Tcc ddlp 05 09 14 v2, Projetos de Tratamento de Água. Universidade Anhembi Morumbi (UAM)
mauricio_cabral
mauricio_cabral23 de Maio de 2016

Tcc ddlp 05 09 14 v2, Projetos de Tratamento de Água. Universidade Anhembi Morumbi (UAM)

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Diretrizes para uma normatização de sistema de rede dupla de água. Dimensionamente de rede separada para fins potáveis e outra para fins não potáveis.
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DENNY CHALUPPE DIOGO C. COUTINHO

LUMA LEITE

PENIDO APARECIDO M. SOUSA

ESTUDO PARA PADRONIZAÇÃO DE DIMENSIONAMENTO E INSTALAÇÃO DE REDE

DUPLA PARA ÁGUA NÃO POTÁVEL EM EDIFÍCIOS VERTICAIS

SÃO PAULO 2014

DENNY CHALUPPE

DIOGO C. COUTINHO

LUMA LEITE

PAGE

PENIDO APARECIDO M. SOUSA

ESTUDO PARA PADRONIZAÇÃO DE DIMENSIONAMENTO E INSTALAÇÃO DE REDE

DUPLA PARA ÁGUA NÃO POTÁVEL EM EDIFÍCIOS VERTICAIS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi

Orientador: Prof. Me. Maurício Cabral

SÃO PAULO 2014

DENNY CHALUPPE

DIOGO C. COUTINHO

LUMA LEITE

PENIDO APARECIDO M. SOUSA

ESTUDO PARA PADRONIZAÇÃO DE DIMENSIONAMENTO E INSTALAÇÃO DE REDE

DUPLA PARA ÁGUA NÃO POTÁVEL EM EDIFÍCIOS VERTICAIS

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado como exigência parcial

para a obtenção do título de Graduação

do Curso de Engenharia Civil da

Universidade Anhembi Morumbi

Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2014.

______________________________________________

Prof. Me. Maurício Cabral

______________________________________________

Nome do professor da banca

Esta página é opcional e reservada para dedicatória.

AGRADECIMENTOS

Texto também opcional. Só utilize se for feito agradecimento institucional.

RESUMO

Este texto deve ser redigido na forma de um parágrafo único, espaço simples, e conter a descrição completa do trabalho. Não deve ultrapassar esta página. Devem ser acrescentadas duas palavras chave, no mínimo, na linha abaixo.

SUGESTÃO: MÁXIMO DE 200 PALAVRAS

Palavras Chave: INSERIR NO MÍNIMO TRÊS PALAVRAS

ABSTRACT

This part of text must contain a short but complete description of the monograph in a single paragraph, single line spacing. It cannot overcome this page. At least two key-worlds must be supplied in the line below.

Key Worlds:

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Distribuição do consumo mundial de água por

setor

28

Figura 2 - Consumo mundial (L/

hab.dia)

30

Figura 3 Esquema de utilização da água - Consumo total sem

reúso

35

Figura 4 - Esquema de utilização da água - Consumo total com

reúso

35

Figura 5 - Reaproveitamento em Israel em relação aos outros

países

35

Figura 6 - Disponibilidade de água por região e respectivos

problemas

40

Figura 7 - Estação de Tratamento de Esgoto (ETE

ABC)

43

Figura 8 - Representação esquemática da ETE de

Populina

52

Figura 9 Diâmetro e vazões em função da soma dos

pesos

69

Figura 10 Comprimento equivalente em metros para material de aço galvanizado ou

ferro

fundido

72

Figura 11 Comprimento equivalente em metros para material de PVC rígido ou

cobre

73

Figura 12 Terminologia dos

componentes

76

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Consumo médio per capita de água nas regiões

brasileiras

29

Tabela 2 - Valores médios do estudo de consumo em edifício da Sabesp - Anos

90

31

Tabela 3 - Quantificação do consumo doméstico Ano de

1998

32

Tabela 4 - Quantificação do consumo doméstico - Estados Unidos - Ano de

1998

32

Tabela 5 - Consumo médio diário per capita São Paulo Ano de

2007

33

Tabela 6 - Quantificação do consumo doméstico em Portugal Ano de

2006

33

Tabela 7 - Quantificação do consumo doméstico no Canadá Ano de

2013

34

Tabela 8 - Relação de crescimento de Países

Árabes

37

Tabela 9 Disponibilidade de água conforme Regiões

Hidrográficas

38

Tabela 10 - Parâmetros do monitoramento da qualidade da água de

reúso

44

Tabela 11 - Balanço hídrico em dia

típico

46

Tabela 12 - Comparação de custos de produção de água tratada e de reúso (US$/

m³)

