SISTEMA DE SANEAMENTO DE ÁGUA IV

ELABORAÇÃO DE PROJETO DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

O gráfico mostra alguns dados sobre o consumo de água na relação humana diária.

Prefácio

Este projeto é constituído de:

·      Características da comunidade;

·      Previsão da população de horizonte de projeto;

·      Estimativa do consumo de água;

·      Memória descritiva;

·      Memória de cálculo;

·      Especificações técnicas;

·      Orçamento.

                        

* Os quatro últimos vimos na unidade anterior.

Características da comunidade

Deve conter informações sobre as condições geopolíticas, administrativa, social e

cultural da localidade e informações detalhadas sobre:

·      Situação geográfica – localização dentro do estado ou região; coordenadas; distância

à cidade ou aos centros importantes; principais ligações de acesso (estrada de ferro, de rodagem; navegação aérea, marítima e fluvial);

·      Urbanismo – população; Plano Diretor, de Desenvolvimento; projetos urbanísticos;

áreas pavimentadas; praças; logradouros públicos; expansão territorial; loteamentos aprovados; etc.

·      Situação sanitária – atendimento médico; número de médicos e dentistas; hospitais;

clínicas; postos de saúde; quadro de saúde da população e doenças prevalecentes; sistema de abastecimento de água; sistema de esgoto sanitário e de águas pluviais; coleta e disposição de lixo; poluição.

·      Educação e cultura – população estudantil; número de colégios do 1º e 2º graus;

grupos escolares; universidades; bibliotecas.

·      Energia elétrica - existência; características (voltagem, ciclagem, etc.); custo;

disponibilidade; confiabilidade.

·      Comunicação – telefone; rádio; jornais; revistas; correio; televisão.

·      Situação econômica - produção agrícola; produção industrial; comércio; serviços;

receita x despesa.

·      Outras informações – solo (para escavação); mão-de-obra (disponibilidade e

qualificação); material disponível, etc.

Finaliza esta parte do projeto com uma justificativa para a implantação do sistema

público de abastecimento.

Previsão da população de horizonte de projeto

Crescimento populacional deveria ser definido pelos órgãos municipais de

planejamento.

Fixado o período de tempo durante o qual o sistema de abastecimento deverá satisfazer

faz-se o estudo da população correspondente a esse prazo.

Na prática, são aplicados diversos processos de previsão de população:

·      Processo aritmético – a partir de valores conhecidos: P0 e P1 correspondentes a to e

t, (referentes a dois cursos anteriores); calcula-se o incremento populacional nesse período.

R = (P1–P0) / (t1–t0), onde:

R = incremento ou taxa de crescimento

P0 = população no tempo inicial (t0)

P1 = população no tempo (t1)

P = população no tempo futuro (t)

A população varia linearmente com o tempo e o crescimento pressuposto é limitado.

·      Processo geométrico – calcula-se a razão de crescimento geométrico no período

conhecido.

Q = (P1 / Po)^{1 / (t1 – t0)}, onde:

q = razão do crescimento geométrico

Considera-se o logaritmo da população variando linearmente com o tempo e o

crescimento pressuposto é ilimitado.

·      Processo de curva logística – a partir dos valores das populações P0, P1 e P2,

correspondentes a três datas anteriores t0, t1 e t2, adota-se como curva de crescimento populacional uma curva definida por esses três pontos e que obedeça a equação abaixo e atenda a condição P1² > P0 . P2

P = K / [1 + (2,718)^(a-bt), onde:

2,718 = base neperiana (e)

b = razão de crescimento da população

a = valor tal que para t = a / b há uma inflexão (mudança no sentido da curvatura) da

curva

K = limite de P (saturação da população).

Faz-se a determinação dos três parâmetros a, b e K mediante a resolução do sistema de

três equações e três incógnitas (a, b e K), obtidos mediante introdução de cada um.

A resolução do sistema de três equações acima fica bastante simplificada se os três

pontos censitários forem cronologicamente eqüidistantes.

A aplicabilidade da curva logística, entretanto, fica na dependência de estar satisfeita a

condição: P0 . Pz < (Pi)2

Sob a hipótese da curva logística, a população cresce assintoticamente para um valor

limite K.

