Saneamento. Slides das aulas práticas

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Saneamento

Slides das aulas práticas

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Saneamento Apresentação

Aula prática da semana 1:

Apresentação.

Constituição de grupos.

SANEAMENTO

Calendarização aulas práticas

Semana Sumário Notas

Aula 1 20/02/2017Apresentação. Constituição de grupos. (1º semana de aulas). Aula 2 27/02/2017

Distribuição do Enunciado do 1º trabalho prático. Traçado em planta das

adutoras. 27 e 28 - ferias Carnaval Aula 3

06/03/2017

Cálculo de populações de projecto e caudais médios. Caudal de Ponta. Caudais de dimensionamento. Escolha de diâmetros pelo critérios de velocidades. Cálculo das perdas de carga para os caudais de projecto. Aula 4

13/03/2017

Traçado das Linhas de Energia. Possível localização de Estações Elevatórias.Dimensionamento de condutas adutoras em termos de pressão. Dispositivos redutores de pressão. Definição de Alternativas.

Aula 5 20/03/2017

Escolha do diâmetro económico em sistemas elevatórios. Análise económica das soluções estudadas.

Aula 6 27/03/2017

Dimensionamento de Reservatórios.

Colocação de acessórios. Terminar Trab. 1. 31 março - entrega 1º trab

Aula 7

03/04/2017Apresentação e discussão do 1º trabalho (PWP).

- 10/04/2017Férias da Páscoa

Aula 8

17/04/2017

Enunciado de 2ª trabalho. Distribuição das cartas.

Apresentação do EPANET: instalação e tutorial (inserção de dados no EPANET). Traçado em planta. Conversão de ficheiros DXF para ficheiros INP (Utilização do DXF2EPA).

Aula 9 24/04/2017

Distribuição de caudais. Dimensionamento da redes de distribuição de água. Acessórios. Mapa de nós.

Aula 10

01/05/2017

Conclusão do dimensionamento com o EPANET: verificação da rede ao incêndio.

Disposições construtivas e elementos que constituem o projecto: memória descritiva, peças desenhadas, mapa de trabalhos.

Aula 11

08/05/2017

Traçado em planta da rede de drenagem de águas residuais. Caudais de projecto.

Traçado da rede de drenagem de águas residuais em perfil longitudinal. Aula 12

15/05/2017

Dimensionamento hidráulico-sanitário de colectores. Selecção da inclinação de colectores.

Medições e orçamentos.

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Saneamento

Trabalho prático 1: Estudo Prévio de um Sistema Adutor

Aula prática da semana 2:

Preparação prévia:

 Entrega de cartas topográficas Objectivos da Semana 2:

Seleção das povoações e populações a serem servidas (Ai e Aj); Identificação, no mapa, da captação e povoações a serem servidas; Traçado em planta do sistema adutor;

Perfil longitudinal dos traçados das condutas entre a captação e os aglomerados; Calcular estimativas da população (lei geométrica);

Cálculo de caudais médios, caudais de ponta mensal e caudais de ponta diários para cada população (ano 0, 20 e 40).

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Localização no mapa da captação e povoações a servir: Escala do mapa: 1:25 0000

Abastecimento de duas povoações

Comprimento total do sistema adutor: 10-15 km Elevação inicial mínima - 150 m

A conduta adutora tem de ser instalada em vias públicas

Em série

Em paralelo

Saneamento

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Traçado em planta - observações:

Colocar um reservatório na transição de troços bombados para gravíticos (e vice-versa)

Cada reservatório de distribuição deve estar localizado 30 a 40 m acima da habitação mais elevada

O perfil longitudinal necessita de uma sobreelevação de 10X

Saneamento

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Preparação da carta em AutoCAD

•

A quadrícula azul corresponde a 1 km na realidade. O objectivo é corresponder a 1000 unidades de AutoCAD (=1000 m)

•

Inserir a carta com “raster image”

•

Medir a quadrícula (comando DIST) e registar o valor (L1)

•

Scale -> select obeject -> Base point ->

-> R (reference) -> Reference length = L1 - > New length = 1000

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Como desenhar um perfil em AutoCAD a partir de uma polyline

Control Panel

• Alterar o sistema de unidades nos “regional settings” para um sistema com o ponto (.) como separador decimal (Ex. United States)

AutoCAD

• Desenhar uma polyline para o traçado em planta do sistema adutor As curvas de nível que se pretendem incluir no perfil devem conter vértices da polyline.