49

Tabela 13 Taxa de ocupação de acordo com a natureza do

local

64

Tabela 14 Estimativa de consumo diário de

água

64

Tabela 15 Vazão nos pontos de utilização em função do aparelho sanitário e da

peça de

utilização

66

Tabela 16 - Unidades Hunter de Contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro

nominal mínimo dos ramais de

descarga

76

Tabela 17 - Unidades Hunter de Contribuição para aparelhos não relacionados na

Tabela

16

77

Tabela 18 - Dimensionamento de ramais de

esgoto

77

Tabela 19 Dimensionamento de tubos de

queda

78

Tabela 20 Dimensionamento de subcoletores e coletor

predial

79

Tabela 21 Dimensionamento de colunas e barriletes de

ventilação

80

Tabela 22 Dimensionamento de ramais de

ventilação

82

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1

63

Equação 2

63

Equação 3

64

Equação 4

68

Equação 5

69

Equação 6

71

Equação 7

74

Equação 8

74

Equação 9

74

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ABRH Associação Brasileira de Recursos Hídricos ACWUA Arab Countries Water Utility Association ANA Agência Nacional de Águas CDHU Companhia de Desenvolvimento de Habitação e Urbanismo CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CNRH Conselho Nacional de Recursos Hídricos CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente DAERP Departamento de Águas e Esgoto de Ribeirão Preto ETE Estação de Tratamento de Esgoto ONU Organização das Nações Unidas PURA Programa de Uso Racional da Água PURAE Programa de Conservação e Uso Racional da Água nas Edificações RMSP Região Metropolitana de São Paulo SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo SINGREH Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos SMAS Serviços Municipalizados de Água e Saneamento de Sintra SNIS Sistema Nacional de Informações Sobre Saneamento

LISTA DE SÍMBOLOS

VRI Volume do reservatório inferior

VRS Volume do reservatório superior

CD Consumo diário

ND Número de dias onde ocorra falta de água

VCIS Volume para combate a incêndio com “sprinklers”

VCIH Volume para combate a incêndio com hidrantes

VAC Volume necessário para o sistema de ar condicionado

CD Consumo diário total

P População

C Consumo diário ”per capta”

Q Vazão estimada na seção considerada, em litros por segundo

D Diâmetro interno da tubulação, dado em metros;

Q Vazão estimada

VMÁX Velocidade máxima de escoamento na tubulação, em metros por

segundo.

ΣP Soma dos pesos relativos de todas as peças de utilização alimentadas

pela tubulação considerada

ΔH Perda de carga na tubulação total

J Perda de carga unitária

LEQUIVALENTE Comprimento equivalente das conexões e válvulas

LREAL Comprimento da tubulação

Pjusante Pressão dinâmica disponível a jusante do trecho considerado

Pmontante Pressão dinâmica disponível a montante do trecho considerado

Desnível Diferença geométrica dos pontos que definem o trecho considerado, em

metros

ΔH Perda de carga total no trecho considerado

UHC Unidades Hunter de contribuição

sumário p.

1 Objetivos.................................................................................................. 21

2 Justificativas............................................................................................. 22

3 Abrangência............................................................................................. 23

1 método de trabalho .................................................................................. 25

2 MATERIAIS E FERRAMENTAS............................................................... 27

3 revisão bibliográfica.................................................................................. 28

3.1 A água na atualidade................................................................................ 28

3.1.1 Índices de demanda e consumo............................................................... 28

3.2 Reaproveitamento de água...................................................................... 35

3.2.1 O reaproveitamento no mundo................................................................. 35

3.2.2 O reaproveitamento no Brasil................................................................... 37

3.3 Normas e legislações vigentes................................................................. 53

3.3.1 O Reúso de Água e a Legislação Brasileira............................................. 57

3.4 Dimensionamento de redes prediais........................................................ 61

3.4.1 Redes de água fria................................................................................... 61

3.4.2 Dimensionamento dos reservatórios........................................................ 62

3.4.3 Dimensionamento das tubulações............................................................ 66

3.4.4 Redes de esgoto...................................................................................... 75

3.4.5 Componentes do subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário. 76

3.4.6 Componentes do subsistema de ventilação............................................. 80

4 estudo de caso......................................................................................... 84

