23 27
29
29 30 33 34 38 42 42 43 45 46 46 49 50 51 52 54 SUMÁRIO Apresentação Prefácio pítulo 1Abastecimento de água, sociedade e ambiente
Léo Heller 1.1 Introdução 1.2 Contextos sociais 1.3 Contexto técnico-científico 1.4 Histórico 1.5 Necessidades da água1.6 Oferta e demanda de recursos hídricos 1.6.1 Oferta
1.6.2 Demanda
1.6.3 Balanço oferta x demanda 1.7 Abastecim ento de água e saúde
1.7.1 Evidências históricas
1.7.2 Mecanismos de transmissão de doenças a partir da água
1.7.3 O impacto do abastecimento de água sobre a saúde
1.8 Abastecim ento de água e meio ambiente 1.8.1 Abastecimento de água como usuário dos
recursos hídricos
1.8.2 Abastecimento de água como atividade im pactante
55 56 61
65
65 67 72 73 79 79 82 82 84 85 85 86 88 89 91 92 94 1.8.3 Elementos da legislação1.9 A situação atual do abastecimento de água 1.10 Considerações finais
Capítulo 2
Concepção de instalações para o abastecimento
de água
Léo Heller 2.1 Introdução 2.2 Contextos
2.3 Modalidades e abrangência do abastecimento 2.4 Unidades componentes de uma instalação de
abastecimento de água
2.5 Elementos condicionantes na concepção de instalações para o abastecimento de água 2.5.1 Porte da localidade
2.5.2 Densidade demográfica 2.5.3 Mananciais
2.5.4 Características topográficas
2.5.5 Características geológicas e geotécnicas 2.5.6 Instalações existentes 2.5.7 Energia elétrica 2.5.8 Recursos humanos 2.5.9 Condições econômico-financeiras 2.5.10 Alcance do projeto 2.6 Normas aplicáveis
95 104
107
107 108 111 111 121 122 123 126 126 126 128 129 129 131 133 1382.8 Arranjos de instalações para abastecim ento de água
2.9 Planejamento e projetos
Capítulo 3
Consumo de água
Marcelo Libânio, Maria de Lourdes Fernandes Neto, Aloísio de Araújo Prince, Marcos von Sperling, Léo Heller 3.1 Demandas em uma instalação para
abastecimento de água 3.2 Capacidade das unidades 3.3 Estimativas de população
3.3.1 Métodos de projeção populacional 3.3.2 Estimativa da população de novos
loteamentos 3.3.3 População flutuante 3.3.4 Alcance de projeto 3.4 Consumo p e r capita 3.4.1 Definição 3.4.2 Consumo doméstico 3.4.3 Consumo comercial 3.4.4 Consumo público 3.4.5 Consumo industrial 3.4.6 Perdas
3.4.7 Fatores intervenientes no consumo per capita de água
3.4.8 Valores típicos do consumo p er capita de água
142 142 142 143 143 144
153
153 154 159 159 176 192 196 197 197 198 204 205 207 208 2083.5 Coeficientes e fatores de correção de vazão 3.5.1 Período de funcionamento da produção 3.5.2 Consumo no sistema
3.5.3 Coeficiente do dia de maior consumo (k1) 3.5.4 Coeficiente da hora de maior consumo (k2) 3.6 Exemplo de aplicação
Capítulo 4
Qualidade da água para consumo humano
Valter Lúcio de Pádua, Andrea Cristina da Silva Ferreira 4.1 Introdução4.2 Classificação dos mananciais e usos da água 4.3 Materiais dissolvidos e em suspensão
presentes na água 4.3.1 Natureza biológica 4.3.2 Natureza química 4.3.3 Natureza física 4.3.4 Natureza radiológica 4.4 Caracterização da água
4.4.1 Definição dos parâmetros 4.4.2 Plano de amostragem
4.4.3 Controle de qualidade em laboratórios 4.4.4 Processamento de dados e interpretação
dos resultados
4.4.5 Divulgação da informação 4.5 Padrões de potabilidade
4.5.1 Parâmetros de caracterização da água destinada ao consumo humano
211 215
223
223 224 226 230 231 233 241 249 256 265275
275 277 279 285 287 4.5.2 Amostragem 4.5.3 Responsabilidades legais Capítulo 5Mananciais superficiais: aspectos quantitativos
Mauro Naghettini 5.1 Introdução 5.2 0 ciclo hidrológico 5.3 0 balanço hídrico 5.4 Dados hidrológicos 5.5 A bacia hidrográfica 5.6 Precipitação5.7 Os processos de interceptação, infiltração e evapotranspiração
