/ dia e m³/ano. Dados de Entrada Entrada Número Unidade População (P) 514.338 hab. Consumo per capita (q) 132 L/hab.dia Regime de produção (h) 24 h/dia Coef. Dia maior consumo (k1) 1,2 _ Coef. Hora maior consumo (k2) 1,8 _ Índice de perdas (n) 0,25 _% Tarifa média 4,5 R$/m³ Os dados de entrada para dimensionar o sistema são: População (P) = 514.338 habitantes Consumo per capita (q) = 132 litros por habitante por dia Regime de produção (h) = 24 horas Coeficiente dia de maior consumo (k1) = 1,2 Coeficiente hora de maior consumo (k2) = 1,8 Índice de perdas (n) = 25% Tarifa média = R$ 4,50/m³ Através do cálculo da vazão média, obtém-se o seguinte resultado em litros por segundo O cálculo da vazão média em litros por segundo é realizado da seguinte forma: Vazão média = (514.338 habitantes x 132 litros/habitante/dia) / 86400 segundos/dia Vazão média = 67.892.616 litros/dia / 86400 segundos/dia Vazão média = 785,79 litros/segundo (L/s) O cálculo da vazão média em metros cúbicos por dia é realizado da seguinte forma: Vazão média (m³/dia) = (785,79 L/s x 86.400 s/dia) / 1000 L/m³ Vazão média (m³/dia) = 67.892.616 m³/dia Vazão média (m³/dia) = 67.893 m³/dia (arredondado) A vazão média anual é calculada multiplicando a vazão diária por 365 dias: Vazão média (m³/ano) = 67.893 m³/dia x 365 dias/ano Vazão média (m³/ano) = 24.780.805 m³/ano. O cálculo da receita anual do sistema é realizado da seguinte forma: Receita anual = 24.780.805 m³/ano x R$ 4,50/m³ Receita anual = R$ 111.513.622,50 (valor exato) Receita anual = R$ 111.513.621,78 (valor arredondado) Exercício 2 – Tratamento de água Parte I Dimensionar uma Estação de Tratamento de água para a população obtida no exercício 1. Apresente na tabela de saída os seguintes dados: Dados de Saída Saída Número Unidade Vazão média 785,79 L/s Vazão média 67.893 m³/dia Vazão média 24.780.805 m³/ano Vazão sistema produtor 1257,27 L/s Vazão sistema distribuidor 2263,09 L/s Receita anual 11.513.621,78 R$/ano Utilizando a equação para determinação do sistema produtor: Vazão sistema produtor = k1 x P x q / h x (1 – n) Vazão sistema produtor = (1,2 x 514.338 hab x 132 L/hab.dia ) / ( 24 h/dia x 3600 s/h x (1 – 25%) Vazão sistema produtor = 81.471.139 L/dia / 64.800 s/dia Vazão sistema produtor = 1.257,27 L/s arredondando para cima = 1.260 L/s Utilizando a equação para determinação do sistema distribuidor: - Vazão sistema distribuidor = k1 x k2 x P x q / h x (1 –n) - Vazão sistema distribuidor = (1,2 x 1,8 x 514.338 hab x 132 L/hab.dia) / (24 h/dia x 3600 s/h x (1 – 25%) - Vazão sistema distribuidor = 146.648.050,56 L/dia / 64.800 s/dia - Vazão sistema distribuidor = 2.263,087 L/s arredondando para cima = 2.265 L/s Dados do corpo hídrico onde serão obtidas as vazões: - Vazão Q95 = 1.800 l/s; - Vazão cheia (Q) = 25.000 l/s; - Distância do local até a ETA 1.300m; - Desnível geométrico de 55 m; - Obtenção 24 horas - Barragem linear com altura (H) = 0,50 m - Coeficiente de vazão (C) = 1,838 Determinar: - Comprimento da barragem de nível (linear com altura 0,5m); Q = C. L. H3/2 => L = Q / C. H3/2 L = 25 / 1,838 x 0,503/2 L = 25 / 0,649831 L = 38,47153325 Comprimento linear da barragem é de aproximadamente 38,50 m. - Diâmetro da adutora - diâmetro econômico de Bresse: 𝐷𝐷=𝐷√𝐷 Utilizando os valores de k = 0,9 para DN900 e k = 1,5 para DN 1500, temos D = 0,9 x √1260 = 1,01 m assim utilizamos o DN 1000 D = 1,5 x √1260 = 1,68 m assim utilizamos o DN 1500 - Pressão adutora (teste para os dois valores de DN). - Utilize C = 140 (determinar a perda de carga) hf = [( 10,67 x L ) / D4,874 ] x ( Q/C )1,852 Utilizando L = 1.300 m: Para DN1000, temos: 10,67 x 1.300 = 13.871; D4,874 = 1; ( Q/C )1,852 = 0,000162 Hf = ( 13.871 / 1 ) x 0,000162 = 2,25 m Para DN1000 com distância de 1.300 m temos uma perda de carga de 2,25 m. A perda de carga total deve considerar ainda o desnível geométrico de 55 m Ht = 55 m + 2,25 m = 57,25 m para DN1000 Calculando a potência da bomba: Pw = Q.ht/75 Pw = 1260 x 57,25 / 75 Pw = 962 cv Para DN1500, temos: 10,67 x 1.300 = 13.871; D4,874 = 7,215539303; ( Q/C )1,852 = 0,000162 Hf = ( 13.871 / 1 ) x 0,000162 = 0,31 m Para DN1500 com distância de 1.300 m temos uma temos uma perda de carga de 0,31 m. A perda de carga total deve considerar ainda o desnível geométrico de 55 m Ht = 55 m + 0,31 m = 55,31 m para DN1500 Calculando a potência da bomba: Pw = Q.ht/75 Pw = 1260 x 55,31 / 75 Pw = 929 cv Parte II Dimensionar o agitador para a mistura rápida mecânica, se forem turbinas axiais com KT = 5. Considere: - TDHa altura da câmara é de 2 m, temos: Em área de piso 1,5625 m² Supondo ser a área quadrada temos √1,5625 = 1,25 m de cada lado. Para o valor da pá, vamos considerar a dimensão do lado dividido por 2. Pá = 0,625 m Para calcular a rotação das pás, temos: μ = 10-3 V = 3,125 G² = 800² Kt = 5 ρ = 1000 D5 =0,6255 n³ = μ.V.G² / Kt .ρ. D5 n³ = (10-3 x 3,125 x 800²) / (5 x 1000 x 0,6255) n³ = 4,194304 rps => n = 1,6125369 rps x 60s = 96,7522155 rpm ~100 rpm P = Kt .ρ. n³ . D5 P = 5 x 1000 x 4,194304 x 0,6255) = 2000 W = P= 2000/750 = 2,7 cv Como a eficiência é em torno de 60%, temos: 2,7 = 60% X = 100% X = 2,7 x 100 / 60 = 4,5 cv Para que o sistema tenha a eficiência esperada utilizaremos 4,5 cv. REFERÊNCIAS 1. Vídeo Aulas, UNIVIRTUS, Saneamento – Tratamento de água/ 2025 2. RICHTER, CARLOS A. E AZEVEDO NETTO. Tratamento de água: tecnologia atualizada. São Paulo. Editora Edgard Blucher Ltda. 2015 3. PHILIPPI JR., Arlindo (Coord.). Gestão estratégica do saneamento. 1. ed. Barueri: Manole, 2011. 4. PHILIPPI JR., Arlindo. Saneamento, saúde e ambiente: fundamentos para um desenvolvimento sustentável. 1. ed. Barueri: Manole, 2008. 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