4.1 Dimensionamento genérico para Rede Dupla.......................................... 84

4.1.1 Dimensionamento dos reservatórios de água potável.............................. 84

4.1.2 Dimensionamento das tubulações de água fria........................................ 84

4.1.3 Dimensionamento da rede de esgoto....................................................... 85

4.1.4 Dimensionamento do reservatório de água não potável.......................... 86

4.1.5 Dimensionamento das tubulações de água não potável.......................... 87

4.1.6 .................................................................................................................

4.1.7 Considerações gerais............................................................................... 87

4.2 Aplicação do dimensionamento no Edifício Maison Saint Hilaire............. 87

4.2.1 Dados do Case......................................................................................... 88

4.2.2 Coleta de Dados e Diagnóstico do Consumo........................................... 88

4.2.3 Dimensionamento da rede Implantação do Sistema de Reúso................ 89

5 análise dos resultados (ou título mais apropriado.................................... 92

6 Conclusões............................................................................................... 93

7 RECOMENDAÇÕES................................................................................ 94

1

Introdução

A degradação e o desperdício – principalmente nos centros urbanos segundo

Shellard (1999) – compõem uma realidade ou, até mesmo, um vício cultural, que

acompanha a sociedade brasileira há muitos séculos.

A urbanização, a industrialização e a expansão econômica só vieram a ratificar e,

inclusive, intensificar a atitude espoliativa com relação ao meio ambiente e ao uso

consciente da água, conforme Shellard (1999). Pois, esta era vista meramente como

um recurso econômico e energético necessário para atender uma demanda gerada

pelo consumo inconsciente e exacerbado.

Com o desenvolvimento urbano e a expansão industrial a degradação dos corpos

hídricos (desde seu uso para gerar energia até a poluição originada por esgoto

industrial e residencial), limitou ainda mais as fontes de abastecimento, de modo que

atender a crescente demanda por água e energia tornou-se um sério problema.

“Perante tal quadro e na tentativa de suprir esse déficit, autoridades governamentais

viam como solução a adução de água de fontes cada vez mais distantes, com isso o

tratamento de água e esgoto sempre ficava para segundo plano” (SHELLARD,1999,

p. 89). Além de, o abastecimento tornar-se um processo cada vez mais complicado

e inviável economicamente.

O nível de poluição e de comprometimento a que chegaram os nossos recursos

hídricos atualmente não é um problema específico de um ou outro país

isoladamente, mas sim, um problema de âmbito mundial e resultado de ações

empreendidas, já há alguns séculos, por uma humanidade que, até algumas

décadas atrás, não se preocupava com o fato de que a água é um recurso natural

finito, e que seu uso exacerbado pode significar um alto custo no futuro ou, até

mesmo, a sua extinção.

A fim de reverter esse quadro e impedir que a água seja extinta, evitando dessa

forma que a humanidade sinta as inúmeras consequências que, inclusive já

começam a ser notadas, surgiram inúmeros processos de tratamento e

reaproveitamento da água, além de leis que visam assegurar a preservação dos

recursos hídricos de modo geral, por exemplo: Resolução CONAMA 357, CONAMA

274, Portaria Nº 518, Lei Nº 9433, Código das Águas, entre outros.

Atualmente é comum ouvir os termos reaproveitamento de água e tratamento de

esgoto, estes processos estão cada vez mais presentes na vida dos cidadãos e

entidades jurídicas brasileiras. Afinal, a busca por meios de reduzir o consumo de

água e reaproveitar o que é descartado sem nenhum tipo de tratamento tornou-se

uma das questões mais nobres da atualidade.

A rede dupla compõe os principais sistemas de reaproveitamento de água. A mesma

consiste em instalar em edifícios comerciais e residenciais verticais, redes

responsáveis pela captação e distribuição de águas não-potáveis, podendo estas

serem água pluvial e/ou água de reúso.

O Sistema de Rede Dupla, assim como inúmeros outros meios de reaproveitamento

de água, apresenta dificuldades em ser popularizado, pois a carência por padrões

que possam orientar e auxiliar no dimensionamento e implantação do mesmo

compromete sua expansão, justamente por gerar insegurança quanto a sua

eficiência e viabilidade.