5.8 As vazões dos cursos d'água 5.9 Vazões de enchentes
5.10 Vazões de estiagens
Capítulo 6
Mananciais subterrâneos: aspectos quantitativos
Luiz Rafael Palmier6.1 Introdução
6.2 A evolução do uso de águas subterrâneas e da compreensão dos fenômenos hidrogeológicos 6.3 Características, im portância e vantagens do
uso das águas subterrâneas
6.4 Distribuição vertical das águas subsuperficiais 6.5 Fluxo de água subterrânea: escala local
290 290 290 291 293 294 294 295 296 297 298 299
303
303 304 305 306 311 318 320 323 3236.6 Formações geológicas e aqüíferos 6.6.1 Aqüíferos e aqüitardes
6.6.2 Formações geológicas
6.6.3 Tipos de aqüíferos e superfície potenciométrica
6.7 Propriedades hidrogeológicas dos aqüíferos 6.7.1 Transmissividade
6.7.2 Porosidade e vazão específica
6.7.3 Coeficiente de armazenamento específico 6.7.4 Coeficiente de armazenamento de aqüífero
confinado
6.8 Introdução à hidráulica de poços 6.8.1 Cone de depressão em aqüíferos
confinados
6.8.2 Cone de depressão em aqüíferos livres
Capítulo 7
Soluções alternativas desprovidas de rede
Valter Lúcio de Pádua7.1 Introdução
7.2 Emprego de soluções alternativas e individuais 7.3 Tipos de soluções alternativas e individuais
7.3.1 Captação 7.3.2 Tratamento 7.3.3 Reservação 7.3.4 Distribuição
7.4 Cadastro e controle da qualidade da água 7.4.1 Cadastro
325 7.4.2 Controle da qualidade da água 326 7.5 Considerações finais
Capítulo 8
329
Captação de água de superfície
Aloísio de Araújo Prince329 8.1 Definição e im portância
330 8.2 Escolha do manancial e do local para im plantação de sua captação
335 8.3 Tipos de captação de água de superfície 336 8.4 Dispositivos constituintes das captações de
água de superfície 337 8.5 Tomada de água 337 8.5.1 Tubulação de tomada 343 8.5.2 Caixa de tomada 344 8.5.3 Canal de derivação 345 8.5.4 Poço de derivação
347 8.5.5 Tomada de água com estrutura em balanço 348 8.5.6 Captação flutuante
350 8.5.7 Torre de tomada 352 8.6 Barragem de nível 360 8.7 Grades e telas 367 8.8 Desarenador
374 8.9 Captações não convencionais 378 Anexo - Proteção de mananciais
379 Importância da escolha correta e da proteção dos mananciais
383
383 384 385 385 386 390 392 393 395 399 403 406 406 407 414 419 424427
427 428 Capítulo 9Captação de água subterrânea
João César Cardoso do Carmo, Pedro Carlos Garcia Costa 9.1 Introdução
9.2 Seleção de manancial para abastecimento público 9.3 Seleção de manancial subterrâneo
9.3.1 Levantamento de dados
9.3.2 Caracterização do tipo de manancial escolhido 9.4 Fontes de meia encosta
9.5 Poço manual simples 9.6 Poço tub u la r raso 9.7 Poço Amazonas 9.8 Drenos horizontais 9.9 Barragem subterrânea 9.10 Barragem de areia
9.11 Poços tubulares profundos 9.11.1 Projeto
9.11.2 Métodos de perfuração de poços tubulares profundos
9.11.3 Teste de bombeamento 9.12 Proteção das ca ptações
Capítulo 10
Adução
Márcia Maria Lara Pinto Coelho Márcio Benedito Baptista
10.1 Introdução
431 431 432 433 451 458 458 458 460 462 465
471
471 476 476 476 477 479 479 483 48410.3 Dim ensionam ento hidráulico 10.3.1 Considerações gerais
10.3.2 Equações hidráulicas fundamentais 10.3.3 Condutos forçados
10.3.4 Condutos livres
10.4 Transientes hidráulicos em condutos forçados
10.4.1 Definição 10.4.2 Celeridade
10.4.3 Descrição do fenômeno em adutoras por gravidade
10.4.4 Processo expedito para avaliação da variação da carga de pressão 10.4.5 Métodos para controle de transiente
Capítulo 11
Estações elevatórias
Márcia Maria Lara Pinto Coelho 11.1 Introdução11.2 Parâmetros hidráulicos 11.2.1 Vazão
11.2.2 Altura manométrica 11.2.3 Potência e rendimento
