Manual de Sistema de Bombagem de Agua

 

GRUNDFOS

SISTEMAS DE PRESSURIZAÇÃO

Manual de Engenharia

 

Biblioteca Nacional - Catalogação na Publicação Manual de Engenharia Sistemas de Pressurização ISBN: 972 - 995 99554 54 - 0 - 9

Depósito Legal n.º 223570/05

Copyright © 2005 - Bombas Grundfos Portugal / Margarida Ruas / Raul Vital / Paulo Ramísio / Eduardo Nunes / Carlos Medeiros / Ana Amélia Santos / José Beltrão / Pedro Farinha / Luís Olival

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Nenhuma parte deste livro poderá ser reproduzida, reproduzida, de qualquer forma ou meio, sem a autorização prévia prévia do editor. Edição de: Bombas Grundfos Portugal, S.A.

Impresso em papel ecológico, ecológico, isento de cloro por: Expresso Gráfico - Lisboa BGP - 03/2005

 

PREFÁCIO Actualmente, Actualm ente, as sociedades sociedades desenvolvida desenvolvidas, s, na sequência sequência da melhoria melhoria da qualidade qualidade de vida, vida, têm como expectativa não apenas o acesso fácil ao recurso água mas também elevados padrões de qualidade no seu abastecimento. Esta exigência arrasta consigo a garantia do fornecimento contínuo, a sua qualidade intrínseca e as características adequadas ao seu uso, inerentes à quantidade e à pressão. Estes critérios de qualidade a que todos nós, nós, de forma crescente, nos fomos habituando, habitu ando, são aplicávei aplicáveis, s, principalmen principalmente, te, ao consumo consumo humano, humano, mas são também também extensíve extensíveis is aos sectores económicos da sociedade, cujo desenvolvimento está na dependência da água. Para atingir os desejados padrões de qualidade é fundamental o cumprimento da legislação vigente e a aplicação das tecnologias mais avançadas, factores que se revelam revelam da maior importância para a optimização dos custos de exploração, dos quais o consumo energético é um um factor determinante, se tomarmos em conta que aproximadamente 20% do consumo mundial de energia eléctrica se destina a grupos electrobomba. O reconhecimento de que uma das componentes do custo da água reside reside na sua movimentação, movimentação, desde a captação à sua utilização, utilização, implica que a selecção dos sistemas sistemas de pressuriz pressurização ação deverão ser cada vez mais eficientes e económicos. A responsabilidade social e o desenvolvimento sustentado que a Grundfos assume nos seus valores, sensibiliza-a para a importância da reflexão e do diálogo sobre o tema da água como bem fundamental e escasso. Foi com este espírito presente que o Manual de Engenharia sobre o tema "Sistemas de Pressurização" foi abraçado por um conjunto de docentes universitários e especialistas, em vários sectores da utilização da água, tendo como objectivo a optimização da eficiência e da fiabilidade da movimentação da água. O conteúdo deste Manual foi estruturado com informação técnica técnica actualizada, actualizada, desde a legislação às soluções tecnologicamente mais avançadas, complementado com ferramentas e técnicas para a melhoria do Custo do Ciclo de Vida dos sistemas públicos, prediais, industriais e na rega. O conceito de variação de velocidade utilizado nos sistemas hidráulicos, hidráulicos, é adaptado em concepções diversificadas, em função das características das aplicações, como processo para optimização do consumo energético. É aqui inserido um documento de referência, que descreve a evolução histórica do abastecimento de água à cidade de Lisboa e regiões limítrofes,desde limítrofes, desde a ocupação Romana à actualida actualidade, de, relatando os acontecimentos históricos que foram influenciados influenciados por essa evolução. É referida a importância da água para o consumo humano,para humano, para a rega e para a higiene pública. É ainda abordada a problemática do seu tratamento edaaságua suasno propriedades terapêuticas paradea cura deassim diversas doenças. Evoca ainda a importância desenvolvimento da cidade Lisboa, como transmite os detalhes da evolução tecnológica nos meios utilizados para o abastecimento da água, desde as nascentes aos consumidores públicos e industriais, até ao abastecimento domiciliário com água canalizada. Este Manual é uma colectânea dos contributos da Grundfos e de todos aqueles que participaram na realização deste projecto, e teve como orientação estratégica a gestão rracional acional da água e a sustentabilidade ambiental. Destina-se à sociedade em geral e em particular aos consultores, projectistas proje ctistas,, empresários empresários,, empresas empresas municipa municipais is e multimunicipa multimunicipais, is, técnicos, técnicos, docentes docentes e alunos de universidades e institutos cuja actividade está,directa está, directa ou indirectamente, dependente do estudo e da utilização utilização da água.

António Miranda Administrador Delegado Bombas Grundfos Portugal

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Bombeamento ou bombagem Os idiomas não são instrumentos nemmomento, modelos estáticos. línguas reflectem os conceitos vige vigentes ntes na sociedade, sociedadneutros e, em cada e devem As responder respond er maternas às necessidades necessidad es de todos e de cada um dos falan falantes. tes. As língu línguas, as, como qualquer qualquer organismo organismo vivo, vivo, mudam com o tempo e as vontades. Por isso, há certas palavras e formas de dizer que caem em desuso (morrem, podendo, podend o, mais tarde, tarde, ressuscitar) ressuscitar) e outras outras que emerge emergem m (nascem (nascem)) para designar designarem em novos objectos ou conceitos. As palavras não são unívocas e só o contexto pode indicar o sentido exacto de cada termo. As palavras são polissémicas e podem significar uma "coisa" e o seu contrário. Serve esta pequena pequena introduçã introduçãoo para explicar explicar que, em matéria matéria linguística, linguística, são tão legítimas legítimas e frequentes as dúvidas como as certezas. E diz-nos a experiência que do natural conflito entre norma e uso, uso, mais tarde tarde ou mais cedo, cedo, é o uso que sai vencedor vencedor e se impõe impõe à generalidad generalidadee dos utentes, de tal modo que o que é incorrecto num dado momento pode ser considerado considerado correcto noutro. A dúvida que suscitou estas reflexões reflexões é esta: "bombar ou bombear" e "bombagem ou bombeamento"? O substantivo feminino bomba (no caso, a palavra primitiva) tem diferentes diferentes sentidos,denotativos sentidos, denotativos uns, conotativos conotativos outros. outros. E é empregado empregado na linguagem corren corrente, te, mas também em linguagen linguagenss específicas (física, militar,geológica). militar, geológica). Para o caso, interessa apenas o significado de "máquina para aspirar e elevar líquidos; aparelho com que se transvasam transvasam ou esgotam fluidos (líquidos ou gases)". Do substantivo bomba deriva derivaram ram outras outras palavras, palavras, designadame designadamente, nte, o verbo bombear e o substantivo bombeamento. No primeiro primeiro caso, juntando juntando a bomba o sufixo verbal -ear (tal como de guerra+ear se formou guerrear e de cabeça+ear derivou cabecear) que encerra um sentido frequentativo (repetição de uma ideia). Bombear significa "extrair um líquido ou um gás por meio de bomba". Bombeamento formou-se juntando ao verbo (bombear) o sufixo nominal - mento, atribuindo-lhe atribuin do-lhe o sentido sentido de "acção ou resultado resultado da acção, estado". Assim, Assim, bombeamento pode designar "a extracção de um líquido ou de um gás por meio de bomba". Embora também haja quem empregue a forma bombagem como sinónimo de bombeamento (o Dicionário da Academia, Academ ia, aliás, inclui os dois dois verbetes verbetes),), bombeamento é, todavia todavia,, a forma forma mais mais antiga antiga e mais adequada. Pelo menos é esta a opinião dos mais reputados estudiosos da língua portuguesa. Quer o verbo bombear quer o substantivo bombeamento são as formas a que os mais prestigiados dicionaristas dão acolhimento. Do velho Morais ao novo Houaiss, passando pelos "Vocabulários" de Gonçalves Viana e José Pedro Machado, todos registam bombear e bombeamento e excluem as outras hipóteses. Importa apenas acrescentar que o substantivo bombagem também respeita as regras de formação de palavras, ou seja, não colide com com a morfologia do nosso idioma.

Edite Estrela

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Índice

Índice 1.

1.1 1.111 1.12 1. 12 1.13 1. 13 1.14 1. 14 1.15 1. 15 1.16 1. 16

Ev Evol oluç ução ão his histó tóri rica ca ddos os sis siste tema mass de abast abastec ecim imen ento to de águ águaa a Li Lisb sboa oa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . In Intr trod oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Da Dass oori rige gens ns ao aque aquedu duto to roma romano no de Ol Olis isip ipoo . . . . . . . . . . . . Os an anti tigo goss ccha hafa fari rize zess ddee Lis Lisbo boaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pr Prop opos osta tass ppar araa a rec recon onst stru ruçã çãoo ddoo aaqu qued edut utoo rrom oman anoo . . . . OA Aqu qued edut utoo ddas as Ág Água uass LLiv ivre ress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Os proj projec ecto toss de de PPez ezer erat at ffac acee à ffal alta ta ddee áágu guaa no no séc sécul uloo XIX XIX . . . A 1ª 1ª.. Com Compa panh nhia ia das das Águ Águas as e o com começ eçoo do abast abastec ecime imento nto domici domiciliá liário rio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 2ª. 2ª. Comp Compan anhi hiaa ddas as Ág Água uass e o Al Alvi viel elaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . O ppro roje ject ctoo ddee 190 19088 ppar araa ccap apta taçã çãoo ddee águ águaa no no TTej ejoo . . . . . . As munic municipal ipalizaç izações ões do abaste abastecime cimento nto de água água e a sobr sobrevi evivê vênci nciaa da Com Compan panhi hiaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Du Duart artee PPac ache heco co e o con contr trat atoo ddee 3311 de De Deze zemb mbro ro de 1932 1932 . . Os pro probl blem emas as da da qual qualid idad adee da dass ág água uass . . . . . . . . . . . . . . . . . . As dua duass op opçõ ções es em em co conf nfro ront ntoo - TTej ejoo ou Zêze Zêzere re . . . . . . . . . . . Expa Expans nsão ão do do ab abas aste teci cime ment ntoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A EPAL EPAL e o C Cas aste telo lo de Bod Bodee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Refe Re ferê rênc ncia iass bi bibl blio iogr gráf áfic icas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Conc Concei eitos tos fund fundam amen enta tais is de hi hidr dráu áuli lica ca,, bo bomb mbas as

2.1 2.1 2.2 2.2 2.2. 2. 2.11 2.2. 2. 2.22 2.2. 2. 2.33 2.2 2.2.4 .4 2.3

cen centrí trífug fugas as e. . redes re hidr In Intr trod oduç ução ão . . des . . . .h .idrául . . .áulica . . .icas . . s. . .. .. .. .. ......... .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..... .. .. .. .. Pr Prin incí cípi pios os da m mec ecân ânic icaa do doss fflu luid idos os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pr Prop opri ried edad ades es da da água água . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Visc Viscos osid idad adee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Comp mpre ress ssib ibil ilid idad adee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ten ensão são de satu saturaç ração ão do do va vapo porr de água água . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Conce nceito itoss funda fundame menta ntais is ddee hi hidro drocin cinem emáti ática ca . . . . . . . . . . . . e hidro hidrodin dinâmi âmica ca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conc Conceit eitos os bási básico coss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Clas Classi sifi fica caçã çãoo do doss es esco coam amen ento toss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Equa Equaçã çãoo da co cont ntin inui uida dade de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teo eore rema ma de de Be Bern rnou oull llii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teo eorem remaa da qua quant ntida idade de ddee m movi ovimen mento to ou ou de Euler Euler . . . . . . Escoam Escoamen entos tos sob pres pressão são em reg regime ime unif uniform ormee e perma permanen nente te . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Es Esco coame ament ntos os llami aminar nares es e esc escoam oamen entos tos tur turbu bulen lentos tos . . . . . Pe Perd rdas as de de ccar arga ga con contí tínu nuas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pe Perd rdas as de de ccar arga ga loc local aliz izad adas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redes edes hi hidr dráu áuli lica cass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Clas Classi sifi fica caçã çãoo da dass re rede dess hidr hidráu áuli lica cass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cálc Cálcul uloo hid hidrá rául ulic icoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regi Re gime me u uni nifo form rmee e pper erma mane nent ntee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Di Dime mens nsio iona name ment ntoo eco econó nómi micco de de ccon ondu duta tass . . . . . . . . . . . . . Curv Curvaa ccar arac acte terí ríst stic icaa ddaa iins nsta tala laçã çãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bo Bomb mbas as cent centrí rífu fuga gass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Defi Defini niçã çãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Cons nsti titu tuiç ição ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Curv Curvaa ca cara ract cter erís ísti tica ca ddaa bomb bombaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ca Cavi vita taçã çãoo e N NPS PSH H . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . . Le Leis is de sem semel elha hanç nçaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Po Pont ntoo de func funcio iona name ment ntoo de um umaa bbom omba ba cen centr tríf ífug ugaa . . . . . Refe Re ferê rênc ncia iass bi bibl blio iogr gráf áfic icas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.77 1. 1.8 1.8 1.9 1.9 1.10

2.3 2.3.1 .1 2.3. 2. 3.22 2.3. 2. 3.33 2.3. 2. 3.44 2.3 2.3.5 .5 2.4 2.4 2.4.1 .1 2.4. 2. 4.22 2.4. 2. 4.33 2.5 2.5 2.5. 2. 5.11 2.6 2.6 2.6. 2. 6.11 2.7 2.7 2.8 2.8 2.9 2.9 2.9. 2. 9.11 2.9. 2. 9.22 2.9. 2. 9.33 2.10 2. 10 2.11 2. 11 2.12 2. 12 2.13 2. 13

Sist Sistem emas as de pres pressu suri riza zaçã çãoo ccom om velo veloci cida dade de fi fixa xa e veloc velocida idade de variá variável vel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 3.1 In Intr trod oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.22 3. Tipo Tiposs ddee sis siste tema ma de el elev evaç ação ão de pres pressã sãoo . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 3.3 Centr entrai aiss h hid idro ropn pneu eumá máti tica cass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. 3. 3.11 Co Cons nsti titu tuiç ição ão e pri princ ncíp ípio io ddee fu func ncio iona name ment ntoo . . . . . . . . . . . . . 3.3. 3. 3.22 Grup Grupos os eele lectr ctrob obom omba ba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 11 11 12 12 13 17 17 18 21 21 22 24 25 26 26 28

31 35 35 35 35 35 36 36 36 36 36 37 37 38 38 38 40 40 40 40 40 41 41 42 42 42 42 45 47 48 49

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51 55 55 55 55 56

3. 3.3. 3.33 3. 3.3. 3.44 3. 3.3. 3.55 3.3 3.3.6 .6 3. 3.44 3. 3.4. 4.11 3. 3.4. 4.22 3. 3.4. 4.33 3. 3.55 3. 3.5. 5.11 3. 3.5. 5.22 3.5 3.5.3 .3 3. 3.66

Re Rese serva rvató tóri rios os de mem membr bran anaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re Rese serva rvató tóri rios os hid hidro ropn pneu eumá máti tico coss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ex Exem empl plos os de de situ situaç açõe õess-ti tipo po . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caract Caracterí erísti sticas cas das centra centrais is hidrop hidropne neumá umátic ticas as . . . . . . . . . . Si Sist stem emas as po porr bbom ombe beam amen ento to dire direct ctoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Cons nsti titu tuiç ição ão e pr prin incí cípi pioo de func funcio iona name ment ntoo . . . . . . . . . . . . . Bo Bomb mbas as de de ve velo loci cida dade de ffix ixaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sist Sistem emas as com com bbom omba bass de vel veloc ocid idad adee vari variáv ável el . . . . . . . . . . . Dime Dimens nsio iona name ment ntoo e ssel elec ecçã çãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dete Determ rmin inaç ação ão do do ca caud udal al máx máxim imoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dete Determ rmin inaç ação ão da da pr pres essã sãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re Regul gulaçã açãoo da dass pr pres essõe sõess de arr arranq anque ue e ppar arage agem m . . .. .. .. . Re Refe ferê rênc ncia iass bib bibli liog ográ ráfi fica cass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61 62 64 65 65 65 66 66 72 72 74 75 76

Cr Crit itér ério ioss de se sele lecç cção ão e an anál ális isee de si sist stem emas as sim simple pless em regi regime me trans transitó itório rio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.11 Intr Introd oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.22 Mo Mode delo lo de cá cálc lcul uloo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.33 Crit Critér ério ioss de de ccál álcu culo lo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.44 Co Cond ndiç içõe õess ddee ffro ront ntei eira ra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.55 Disp Dispos osit itiv ivos os de pr prot otec ecçã çãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.5. 5.11 Vola Volant ntes es de de iné inérc rcia ia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.5. 5.22 Válv Válvul ulas as ddee rret eten ençã çãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.5. 5.33 Re Rese serv rvat atór ório ioss de ar ar co comp mpri rimi mido do . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.66 Circ Circui uito to de desv desvio io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.77 Cham Chamin inés és de eq equi uilí líbr brio io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.88 Re Rese serv rvat atór ório ioss uni unidi dire recc ccio iona nais is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.99 Re Rese serv rvat atór ório io parc parcia ialm lmen ente te bi bidi dire recc ccio iona nall . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.10 10 Disp Dispos osit itiv ivos os de de manu manute tenç nção ão das das pr pres essõ sões es tr tran ansi sitó tóri rias as . . . 4.1 4.10.1 0.1 Válvul Válvulas as moto motoriz rizada adass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 4.10.2 0.2 Arr Arranc ancado adore ress su suave avess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.11 11 Caso Caso prá práti tico co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 4.12 12 Re Refe ferê rênc ncia iass bi bibl blio iogr gráf áfic icas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

77 79 80 82 83 83 83 84 84 86 86 87 88 88 88 88 89 90

4.