Portanto, a definição de tais parâmetros é extremamente necessária para que o

Sistema alcance o máximo de eficiência possível, desde seu dimensionamento e

aplicação até a sua contribuição para a preservação dos recursos hídricos. Afinal,

quanto mais edifícios o implantarem, maiores serão os benefícios por ele gerados.

Desenvolver um estudo técnico e econômico detalhado desse sistema, no que tange

especificamente o dimensionamento e a instalação da rede para empreendimentos

verticais, além de definir os padrões acima citados é o real propósito deste trabalho.

Sendo assim, o processo de tratamento ultrapassa as fronteiras de estudo do

mesmo.

O estudo técnico e econômico basear-se-á no Condomínio Edifício Maison Saint

Hilaire, no qual o Sistema de Rede Dupla já foi instalado. Vale observar que este

sistema pode ser implantado em edifícios tanto na fase de projetos como em

edifícios em operação. Ou seja, do Sistema de Rede Dupla não se restringe apenas

a edifícios a serem construídos, o que ratifica as grandes chances deste sistema

expandir-se e atingir o máximo de eficiência na contribuição para a preservação dos

recursos hídricos.

No Edifício Maison Saint Hilaire foi preciso apenas adaptar o sistema hidráulico

existente ao Sistema de Rede Dupla. Porém, se este for adotado já na fase de

projetos o processo de implantação torna-se ainda mais simples e barato, uma vez

que não haverá gastos com a adaptação das redes existentes, além de o mesmo

operar com sua capacidade máxima, ou seja, o volume máximo de esgoto será

captado e, consequentemente, será gerado o volume máximo de água de reúso.

1. Objetivos

Verificar, por meio de estudos técnicos e econômicos, o quanto o Sistema de Rede

Dupla pode contribuir para a preservação dos recursos hídricos e para a sociedade

como um todo, concomitante à padronização do mesmo, são o real benefício e

propósito deste trabalho.

Objetivos Gerais Incentivar a popularização da instalação de redes duplas em edifícios comercias e

residenciais, demonstrando que é possível a construção deste sistema em edifícios

já existentes, mas que a previsão da rede desde a concepção do empreendimento é

mais vantajosa e deve ser considerada pelos idealizadores do projeto, já que

contribui na redução do consumo de água potável, auxiliando na preservação de

mananciais e reduzindo despesas com consumo de água.

Objetivos Específicos

Apresentar o dimensionamento de prumadas de água não potável para Rede Dupla,

e analisar a eficiência do Sistema instalado no edifício Maison Saint Hilaire, que

servirá para avaliar a viabilidade técnica e econômica deste sistema.

2. Justificativas

“Ao longo dos últimos cinquenta anos, com o crescimento acelerado

das populações e do desenvolvimento industrial e tecnológico, as

poucas fontes disponíveis de água doce do planeta estão

comprometidas ou correndo risco. Mundialmente, segundo hidrólogos

e demógrafos, o consumo humano de água doce duplica a cada 25

anos. Embora o colapso do abastecimento seja uma realidade em

muitos lugares (...) ainda assim vive-se a ilusão de que a água é um

recurso infinito” (MACHADO, 2014, p.1).

Até algumas décadas atrás a sociedade não se preocupava com o fato de que os

recursos naturais podem ser finitos, e que seu uso exacerbado pode significar um

alto custo no futuro ou, até mesmo, a sua extinção.

O que se vive atualmente é uma busca constante por meios de reduzir o consumo e

reaproveitar o que é consumido e descartado sem nenhum tipo de análise

sustentável.

O desperdício e o uso inconsciente da água atualmente são vistos como problemas

sérios que carecem de muita atenção. Este fato somado aos inúmeros casos de

poluição nos conduz a um futuro marcado por fontes de abastecimento incapazes de

suprir a demanda por água, mesmo para o uso básico.

A incapacidade de atender a demanda já é uma realidade em muitas cidades, que

são forçadas a buscar fontes de abastecimento cada vez mais distantes. Esse

conceito antigo tende a se tornar cada vez mais insustentável, pois vai encarecendo

significativamente o processo de captação e distribuição, e esse aumento de custo é

repassado diretamente ao consumidor final. Além disso as regiões que fornecem

suas águas, muito em breve, deixarão de cedê-las, devido ao aumento da

conscientização do problema da escassez. Em vista disso, é necessário buscar

novas formas de reaproveitar este recurso, o que consiste no conceito de

substituição de fontes (HESPANHOL, 2002), pela de água de reúso ou águas

pluviais.