11.3 Bombas utilizadas em sistemas de abastecimento de água
11.4 Turbobombas
11.4.1 Bombas centrífugas 11.4.2 Bombas axiais e mistas
485 487 487 490 490 492 494 494 495 497 497 499 500 503 505 505 506 508 510
519
519 52011.4.3 Influencia da rotação nas curvas características das turbobombas 11.4.4 Influência dos diâmetros dos rotores nas
curvas bombas
11.5 Curvas características do sistema 11.6 Associação de bombas
11.6.1 Bombas em paralelo 11.6.2 Bombas em série
11.7 Cavitação e altura de aspiração das bombas 11.7.1 Cavitação
11.7.2 Altura de aspiração nas turbobombas 11.7.3 Escorva das bombas
11.8 Golpe de aríete em linhas de recalque 11.9 Projeto de estações elevatórias
11.9.1 Poço de sucção 11.9.2 Sala de máquinas
11.10 Bombas utilizadas em situações especiais 11.10.1 Bombas volumétricas
11.10.2 Carneiro hidráulico
11.10.3 Sistema com emulsão de ar 11.11 Escolha do tip o de bomba
Capítulo 12
Introdução ao tratamento de água
Valter Lúcio de Pádua12.1 Introdução
12.2 Processos e operações unitárias de tratam ento de água
520 523 526 527 531 533 535 538 541 546 548 549 551 557 560 560 566
571
571 573 573 575 578 12.2.1 Micropeneiramento 12.2.2 Oxidação12.2.3 Adsorção em carvão ativado 12.2.4 Coagulação e mistura rápida 12.2.5 Floculação 12.2.6 Decantação 12.2.7 Flotação 12.2.8 Filtração rápida 12.2.9 Desinfecção 12.2.10 Fluoretação 12.2.11 Estabilização química 12.3 Técnicas de tra tam e n to de água
12.3.1 Filtração lenta e filtração em múltiplas etapas
12.3.2 Filtração direta
12.3.3 Tratamento convencional e flotação 12.3.4 Filtração em membranas
12.3.5 Seleção de técnicas de tratamento
Capítulo 13
Reservação
Márcia Maria Lara Pinto Coelho Marcelo Libânio
13.1 Considerações iniciais 13.2 Tipos de reservatórios
13.2.1 Localização no sistema 13.2.2 Localização no terreno 13.2.3 Formas dos reservatórios
578 579 585 585 586 587 588 590 590 598
603
603 604 605 608 609 611 612 618 13.2.4 Material de construção 13.3 Volumes de reservação13.4 Tubulações e órgãos acessórios 13.4.1 Tubulação de entrada 13.4.2 Tubulação de saída 13.4.3 Descarga de fundo 13.4.4 Extravaso r 13.4.5 Ventilação 13.4.6 Drenagem subestrutural
13.5 Qualidade de água nos reservatórios
Capítulo 14
Rede de distribuição
Aloísio de Araújo Prince14.1 Definição e importância
14.2 Elementos necessários para a elaboração do projeto
14.3 Vazões de distribuição
14.4 Delimitação da área a ser abastecida
14.5 Delimitação das áreas com mesma densidade populacional ou com mesma vazão
específica
14.6 Análise das instalações de distribuição de água existentes
14.7 Estabelecimento das zonas de pressão e localização dos reservatórios de distribuição 14.8 Volume e níveis de água dos reservatórios de
624 627 629 631 632 636 637 639 642 644 646 646 647 649 650 651 652 661
14.9 Diâmetro das tubulações 14.10 Traçado dos condutos
14.10.1 Distância máxima de atendimento por uma única tubulação tronco
14.10.2 Distância máxima entre tubulações tronco form ando grelha
14.10.3 Distância máxima entre tubulações tronco formando anel
14.10.4 Comprimento máximo de tubulações secundárias com diâmetro mínimo ce 50 mm
14.10.5 Comprimento máximo de tubulações secundárias com diâmetro inferior a 50 mm
14.11 Estabelecimento dos setores de manobra e dos setores de medição
14.11.1 Setor de manobra 14.11.2 Setor de medição
14.12 Localização e dim ensionam ento dos órgãos acessórios da rede de distribuição
14.12.1 Hidrantes
14.12.2 Válvula de manobra 14.12.3 Válvula de descarga
14.12.4 Válvula redutora de pressão 14.13 Dim ensionam ento dos condutos
14.13.1 Método de dimensionamento trecho-a trecho