5. 5. 5.11 5. 5.22 5. 5.33 5. 5.44 5. 5.55 5. 5.5. 5.11 5. 5.5. 5.22 5. 5.66 5.6.1

O CCus usto to do Cic iclo lo de Vida ida com comoo fac facto torr de de ec econom onomia ia . . . . . 91 Intr Introd oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 O qque ue é o Cust Custoo ddoo C Cic iclo lo de Vida Vida?? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Ra Razzõe õess par paraa a u uti tili liza zaçã çãoo do do C CCV CV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Dete Determ rmin inaç ação ão do Cust Custoo do Cicl Cicloo ddee V Vid idaa . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Im Impl plem emen enta taçã çãoo da meto metodo dolo logi giaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Na fas fasee de pr proj ojec ecto to . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Ap Apli lica caçã çãoo a sist sistem emas as eexi xist sten ente tess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Ex Exem empl plos os de ap apli lica caçã çãoo ddoo C Cus usto to do Cicl Cicloo ddee Vida Vida . . . . . . . . 98 Sistema Sistema de bombeam bombeament entoo exist existente ente com com uma vál válvula vula de con contro trolo lo de de caudal caudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 5.6.2 Escolh Escolhaa do siste sistema ma de pr press essuri urizaç zação ão na fase fase de pr proje ojecto cto . . . 99 5. 5.77 Re Refe ferê rênc ncia iass bi bibl blio iogr gráf áfic icas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1022

6. 6. 6.11 6.2 6.2 6.2.1 .1 6.2 6.2.2 .2 6.2 6.2.3 .3 6.3 6.3 6.3.1 .1 6.3 6.3.2 .2 6.3 6.3.3 .3 6. 6.44

Sist Sistem emas as ddee ppre ress ssur uriz izaç ação ão Gru Grund ndfo foss . . . . . . . . . . . . . . . . . . Intr Introd oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temas as de de pr pres essur suriz izaçã açãoo co com m grup grupos os ele electr ctrobo obomba mba . . . de velocid velocidade ade fixa fixa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temaa Hydro Hydro 100 100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temaa Hydro Hydro 1000 1000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temaa Hydro Hydro 2000 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temas as de pres pressur suriz izaçã açãoo com ggrup rupos os elect electrob robomb ombaa de veloci velocidade dade variáv variável el . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temaa Hydro Hydro Solo Solo E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temaa Hydro Hydro 2000 2000 E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temaa Hydro Hydro 2000 2000 F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teste este de de sis siste tema mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103 103 105 105 105 105 106 107 109 109 110 112 11 1133

5

 

Índice

7. 7.1 7.1 7.2 7.2 7.2.1 7.2.1 7.2.2 7.2.2 7.2.3 7.2.3

Si Sist stem emas as de ccon ontr trol olo,co o,comu muni nica caçã çãoo e ges gestã tãoo . . . . . . . . . . . In Intr trod oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cont Contro rolo lo ddee si sist stem emas as ddee bomb bombea eame ment ntoo . . . . . . . . . . . . . . . . . Contr Control oloo po porr ní nível vel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contr Control oloo po porr cau caudal dal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contr Control oloo po porr pres pressão são . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 1177 119 119 119 119 119 119 119

7.2.4 7.2.4 7.3 7.3 7.3.1 7.3.1 7.3.2 7.4 7.4 7.4.1 7.4.1 7.4.2 7.4.2

Out Outros ros tipos tipos ddee contr controlo olo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comu Comuni nica caçã çãoo ent entre re si sist stem emas as de de bbom ombe beam amen ento to . . . . . . . . . Ne Neces cessid sidade ade ddee co comu munic nicaçã açãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Comu muni nicaç cação ão ent entre re ssis istem temas as ddee ccon ontr trol oloo da m mes esma ma rrede ede . . Gest Gestão ão inte integr grad adaa eent ntre re si sist stem emas as de bomb bombea eame ment ntoo . . . . . Mo Monit nitori orizaç zação ão e gges estão tão ddee si siste stemas mas mi misto stoss . . . . . . . . . . . . . Van Vantag tagens ens de um um si siste stema ma inte integr grado ado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

120 120 120 120 120 121 121 121 122

8. 8.1 8.1 8.2 8.2 8.2.1 8.2.1 8.2.2 8.2.2 8.2.3 8.2.3 8.3 8.3 8.3.1 8.3.1 8.3.2 8.3.2 8.3.3 8.3.3 8.4 8.4 8.4.1 8.4.1 8.4.2

Inst Instal alaç ação ão e man manut uten ençã çãoo de de bbom omba bass e si sist stem emas as de bombeament bombeamentoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . In Intr trod oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Requ Re quis isit itos os para para iins nsta tala laçã çãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Local Lo caliz izaçã açãoo do eequ quipa ipame mento nto de bom bombea beame mento nto . . . . . . . . . Ne Neces cessid sidade adess de ven ventil tilaçã açãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Utililizaç Uti zação ão de re rese serva rvatór tório ioss de mem membr brana ana . . . . . . . . . . . . . . . In Inst stal alaç ação ão ddee ssis iste tema mass de bomb bombea eame ment ntoo . . . . . . . . . . . . . . . Asp Aspir iraçã açãoo negat negativa iva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Asp Aspir iraçã açãoo de cis cister terna na eele levad vadaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Asp Aspir iraçã açãoo de uma uma rrede ede ssob ob ppre ressã ssãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ma Manu nute tenç nção ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Man Manute utençã nçãoo aos aos eq equi uipam pamen entos tos de bom bombea beame mento nto . . . . . . Manute Manutençã nçãoo ao aoss ssist istema emass de monito monitoriz rizaçã açãoo e contr controlo olo . . .

125 127 127 127 127 127 127 127 128 128 128 128 129 129 129 129 130

9. 9.1 9.1 9.2 9.2 9.2.1 9.2.1 9.2.2 9.2.2 9.2.3 9.2.3 9.2.4 9.2.4 9.2.5 9.2.5 9.3 9.3 9.3.1 9.3.1 9.3.2 9.3.2 9.3.3 9.3.3

Si Sist stem emas as de abas abaste teci cime ment ntoo púb públi lico co e ppre redi dial al no Por orto to . . In Intr trod oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sist Si stem emaa de abas abaste teci cime ment ntoo ppúb úbli lico co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . As Aspec pectos tos ger gerais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ele Eleme mento ntoss de ddime imensi nsiona oname mento nto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ram Ramais ais de liligaç gação ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ele Eleme mento ntoss de in instr struçã uçãoo dos ppro roces cessos sos ddee pr proje ojecto ctoss . . . . . . En Entra trada da em se servi rviço ço dos dos sist sistem emas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sist Si stem emaa de de aaba bast stec ecim imen ento to pr pred edia iall ddee águ águaa . . . . . . . . . . . . . As Aspec pectos tos ger gerais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ele Eleme mento ntoss do doss si siste stemas mas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conc Concepç epção ão do doss si siste stemas mas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13 1311 135 135 135 135 135 135 136 136 136 137 137 137 137 137

9.3.4 9.3.4 9.3.5 9.3.5 9.4 9.4 9.4.1 9.4.1 9.4.2 9.4.2 9.4.3 9.4.4 9.4.4 9.4.5 9.5 9.5 9.5.1 9.5.1 9.5.2 9.5.2 9.5.3

Class Classifi ificaç cação ão do doss siste sistemas mas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dimen Dimensi siona oname mento nto dos sistem sistemas as pre predia diais is . . . . . . . . . . . . . . . Sist Si stem emas as ppre redi diai aiss de dis distr trib ibui uiçã çãoo de áágu guaa fr fria ia . . . . . . . . . . . As Aspec pectos tos ger gerais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dimen Dimensi siona oname mento nto hidrá hidráuli ulico co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re Reser serva va predia prediall de de áágua gua par paraa abas abastec tecime imento nto dom domést éstico ico . . Insta Instalaç laçõe õess elevat elevatóri órias as e sobr sobrep epre resso ssoras ras . . . . . . . . . . . . . . . . Dimens Dimension ioname amento nto dos reserv reservatór atórios ios hidrop hidropneu neumát mátic icos os . . Sist Si stem emas as ppre redi diai aiss de dist distri ribu buiç ição ão ddee ág água ua qque uent ntee . . . . . . . As Aspec pectos tos ger gerais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Apare Aparelho lhoss pr produ odutor tores es ddee água água qquen uente te . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nece Necessid ssidades ades de ág água ua quente quente e esco escolha lha dos ap aparel arelhos hos de produção produção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistema temass de ddist istribu ribuição ição de água água quen quente te co com m re recir circul culação ação Traça raçado do . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . As Aspec pectos tos ger gerais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isola Isolame mento nto das cana canaliz lizaç ações ões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ex Execu ecução ção das rede redess predi prediais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elem Elemen ento toss aces acessó sóri rios os da red redee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Torn orneir eiras as e fflu luxóm xómetr etros os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Válvul Válvulas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

138 141 141 141 141 141 141 143 145 145 145 145 145

9.5.4 9.6 9.6 9.6.1 9.6.1 9.6.2 9.6.2 9.6.3 9.6.3 9.7 9.7 9.7.1 9.7.1 9.7.2 9.7.2

6

146 147 147 147 147 148 148 148 148 148 148

9.7 9.7.3 .3 9.8 9.8 9.8 9.8.1 .1 9.8 9.8.2 .2 9.8 9.8.3 .3 9.9 9.9

Contador Conta dores es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ve Veri rifi fica caçã ção, o, desi desinf nfec ecçã çãoo e ffun unci cion onam amen ento to h hid idrá rául ulic icoo . . . . Verifi Verificaç cação ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . De Desin sinfe fecçã cçãoo do doss siste sistemas mas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pro Prova va de fun funcio cionam namen ento to hi hidrá dráuli ulico co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Refe Referê rênc ncia iass bi bibl blio iogr gráf áfic icas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

149 15 1500 150 150 151 15 1522

10. 10 10.1 .1 10.2 10.2.1 10.2.1 10.2.2 10.2.2 10.3 10.3 10.3.1 10.3.1 10.3.2 10.3.2 10.3.33 10.3. 10.3.44 10.3. 10.3.5 10.3.5 10 10.4 .4 10 10.5 .5

Sist Sistem emas as de ab abas aste teci cime ment ntoo públ públic icoo e pred predia iall em em Li Lisb sboa oa . . Intr Introd oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Conc ncep epçã çãoo gl glob obal al dos dos siste sistema mass de dist distri ribu buiç ição ão eem m Li Lisb sboa oa . . Aspect Aspectos os ger gerais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caract Caracteri erizaç zação ão da red redee de Lis Lisboa boa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conce Concepçã pçãoo globa globall do doss siste sistemas mas pr predi ediais ais em LLisb isboa oa . . . . . . Aspect Aspectos os ger gerais ais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Est Estrut rutur uraa do Manua Manuall de RRede edess Predia Prediais is . . . . . . . . . . . . . . . . . Descrição Descrição dos ccapít apítulos ulos estru estrutura turantes ntes do Ma Manual nual . . . . . . . Outras Outras pu public blicaçõe açõess com complem plementa entares res . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re Resul sultad tados os pprá rátic ticos os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . En Enqu quad adra rame ment ntoo legi legisl slat ativ ivoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re Refe ferê rênc ncia iass bi bibl blio iogr gráf áfic icas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

153 153 15 1577 157 157 157 163 163 164 164 175 175 17 1766 17 1777

11 11..