• Aplicar o comando "list" à polyline

• Copiar as coordenadas dos vários vértices da polyline para uma folha de Excel Excel

• Seleccionar o comando data -> texto to columns para criar uma coluna com a coordenada X e outra com a coordenada Y

• Calcular o comprimento de cada segmento intermédio (entre vértices) da polyline através das coordenadas

• Calcular os comprimentos parciais entre os pontos cuja cota se pretende presentar no perfil

• Calcular o comprimento acumulado (desde o início do troço) de cada ponto que se pretende representar no perfil;

• Numa coluna ao lado inserir a cota correspondente a cada ponto

• Com o comando "concatenate" juntar (numa mesma célula) o comprimento acumulado e a cota correspondente, utilizando a vírgula “,” como separador

• exemplo: + concatenate(A24,",",B24)=943.332,504

• Copiar as coordenadas para o clipboard excepto a 1ª AutoCAD

• Chamar o comando "pline"

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Aula Prática da Semana 3:

 Preparação Prévia:

Seleção das povoações e populações a serem servidas (Ai e Aj); Traçado em planta e perfil longitudinal do sistema adutor;

Calcular estimativas da população (lei geométrica);

Cálculo de caudais médios, caudais de ponta mensal e caudais de ponta diários para cada população (ano 0, 20 e 40).

 Objectivos da Semana 3:

Calcular caudais de dimensionamento dos trechos adutores;

Determinar os diâmetros tecnicamente viáveis e correspondentes perdas de carga;

Saneamento

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Aula Prática da Semana 4:

Calculo de estimativas da população e caudais;

 Determinação de diâmetros tecnicamente viáveis e perdas de carga;

Traçar linhas de energia dinâmica para determinar necessidades de Estações Elevatórias;

Dimensionamento de condutas adutoras em termos de pressão; Dispositivos redutores de pressão;

Definição de Alternativas.

Saneamento

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Aula Prática da Semana 5:

Traçado de linhas de energia dinâmica e localização de Estações Elevatórias; Dimensionamento de condutas adutoras em termos de pressão;

Dispositivos redutores de pressão; Definição de Alternativas.

Escolha do diâmetro económico em sistemas elevatórios;  Análise económica das soluções estudadas.

Saneamento

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Aula Prática da Semana 6:

Escolha do diâmetro económico em sistemas elevatórios;  Análise económica das soluções estudadas.

Dimensionamento e estimativa de custo de Reservatórios; Colocação de acessórios.

Conclusão do Trabalho prático 1.

Saneamento

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Aula Prática da Semana 7:

Conclusão do Trabalho prático 1.

Início do Trabalho Prático 2;

Distribuição das cartas a cada grupo; EPANET: conceitos gerais e Tutorial;

Traçado em planta (AutoCAD) da rede de distribuição; Importação para o EPANET utilizando o software EPACAD.

Saneamento

Trabalho prático 2: Rede de distribuição de água e drenagem de águas residuais

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É um programa de computador que permite executar simulações estáticas e dinâmicas do

comportamento hidráulico e de qualidade da águade sistemas de distribuição em pressão.

Permite obter:

 caudal em cada tubagem;  pressão em cada nó;

 altura em cada reservatório de nível variável;  concentração de substâncias na rede;

 idade da água;

 rastreio da origem da água.

Links:

EPA: http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet.html LNEC: http://epanet.lnec.pt

ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY

SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA Traçado em Planta no Autocad e importações para EPANET

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O EPANET permite diversas formas de introdução de dados, nomeadamente:

1. A introdução de uma rede esquemática directamente através da interface do EPANET (seguir manual do EPANET);

2. A introdução de uma rede desenhada no próprio EPANET (seguir manual

do EPANET), utilizando como imagem de fundo um ficheiro do tipo metafile (seguir Capítulo 7 do manual do EPANET);

3. Introduzir um ficheiro de AutoCAD com lines (e polylines) à escala adequada e transformá-lo, com o utilitário

EPACAD

4. Introduzir um ficheiro de Excel com o formato dos ficheiros *.INP e exportá-lo para um ficheiro TXT com a extensão *.INP.

