ANÁLISE HIDRÁULICA INTEGRADA DE REDES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

ANÁLISE HIDRÁULICA INTEGRADA DE REDES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

Márcio Jose da Silva^[1]

Prof. Gabriel Vaz Pacher^[2]

INTRODUÇÃO

        

Hidráulica é o estudo do comportamento dos fluidos em geral, estando eles em repouso ou movimento. Segundo Netto (1996), a Hidráulica está dividida em Geral ou teórica que se enquadra em Hidrostática e Hidrodinâmica que por sua vez se divide em hidráulica aplicada ou hidrotécnica, que se subdivide em hidráulica urbana onde se encontra o sistema de abastecimento de água; hidráulica rural ou agrícola; hidráulica fluvial; hidráulica marítima e instalações hidráulicas industriais.

De acordo com Netto(1996) a Hidráulica aplicada é a aplicação prática dos conhecimentos científicos da mecânica dos fluidos e da observação dos fenômenos relacionados a água, estando ela parada ou em movimento. Os sistemas hidráulicos vêm ganhando muito espaço no âmbito industrial, que tem evoluído muito com a automatização dos seus processos, devido as grandes exigências dos consumidores, custo de produção, controle de perdas, economia de energia entre outros.

Conforme Macintyre (1997), a perda de carga é toda energia cedida pelo líquido em escoamento devido ao atrito interno, atrito contra as paredes e perturbações no escoamento, sendo assim, o dimensionamento hidráulico de um sistema deve ser realizado respeitando as características técnicas sobre os emissores, as tubulações, o sistema de filtragem e os acessórios diversos a serem utilizados para possibilitar a maior eficiência do sistema.

Diante disto, foi realizada uma analise hidráulica integrada de rede de abastecimento de agua na cidade de Curitiba/PR, a fim de associar os conceitos teóricos de hidráulica com a realidade do sistema. Os dados necessários para o desenvolvimento deste trabalho foram coletados através de uma visita in loco que possibilitou a observação direta e a realização de uma entrevista com o responsável pelo setor.

A empresa em estudo está situada na cidade de Curitiba/PR e possui várias estações de tratamento de água e esgoto, reservatórios, busters, entre outros equipamentos que fazem parte do sistema.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Análise de rede é o processo de uso de um modelo computacional aplicado a um sistema de distribuição de água, com a finalidade de verificar a performance e definir o que é necessário para que o sistema atinja padrões de

pressão e vazão.

Um modelo computacional é composto de duas partes:

- Dados da rede (tubos com seus diâmetros, comprimentos, materiais, etc; nós com suas cotas e vazões; parâmetros operacionais de reservatórios, bombas, etc);

- Software que resolva as equações hidráulicas.

O cálculo de pressões em sistemas pressurizados é um processo que consome tempo e requer inúmeras iterações para chegar à solução. O resultado é um conjunto de pressões e vazões que simultaneamente satisfazem as equações de energia e continuidade para todos os nós e tramos da rede.

Cálculos para sistemas contendo poucos ‘loops’ podem ser feitos manualmente, mas isto fica impraticável quando mais ‘loops’ estão envolvidos. Programas de computador têm sido usados por muitos anos, mas apenas durante os últimos, com o advento do microcomputador, as análises de rede têm sido largamente usadas.

A preparação de um modelo para análise de rede inclui obtenção de dados físicos, operacionais, e comerciais.

Na prática, redes tubulares consistem não só de tubos, mas também de diversos acessórios, ligações, reservatórios e tanques, medidores, válvulas reguladoras, bombas e controles mecânicos e eletrônicos. Para a modelagem, estes elementos do sistema são mais comumente organizados em três categorias fundamentais:

1- Nós junções: junções são pontos específicos (nós) no sistema em que um evento de interesse está ocorrendo. Incluem pontos em que os tubos se inserem, pontos em que há variação de diâmetro ou material da tubulação, demandas mais significativas no sistema (como grandes indústrias, conjuntos de casas, ou hidrantes para combate a incêndio) ou pontos no sistema em que as pressões são importantes para fins de análise (pressões extremas altas ou baixas).

2- Nós limitantes: Limites são nós no sistema com altura piezométrica conhecida que definem a altura piezométrica inicial para qualquer ciclo computacional. Eles formam a linha hidráulica delimitante usada para determinar a condição para todos os nós durante a operação do sistema. Os nós limitantes são elementos tais como tanques, reservatórios e fontes de pressão.

3- Tramos: Os tramos incluem tubos, bombas e diversas válvulas (estes dois últimos em alguns softwares são consideradas como nós junções e não como tramos). São componentes do sistema que ligam as junções aos nós limitantes e controlam as vazões e perdas (ou ganhos) de energia entre os nós. Um evento ou condição num ponto do sistema pode afetar todas as outras partes do mesmo.