Sist Sistem emas as de reg regaa sob ppre ress ssão ão:: efic eficiê iênc ncia ia,, po poli liva valê lênc ncia ia e economia economia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

11 11.1 .1 11.2 11.2 11.2.1 11.2.1 11.2.2 11.2.2 11.3 11.3 11.3.1 11.3.1 11.3.2 11.3.2 11.4 11.4 11.4.1 11.4.1 11.4.2

Intr Introd oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Classi Classific ficaçã açãoo do doss sist sistem emas as ddee rega rega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temas as de rega rega ppor or gr gravi avidade dade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sis Sistem temas as de rega rega ssob ob ppre ressã ssãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Po Poliv livalê alênci nciaa do doss siste sistemas mas de rreg egaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Águas Águas ccon onven vencio cionai naiss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Águas Águas n não ão co conv nven encio cionai naiss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eficiê Eficiênci nciaa de rreg egaa e sua sua cclas lassif sifica icação ção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eficiê Eficiênci nciaa de tr trans anspo porte rte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eficiência Eficiência de distribuição; distribuição; refer referência ência ao coefi coeficiente ciente de uniformi unif ormidade dade de distribu distribuição ição ddee água ddee chr christi istianse ansen n .. Eficiê Eficiênci nciaa de ap aplic licaçã açãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eficiê Eficiênci nciaa de ar armaz mazen ename ament ntoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eficiê Eficiênci nciaa de us usoo de ág água ua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eficiê Eficiênci nciaa tot total al de rega rega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eficiênc Eficiência ia de rega rega e cconsu onsumo mo de de energi energiaa nos sistemas sistemas de rega rega sob press pressão ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Valores médios e técnicas de maxim maximização ização da eficiência de rega rega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elementos e parâmetros parâmetros de rega a utilizar utilizar no cálculo do consum consumoo de en energi ergiaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consumo anual de energia para instal instalações ações de rega sob press pressão ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conc Conclu lusõ sões es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ref Referê erência nciass bi biblio bliográf gráficas icas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11.4.3 11.4.3 11.4.4 11.4.4 11.4.5 11.4.5 11.4.6 11.4.6 11.5 11.5.1 11.5.2 11.5.3 11 11.6 .6 11.7 12. 12 12.1 .1 12.2 12.2 12.2.1 12.2.1 12.2.2 12.2.2 12.2.3 12.2.3 12.2.4 12.2.4 12 12.3 .3 12.3.1 12.3.1 12.3.2 12.3.2 12.4 12.4

Apl Aplica icação ção de sis sistem temas as de ppres ressur suriza ização ção em proces processos sos industriais indus triais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Intr Introd oduç ução ão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Critér Critérios ios de ssele elecçã cçãoo de eq equip uipame amento nto de pro proces cesso so . . . . . . Qualid Qualidade ade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Segur Seguranç ançaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ambien Ambiente te . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saúde Saúde ocup ocupaci aciona onall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ex Exem empl plos os de de apli aplica caçã çãoo in indu dust stri rial al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtra Filtração ção ppor or Osmos Osmosee Inver Inversa sa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circu Circuito itoss tér térmi micos cos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re Refe ferê rênci ncias as bbib iblio liogr gráfi áficas cas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18 1833 183 183 184 186 186 187 193 193 193 193 194 194 194 194 194 195 196 19 1977 198

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Evolução Histórica dos Sistemas de Abastecimento de Água a Lisboa

1. EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA A LISBOA

Autores: Margarida Ruas Gil Costa Directora do Museu da Água

Raul Fontes Vital Historiador e Arquivista, Responsável pelo Arquivo Histórico do Museu da Água

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Evolução Histórica dos Sistemas de Abastecimento de Água a Lisboa

O Museu da Água da EPAL O Museu da Água Água da EPAL, EPAL, inaugurado inaugurado no dia 1 de Outubr Outubroo de 1987, abrange abrange 4 núcleos: núcleos: o Aqueduto das das Águas Livres, Livres, os reservatório reser vatórioss da Mãe d'Água, Patr Patriarcal iarcal e a Estação Elevatória Elevatória a Vapor dos Barbadinhos. Barbadinhos. Este Este último integra integra a sala das Máquinas a Vapor, Vapor, a Sala de Exposições Permanentes, a Sala de Exposições TTemporárias emporárias e o Arquivo Histórico. Este conjunto de monumentos e edifícios, construídos entre o século XVIII e XIX, encontram-se indissociavelmente ligados à história do abastecimento de Água. O Museu constitui, acima de tudo, local de criatividade e de encontro encontro de culturas, culturas, onde o cenário de fundo nos é dado através através desta luta de séculos travada pelo homem pela conquista da água, e de tudo o que ela representa no acumular de conhecimento científico e tecnológico, e de capacidade criativa do génio humano. O Museu da Água é o único em Portugal com o Prémio do Museu do Ano do Conselho da Europa (1990), o mais alto galardão atribuído por esta entidade. Este prémio destaca todo o museu que contribua para o entendimento e conhecimento da herança cultural europeia, bem como para a consciencialização da sua identidade e problemas comuns. Existimos fisicamente no mundo, mundo, em Portugal, na cidade de Lisboa e oferecemos um conjunto de quatro quatro monumentos que constituem o Museu da Água,preservados Água, preservados e organizados museologicamente. Recebemos visitantes nacionais nacionais e internacionais, dispomos de um serviço educativo para as escolas, de um Arquivo Histórico que ajuda a entender a Inteligenzia portuguesa e que é consultado consultado por académicos, estudantes e especialistas. Os museus são lugares de criatividade onde se aprende aprende sempre mais, polarizadores de cidadania (o seu ethos na dupla perspectiva filosófica e prática), prática), que provocam a mudança de mentalidades, que fazem acontecer e que contribuem para a sedimentação das identidades que cumprem a diversidade do País e dos diferentes povos que aí vivem. A identidade do Museu junta-se à identidade da EPAL e de Portugal constituindo-se como parte da nossa cultura e como mensageiro desse espírito, do nosso conhecimento e do pensamento. A identidade desempenha um papel fundamental na configuração do mundo e na construção do eu do ser humano. Os Museus são cada vez mais complementos e auxiliares das escolas, universidades, das famílias consideradas como reguladoras sociais capazes de reu reunir nir pessoas à volta de necessidades comuns. Os prémios Internacionais legitimam e celebram o sucesso do Museu, da EPAL e também de Portugal. Mas para além desse sucesso evidente para a opinião pública nacional e internacional o maior sucesso é fazer a diferença na vida de muitas crianças c rianças e de adultos a quem quem provocamos na sua criatividade, ajudando-os a combater o medo medo que nos retir retiraa o direito de viver, viver, de pensar livremente, de rir, de sentir prazer e de não envelhecer. envelhecer. A estratégia de comunicação do Museu da Água é provocadora na forma ccomo omo chega às escolas, estimulando a investigação, alertando para o ambiente, ambiente, a preservação e animação animação do património, códigos de comportamento numa perspectiva perspectiva sincrética o mundo todo noAs principio da reciprocidade (tudosão o que fazemos é importante e atinge meio em que vivemos eque porjunta sua vez nos atingirá). exposições que organizamos discursos abertos e imprevistos queodensificam a dimensão artística, dando oportunidade aos mais novos e intensificando o pr prestígio estígio dos mais conhecidos cumprindo a educação permanente. O Mundo, todo ele, é um Património Património Precioso, Precioso, o Equilíbrio Equilíbrio Perfeito, Perfeito, a Harmonia Harmonia Absoluta. Absoluta. É uma dádiva viver viver no respeito respeito e na reciprocidade do que nos rodeia. As percepções espirituais, espirituais, racionais e sensoriais completam a construção do Eu cumprindo a observação cabal do Todo. Existimos numa Existimos numa cadeia cadeia una, una, indissociáve indissociávell que, quando um elo se quebra, quebra, afecta afecta o todo q que ue somos somos nós, os outros outros e o próprio Mundo. É dever dos povos construir a eternidade partilhando o conhecimento e preservando a vida e o património. Tudo Tudo é património, tudo é passado, presente, futuro e a Grundfos consubstancia este este manifesto.

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Evolução Histórica dos Sistemas de Abastecimento de Água a Lisboa

1.1 Introdução Does Technology drive History? Esta é a pergunta formulada por Merrit Roe Smith num conjunto de trabalhos publicado, public ado, em 1994, pelo Massachussets Institut of Technology Technology – MIT, onde diversos autores debatem a dialéctica entre o construtivismo e o determinismo tecnológico. A tecnologia surge como resposta às necessidades do h homem, omem, ou é ela que determina o sentido da sua evolução? Poder-se-á dizer que, os defensores de ambas as teses, todos têm razão. Por um lado, o homem desenvolve desenvolve a tecnologia tecnologia em busca busca de soluçõe solu çõess para para melhora melhorarr o seu bem-es bem-estar tar,, e, por outro outro,, a própriaa tecnologia própri tecnologia gera, no homem, homem, novas condições condições de de vida e novos desenvolvimentos não pré-determinados. A indústria da água, num conceito lato que possa abranger abranger todas as formas formas desenvolvidas pelo homem, ao longo dos tempos, para captar, captar, aduzir, aduzir, tratar e distribuir este elemento elemento básico e indispensável à vida,constitui vida, constitui um laboratório excelente para este este debate, sobretudo se tivermos em atenção atenção que o seu desenvolvimento sob a forma de utilização de técnicas mais complexas não pode ser desligado do fenómeno urbano. É a complexificação das formas de agrupamento dos homens que gera a consequente complexificação das técnicas empregues para a utilização do elemento água. Nesta indústria,cuja indústria, cuja evolução abordaremos,desde abordaremos, desde as origens origens até aos nossos nossos dias, para o caso de Lisboa, Lisboa, convergem convergem uma diversidade de factores, factores, desde o conhecimento conhecimento científico e tecnológico, tecnoló gico, conhecimen conhecimento to não apenas apenas relativo relativo à água, às suas características e qualidade, qualidade, à geologia das suas origens, mas também aos aos materiais materiais utilizados utilizados nas condutas, condutas, às possíveis formas para a sua condução, aos equipamentos concebidos para a sua elevação, para o seu armazenamento e para a sua distribuição, distribuição, às técnicas administr administrativas ativas e financeiras que possibilitam o desenvolvimento desta actividade, e a outros outros diferentes diferentes ramos do conhecimento. A indústria indústria da água é, pois, um campo de estudo estudo pluridiscipluridisciplinar,, onde as diversas plinar diversas ciências ciências têm lugar lugar,, incluindo incluindo as ciências ciên cias socia sociais, is, dado que, que, sem a anális análisee do fenómen fenómenoo político, polític o, sociológico, sociológico,ou, ou, até mesmo, mesmo,ideoló ideológico, gico,não não é possível possível atingir uma compreensão global do seu desenvolvimento. Assim, procurarem procuraremos, os, neste capítulo, capítulo, abordar, abordar, ainda que que de forma sucinta, o que foi o abastecimento de água a Lisboa desde as suas origens origens nos abasteciment abastecimentos os locais, à condução da água graviticamente graviticamente até à cidade, sem utilização de meios mecânicos, mecânicos, à utilização utilização de máquinas, máquinas, primeiro primeiro a vapor e,mais e, mais tarde, tarde, eléctricas, eléctricas, à captação de águas águas em poços poços profundos, distantes da cidade,à cidade, à sua captação em rios e em barragens, agora com complexos sistemas de tratamento, tratamento, adução e distribuição, distribuição, e com uma elevada produção produção susceptível de proporcionar um abastecimento a um número cada vez maior de consumidores. É este o caminho que iremos percorrer a seguir.

1.2 Das origens ao aqueduto romano de Olisipo Ao analisarmos o caso de Lisboa, temos que ter em consideração, raçã o, logo à partida, o enquadrament enquadramentoo geográfico geográfico do sítio. Tr Trata-se ata-se de um natural, natural, junto à foz foze culturas do Tejo, Tejo, um local privilegiado paraporto o cruzamento de povos diversos, uma rota natural de migrações. Sendo muito embora o sítio de Lisboa banhado pelas águas do rio, a sua situação, no estuário,inviabiliza estuário, inviabiliza a sua utilização utilização como fonte de abastecimento de água em virtude de as águas do rio se misturarem com as do mar. Há que, portanto, procurar ver de que outros recursos dispunham as populações que aí se fixaram. Os primeiros mananciais a serem utilizados foram os da zona ribeirinha,na ribeirinha, na base da colina do castelo, apesar de outros existirem em zonas circundantes. Porém, e dado que os primeiros habitantes do sítio de Lisboa se terão fixado, até por razões de estratégia estratégia defensiva, na colina do castelo, as águaspara abundantes das nascentes ribeirinhas eram suficientes as suas necessidades. Os Romanos, Romanos, quando dominar dominaram am a Penín Península sula Ibérica, Ibérica, não se deram por satisfeitos com estas águas, e foram procurá-la em zonas mais distantes. Efectivamente, a região de Lisboa é cortada por um conjunto de vales que que a envolvem, envolvem, e de onde ser seria ia de esperar esperar a obtenção de águas susceptíveis de serem utilizadas. De norte para leste, a vasta depressão depressão que se estende desde Odivelas a Sacavém, onde encontramos a bacia do Tr Trancão, ancão, cuja utilização virá a ser equacionada no século XX, não oferecia condições de captação nessa época face à ausência de tecnologias adequadas,só adequadas, só disponíveis nos tempos modernos. A ocidente, também a ribeira de Alcântara não possibilitava a utilização das suas águas para para consumo. Contudo, continuando na direcção da serra serra de Sintra, toda a bacia hidrográfica gráf ica que, entre entre margens margens alcantiladas, alcantiladas, corta o andar de Belas, onde um grande número número de nascentes provenientes, alternadamen altern adamente, te, de camadas camadas calcária calcárias, s, que secavam secavam na na estiagem, estiag em, e de camadas de grés e arenitos, arenitos, nascentes nascentes estas perenes, debitavam água para para as ribeiras, constituía o palco ideal para o aproveitamento das águas, águas, já que as cotas a que estas ribeiras correm permitia a construção de sistemas de abastecimento que conduzissem daqui a água para Lisboa. Aí, no vale vale de Carenque, Carenque, construíram construíram os Romanos Romanos uma barragem de contrafortes no século II ou III II I da era de Cristo, a barragem de Olisipo, cujas ruínas ainda hoje são visíveis, e, a partir desta, um aqueduto aqueduto que tr transport ansportava ava a água para a cidade, chegando à colina do castelo, provavelmente portas da de Santo André. seria talvez aàs maior Península, Península, foiA esta atribuída atribbarragem, uída uma que capacidade capac idade da ordem dos 125.000 m³.

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De facto,as facto, as diversas nascentes nascentes da zona oriental, designadas normalmente por águas orientais, orientais, em oposição oposição às águas águas do futuro sistema das Águas Livres, que serão designadas por águas altas, altas, apresentam uma temperatura temperatura elevada,da elevada, da ordem dos 22 a 24°, muito superior à temperatura temperatura das águas existentes nas nascentes do termo de Lisboa, quer nas nascentes de Monsanto, Monsanto, caso das águas dos basaltos, estas só mais tarde analisadas, porque distantes da cidade, ou das outras águas então conhecidas e que cedo vieram a ser exploradas, rada s, como as que, que, mais a ocidente, ocidente, apareciam apareciam no Arsenal Arsenal da Marinha, ou que vieram a abastecer o chafariz chafariz do Rossio.

Fig. 1 - Ruínas da barragem romana de Olisipo Olisipo

A evidência do aqueduto romano chega-nos não pelos seus vestígios materiais, - para além do que resta resta da barragem, apenas se conhecem pequenos vestígios de aqueduto no sítio do Almarjão, Almarjão, no concelho concelho da Amadora Amadora - mas pelo pelo testemunho que dele dão vários autores a partir do século XVI, comovirá o humanista Francisco de Olanda que, em 1572, a propor aportuguês sua reconstrução. Os Romanos, Romanos, aliás, eram um povo de avançada avançada civiliz civilização, ação, com uma grande tradição de utilização da água. São bem conhecidas as suas suas termas, não apenas em Roma,mas Roma, mas também aqui em Lisboa e em muitas outras cidades do Império, e em Roma o abastecimento era feito por um conjunto de aquedutos ainda ainda em funcionamento nos tempos modernos, modern os, e que proporcionariam uma capitação largamente superior a 500 litros/dia/habitante.

Além da sua temperatura elevada, elevada, pelas suas características físico-químicas eram estas águas reputadas como possuindo propriedades terapêuticas para a cura de diversas doenças, estando, devido a tal facto, facto, incluídas no no Aquilégio  Aquilégio Medicinal , obra da autoria de Francisco da Fonseca Henriques,publicada Henriques, publicada em 1726. O chafariz mais antigo da cidade, o Chafariz d'El-Rei, deve o seu nome às grandes obras que aí se realizaram no reinado de D. Dinis, Dinis, desconhecen desconhecendo-se do-se a data concreta concreta da sua sua construção. Posteriormente outros foram edificados na mesma zona, zona, como o Chafariz Chafariz de Dentro, Dentro, ou dos Cavalos, Cavalos, o Chafariz Chafariz dos dos Paus, Paus, o Chafariz Chafariz da Praia, Praia, o tanque tanque das lavadeiras de Alfama ou a Bica do Sapato, esta já mais a leste do bairro. Também os estabelecimentos termais merecem merec em referên referência, cia, como as Alcaçarias Alcaçarias do Duque, Duque, ou os banhos do Batista ou os da D. Clara.

Em Portugal Portugal há que que refer referir ir,, em particula particularr, o aqueduto aqueduto romanoo da Água da Prata, em Évora, construído roman construído por Quinto Quinto Sertório em 75 a.C., a.C., e reedificado reedificado pelo rei rei D. João III em 1531, aqueduto cujo regimento regimento servirá de modelo para o que se virá a construir em Lisboa no século XVIII.