14.13.2 Método de dimensionamento por áreas de influência
683
683 684 687 689 697 703 706 715 717 717 719 721 721 723 723 723 724 731 735 736 736 738 738 Capítulo 15Tubulações e acessórios
Emilia Kiyomi Kuroda, Valter Lúcio de Pádua 15.1 Introdução
15.2 Critérios para escolha de tubulações 15.3 Tipos de tubulações
15.3.1 Tubulações de ferro fundido 15.3.2 Tubos de aço carbono 15.3.3 Tubos de PVC
15.3.4 Tubos de polietileno e polipropileno 15.3.5 Tubulações reforçadas com fibra de vidro 15.4 Acessórios
15.4.1 Válvulas de regulagem de vazão 15.4.2 Comportas e adufas
15.4.3 Válvulas de descarga 15.4.4 Ventosas
15.4.5 Válvulas redutoras de pressão 15.4.6 Válvulas de retenção
15.4.7 Válvulas antigolpe 15.4.8 Medidores de vazão
15.5 Instalação e assentamento de tubos 15.6 Obras complementares
15.7 Limpeza e reabilitação de tubulações 15.7.1 Considerações iniciais
15.7.2 Limpeza das tubulações 15.7.3 Reabilitação de tubulações
741
741 742 743 744 744 746 747 750 752 753 753 754 754 755 755 756 756 762 764 766 768 Capítulo 16Mecânica computacional
aplicada ao abastecimento de água
Marcelo Monachesi Gaio16.1 Introdução
16.2 Os modelos com putacionais 16.3 Histórico
16.4 Os modelos disponíveis no mercado 16.5 Tipos clássicos de aplicação dos modelos 16.6 Com o os modelos funcionam
16.7 Com o trabalhar com os modelos 16.8 Bases para trabalho
16.9 Construção e uso dos modelos
16.9.1 Identificação clara da finalidade do modelo
16.9.2 Simplificação
16.9.3 Análise dos resultados 16.9.4 Documentação
16.10 Quem deve utilizar os modelos 16.11 Como começar?
16.12 Exemplos numéricos 16.12.1 Exemplo 1 16.12.2 Exemplo 2
16.12.3 Exemplo 3 (continuação do Exemplo 2) 16.12.4 Exemplo 4
769 769 772 774 777 779 779 780 783 784 787
789
789 791 793 796 804 806 80916.14 Outros exemplos de aplicação de modelos 16.14.1 "Dimensionamento" de uma rede de
distribuição
16.14.2 Continuação do Exercício 16.14.1 16.14.3 Automação
16.15 Redução de perdas 16.16 Calibração dos modelos
16.16.1 A importância da calibração de um modelo
16.16.2 O processo de calibração
16.16.3 O que fazer para aproximar o modelo da realidade
16.17 Simulação da qualidade da água 16.18 Considerações finais
Capítulo 17
Gerenciamento de perdas de água
Ernani Ciríaco de Miranda17.1 Introdução
17.2 Componentes das perdas de água 17.3 Avaliação e controle das perdas de água 17.4 Indicadores de perdas
17.5 Análise de credibilidade
17.6 Ações de combate às perdas de água Apêndice - Glossário
817
817 818 818 821 829 834 834 841 843845
845 846 846 847 847 848 848 851 Capitulo 18Gestão dos serviços
Léo Heller18.1 Introdução
18.2 Modelos de gestão
18.2.1 Breve histórico da gestão dos serviços de saneamento no Brasil
18.2.2 Quadro legal e institucional 18.2.3 Modelos de gestão aplicáveis 18.3 Práticas de gestão
18.3.1 A organização dos serviços 18.3.2 Participação da comunidade e
integração com outras políticas públicas
18.4 Considerações finais A n e xo s
Anexo A - Hidráulica
A.1 Algum as propriedades físicas da água A .2 Equações fundam entais do escoamento
permanente
A .2.1 Equação da continuidade
A.2.2 Equação da quantidade de movimento A.2.3 Equação de energia - Bernoulli
A.3 Adutoras em condutos forçados A.3.1 Perda de carga contínua A .3.2 Perda de carga localizada
853 853 854 855 855 856 857
A .4 Adutoras em escoamento livre
A.4.1 Cálculo do escoamento uniforme com o uso de gráficos auxiliares
A.4.2 Escoamento uniforme - Sistemática de cálculo de seções circulares
A.4.3 Coeficientes de rugosidade para canais artificiais
A.4.4 Velocidades máximas e mínimas admissíveis em condutos
A .4.5 Seções de máxima eficiência hidráulica