·      Processo comparativo – consiste no traçado de uma curva arbitrária que se ajuste aos

dados já observados, sem se procurar estabelecer a equação da mesma. As extrapolações ou previsões de populações futuras obtêm-se prolongando a curva obtida, de acordo com a tendência geral verificada, usando um julgamento próprio.

Usa-se como elemento auxiliar, os dados de populações de outras cidades que já tenham maior número de habitantes que a estudada, com condições sócio-econômicas semelhantes.

De acordo com a NB – 587/89, a população futura deve ser avaliada de acordo com um dos seguintes critérios:

-       Mediante a extrapolação de tendências de crescimento, definidas por dados

estatísticos suficientes para constituir uma série histórica observando-se:

Ø A aplicação de modelos matemáticos (mínimos quadrados) aos dados censitários do

IBGE, escolhendo-se como curva representativa de crescimento futuro aquela que melhor se ajustar aos dados censitários:

Ø As principais curvas utilizadas para ajuste pelo método dos mínimos quadrados.

·      Distribuição demográfica – área de ocupação

A distribuição da população do projeto sobre a área atual e futura depende basicamente do Plano Diretor de Desenvolvimento da cidade formado pela prefeitura municipal e das seguintes condições: topografia, facilidade de expansão, terreno, planos urbanísticos e loteamento existente, hábitos e condições sócio-econômicos da população, critérios de serviços.

Em geral são os seguintes, os valores médios de densidade:

-       Áreas periféricas, casas isoladas e lotes grandes – de 25 a 50 hab./ha;

-       Casas isoladas, lotes médios e pequenos – de 50 a 75 hab./ha;

-       Casas geminadas, predominando um pavimento – de 75 a 100 hab./ha;

-       Casas geminadas, predominando dois pavimentos – de 100 a 150 hab./ha;

-       Prédios de apartamentos pequenos – de 150 a 250 hab./ha;

-       Prédios de apartamentos altos – 250 a 750 hab./ha;

-       Áreas comerciais – de 50 a 100 hab./ha;

-       Áreas industriais – de 25 a 100 hab./ha;

-       Densidade global média – de 50 a 150 hab.ha;

Estimativa do consumo de água

Os problemas de dimensionamento das canalizações, estruturas e equipamentos implicam em estudos diversos que incluem a verificação do consumo médio por pessoa, a estimativa do número de habitantes a ser beneficiado e as variações de demanda que ocorrem por motivos vários.

·      Usos da água

A água conduzida para uma cidade enquadra-se numa das seguintes classes de consumo ou de destino:

-       Doméstico – é a água consumida nas habitações e compreende as parcelas destinadas

a fins higiênicos, potáveis e alimentares, e à lavagem em geral. As vazões destinadas ao uso doméstico variam com o nível de vida da população, sendo tanto maiores, quanto mais elevado for esse padrão.

Estudos recentes apontam como representativos para as condições atuais valores de 100 – 200 litros de água / hab. ao dia.

Nos Estados Unidos inclui-se na classificação de domésticos, água utilizada para irrigação de jardins.

-       Comercial – destaca-se a parcela utilizada pelos restaurantes, bares, hotéis, pensões,

postos de gasolina e garagens, onde se verifica um consumo muito superior aos das residências.

Ø Escritórios – 50 litros de água / pessoa ao dia;

Ø Restaurantes – 25 litros de água / refeição ao dia;

Ø Hotéis – 120 litros de água / hóspede ao dia;

Ø Hospitais – 250 litros de água / leito ao dia;

Ø Garagens – 50 litros de água / automóveis ao dia;

Ø Postos de serviços para veículos – 150 litros de água / veículo ao dia;

Ø Lavanderias – 30 litros de água / kg de roupa.

-       Industrial – as indústrias utilizam águas de diversas formas: como matéria prima,

lavagem, refrigeração.

Ø Indústrias (uso sanitário) – 70 litros de água / operário ao dia;

Ø Matadouros (animais de grande porte) – 300 litros de água / cabeça abatida;

Ø Matadouros (animais de pequeno porte) – 150 litros de água / cabeça abatida;

Ø Laticínios – 51 litros de água / kg de produto;

Ø Curtumes – 50 a 60 litros de água / kg de couro;

Ø Fábrica de papel – 100 a 400 litros de água / kg de papel;

Ø Tecelagem (sem alvejamento) – 10 a 20 litros de água / kg de tecido;

-       Público – inclui-se nesta classificação a parcela de água utilizada na irrigação de

jardins, lavagem de ruas e passeios, edifícios e sanitários públicos, alimentação de fontes e piscinas.