1.3 Os antigos chafarizes de Lisboa Destruídas que foram muitas das obras dos Romanos pelos povos bárbaros, bárbaros, invasores invasores do Império, Império, entre entre as quais o aqueduto aquedu to que abastecia Lisboa, Lisboa, também as necessidades necessidades de água diminuír diminuíram am face, face, por um lado, lado, ao decréscimo decréscimo da população, populaç ão, e, por outro, outro, aos diferen diferentes tes hábitos hábitos de consumo dos invasores, certamente satisfeitos satisfeitos com os recursos locais, menos abundantes. É no sítio das nascentes da zona ribeirinha, nos mananciais das camadas profundas do Terciário da colina do castelo, que irão surgir, ao longo dos séculos, chafarizes destinados ao abastecimento das populações. Já os Árabes, durante a sua ocupação, aí terão construído dispositivos - a palavra chafariz tem mesmo origem árabe - para a recolha das águas, e o próprio nome de Alfama dado ao local é reminiscência das nascentes de água termais que aí se encontram.

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Fig. 2 - Chafariz d'El Rei

1.4 Propostas para a reconstrução do aqueduto romano O aumento da população da cidade, designadamente pelo efeito da expansão marítima, marítima, cedo arrastou consigo a falta falta de água.

 

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À semelhança daquilo que se fazia um pouco por todo o lado onde a influência dos Romanos se fizera sentir, também Francisc Franciscoo de Olanda, na sua obra Da fábrica que publicada em 1572 e dirigida dirigida ao  falece à cidade de Lisboa, Lisboa, publicada rei D. Sebastião,propõe a reconstrução reconstrução da barragem romana de Olisipo e do seu aqueduto.

de governação. A cidade ocidental, onde se situava o Paço da Ribeira, seria a cidade do poder, poder, uma nova Roma cheia de palácioss e monumentos, palácio monumentos, e aí, na zona da actual Estrela Estrela,, viria a ser construído um novo palácio real e uma nova basílica patriarcal, projecto que D. João V encomenda ao arquitecto italiano Filipe Juvarra.

Para custear a obra foi lançado mais tarde o real d'água, imposto pago nos géneros géneros de primeira necessidade, tendo o Senado de Lisboa arrecadado mais de seiscentos mil cruzados, cruzad os, suficientes suficientes para para a concretiza concretização ção do projecto, projecto, os quais, porém, porém, vieram vieram a ser gastos nas festas festas que a cidade cidade organizou em honra honra do rei Filipe III de Espanha, que era Filipe II em Portugal, Portugal, quando quando da sua entrada entrada em Lisboa, Lisboa, no dia 29 de Junho de 1619.

Era o coroar de toda uma política de grandeza e protecção às artes, possibilitada possibilitada pela afluência afluência do ouro do Brasil Brasil à metrópole, e por todo um saber trazido de outros países, sobretudo de Itália, transmitido por um grande grande número de arquitectos que em Mafra desenvolveram as suas escolas.

No entanto, entanto, a obra ia ia realizar realizar-se, -se, pois após a estadia estadia do rei na cidade, cidade, há muita correspon correspondência dência trocada trocada entre entre Madrid e Lisboa, sinal de que havia uma intenção clara de se solucionar o problema da falta de água. E tudo apontava para a reconstrução do aqueduto romano, romano, já que Leonardo Torreano, arquitecto que acompanhou o rei e que com ele, no dia em que visitaram visitaram Sintra, Sintra, examinou examinou a barragem barragem romanaa e as roman as nascente nascentess vizinhas, vizinhas, ref refere, ere, entre entre os vários vários caminhos possíveis para a condução da água livre a Lisboa, que "el quarto y ultimo ultimo camino, és por el aqueducto antigo antigo de los Romanos, el qual por ir mas alto dies palmos que el de la estrada puede dar Agoa a ambas partes de la Ciudad, a San Roche, Roche, y sobre la puerta puerta de Santo Santo Andres, Andres, como dio antigamente antiga mente,, pues abra quantidad quantidad bastante bastante pera ella"1. O projecto acabou por não se concretizar devido à restauração da independência de Portugal em 1640 e ao longo período de guerra com a Espanha, durante o qual não h havia avia condições para se desviar recursos financeiros para uma obra desta envergadura.

1.5 O Aqueduto das Águas Livres Apenas no reinado de D. João V se veio a resolver o problema da falta de água em Lisboa com a construção do Aqueduto das Água Águass Livres Livres,, aquedu aqueduto to que, que, de algum algumaa fo forma rma,, terá terá seguido de perto o traçado do antigo aqueduto romano. Do século XVII somente somente tinham ficado intenções, projectos no papel, pequenas obras pontuais que não solucionavam as dificuldades da cidade, muito embora se tivesse aprofundado o conhecimento relativo às nascentes que alimentavam a bacia hidrográfica dos vales de Carenque e da Quintã, Quin tã, na zona zona da barra barragem gem roman romana, a, conheci conhecimen mento to patente no Roteiro das águas de Montemor e Caneças, Caneças, do arquitecto Tinoco. Em 15 de Janeiro de 1717 D. João V dividiu a cidade de Lisboa em duas duas cidades independentes, independentes, Lisboa Oriental e Lisboa Ocidental,cada Ocidental, cada uma com o seu bispo e os seus órgãos 1

Veloso de Andrade, Memória sobre Chafarizes Chafarizes Fontes e Bicas, p. 273.

No entanto, esta cidade nova nova continuaria a depender da cidade antiga e dos seus chafarizes no que respeita ao abastecimento de água, já que os mananciais disponíveis eram os da zona oriental,já oriental, já constatados como insuficientes para as necessidades. necessidades. Assim, e por insistência do Procurador da cidade ocidental ocidental,, Cláudio Cláudio Gorgel do Amaral, Amaral, o rei veio a publicarr, em 12 de Maio de 1731, publica 1731, o Alvará oonde nde mandava mandava dar início à obra do aqueduto, aqueduto, dando assim assim prioridade prioridade à obra pública, em prejuízo do projecto do novo palácio real. Os incêndios que a seguir ao Terramoto Terramoto de 1755 destruíram o Paço da Ribeira não nos permitem conhecer o projecto inicial, dirigido pelo arquitecto italiano António Canevari. Contudo, Cont udo, das críticas críticas que lhe são feitas pelo pelo português Manuel da Maia numa série de considerandos técnicos dirigidos ao Rei, na esperança de vir a assumir a direcção das obras, podemos concluir com bastante seguran segurança ça que Canevari pretenderia conduzir as águas até Lisboa sob pressã pre ssão, o, em canali canalizaç zações ões fech fechada adas, s, enter enterrad radas, as, em tudo tudo semelhantes semelh antes aos actuais actuais sifões, na época designados designados por "canos "can os de repucho", repucho", aplicando aplicando o princípio princípio dos vasos comunicantes. Manuel da Maia contrapõe que os canos de repucho não suportariam a pressão da água, rebentando e deixando a cidade sem água, água, ficariam ficariam entupidos entupidos pelos sedimentos sedimentos arrastados por esta, e acusa mesmo Canevari de não estar a medir correctamente os nivelamentos dos terrenos, terrenos, ficando, por conseguinte conseguinte,, a obra mal mal feita. feita. Manuel Manuel da Maia e Canevari divergiam também na forma de medição da produção produ ção das nascentes, nascentes, encontran encontrando do o italiano italiano valores inferiores aos do português. Face a todos estes ataques, ataques, Canevari Canevari regressa regressa a Itália e Manuel Manu el da Maia é encarrega encarregado, do, em Agosto Agosto de 1732, de assumir a condução dos trabalhos, trabalhos, numa direcção conjunta conjunta com o arquitecto Silva Pais e o engenheiro Azevedo Fortes. Manuel da Maia abandona as várias frentes de trabalho abertas por Canevari, e que denotavam a consciência clara da necessidade de aproveitar a água de diversas d iversas nascentes, e muda-se muda-se para uma uma outra nascen nascente, te, a da Água Livre, Livre, que era mesmo a mais abundante. Havia que chegar rapidamente com água a Lisboa, posteriormen posteriormente te os caudais do Aqueduto seriam aumentados com a água de outras nascentes.

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sozinho na direcção face à partida para o Brasil de Silva Pais, e à frequente frequente ausência de Azevedo Fortes, engenheiro-mor do reino. Por outro havia divergências de opiniões acerca do local para a travessia do Vale de Alcântara. Manuel da Maia, certamente, construiria um aqueduto menos monumental, atravessando o vale numa numa zona menos profunda, profunda, provavelmente por Palhav Palhavã, ã, para atingir atingir S. Pedro Pedro de Alcântara Alcântara,, às portas do Bairro Alto, onde entretanto haviam começado as obras para a construção do reservatório de chegada das águas.

Fig. 3 - Mãe d'Água Velh Velhaa - Nascente Nascente da Água Livre. Livre. Local onde Manuel da Maia iniciou os seus trabalhos.

Em cena estava estava um outro arquitect arquitecto, o, Custódio Custódio Vieira, Vieira, que  já vinha acompanhando os trabalhos desde o início, pois participara em reuniões e medições diversas,e diversas, e que tinha uma solução diferente, a construção de uma série monumental de arcos a atravessar o vale na sua parte mais profunda. Era um projecto projecto mais arroja arrojado, do, mais ao gosto do rei, rei, e que apontava para uma zona mais mais alta, para onde a cidade estava a crescer.

Muito embora Manuel da Maia conhecesse o princípio dos vasos comunicante comunicantes, s, vai construir construir um aqueduto aqueduto através do qual a água vai chegar a Lisboa apenas movida pela gravidade, deslizando em caleiras caleiras de pedra pedra abertas. Maia opta pela construção de duas caleiras, caleiras, separadas por um um passeioo central, passei central, pois que, que, para uma boa manutenção manutenção do do Aqueduto, tornar-se-ia necessário limpar frequentemente frequentemente as caleiras, caleiras, e assim,com assim, com duas,a condução condução da água não seria interrompida.

Fig. 5 - Arcaria do Vale Vale de Alcântara

A transferência da direcção das obras para este novo arqui-

Fig. 4 - Caleiras separadas separadas pelo passeio central 

Relativamente aos materiais a utilizar nas canalizações, rejeita reje ita o chumbo, que dava más caracte característica rísticass à água, tal como rejeita rejeita o ferro, ferro, que, na época, época, ainda não não apresentav apresentavaa uma qualidade suficiente suficiente para esta finalidade, e todos os outros materiais à excepção da pedra calcária, abundante em toda a região onde se vai desenvolver a construção do Aqueduto. Em 1736 já se trabalhava no no Aqueduto em Monsanto, Monsanto, no sítio das Três Três Cruzes, caindo então a obra num impasse. Por um lado, Manuel da Maia encontrava-se encontrava-se praticamente praticamente

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tecto é determinante para a evolução da cidade. c idade. Abandona-se a obra de S. Pedro de Alcântara e escolhe-se a confluência do Rato, próximo da qual qual novos pólos urbanos urbanos se vinham desenvolvendo desenvolven do junto aos conventos, para a nova localização do reservatório. Aliás, podemos constatar hoje, pelos desenvolvimentos volvime ntos ulteriores ulteriores do sistema, sistema, das vantagens vantagens desta nova localização do reservatório e desta nova inflexão do Aqueduto, que possibilitou a extensão extensão dos seus ramais de distribuição distrib uição para a Boa Morte, em Alcântara, Alcântara, zona próxima próxima da qual surgirá o palácio das Necessidades, e para o Campo de Santana e Intendente, Intendente, quase a tocar a colina do Castelo, onde outrora o aqueduto romano terá chegado. Vieira não chega a ver a água entrar Vieira entrar em Lisboa, Lisboa, ela só chegará em 3 de Outubro Outubro de 1744, já após a sua morte, estando a obra a ser dirigida interinamente pelo capitão Rodrigues Franco. A entrada de Carlos Mardel na direcção das obras do Aqueduto Aquedu to terá lugar logo de seguida, seguida, devendo-se devendo-se a este

 

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arquitecto,, de origem arquitecto origem húnga húngara, ra, o desen desenvolvim volvimento ento da distribuição da água na cidade, a partir do reservatório da Mãe d'Água d'Água das Amoreiras, Amoreiras, cujo projecto projecto se lhe deve, bem como o de diversos chafarizes e dos arcos monumentais da Rua das Amoreiras, Amoreiras, que celebra a obra, e da Rua de S. Bento, este desmontado para alargamento da entrada na praça fro fronte nteira ira ao palácio, palácio, e mais tarde tarde reconst reconstruído ruído na na Praça Praça de Espanha.

faziam a manutenção do sistema e geriam os caudais do Aqueduto, e um exército de cerca de 3000 aguadeiros que, organizados em companhias, vendiam água ao ao domicílio e igualmente combatiam os incêndios que devastavam a cidade. A gestão dos caudais no Aqueduto apresenta alguns aspectos que devem aqui merecer a nossa atenção, e à luz dos quais também temos que fazer uma leitura das soluções técnicas e arquitectónicas adoptadas para o efeito. Já foi atrás referida a diversidade das águas no que respeita às suas características características físico-químicas. Umas, fortemente cal calcár cárias ias,, como como as da nascen nascente te da Água Água Livre, Livre, na Mãe Mãe d'Água Velha, Velha, provocavam, provocavam, pela precipita precipitação ção do calcário calcário,, incrustações que era necessário remover periodicamente, raspando raspa ndo as caleiras. caleiras. De outras nascentes, nascentes, situadas situadas em camadas de grés e arenitos, a água arrastava arrastava sedimentos que a turvavam. Aqui era necessário proceder à sua decantação, decan tação, pelo que, em diversas diversas clarabóias, clarabóias, encontram encontramos os bacias redondas onde a água perde velocidade, depositando-se os sedimentos no fundo. Também junto de cada janela, agora mais rasgadas face a uma maior necessidade de laboração,bem bacias rectangulares desempenhavam idênticas idênágua. ticas funções, como as de quebrar a velocidade da

Fig. 6 - Reservatório da Mãe d´Água d´Água das Amoreiras

O sistema do Aqueduto Aqueduto das Águas Livr Livres, es, onde, num aqueduto com cerca de 14 14 quilómetros de extensão, entroncam aquedutos que reúnem águas de sessenta nascentes, num total de aproximadamente 58 quilómetros de aquedutos, incluindoo os de distribuição incluind distribuição na cidade, foi dado por concluído em 1799,quando 1799, quando foi dissolvida a última sociedade de mestr mestres es pedreiros, empreiteiros da obra. obra. Dada a tecnologia utilizada de condução da água em caleira aberta, o Aqueduto condicionou a forma de abastecimento a uma rede de chafarizes que se foram construindo até quase meados meados do século XIX, XIX, rede ecidade. sta que, que, por sua vez, vez, condiciona o próprio crescimento da esta Lisboa estende-se estende-se então, então, dos Barbadinh Barbadinhos, os, onde na na zona ribeirinha ribeiri nha corriam corriam as águas orienta orientais, is, até Alcântara Alcântara,, onde vemos o chafariz chafariz da Praça da Armada, Armada, e, para norte, norte, seguindo seguindo as encostas encostas do Vale de Alcântara, Alcântara, os chafarizes chafarizes das das Necessidades e do Arco Arco do Carvalhão, este já a chegar ao alto de Campolide, lhe delimitavam o perímetro. Ainda nos limites norte da cidade, mais para para leste, leste, encontram encontramos os os chafarizes de S. Sebastião da Pedreira, Pedreira, Cruz do Tabuado, Tabuado, Campo de Santana e Intendente. Dentro deste perímetro, os chafarizes chafarizes que se construíra construíram m (Rat (Rato, o, Carmo, Carmo, Loreto Loreto e outros) eram, eram, além de fontes de abastecimento, elementos de ordenamento urbano que tornavam as praças onde eram colocados em pontos de encontro, locais de convívio. Em pleno pleno século século XIX, XIX, a "indús "indústria tria da água", água", aplican aplicando do aqui, num período período de proto-indus proto-industriali trialização, zação, um conceito conceito contemporâneo, empregava uma equipa de 60 homens que