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SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

CONSTRUÇÃO DO MODELO / EPANET – CONFIGURAÇÕES INICIAIS Alternativa 2 – Traçado directo no EPANET

 Criação de um novo projecto

– Ficheiro → Novo

 Configuração do projecto

– Projecto → Valores por defeito – Rótulos do elementos

– Propriedades:

 Diâmetros e rugosidade das tubagens – Hidráulica

 Unidades de caudal (l/s)

 Formula de perda de carga (H-W)  Factor de consumo = fp

 Visualização dos rótulos e símbolos

– Ver → Opções…

(verificar todos os valores por defeito)

 Notação: Mostrar ID dos nós e troços  Símbolos

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / ELEMENTOS DO MODELO DO SISTEMA HIDRÁULICO

(i) Componentes físicos – Traçado

– Nós

 Junções (elemento nó)

 Reservatórios de nível fixo - RNF  Reservatórios de nível variável - RNV – Trechos (troços)

 Condutas  Bombas  Válvulas

(ii) Componentes não físicos

– Parâmetros operacionais do sistema  Curvas

 Padrões temporais  Controlos

(iii)Solicitações do sistema (consumos e caudais) – Consumos médios nos nós

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS Traçado do sistema e características dos elementos

 Mostrar a barra de ferramentas (se não visível)

– Ver → Barra de Ferramentas → Mapa → Principal e Mapa – da esquerda para a direita

•Seleccionar objecto

•Seleccionar vértice

•Seleccionar Zona

•Mover

•Aumentar/diminuir

•Restituir tamanho original

• Nó

• Reservatórios de Nível Fixo (RNF)

• Reservatórios de Nível Variável (RNV)

• Tubagem

• Bomba

• Válvula

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS Traçado do sistema e características dos elementos

 Traçado no EPANET | Drawing the network in EPANET

 Começar pelos reservatórios de nível fixo RNF e/ou de nível variável RNV

(equivalem a nós) (start by ading tanks)

 Adicionar o(s) nó(s) que delimitam as condutas (add nodes)

 Adicionar as condutas (trechos rectos entre nós ou polylines) (add pipes linking

nodes)

 Adicionar as bombas e as válvulas (add pumps and valves)

 Definição das características de cada elemento | defining the properties of

each component

 Clicar no botão seleccionar objecto (select object tool)

 Clicar duas vezes em cima de cada objecto e definir as características uma a uma (double click on the objecct to change properties)

 Para todos os elementos acima introduzidos  Os campos com * são obrigatórios

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO NÓ)

Reservatórios de nível fixo

RNF | reservoir

Nível da água | water level – total head •Cota da superfície livre

•Considera-se que o reservatório é apoiado com 2-3 m de altura de água

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO NÓ)

Nó de junção

Nó | node

Consumo base | Base demand

Valor médio do consumo da categoria principal

Valor negativo = existência de uma origem externa de caudal

Se for deixado em branco, assume-se consumo nulo.

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO TRECHO)

Tubagem

Tubagem | pipes

Fórmula da Perda de Carga | head loss formulas

•Hazen-Williams: DH= 4.727*(Q/C)1.852 _{/ D}4.841_{* L} •Darcy-Weisbach: DH= f * V2_{/2gD * L} •Chezy_Manning: DH= 4.66*(nQ)2_{/ D}5.33_{* L}

Rugosidades(Guia Técnico nº 5 ou ManualPT, p.26)

•Hazen-Williams: C = 110 – 150 m0,37_s-1

•Darcy-Weisbach: e = 0,001 – 3 mm •Chezy_Manning: n = 1/Ks (m-1/3 _s)

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / COMPONENTES FÍSICOS (DO TIPO TRECHO)

Válvula

Válvulas | Valves Tipos

* PRV (VRP) Pressure Reducing Valve (V.Red.PressãoJus.)