-       Perdas e fugas – ocorrem devido à má utilização da água, deficiências técnicas do

sistemas, etc.

·      Consumo médio “per capita” – é expresso geralmente em litros por habitante por dia

(l / hab. dia) e definido por:

q = volume anual distribuído / 365 x população beneficiada

As condições indispensáveis para um estudo criterioso deste parâmetro são:

-       Continuidade e confiabilidade da medição de água aduzida e distribuída para a

cidade;

-       Abastecimento ininterrupto, sem forçar restrições ao uso.

Os grandes consumidores (singulares) são acrescidos ao consumo calculado pelo “per capita”.

Na elaboração de projetos para cidades ainda não providas de qualquer sistema de distribuição, procura-se adotar “per capita” de cidades semelhantes localizadas na mesma região. Não se conseguindo esta condição, adota-se os valores:

-       População futura até 10.000 hab. – 150 a 200 l / hab. dia;

-       População futura entre 10.000 e 50.000 hab. – 200 a 250 l / hab. dia;

-       População maior que 50.000 hab. – > 250 l / hab. dia;

-       População temporária – 100 l / hab. dia;

-       População flutuante – igual à permanente.

·      Fatores que afetam o consumo: (consideram-se como os mais importantes)

-       Características da população: hábitos higiênicos, situação econômica, educação

sanitária.

-       Desenvolvimento da cidade: a quota média diária “per capita” aumenta com o

crescimento da cidade.

-       Presença de indústrias: tipo de indústria, zoneamento dos bairros industriais.

-       Condições climáticas: precipitações atmosféricas, umidade do ar, temperatura.

-       Características do abastecimento d’água: qualidade da água distribuída; pressões na

rede de distribuição; taxa de água; modo de distribuição (serviço medido); administração do serviço.

·      Variações de consumo

A água distribuída por uma cidade não tem uma vazão constante, mesmo considerando invariável a população consumidora. Devido à maior ou menor demanda em certas horas do período diário ou em certos dias ou épocas do ano, a vazão distribuída sofre variações mais ou menos apreciáveis. Também nisto, os hábitos da população e as condições climáticas tem influência. Há, portanto variações horárias ao longo do dia e variações diárias ao longo do ano.

-       Variações diárias – o volume distribuído no ano dividido por 365 permite conhecer a

vazão média diária anual.

A relação entre o maior consumo diário verificado e a vazão média diária anual forma o “coeficiente do dia de maior consumo”, assim:     

K₁ = maior consumo diário no ano / vazão média diária no ano.

Seu valor varia entre 1,2 e 2,0 dependendo das condições locais. Utiliza-se esse coeficiente na determinação da vazão de dimensionamento de várias partes de um sistema de fornecimento público de água, entre os quais: obras de captação, adução, elevatórias, reservação e estação de tratamento.

-       Variações horárias – também no período de um dia há sensíveis variações na vazão

de água distribuída a uma cidade, em função da maior ou menor demanda no tempo. As horas de maior demanda situam-se em torno daquela em que a população está habituada a fazer refeições, em consequência do uso mais acentuado da água na cozinha, antes e depois das mesmas. O consumo mínimo verifica-se no período noturno, geralmente nas primeiras horas da madrugada.

 Para o traçado da curva de consumo, é necessário que haja um medidor instalado na saída do reservatório de água para a cidade capaz de registrar ou permitir o cálculo das vazões distribuídas em cada hora.

A relação entre a maior vazão horária observada num dia e a vazão média horária do mesmo dia define o “coeficiente de maior consumo”:

K₂ = maior vazão horária do dia de maior consumo / vazão média horária do dia de maior consumo

Seu valor oscila bastante, podendo variar entre 1,5 e 3,0. Entre nós é usualmente adotado para fins de projeto o valor 1,5. Esse coeficiente é utilizado quando se pretende dimensionar os condutos de distribuição propriamente ditos que partem dos reservatórios, pois permite conhecer as condições de maior solicitação nessas tubulações.

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Assista a essa pequeno documentário da Juliana Camargo, autora do blog Bem Estar. Ela explica como faz para evitar o desperdício de água.