Fig. 7 - Bacia de decantação redonda

Normalmente,, nos vértices, Normalmente vértices, as bacias apresen apresentam tam dimen dimen-sões superiores,o superiores, o que permite evitar que a água transborde. Regraa geral, no Aqueduto Regr Aqueduto não há galerias galerias em curva, antes uma sucessão de segmentos de recta. Nos poucos locais onde a solução adoptada pelo arquitecto foi a de construir aqueduto aqued uto em curva, aí o passeio central central sobe, sobe, afundando, afundando, consequentemente, as caleiras. Na cidade iam-se generalizando os abastecimentos privados. De um lado, os proprietários de águas nas zonas atravesatravessadas pelo pelo Aqueduto que, que, para recebere receberem m água no seu palácio ou convento, convento, em Lisboa, construíam, construíam, à sua sua custa,

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aquedutos ligando as suas nascentes a um dos aquedutos do sistema. sistema. Depois, Depois, em Lisboa, Lisboa, de um aqueduto aqueduto de distridistribuição, buiç ão, partia partia uma canaliz canalização ação,, agora agora fechada fechada,, af aferid eridaa para três quartos de um débito diário calculado como sendo a sua produção, valor obtido a partir da medição da produção das suas nascentes ao longo de vários meses do ano. De outro lado havia os estabelecimentos públicos que passaram a receber directamente água do Aqueduto, bem como outros particulares ou ordens religiosas, religiosas, beneficiários de concessões de água, quer traduzidas em em caudais determinados, quer em sobejos dos chafarizes. chafarizes. Entre estas entientidades, são de notar notar as indústrias indústrias que despontav despontavam, am, como o caso da Real Real Fábrica das Sedas, cuja localização próxima do Aqueduto é determinante para o desenvolvimento do bairro das Amoreiras. Havia ainda os jardins públicos, agora tornados possíveis, que recebiam recebiam água directam directamente ente do Aqueduto, Aqueduto, como o Passeio Público e o Passeio Passeio da Estrela, este com um aqueduto que, saído do Aqu Aqueduto eduto das das Janelas Janelas Verdes, Verdes, aí conduzia conduzia a água, o outro recebendo-a recebendo-a a partir da mesma galeria que abastecia o chafariz da Cotovia. Para a gestão de todo este sistema vemos, nos aquedutos de distribuição, distribuição, não apenas apenas caleiras caleiras abertas, mas também canalizações fechadas, com algumas pedras amovíveis para para se poder limpar o seu seu interior, interior, colocadas frequentemente frequentemente em paralelo paralelo com com as caleiras caleiras abertas, abertas, a fim de, de, a partir de de bacias intermédia intermédias, s, como a pia do Penalva, no cruzame cruzamento nto da Rua Formosa (hoje Rua do Século), ou a pia do Teotónio, Teotónio, próximo do Arco das Amoreiras, a água ser conduzida com pressão, aplicando-se o princípio dos vasos vasos comunicantes, por forma a possibilitar a sua chegada a pontos mais elevados. Exemplos disso são as colunas ascensionais que permitiam a subida da água às bicas dos chafarizes.

Fig. 9 - Chafariz do Carmo

Do grande reservatório da Mãe d'Água das Amoreiras apenas saía água para os chafarizes abastecidos pelo Aqueduto da Esperança e para o chafariz do Rato. Para os chafarizes da linha do Loreto Loreto a água descia mais atrás, por um pilar de um dos últimos arcos, arcos, seguindo em canalização fechada, fech ada, sob pressão. pressão. Se assim não fosse, fosse, e de acordo com Veloso de Andrade, "se deste Depósito corresse para os dez Chafarizes acima mencionados, mencionados, só a água que ele contém, ficaria despejado em seis dias"2. Para controlar todo este sistema havia que possuir um exacto conhecimento das dotações atribuídas aos diversos consumidores consumi dores privilegiados, privilegiados, proprietários proprietários de água ou não, da água que corria para os chafarizes e da que era produzida pelas nascentes. Em média chegavam a Lisboa 3500 m³ de água por dia, baixando os caudais a cerca de metade desse valor durante a estiagem. estiagem. Porém, Porém, nos meses meses de abundância, abundância, a produção produção das nascentes era largamente superior à capacidade de vazão do Aqueduto. Assim, tornava-se necessário necessário regular os caudais, devolvendo a água às ribeiras em desaguadouros estrategicamente colocados ao longo dos diversos aquedutos, diminuindo ou eliminando o caudal das caleiras, para que a água de outra nascente pudesse entrar no circuito num entroncamento situado a jusante. Havia também que eliminar elimin ar,, através através destes desaguadour desaguadouros, os, águas turvas a seguir a fortes chuvadas, chuvadas, ou que se soubesse ou houvesse suspeitas de estarem contaminadas. Daqui resultava a manutenção equilibrada dos cursos de água naturais, naquilo a que hoje se aplica a designação de desenvolvimento sustentável.

Fig. 8 - Coluna ascensional ascensional do chafariz do Carmo

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Veloso de Andrad Andrade, e, o. cit., p. 330.

 

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1.6 Os projectos projectos de Pezerat Pezerat face à falta falta de água no século XIX

1.7 A 1ª. Companhia das Águas (1856) (1856) e o começo do abastecimento domiciliário

A situação situação em Lisboa, nos meados meados do século XIX, tornou-se tornou-se dramática, dramá tica, não atingindo, atingindo, na estiagem, estiagem, a água aduzida pelo

Em 20 de Julho de 1855 foi o Governo autorizado a contratar em concurso público o fornecimento das águas precisas para o abastecimento de Lisboa, na sequência de idênticas diligências que tiveram lugar anteriormente, mas que não não haviam conduzido a nenhuma solução.

Aqueduto, Aquedu que haviam haviam dispendidos, dispe até 1799, 1799,supemais de cincoto, milem e duzentos consido contos tos de reis,ndidos,até uma capitação rior a 6 ou 7 litros/dia/habitante, para uma população que rondaria os 300.000 habitantes. Em 1852 o Engenheiro Pezerat, Pezerat, da Câmara Municipal de Lisboa, apresentou diversos planos no sentido de se aumentar os volumes de águas disponíveis. No que se refere refere às águas orientais, poder-se-ia evitar a sua perda para o Tejo represando-as na zona ribeirinha e elevando-as elevan do-as aí, com máquinas máquinas a vapor, vapor, para um reserreservatório a edificar em Santa Luzia. Pezerat estima em 790 m³ diários a quantidade de água que assim se poderia aproveitar, prevendo, preve ndo, para esta esta obra, obra, um custo de 111:573 111:573$000 $000 reis. reis. Relativamente às águas altas,projecta altas, projecta a construção de uma grande reserva de água no vale da Quintã, com uma capacidade prevista prevista de 1 300 000 m³, destina destinada da a armazenar armazenar,, no Inverno, Inver no, água que poderia poderia ser utilizada utilizada na na estiagem, estiagem, reduzindo desta forma a sua carência na cidade. Desta albufeira albuf eira,, onde os lodos lodos se depositariam, depositariam, a água passaria passaria por um sistema de filtros de areia para outra, construída mais abaixo, abaixo, no vale de Carenque Carenque,, próximo próximo da Mãe d'Água Velha. Esta água, água, purificada, e por um processo processo de sifonagem, sifonagem, entraria no Aqueduto, chegando desta forma à cidade. PPara ara este sistema de barragens prevê Pezerat um orçamento de 88:689$940 reis.

Em 1855, 1855, e antes antes do ref referi erido do concur concurso, so, uma empr empresa esa constituída pelos ingleses Duarte Meddlicot e Thomas Rumball efectua um contrato provisório com o Governo, contrato este este que não podia, no entanto, entanto, ser ratificado sem o respectivo concurso público. Quem veio a ganhar efectivamente o concurso foi a outra empresa concorrente, que tinha como directores Alberto Carlos Cerqueira Cerqueira de Faria, Filipe Folque e Bento Bento Coelho da Fonseca, estabelecendo-se em 1856 e firmando o contrato com o Governo em 29 de Setembro Setembro de 1858 1858,, tomando-se tomando-se como base para as condições do contrato a população da cidade em 220.000 habitantes. Nascia, Nascia, assim, a Companhia Companhia da Empresa das Águas de Lisboa (1ª. Companhia). A Companhia vai recorrer aos serviços do engenheiro francês fran cês Mary, Mary, de Paris, Paris, que organiza organiza diversos diversos planos planos no sentido de aumentar a capacidade de produção do sistema do Aqueduto e desenvolve projectos para o início do abastecimento domiciliário na cidade. Contudo, Contudo, e apesar de a utilização de máquinas a vapor já ser corrente um pouco por toda a Europa, Europa, utilizando-se já as "pompes à feu" feu" em Paris no século XVII para elevação da água, Mary não vai utilizar máquinas em Lisboa, vai antes aplicar unicamente o princípio princípio dos vasos comunicante comunicantes, s, agora, agora, porém, porém, com a utilização de sifões de ferro fundido. No que diz respeito à captação de águas, Mary vai construir um novo aqueduto subsidiário do Aqueduto das Águas Livres, o Aqueduto Aqueduto da Mata, que traz ao principal principal as águas águas de Belas,do Brouc o,aVale de Lobos e Vale Vaados le de Figueira. Figueir Poros outro outr o lado, sãoBrouco, nessa ness época continu continuados os trabalh traa. balhos no Aqueduto das Francesas, para se trazerem a Lisboa as águas da Serra de Carnaxide. Nesta matéria a Companhia despreza a opinião do geólogo General Carlos Ribeiro, favorável à captação de água no Tejo, Tejo, a montante de Santarém.

Fig. 10 - Projecto de Pezerat para as reservas de águas nos vales da Quintã e Carenque

Os projectos de Pezerat Pezerat acabaram por não ser concretizados dados os perigos que as reservas reservas projectadas, a céu aberto, poderiam representar para a saúde pública. Por outro lado, em breve outras soluções iriam aparecer, aparecer, com a consticonstituição da 1ª. Companhia das Águas de Lisboa.

Relativamente à distribuição, Mary divide a cidade em três zonas altimétricas altimétricas,, baixa, média e alta, alta, e estabel estabelece ece uma rede de reservatórios para regularizar a distribuição de forma a ter pressões constantes e suportáveis pelas canalizações. zaçõe s. Assim, Assim, na parte parte ocidental ocidental da cidade, cidade, para a zona alta,, no alto alta alto de Campo Campolide lide,, constr constrói ói o reserv reservatór atório io do Pombal,l, a zona média virá Pomba virá a ser abastecida pelo reserreservatórioo do Arco, situado vatóri situado um pouco acima acima do Arco Arco das Amoreiras, e para a zona baixa será construído o reserreservatório da Patriarcal, Patriarcal, no subsolo da Praça Praça do Príncipe Real. A parte oriental da cidade será abastecida por duas cisternas, uma na igreja da Penha de França e outra na Graça,na Graça, na cerca de S. Vicente.

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Fig. 11 - Interior do reservatório da Patriarcal, vendo-se ao fundo a  galeria que o liga ao Aqueduto do Loreto

Estes reservatório reservatórioss recebiam água do Aqueduto, Aqueduto, estando estando todo o sistema interligado interligado por meio de sifões sifões,, colocad colocados, os, sempre que possível, dentro das galerias dos aquedutos do sistema das Águas Livres. Livres. Na zona média, o reservatório do Arco recebia recebia directamen directamente te a água do Aqueduto, Aqueduto, que o delimita a sul, através de uma galeria. O reservatório da Patriarcal era alimentado por um sifão colocado no Aqueduto do Loreto. Para abastecimento da zona alta, e estando esta acima da entrada das águas do Aqueduto, Mary projectou um sifão instalado dentro do Aqueduto das Águas Livres Livres que, de cota suficient suficientemente emente elevada elevada na na Porcalhota, conseguia trazer água sob pressão ao reservatório do Pombal. Do Pombal saía água para a cisterna da Penha de França através de um sifão colocado no Aqueduto do Campo de Santana, e da Penha de França descia à Graça. Uma das propostas da Companhia incluídas no seu contrato era a da dupla canalização. À semelhança do que se praticava em Paris, a Companhia pensava estabelecer uma rede de distribuição de água de qualidade superior para consumo humano,ee outra de qualidade inferior para regas e lavagens. humano, Tal, porém, nunca entre entre nós nós veio a ser ser posto em prática prática.. A 1ª. Companhia não conseguiu vencer as dificuldades que se lhe lhe depara depararam ram,, esgotou esgotou o seu seu capita capitall nas obras, obras, e não conseguiu conseguiu fornecer fornecer à cidade, nos prazos estipulado estipulados, s, a quantidade de água a que se obrigara pelo contrato. Já no final da sua curta existência,e existência, e solicitando novo prorrogamento de prazo ao Governo, a Companhia avançava com a hipótese hipótese de captar captar água no no TTejo, ejo, hipótese hipótese que, aliás, era proposta pelo General Carlos Ribeiro e que a Companhia rejeitara reje itara.. Para Carlos Carlos Ribeiro, Ribeiro, que não chega a estudar estudar exaustivamente a questão mas que entende que a água, captada acima acima de Santarém, Santarém, poderia ser ser filtrada filtrada pelas camadas natura naturais is do leito leito do rio e poderia, poderia, portanto, resolver por largos anos o problema da sua falta na cidade, a solução a adoptar seria semelhante àquela que outras grandes cidades haviam adoptado, de recorrer aos rios que as banhavam, banhavam, introduzindo introduzindo processos processos de depuração depuração das águas que a tecnologia já possibilitava.

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O Governo, porém, não reconheceu reconheceu às águas do Tejo Tejo qualidade suficiente para serem introduzidas no abastecimento,  já que o contrato estipulava que todas as novas águas a serem aproveitadas não deveriam ser de qualidade inferior às do Aqueduto das Águas Livres. Tal opinião veio a acelerar a rescisão unilateral do contrato contrato por parte do Governo, que, por Decreto de 23 de Junho de 1864, pôs fim à Companhia. Toda a acção da Companhia insere-se no mesmo paradigma anterior anter ior,, não se tendo, apesar apesar da adopção do princípio dos vasos comunicantes comunicantes e do início do abastecimento domiciliário, dado o "salto epistemológico" para um novo paradigma tecnológico. O momentum tecnológico, tecnológico, uti utiliza lizando ndo aqui aqui o conceito desenvolvido por Thommas Hugges e que consiste na definição de cada tempo e cada sistema tecnológico como uma matriz cujos elementos componentes são o conhecimento científico científico e as técnicas, técnicas, mas também os aspectos aspectos sociais, políticos, económicos, procedimentos administrativos, etc., matriz essa que tem raízes no momentum precedente, mas que prolonga os seus efeito em momenta subsequentes, continua a ser o do Aqueduto. O desenvolvimento científico e tecnológico não havia ainda fundamentar e levarà àatingido práticaum prática as estádio opiniõesque de permitisse Carlos Carlos Ribeiro, Ribeir o, e dar suporte derradeira alternativa que a Companhia afinal possuía. Um século mais tarde, num outro estádio de desenvolvimento desenvolvimento científico e tecnológico, o Tejo Tejo virá a ser a grande solução para o problema da falta de água em Lisboa.