* PSV (VA ) Pressure Sustaining Valve (V. de alívio)

PBV (VPCF) Pressure Breaker Valve (V.Perda de Carga

Fixa)

* FCV (VRC) Flow Control Valve (V.Reg.Caudal)

TCV (VB) Throttle Control Valve (V. de Borboleta)

GPV (VG) General Purpose Valve (V.Genérica)

Parâmetro de Controlo | Contol parameter

•Parâmetro necessário para descrever as condições de operação da válvula.

Tipo de Válvula Parâmetro de Controlo

PRV (VRP) Pressão (m ou psi)

PSV (VA ) Pressão (m ou psi)

PBV (VPCF) Pressão (m ou psi)

FCV (VRC) Caudal (unidades de caudal)

TCV (VB) Coef. de Perda Carga Singular (adim.)

* Não podem ser ligadas em série, nem

ligadas a reservatório (usar uma tubagem curta para os separar)

*PRV, PSV, PBV cannot be connected in series nor to a tank or reservoir (use a short pipe)

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CONSTRUÇÃO DO MODELO / RESULTADOS

 Executar a simulação

Run simulation

 Resultados – Gráfico | Graphical results

– Série temporal Isolinhas

 Resultados - Tabela (tem filtros)

e exportação para Excel Table results

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1. O traçado da rede em planta deve garantir que todas as habitações são servidas simplificação académica: uma conduta em cada rua, expecto para avenidas muito largas; 1. Localizar o reservatório e traçar a rede a partir daí;

2. Traçar uma rede mista, com pelo menos duas malhas

3. Implantação no passeio, a pelo menos 80 cm das habitações

4. Os atravessamentos deve ser realizados na perpendicular ao passeio (troços o mais curto possível)

5. Definir nós de cálculo:

a) Nos cruzamentos ou entroncamentos;

b) Em condutas muito extensas, considerar nós intermédios.

c) Entre nós consecutivos utilizar polylines distintas

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Geração de dados no EPANET a partir do CAD

Software EPACAD (disponível na web)

Confirguração dos Regional Settings (EUA):

• no Control Panel > Regional Settings usar: – o ponto “.” como separador decimal;

– a vírgula “,” como “digit grouping symbol”; – a vírgula “,” como “list separator”.

Converter o traçado em termos de condutas e nós; os outros elementos têm de ser introduzidos usando o EPANET, embora o programa também permita converter altitude.

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Geração de dados no EPANET a partir do CAD

– É necessário ter alguns cuidados no traçado do sistema em CAD nomeadamente:

• Usar polylines distintas entre 2 nós de cálculo

– Garantir que as camadas (layers) seleccionadas para o traçado da rede de distribuição de água não incluem outro tipo de informação.

Traçado correcto

(polylines diferentes para cada trecho)

Traçado incorrecto

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Aula Prática da Semana 8:

Apresentação e discussão do Trabalho prático 1.

Saneamento

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PROJECTO DE SANEAMENTO

Projecto 2: Projecto Base de uma Rede de distribuição Aula Prática da Semana 10:

Cálculo dos consumos em cada nó

Construir o Modelo (cotas e consumos em cada nó)

Dimensionamento da rede: critérios de velocidade e pressão.

Verificação ao caudal de Incêndio Verificação da velocidade mínima Mapa de nós

Colocação de acessórios Mapa de trabalhos

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Aula Prática da Semana 11:

Conclusão rede de distribuição de águas

Rede de drenagem de águas residuais: traçado em planta Traçado do perfil longitudinal do terreno

Cálculo de caudais de projecto

•

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Rede de drenagem de águas residuais: traçado em planta Traçado do perfil longitudinal do terreno

Cálculo de caudais de projecto

Dimensionamento hidráulico-sanitário de colectores; Selecção da inclinação de colectores;

Medições e orçamentos.

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Dimensionamento hidráulico-sanitário de colectores; Selecção da inclinação de colectores;

Medições e orçamentos.

Esclarecimento de dúvidas.

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Esclarecimento de dúvidas.

Apresentação do 2º trabalho prático.