Ao liberar as fontes de água de boa qualidade para abastecimento público e outros

usos prioritários, o uso de esgotos contribui para a conservação dos recursos e

acrescenta uma dimensão econômica ao planejamento dos recursos hídricos. O

reúso reduz a demanda sobre os mananciais de água devido à substituição da água

potável por uma água de qualidade inferior (CETESB, 2014).

Em edifícios residências e comerciais é possível a instalação de prumadas que

permitam a captação e distribuição da água fora dos padrões de potabilidade, para

finalidades de usos não potáveis. Estes usos, segundo Hespanhol (2002), são

bacias sanitárias, regas de jardins e lavagem de pisos, porém, não há normativas

que orientem e padronizem essa vazão, o dimensionamento e a implantação de

sistemas de rede dupla para este tipo de fonte.

A inexistência de padrões compromete a implantação do sistema, pois aumenta a

insegurança quanto a sua eficiência e viabilidade.

Dessa forma, orientar e definir parâmetros faz-se necessário para que tal sistema

seja popularizado, auxilia na preservação dos recursos hídricos e na redução dos

custos relacionados ao consumo de água.

3. Abrangência

O enfoque principal deste trabalho é o estudo da implantação de rede dupla de água

não potável (reúso) e potável em edifícios verticais, apresentando os cálculos de

dimensionamento da rede e um case de sucesso, que serviu para a comprovação da

eficiência do reúso e da economia gerada aos moradores do condomínio em

questão. Também apresenta-se as considerações para a previsão da infraestrutura

necessária em novas edificações.

A água de reúso considerada para o estudo de padronização é proveniente de

tanques, máquinas de lavar roupa, lavatórios e chuveiros, e poderá ser destinada a

alimentação de bacias sanitárias, lavagem de pisos, rega de jardins e lavagem de

veículos.

No estudo de caso o reúso somente foi feito para alimentação de duas bacias, uma

vez que as outras duas (banheiro de serviço e lavabo) demandariam intervenção

interna nos apartamentos. Porém, em dimensionamentos para novos edifícios, é

possível considerar todos os pontos de abastecimento mencionados no parágrafo

anterior.

Não são abordados neste trabalho os métodos e custos do tratamento da água a ser

utilizada. O dimensionamento da rede para construções horizontais também não faz

parte do escopo do presente trabalho. Além disso, não são abordadas questões de

qualidade para esses usos não potáveis.

2

método de trabalho

Inicialmente buscou-se reunir o máximo de informações possíveis a respeito do

tema, com o propósito de alcançar o nível necessário de conhecimento para analisá-

lo tecnicamente. Tais informações foram obtidas em revistas técnicas, sites

específicos, livros, teses, artigos, normas técnicas e através de consultas a

profissionais da área.

Depois de consultados os mais diversos artigos e normas, ratificou-se a inexistência

de estudos ou parâmetros que tratem especificamente do dimensionamento e da

instalação da Rede Dupla. Alguns dos itens estudados foram:

- ABNT- NBR 5626/98 - “Instalação predial de água fria”;

- Texto Técnico TT/PCC/08 - “Sistemas Prediais de Água Fria”;

- NBR 8160/99 – “Sistemas prediais de esgoto sanitário - Projeto e execução”.

Face à isso, buscou-se desenvolver um estudo que avaliasse a viabilidade da

implantação da rede dupla e que orientasse os projetos hidráulicos no

dimensionamento e na instalação.

Tal estudo dá-se por meio de dois aspectos: dimensionamento e verificação de

viabilidade.

• Dimensionamento: uma vez definidas as vazões de contribuição, ou seja, a

vazão gerada por lavatórios, chuveiros, tanques e máquinas de lavar, inicia-se uma

avaliação de compatibilidade de vazões para a realização do dimensionamento do

reservatório e das prumadas que conduzem a água bruta captada até a estação de

tratamento, e a água tratada para os pontos de consumo.

• Viabilidade: a verificação da viabilidade consiste em analisar, com base em um

estudo de caso, o quanto o consumo de água potável é reduzido com a implantação

do sistema de rede dupla, obtendo assim resultados em vazão e demonstrando o

quanto tais valores representam em termos de custos. É feito também um estudo

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