1.8 A 2ª. Companhia das Águas Águas e o Alviela No interregno entre a 1ª. e a 2ª. Companhia das Águas o Governo, Govern o, no Ministério Ministério das das Obras Públicas Públicas,, e pela mão do Engenheiro Engenh eiro Joaquim Joaquim Nunes de Aguiar, Aguiar, coadjuvado coadjuvado pelo Engenheiro Joaquim Pires de Sousa Gomes, irá desenvolver o projecto do Alviela. O General Carlos Ribeiro não fora favorável à opção pelo Alviela. A captação de água na quantidade necessária para o abastecimento de Lisboa acarretaria para aface agricultura daquela região. Porém foi agraves opçãoprejuízos do Governo à apreciação feita das águas do Tejo, Tejo, e dado outras outras possíveis opções, opções, como a das nascentes da serra de Sintra, não terem viabilidade. O projecto inicialmente delineado previa a condução das águas desde os Olhos de Água até um reservatório a construir numa zona alta fora fora da cidade, provavelmente no Arco do Cego, Cego, funcionando, funcionando, a partir partir daí, daí, a gravidad gravidadee para para as fazer chegar a todos os pontos da cidade. Para isto, contudo, era necessário dar elevação à água por meio de máquinas, havendo que construir uma estação elevatória na zona das nascentes. Entretanto, e perante as dificuldades da Câmara em satisfazer Entretanto, as necessidades da cidade, Carlos Zeferino Zeferino Pinto Coelho, advogado e deputado conservador, conservador, homem que pertencera à 1ª. Companhia, Companhia, defende defende junt juntoo do Governo a solução solução da constituição de uma nova companhia. Após várias diligências e negociações, o contrato entre o Governo e a nova companhia companhia,, de que Pinto Pinto Coelho será será o Director Director,, foi

 

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celebrado em 27 de Abril de 1867, vindo a Companhia a ser declarada oficialmente constituída por Decreto de 2 de Abril de 1868. De imediato os engenheiros Aguiar e Sousa Gomes ingressaram nos quadros da Companhia, trazendo consigo os projectos já iniciados. O objectivo principal da hia constituição denominada denomi nada CAL CA L - Companhia Compan das Águas Águas da de Lisboa, LiCompanhia, sboa, era a concretização do projecto do Alviela, fornecendo à cidade um volume de água correspondente a uma capitação de 100 litros/dia/ha litros/dia/habitan bitante, te, computando-s computando-se, e, no início início da exploração, explor ação, a população população a abastecer abastecer em cerca cerca de 200.000 200.000 habitantes. A primeira primeira iniciativa iniciativa da Companhia, Companhia, logo em 1868, foi a da construção de um reservatório e de uma estação elevatória no sítio do antigo chafar chafariz iz da Praia, para elevar elevar para a Verónica, na Graça, as águas orientais que se perdiam para o Tejo, Tejo, ideia já anteriormente defendida por Pezerat. Pezerat.

Porém, essa expansão será inferior ao pretendido enquanto enquanto a Companhia não dispuser de um instrumento importante, imp ortante, contemplado no contrato,que contrato, que leve os particulares a contratar o fornecimento de água - o regulamento dos encanamentos particulares - obrigando os proprietários dos prédios acima de um determinado determinado nível de rendimento, a construir, construir, à sua custa, as canalizações nas habitações. Na análise desta fase de industrialização do abastecimento abasteci mento de água, água, não podemos podemos deixar deixar de ter em consider consideração ação o facto de, de, agora, agora, haver já já um comércio comércio interna internacional cional de produtos industriais desenvolvido, desenvolvido, e havermos entrado entrado no caminho da normalização das peças e acessórios utilizados no abastecimen abastecimento. to. Aliás, só em 1852 havia havia sido posto posto em vigor, vigor, em Portugal, Portugal, o sistema decimal decimal para as medidas medidas lineares, linea res, arrastandoarrastando-se, se, por alguns alguns anos, a sua extensão extensão às outras medidas. O rigor e a universalidade necessários à industrialização demoraram bastante tempo a alcançar. Quanto ao Alviela, a Companhia alterou o projecto inicial. Havia que construir uma estação elevatória a cerca de 100 km de Lisboa, já que era necessário necessário dar uma elevação de 54 m acima das nascentes para que a água conseguisse atingir a cidade no ponto pre tendido, o, osóque era se algo de bastante complicado para apretendid época, não no que referia à deslocação das peças das máquinas, mas sobretudo face às eventuais avarias e consequentes necessidades de reparação das mesmas. Assim, a Companhia decidiu trazer as águas liv livrem rement ente, e, pel pelaa gravid gravidade ade,, num aque aquedut dutoo até Lisbo Lisboa, a, e aqui construir a estação que as elevava para as diferentes zonas a abastecer.

Fig. 12 - Máquina a vapor da Estação Elevatória da Praia

Para esta estação a Companhia irá adquirir à casa Windsor & Fils, engenheiro engenheiross mecânicos mecânicos estabelecidos estabelecidos em em Ruão, na Normandia, duas máquinas verticais de efeito efeito duplo com dois cilindros, de expansão variável e de condensação, ditas do sistema Woolf. Cada uma destas máquinas tinha uma capacidade de elevação de 1.900 m³ diários de água a uma altitude de 73 m acima do nível do poço de alimentação das bombas, incluindo a perda de carga. Cada máquina podia produzir uma força de cerca de 23 cavalos-vapor de água elevada, ou seja 30 cavalos-vapor sobre a árvore do volan volante. te. As máquinas eram alimentadas por três caldeiras de sistema vulgar,, corresponden vulgar correspondendo do cada uma a uma superfície superfície de aquecimento aqueci mento de 60 60 m², e consumiam, consumiam, no máximo, máximo, 1,9 kg de carvão por hora e por força de cavalo-vapor, cavalo-vapor, de 75 quilogrâmetros. A introdução da máquina a vapor no abastecimento de água em Lisboa representava um passo importante na evoluçãoo desta indústria, evoluçã indústria, e vai possibilitar possibilitar,, de imediato, imediato, uma expansão significativa do abastecimento domiciliário.

Fig. 13 - Entrada das águas no canal Alviela no recinto dos Olhos d'Água

Emboraa o canal fosse mais extenso, Embor extenso, as vantagens vantagens deste novo projec novo projecto to eram evidente evidentes, s, havend havendo, o, inclusi inclusive, ve, menor menor necessidade de construção de obras obras de arte, o que diminuía os custos do projecto. O local escolhido para o reservatório de chegada e para a estação elevatória foi a cerca do convento dos Barbadinhos italianos, na periferia periferia da cidade, na zona ribeirinha oriental. A construção do sistema não se deu sem sobressaltos, questões de natureza política que dificilmente foram ultrapassad pas sadas, as, mas em em que à Compa Companhi nhia, a, no fim, fim, acabou acabou por por

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ser dada plena razão. Tratava-se da aprovação do regulamento das canalizações particulares, instrumento previsto previsto no contrato, e sem o qual a Companhia Companhia não conseguiria conseguiria garantir a sua sobrevivência económica. A oposição da sociedade fez-se sentir contra um regulamento deste dest semelhança semelha nça do iria acont ecer, , por exempl exemplo, o, noe tipo, Porto Portoà alguns alg uns anos anos mais maque is tarde, tar de,acontecer em contexto co ntexto semelhante, pois tal imposição representava representava um atentado contraa as liberdades contr liberdades constituciona constitucionais. is. Aqui, Aqui, em Lisboa, Lisboa, a Companhia, para conseguir conseguir a aprovação do regulamento, acabou por parar as obras do Alviela em 1873, tendo que enfrentar processos em tribunal. Ao fim de dois anos de batalhas batalh as judiciais, judiciais, quando quando veio a ter garantias garantias de publicação do regulame regulamento, nto, retomou retomou as obras, obras, vindo o sistema sistema do Alviela a ser inaugurado em 3 de Outubro de 1880, acabando por ficarem sem efeito as sanções aplicadas à Companhia, Compan hia,ee vindo, mais tarde, tarde, a ser prorrogado prorrogado o prazo de concessão pelo tempo de paragem das obras, passando a data do fim da concessão para 30 de Outubro de 1974. Lisboa dispunha dispunha agora, agora, para além além das águas altas e das águas orientais orientais,, de um volume de 30.000 30.000 m³ diários diários de água. A estação elevatória foi inaugurada com três máquinas apenas, apena s, ficando ficando o espaço para para uma quarta quarta máquina, máquina, que viria ser colocada em 1889.

Fig. 15 - Máquina a vapor vapor da Estação dos Barbadinhos

Cada máquina accionava, directamente através através do balanceiro, duas bombas verticais, verticais, colocad colocadas as simetricamente simetricamente em relação ao eixo do balanceiro. Para a alimentação das máquinas foram foram adquiridas cinco caldeiras a vapor, vapor, com geradores gerad ores de vapor vapor cilíndricos cilíndricos,, corresponde correspondendo, ndo, cada um, a uma superfície de aquecimento de 90 m². Os construtores garantiam que o consumo de combustível não ultrapassaria 1,200 kg de carvão por hora e por cavalo-vapor de 75 quilogrâmetros. O carvão a utilizar deveria ser carvão carv ão inglês inglês,, de boa quali qualidade dade,, com, com, pelo menos menos,, 45% de 3 carvão graúdo . A quarta máquina veio a ser colocada na sequência de um novo contrato celebrado em 29 de Outubro Outubro de 1888, dado que a Companhia havia já procedido às obras estipuladas no contrato de 1868, e havia que dispor de um instrumento legal que permitisse dar expansão ao desenvolvimento das infra-estruturas do abastecimento.

Fig. 14 - Fachada da Estação Elevatória a Vapor dos Barbadinhos

As máquinas, à semelhança do que acontecera acontecera na estação da Praia, foram foram adquiridas adquiridas à casa Windsor Windsor & Fils, de Ruão. Tr Tratavam-se atavam-se de máquinas verticais, de balanceiro, de efeito efeito duplo, com dois cilindros, e de expansão variável, variável, do sistema Woolf. A primeira máquina destinava-se a elevar um volume de água de 10.000 m³ em 24h a uma altura altura de 47 m, incluindo a perda de carga, para o reservatório reservatório da Verónica, na Graça, que abastecia a zona baixa, ou seja, aproximadamente 139 139 litros de água por segundo. A segunda e terceira máquinas deveriam elevar em conjunto um volume de 12.000 m³ em 24 h, a uma altura altura de 77 m, incluindo incluindo a perda de carga, carga, para a cisterna do Monte, de onde a água ia por sifão ao reservatório reserv atório do Arco, Arco, na zona zona média, média, ou seja, seja, aproximadaaproximadamente 83 litros de água por segundo cada máquina. Cada uma das três máquinas deveria corresponder a uma força efectiva sobre a árvore do volante de 120 cavalos-vapor de 75 quilogrâmetros.

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No que se refere à elevação elevação da água, para que ela chegasse à zona alta tornou-se necessário construir uma estação elevatória junto do reservatório do Arco, com dois grupos elevatórios, eleva tórios, sistema sistema Worthington, Worthington, um de tríplice tríplice expansão, elevando 10.350 m³ por dia a 26 m de altura, e o outro de simples expansão, elevando 5.000 m³. Estas máquinas eeram ram alimentadas com o vapor produzido por duas caldeiras aqui-tubulares do tipo De Nayer. Dado que a água do Alviela agora chegava ao Arco e ao Pombal,l, misturando-s Pomba misturando-see com as águas altas do Aqueduto das Águas Livres, também do Pombal atingia a Penha de França, Fran ça, através através do sifão construído construído pela 1ª. Companhia. Companhia. 3

No comércio, havia diversos tipos de carvão de acor acordo do com o tamanho. Um carvão mais miúdo teria, certamente uma com com-bustão mais rápida, e uma menor superfície de aquecimento.

 

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A expansão do abastecimento domiciliário tornou-se uma realidade. Se antes de 1868 apenas 143 consumidores tinham água canalizada, no final desse ano o seu número passaraa a 260, em 1870 a 4.009, passar 4.009, em 1875 a 11.032, 11.032, em 1880 a 16.540, 16.540, e em 1883, três anos após a inauguraçã inauguraçãoo do Alviela, já tínhamos 27.167 consumidores. consumidores.

O País atravessava um período de grande instabilidade política polít ica e económica, económica, com sucessiva sucessivass quedas do Governo, Governo, e, mesmo após a implantação da República, a instabilidade continuou conti nuou a fazer fazer-se -se sentir sentir,, e, com a 1ª. Guerra Guerra Mundial Mundial de 1914-18 e a consequente subida subida dos preços, não havia condições para a Companhia avançar com este projecto.

Com o excesso excesso de água que tinha, tinha, a Companhia Companhia decidiu proceder à montagem de uma moderna lavandaria industrial,no trial, no Regueirão Regueirão dos Anjos, Anjos, iniciativa iniciativa que, no entanto, entanto, não corresponde corre spondeu u às expectativas, expectativas, dando elevados elevados prejuízos. prejuízos.

Par Paraa além disso, levantavam-se levantavam-se objecções técnicas ao projecto, pois o caudal do Rio Tejo, no Verão, baixava para níveis que punham punha m em risco o abastecimento, abastecimento,e, e, por outro lado,a água era fortemente mineralizada.

Em 1885, 1885, com a anexação anexação a Lisboa Lisboa dos concelh concelhos os dos Olivais e de Belém, a cidade ficou com uma população de 311.471 311.4 71 habitante habitantes, s, estando estando a Companhia Companhia obrigada, obrigada, pelo contrato, a abastecer toda a cidade agora aumentada. Era necessário, necessário, portanto, portanto, um conjunto conjunto de obras que permitissem expandir o abastecimento, abastecimento, e da negociação do novo contrato de 1888 constaram a construção do reservatório de Campo Campo de Ourique, Ourique, com capacidade capacidade de 120.000 120.000 m³, m³, a construção de mais um compartimento no do Pombal, duplicando a sua capacidade para 12.000 m³, construção de um novo reservat reservatório ório na Ajuda, Ajuda, com capacidade capacidade de 1.000 m³, ligação dos reservat reservatórios órios da Verónica Verónica e da Patriarcal por um sifão, colocação da quarta máquina nos Barbadinhos, Barbadin hos, ampliação da capacidade capacidade de elevação elevação da estação do Arco para 7.000 m³ diários, assentamento das canalizações necessárias para ligar os novos reservatórios. A expansão da cidade não apenas pela anexação dos antigos concelhos, mas também pelo seu crescimento para norte, com a construção da Avenida da Liberdade e das Avenidas Novas, do projecto projecto de Ressano Ressano Garcia Garcia,, trouxe trouxe novamente novamente situações de carência. Num novo contrato celebrado celebrado em 18 de Julho de 1898, a Companhia obrigava-se a construir um reservatório em Santoo Amaro. Sant Amaro. Neste Neste contr contrato, ato, o Governo Governo,, que dava à Companhia a exclusividade do abastecimento de água, reservava para si o direito de elevar água no TTejo, ejo, junto a Lisboa, lavagens e para os esgotos daPinto cidade, que era defendida, defepara ndida, aliás, pelo General Augusto deideia Miranda Montenegro, fiscal do Governo junto da Companhia. O reservatório de Campo de Ourique veio a ficar concluído em 1900, vindo o da Ajuda a ser construído em S. Jerónimo, com a capacidade capacidade prevista prevista para para o de Santo Santo Amaro, Amaro, de 4,500 m³, não se tendo vindo a construir este último.

1.9 O projecto de 1908 para captação de água no Tejo Em 1908, já num período período em que se começam começam a sentir sentir grandes grand es dificuldades dificuldades no abastecimento, abastecimento, os engenheiros engenheiros João Severo da Cunha e João Augusto Veiga da Cunha elaboram um projecto que visava a captação de água no Tejo, no sítio da Boa Vista, a cerca de 3 km da conf confluência luência do Alviela, água essa que seria depurada depurada em filtros rápidos no sítio da Nora Alta, próximo de Sacavém.

A falta de água era uma realidade que se agravava de ano para ano, sem que houvesse houvesse lugar para a concretização concretização efectiva de uma obra de grande envergadura que resolvesse definitivamente o problema. Em 1915 foi encomendado ao Professor Choffat um estudo no sentido de se alterar o regime do Alviela nas nascentes, nascentes, estudo este que veio a ser realizado pelo Professor Professor Ernest Fleury, que vivamente desaconselhou tal hipótese. Por essa mesma altura, o Engenheiro Jesus Palácio Palácio Ramillo apresentou à Companhia uma proposta que consistia na construção de uma alb albufei ufeira ra Ri o Tranc Trancão, ão, naa zona zon de Bucelas, Bucel as, para abastecimen abaste cimento to no de Rio água, proposta propost quea foi rejeitada rejeitada por carência de viabilidade técnica e económica.

1.10 As municipalizações do abastecimento de água e a sobrevivência da Companhia Após a constituição constituição da Companhia Companhia,, surgiram surgiram diversas diversas empresas privadas de abastecimento de água um pouco por todo o País, desde sociedades anónimas a sociedades em comandita comandita ou em nome individua individual,l, sendo algumas, algumas, comoo a do Porto, com Porto, de estra estrange ngeiro iros, s, caso caso da Compag Compagnie nie Générale des Eaux pour l'Étranger. l'Étranger. Porém, as dificuldades cresce crescentes levam levam ao fim destas companhias, companhiNacional as, num Munimovimentontes de municipalização. No Congresso cip cipal alis ista ta,, de 192 1922, 2, ti tinh nham am-se -se,, al aliá iás, s, defe defend ndid idoo teses teses no no sentido da organização de serviços municipalizados de abastecimen abaste cimento to de água, gás e electricidade, electricidade, teses que vêm vêm a ver a sua sua concretização em 1927, durante a Ditadura, ano em que, com a municipalização do abastecimento de água do Porto, se fecha este ciclo na indústria da água4. Restava o caso de Lisboa, onde a Câmara Câmara desferia desferia fortes ataques à Companhia, procurando resgatar a concessão. Dado que, no entanto a dívida da Câmara Câmara pelo excesso de água consumida para além da dotação gratuita era elevada, a Companhia, pela mão do seu Director-Delegado Carlos Carlos Pereira Per eira,, conseguiu, conseguiu, a custo, levar de vencida vencida a contenda. 4

A nível naciona nacional, l, e no Ministério das Obr Obras as Públic Públicas, fora cria criado, do, em 1900 1900, , o Conselho dos Melhora Melhoramentos mentos Sanitários. Saas, nitários. Este Este Consel Con selho, ho, que du durou rou at atéé 1921 1921,, foi ssemp empre, re, apenas apenas um ór órgão gão consultivo, sem poderes efectivos de regulação regulação do sector.

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Entretanto, e para obviar às carências que se faziam sentir sentir,, a Companhia lançou mão de novos recursos, as nascentes das margens da ribeira da Ota, que lhe permitiam aumenta aumentarr o caudal caudal do Alviela Alviela em em 8.000 8.000 m³ diários, diários, valor médio, médio, já que a produçã produçãoo das nascent nascentes, es, na estiage estiagem, m, baixava baixava a níveis bastante reduzidos. Estes trabalhos realizaram-se no decorrer do ano de 1925, bem como a construção de uma estação elevatória equipada com dois grupos,com grupos, com a capacidade elevatória unitária unitária de 15.000 15.000 m³ diários, de bombas centrífugas centrí fugas e unicelular unicelulares, es, movidas movidas por motores Diesel Diesel pesados, com uma potência efectiva efectiva de 90 CV cada. Nesta época já as máquinas eléctricas haviam dado entrada na distr distribu ibuiçã ição, o, pois na estaç estação ão do Arco Arco,, em 1917, 1917, duas duas máquinas da fábrica suíça Sulzer, movidas por motores da também suíça fábrica Oerlikon, Oerlikon, com a potência efectiva efectiva de 90 CV cada, podendo podendo elevar um volume volume de 11.900 11.900 m³ diários cada uma, tinham tinham sido colocadas em substituição substituição das anteriores.

Em 1931 foi a vez da substituição das máquinas a vapor da estação elevatória da Praia por uma bomba horizontal GANZ, com uma capacidade de elevação de 4.320 m³ diários a 73 m de altura, movida por um motor de 95 CV de potência ef efecectiva. A produção produção da estação, contudo, contudo, não excedia excedia os 2.500 m³ diários, variando com o movimento das marés,deixando marés, deixando de ser aproveitada a partir de Julho de 1938 por impotabilidade da água. Em 1932 tem lugar a construção do reservatório elevado da Penha de França, com 600 m³ de capacidade, para abastecimento da zona alta oriental. Dada a sua cota de soleira ser mais elevada que o reservatório do Pombal, pensava a Companhia,através da Penha de França regularizar também a zona alta alta ocidental, ocidental, o que, na realidade realidade,, não veio a acontecer. Para este novo reservatório a água era elevada a partir dos Barbadinhos Barbadinhos,, por um dos grupos da zona alta. alta.

Em 1928 terá lugar a desactivação da estação elevatória a vapor dos Barbadinhos, Barbadinhos, e a sua substituição substituição por uma uma estação eléctrica. Para a estação a vapor elaboraram-se mais tarde projectos para a sua adaptação a um conjunto de grupos elevatórios movidos por motores Diesel, que não vieram a ser concretizados. A nova estação albergava seis grupos elevatórios com bombas da fábrica francesa Rateau accionadas por motores suíços Brown Boveri. Um grupo com a capacidade de 12.000 m³ diários e outro de 9.600 m³, elevavam para a zona alta, para o Pombal, Pombal, tendo uma uma potência potência de, de, respectivame respectivamente, nte, 260 e 215 CV. A altura da elevação era de 98 m. Outros dois grupos, com a capacidade de elevação de 12.000 m³ cada, a 82 m, e cujos motores possuíam uma potência de 215 CV cada, elevavam a água para os reservatórios da zona média, o do Arco e o de Campo de Ourique. Finalmente, os dois últimos grupos, com uma capacidade elevatória elevatória de 15.000 m³ cada, ade49160 m de altur a, possuíam potência unitária ef efectiva ectiva CV,altura, CV, elevando elevan do para auma zona zona baixa, baixa, para a Verónica. Verón ica.

Fig. 17 - Construção do reservatório da Penha de França

1.11 Duarte Pacheco e o contrato de 31 de Dezembro de 1932 O grande salto em frente,verdadeira frente,v erdadeira mudança de paradigma tecnológico, vai-se dar a partir de 31 de Dezembro de 1932, com a imposição pelo Governo, através do Ministro das Obras Obras Públicas, Públ icas, Engenheiro Engenheiro Duarte Pach Pacheco, eco, de um novo contrato contrato de concess concessão ão à Companhia, Companhia, na sequência sequência do qual, qual, pelo Decreto Decre to nº. 22181, 22181, de 3 de Fevereiro Fevereiro de 1933, 1933, foi criada criada a Comissão de Fiscalização das Obras de Abastecimento de Água à Cidade de Lisboa, comissão pertencente ao ao Ministério das Obras Públicas, Públicas, que fazia a fiscalização técnica e administrativa da CAL. Em Novembro de 1943 a Comissão passou a designar-se por Comissão de Fiscalização das Águas de Lisboa.

Fig. 16 - Estação Elevatória dos Barbadinhos - Sala das Máquinas

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Com o novo contrato de concessão, Duarte Pacheco vai criar condições condiç ões de sobrevivência sobrevivência à Companhia Companhia,, resolvendo resolvendo o diferendo com a Câmara através de mecanismos financeiros

 

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para a liquidação das dívidas desta pelo excesso de consumo, afastando de vez o fantasma da municipalização. Para além disso vai dar condições à Companhia para construir um novo grande sistema tecnológico, o do Canal Tejo. Tejo. O programa de obras constantes do contrato estava dividido em quatro fases, fases, correspondentes momentos de ampliação amplia ção do abasteciment abaste cimento, o, agoraa não nquatro ão só de Lisboa, Lisboa, mas também das zonas atravessadas pelos canais e das zonas suburbanas. Na 1ª. fase,seriam fase, seriam feitas as obras necessárias para a elevação das águas do Tejo Tejo na Boa Vista e a sua sua introdução, após depuração depur ação mecânica, mecânica, no Alviela, Alviela, próximo próximo de Alcanhões, Alcanhões, utilizando-se toda a capacidade de vazão do canal. Estas obras deveriam estar concluídas em Junho de 1933. A 2ª. fase compreendia as obras necessárias para p ara aumentar a produção em mais 80.000 m³ de água diários. As águas do Tejo seriam beneficiadas com as águas do Zêzere, armazenada armaz enadass acima da confluên confluência cia do Nabão, e, para o efeito, seria construído um um dique, com uma albufeira albufeira com com a capacidade de 30 milhões de m³, que poderia ser também utilizado para a produção de energia eléctrica. Esta fase deveria ficar concluída até ao fim de 1936. Na 3ª. fase, a executar executar quando o consumo particular atingisse atingis se 16 milhões milhões de m³, seriam seriam trazidos do Zêzer Zêzere, e, em canal próprio, e introduzidos no Canal Canal Tejo, Tejo, mais 55.000 m³, diários. A 4ª. e última fase consistia na ampliação da capacidade de produção em mais 50.000 m³ diários de água captada no Zêzere e introduzida introduzida no Canal Tejo, a executar quando o consumo particular atingisse 24 milhões de m³.

Em 1933 o caudal do Canal Alviela foi reforçado com as águas águ as de Alenque Alenquerr, constru construind indo-se o-se,, para para o efe efeito, ito, uma estação elevatória que veio a ser equipada com dois grupos electro-bombas com a capacidade de elevação de 11.230 m³ cada, a uma altura altura de 28 28 m, e uma potência potência de 70 70 CV. A captação das águas de Alenquer provocou o abaixamento do nível das das águas nos nos poços, tendo dado dado lugar a um um grande número de reclamações dos proprietários locais, havendo que criar formas de indemnização pelos prejuízos causados. A captação de Alenquer veio mais tarde a ser ampliada, amplia da, com a abertura abertura de mais três poços em 1949 1949 emboraa apenas dois em regime normal embor normal de exploraçã exploração, o, e com uma nova estação estação elevatória, elevatória, em funcionament funcionamentoo a partir de 1960. Ainda em 1933 surgiu uma proposta da International Water Company para a captação de 20 a 25.000 m³ nas camadass do Belaziano, camada Belaziano, em Lisboa, Lisboa, por meio de cinco cinco furos furos de 350 m de profundidade. A mesma companhia propunha-se igualmente captar água nos vales de Belas e Queluz, contudo as suas propostas, propostas, além de onerosas,não onerosas, não ofereciam ofereciam garantias efectivas quanto aos caudais indicados. A construção do Canal Tejo começou por um primeiro troço entree Sacavém entr Sacavém e o Carregad Carregado. o. Em Sacavém, Sacavém, aliás, já no no projecto de 1908 estava prevista a filtragem filtragem das águas, no sítio da Nora Alta. A obra foi entregue ao empreiteiro Waldemar Wald emar Jara Jara d'Orey, d'Orey, devendodevendo-se se os projectos projectos aos Engenheiros João Severo da Cunha, autor do projecto de 1908, e Luís Veiga da Cunha. Cunha.

Uma questão que houve que resolver de imediato foi a do aumento da capacidade de vazão do Canal Alviela. Embora na parte livre o canal tivesse uma capacidade de vazão da ordem dos 70.000 70.000 m³ diários, diários, o facto facto de, nas passagen passagenss dos vales, possuir uma uma única linha linha de sifões, a capacidade capacidade efectiva transporte da segunda ordemdados 30.000 m³. Havia, portanto, portant o,deque construir construirera uma segun linha de sifões, sifões , obra que foi executada logo em 1933. Por essa altura já o velho sifão de ferro ferro sobre o Rio Trancão, Trancão, em Sacavém, havia sido substituído por um sifão passando por debaixo do leito do rio.

Fig. 19 - Construção de uma conduta forçada no Canal Tejo

Fig. 18 - Antigo sifão do Alviela sobre o Rio Trancão, Trancão, em Sacavém.

A ideia inicial de captar água na Boa Vista acabou por ser adiada, pois a firma Layne & Co. apresentou apresentou uma proposta interessante ao Governo, que vai ser recebida com entusiasmo pelo Engenheiro Duarte Pacheco. Era possível captar apreciáveis caudais de água nas aluviões do Tejo, Tejo, na região do Carregad Carregado, o, Espadanal, Espadanal, Quinta Quinta do Campo Campo e na Lezíria. Lezíria. Depois de uma missão técnica dos engenheiros da Companhia a vários países países estrangeir estrangeiros, os, a opção pela captação captação em poços de grandes profundidades torna-se uma realidade.

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A adjudicação da construção dos poços acabou por ser feita à firma alemã Johann Keller, Keller, que apresentava condições mais vantajosas. Além desta firma, temos a adjudicação à firma americana R. W. Herbard da construção experimental de um poço na Quinta do Campo, Campo, próximo próximo de Vila Nova da Rainha. Os equipamentos das diversas estações elevatórias dos poços apresentam características diferentes dos das outras estações, estaçõ es, sendo os grupos grupos elevatórios elevatórios de eixo eixo vertical, ligados aos tubos de aspiração das águas, tubos estes com dispositivos de filtragem nas suas paredes internas.

Um estudo de 1939 havia determinado já a capacidade elevatória eleva tória exigida exigida à estação, da ordem dos 250.000 250.000 m³ diários.. Iniciando-se diários Iniciando-se em barracões barracões provis provisórios, órios, a inauguração das suas instalações definitivas veio a ter lugar em 31 de Maio Maio de 1948, 1948, e, dadas as as suas dimensõe dimensões, s, a própria própria colocação colocaç ão dos grupos elevatório elevatórios, s, em número número de doze, foi objecto objecto de um processo processo contínuo, contínuo, com sucessivas sucessivas actualizações, que continua ainda ainda no presente.

Fig. 22 - Quadro eléc eléctrico trico de d e comando e controlo da Estação Es tação Elevatória dos Olivais Fig. 20 - Captação de água - Grupo moto-bomba dum po poço ço

Entretantoo em Lisboa, na Quinta Entretant Quinta da Ché, Olivais, Olivais, havia sido sido construída a estação elevatória, junto ao reservatório de chegada das águas do Canal Tejo. Projecto do Arquitecto Carlos Rebelo de Andrade, nela vemos a intervenção intervenção de Jorge Barradas, Barradas, escultor escultor que também, como Rebelo de Andrade, Andrade, tem o seu nome ligado à Fonte Monumental, Monume ntal, da Alameda de D. D. Afonso Henriques, Henriques, monumento que, que, iniciativa iniciativa da Comissão Comissão de Fiscalização Fiscalização das das Águas cidade. de Lisboa, celebra a chegada das águas do Tejo à

1.12 Os problemas da qualidade das águas Em breve houve que proceder ao tratamento das águas,pois, águas, pois, ao contrário do que inicialmente se observara, estas águas deixavam sedimentos de ferro e manganés nas condutas. Por outro outro lado, tornava-se tornava-se necessário necessário proceder proceder à desinfecção das águas, águas, dados os conhecimentos conhecimentos entretan entretanto to adquiridos sobre as suas características, e a necessidade de assegurar a sua potabilidade, face a uma série de epidemias de febres tifóides. Os primeiros ensaios sistemáticos de cloragem das águas, por ocasião de febres, febres, tiveram lugar na cidade americana de Maidstone, Maidstone, em 1897. A partir daí o processo processo de desinfecção das das águas foi-se foi-se expandindo, expandindo, sendo em França França utilizada uma solução de cloro, a água de Javel. O higieni higienista sta português, português, Professor Professor Ricardo Ricardo Jorge, Jorge, chegou mesmo a defender defender em meios interna internacionais cionais,, em 1913, 1913, a cloragem das águas não apenas em caso de epidemias, mas de uma forma sistemática e preventiva.

Fig. 21 - Estação Elevatória dos dos Olivais, fachada principal  principal 

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A utilização utilização do cloro levantou graves graves problemas, problemas, pois da reacção do cloro com o alcatrão que revestia o interior dos tubos resultava a formação de clorofenóis que davam à água um sabor a fénico. Estes problemas vieram a ser ultrapassados com o aperfeiçoamento de um aparelho doseador d oseador do cloro na água, aparelho aparelho que havia sido concebido concebido por Bunau-Varilla e modificado pelo técnico Bernardino Gomes de Pinho, Pinho, dos quadros quadros da CAL.

 

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Fig. 23 - Laboratório Bacteriológico da Companhia das Ág Águas uas de Lisboa

Na década de 40 tornou-se necessário projectar duas estações de tratamento para as águas do Aqueduto das Águas Livres, uma na Amadora e outra na Buraca, pois este continuava a ser parte dos sistemas de abastecimento de Lisboa, muito embora embora tivesse tivesse uma produção reduzida. reduzida. Algumas das suas nascentes já estavam inquinadas no século XIX, como constatam o químico Hugo Mastbaum e o geólogo Paul Paul Choffat. Choffat. Com o tratamento, tratamento, a água das nascentes já não precisava de ser deitada fora através dos descar des carreg regado adores res,, e, em período períodoss de de carê carência ncia,, o pass passeio eio central do Aqueduto chegou a ser utilizado também como caleira.

1.13 As duas opções em confronto - Tejo ou Zêzere Como já atrás atrás ficou dito, a primeira opção do contrato de 1932 era pelas águas do Tejo, Tejo, captadas na Boa Vista. Porém, dos projectos de obras fazia parte uma clara opção pelas águas do Zêzere, Zêzere, menos mineraliz mineralizadas, adas, e que corrigiriam corrigiriam a excessiva mineralização das águas ág uas do Tejo. Como também também foi refer referido, ido, a captação captação das águas águas das aluviões do Tejo veio a alterar profundamente os projectos de desenvolvimento do abastecimento de água.

Fig. 24 - Construção da torre de captação de água na Barragem de Castelo de Bode

A captação captação de água no Tejo, no dique d dee Valada, Valada, onde as águas do mar já não fazem fazem sentir os seus ef efeitos, eitos, começou por meio de uma estação piloto, piloto, construída construída em 1958, e que funcionou durante um ano. Em 1959 arrancou o projecto para a estação definitiva, que veio a ser inaugurada em 8 de Junho de 1965 1965 com três três grupos elevatóri elevatórios, os, com uma capacidade diária de 100.000 m³. A água é elevada para uma estação de tratamento, em Vale da Pedra, Pedra, construída construída pela firma firma Degrémont, Degrémont, onde a água é decantada, filtrada e sujeita ao processo processo da floculação por meio de reagentes, reagentes, e finalmente finalmente desinfecta desinfectada da por meio de cloro, com correcção correcção posterior posterior em postos de cloragem dispersos pela rede de distribuição. A estação de tratamento de Vale da Pedra,com Pedra, com uma capacidade de produção de 240.000 m³ diários, já em 1963 estava em funcionamento, funcionamento, fornecendo água de boa qualidade a Lisboa. Na sequência de todo este progresso tecnológico, e porque os custos de tratamento fossem bastante elevados face à pouca pouca quan tidadedo deabastecimento água, água, a CAL decidiu, decidi u, em 1967, desafectar porquantidade completo o Aqueduto das Águas Livres.

A determinada altura tornava-se necessária uma solução para o problema da falta de água, água, uma vez que o abastecimento e a melhoria substancial das condições de salubridade arrastara um aumento significativo da população a abastecer,aspecto abastecer, aspecto ainda mais agravado com a expansão do abastecimento para os concelhos limítrofes. A opção clara da Companhia foi pelo Tejo, Tejo, águas cujo aproveitamento foi por diversas vezes defendido pelo Engenheiro Veiga da Cunha. No entanto, na barragem do Castelo do Bode, lá estava estava a torre torre de captação captação de água, água, iniciativa iniciativa do Engenheiro Engenh eiro José Frederico Frederico Ulrich, construída construída durante durante as obras de construção da barragem, em 1949. Caso isso não tivesse tive sse sido sido feito, feito, mais mais tarde, tarde, com a barra barragem gem cheia cheia,, tal obra seria de muito muito mais difícil, ou até mesmo impossível, execução.

Fig. 25 - ETA de Vale da Pedra

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1.14 Expansão do abastecimento Com o sistema Tejo completo, com esta 2ª. fase, correspondente à captação de Valada-Tejo, Valada-Tejo, agora com a componente "tratamento de água" a contribuir para a função "abastecimento de água", água", com pleno desenvolvimento desenvolvimento das técnicas possibilitadas possibil itadas pelo conhecimen conhecimento to da Física, da Química, da Geologia, a CAL vai poder abastecer uma área muito mais vasta, sucedendo-se os contratos com as Câmaras limítrofes, que a Companhia abastece em em alta, vendendo depois estas a água aos consumidores particulares através dos seus Serviços Municipalizados. O progresso verificado acelerou a consequente expansão urbana e industrial em toda a região de Lisboa, pois a água não é elemento vital apenas apenas para o consumo humano, mas também motor de desenvolvimento desenvolvimento económico e industrial. Ta Também mbém em Lisboa o crescimento urbano se fez sentir, sentir, e a cidade tem agora quatro andares, andares, em vez dos três em que, que, inicialmente inicial mente,, Mary,no século XIX,a dividira. dividira. São eles delimitados pelas pelas curvas de nível nível de 0 m - 40 m, 40 m - 62 m, 62 m - 95 m, e 95 m - 120 m, corresponde correspondentes, ntes, respectivarespectivamente,, às zonas mente zonas baixa, média, alta e superior superior.. Acima Acima dos dos 120 m, m, mais tarde, tarde, será criada a zona zona limite. limite. Com Com esta esta divisão garantia-se uma altura piezométrica mínima de 30 m.

1.15 A EPAL e o Castelo do Bode Como já atrás foi referido, referido, a concessão da CAL terminou em 30 de Outubro de 1974, dando esta companhia lugar a uma empresa empre sa pública, pública, a EPAL, EPAL, que, a braços braços com nova nova crise crise de de falta de água, água, vai ter que que se virar virar,, definitivame definitivamente, nte, para o Zêzere. Em 1959 a CAL, no projecto que elaborara para para a construção da captação de água do Tejo Tejo em Valada, afirmava: "Lá está no Zêzere a torre de tomada de água, que o ministro José Freder Frederico ico Ulri Ulrich ch mando mandou u fazer fazer,, pois, pois, mais mais tarde, tarde, a captação na albufeira não seria viável por impossibilidade de construção das fundações da torre. (Quem sabe agora qual o aproveitamento que a torre pode vir a ter um dia?). Mas ir ao Zêzere são mais 50 quilómetros e não se julgue que a água da albufeira não necessitaria tratamento, tratamento, pois os exemplos bem conhecidos estão por toda a parte e o assunto foi já largamente debatido para não se discutir a necessidade da sua filtração". Não foram, foram, com a opção opção Tejo, Tejo, abandonadas abandonadas as as águas do do Zêzer Zêzere, e, muito muito embor embora, a, ainda ainda em 1970 1970,, a CAL encara encarasse sse outras hipóteses no curto prazo, como a execução de mais poços nos mouchões do Tejo. O Zêzere, Zêzere, conforme os estudos mencionados mencion ados referem, referem, poderia, poderia, na albufeira albufeira do Castelo Castelo do Bode, dar meio milhão de m³ diários. diários.

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Fig. 26 - Barragem do Castelo de Bode

O parecer do Conselho Superior de Obras Públicas exarado no projecto da captação Tejo de Valada apontava mesmo para o Castelo Castelo do do Bode, inviável inviável no curto curto prazo, prazo, e para a captação nas albufeiras doa Cabril Ca e dar Ponte Bouçã, sere serem m conduzidas conduzi das a Lisboa Lisbo embril adutor aduto próprio, próprioda , projecto proje ctoe aa ser "objecto de um estudo profundo, profundo, feito em tempo útil, para permitir o início da sua realização por volta de 1970 e a sua entrada em serviço quando ficar saturada a capacidade de transporte do Canal do Tejo, Tejo, já então elevada para 400.000 m³ por dia,o dia, o que se deve verificar em 1974, ano em que termina a concessão da Companhia das Águas de Lisboa". Os estudos relativos ao aproveitamento aproveitamento das águas do Zêzere não haviam,pois, sido abandonados, abandonados,sendo-lh sendo-lhee dado especial relevo no Plano Geral de Abastecimento de Água à Região de Lisboa, publicado publicado em Junho de 1962, 1962, à semelhança semelhança do que sucedera no Estudo Prévio para Ampliação do Abastecimento de Água à Cidade de Lisboa, de Janeiro de 1950. Objecto de estudos posteriores,o posteriores, o projecto veio a ser concretizado apenas a partir de 1975. Para tal projecto havia-se procedido em 1972 à actualização do Plano Geral publicado dez anos antes. Em 1986 foi o subsistema inaugurado com uma capacidade de produção de 375.000 375.000 m³ diários, sendo composto pela torre torre de captação, captação, agora completa,uma central central elevatória elevatória situada a  jusante da barragem, uma estação de tratamento na Asseiceira, e um adutor que conduz conduz a água a uma uma central elevatória eleva tória construída construída em Vila Franca Franca de Xira, de onde a água é elevada para Telheiras, Telheiras, em Lisboa.

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Fig. 26 - Barragem do Castelo de Bode Fig. 27 - ETA ETA da Asseiceira

A partir de 1993 procedeu-se à ampliação do subsistema para uma capacidade de tratamento e adução de 500.000 m³ diários através de um conjunto de obras que ficaram concluídas em 1996,o 1996, o que possibilita hoje o abastecimento, pela EPAL, de água a um total de 26 municípios correspondentes a cerca de um quarto da população do País. A EPAL EPAL é hoje uma sociedade anónima, de capitais exclusivamente públicos, e encontra-se integrada integrada num grupo mais vasto, vas to, a Águas Águas de Portug Portugal, al, AdP, AdP, que, que, com um conjun conjunto to de empresas multi-municipais, abastece de água a quase totalidade do País, e onde se encontra encontra espelhado todo um conhecimento científico e tecnológico que é parte importante da nossa nossa identidade identidade,, da nossa memória memória colectiva, colectiva, e cujos testemunhos urge a todo o custo preservar como património histórico.

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Evolução Histórica dos Sistemas de Abastecimento de Água a Lisboa

1.16 Referências bibliográficas Arquivo Histórico da EPAL CAL. Boletim dos Serviços Sanitários - Tratamento de água. CAL. Boletim dos Serviços Técnicos. CAL. Contratos de concessão [diversos anos]. CAL. Estudo para o abastecimento de Lisboa com água do Tejo. 1908. CAL. Estudo prévio para ampliação do abastecimento de águas à cidade de Lisboa. Fevereiro de 1950. CAL. Inauguração da obra de captação de água no rio Tejo. 8 de Junho de 1965. CAL. O Rio Tejo deve contribuir para o abastecimento de água de Lisboa e zona sub-urbana [Palestra do Engenheiro-Chefe, -Chef e, Luís Veiga Veiga da Cunha, durante durante a visita ministeria ministeriall à estação piloto de Valada]. Abril de 1958. CAL. Plano geral de abastecimento de água à região de Lisboa. Junho de 1962. CAL. Projecto de abastecimento de água à cidade de Lisboa. Rede geral de distribuição. 1938. CAL. Projecto de captação de água no rio Tejo, Tejo, em Valada. Março de 1959.

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Conceitos Fundamentais de Hidráulica, Bombas Centrífugas e Redes Hidráulicas

2. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE HIDRÁULICA, HID RÁULICA, BOMBAS CENTRÍFUGAS CENTRÍFUGAS E REDES H HIDRÁULICAS IDRÁULICAS

Autor:: Paulo Autor Paulo Ramísio Engenheiro Civil (FEUP) Mestre em Engenharia do Ambiente (FEUP) Assistente do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho Sócio da SBS – Engenharia Civil, Hidráulica e Ambiente,Lda. Ambi ente,Lda.

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Universidade do Minho A Universidade do Minho é uma universidade pública com autonomia administrativa e financeira. Comemora actualmente o XXXI aniversário. O Departamento de Engenharia Civil (DEC) da Escola de Engenharia tem a seu cargo o Curso de Licenciatura de Engenharia Civil, o Mestrado em Engenharia Municipal, o Mestrado em Engenharia Civil e disciplinas do Mestrado em Tecnologia do Ambiente. Ambien te. Desenvolv Desenvolve, e, ainda, ainda, actividade actividade de investigação investigação nos domínios domínios de Construç Construções ões e Processos, Processos, Estruturas Estruturas,, Geotecnia, Geotecnia, Hidráulica, Materiais de Construção, Planeamento e Arquitectura e Vias de Comunicação. Comunicação. O Sub-grupo de Hidráulica tem como missão formar cientistas e engenheiros através de um estimulante e diversificado programa na área área da mecânica dos fluidos; hidrologia, engenharia sanitária e gestão dos recursos hídricos e con contribuir tribuir para o aumento do conhecimento científico científico nas seguintes áreas áreas preferenciais: preferenciais: Processos de transporte e mistura mistura em ambientes naturais e sistemas de engenharia; engenharia; Sistemas de apoio à decisão para o desenvolvimento sustentado sustentado da gestão dos recursos hídricos e desenvolver técnicas de modelação em laboratoriais e modelos computacionais. A investigação é orientada de modo a não só contribuir para o aumento dos conhecimentos numa determinada áre áreaa científica mas também contribuir para a extrapolação dos resultados obtidos em estudos e obras no domínio da engenharia civil.

SBS - Engenha Engenharia ria Civil, Hidráulica Hidráulica e Ambiente, Ambiente, Lda.

A SBS é uma empresa de consultoria em engenharia, fundada a 28 de Fevereiro de 1996. Tem desenvolvido a sua actividade na execução de estu estudos, dos, consultoria, projectos, acompanhamento técnico e apoio à decisão em obras de engenharia com especial destaque para as obras de hidráulica e ambiente. Conta como principais áreas de actuação: • Abastecimento de Água (Cap (Captações tações,, Estações Estações de Tratamento ratamento de Águ Água, a, Sistemas Sistemas de Adução, Adução, Sistemas Sistemas Elevatório Elevatórios, s, Reservatórios e Redes de Distribuição); • Águas Pluviais, Residuais e Industriais (Redes de Drenagem, Drenagem, Interceptores e Emissários, Sistemas Elevatórios, Estações de Tratamento Tratamento de Águas Residuais); • Estudos Ambientais (Estudos de Impacte Ambiental, Auditorias Ambientais, Acompanhamento de Obras); Obras); • Infra-estruturas Hidráulicas e Energia (Aproveitamentos Hídricos e Hidroeléctricos, Regularização Fluvial); • Infra-estruturas Prediais (Projecto e coordenação de todas as especialidades de engenharia, acompanhamento de obra e Fiscalização).

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2.1 Introdução

Logo, em termos de tensão unitária:

O dimensionamento de um sistema de pressurização depende de uma grande parte do conhecimento dos fenómenos hidráulicos envolvidos. Neste capítulo serão analisados alguns princípios fundamentais da mecânica dos fluidos e a sua utilização na caracterização da curva característica da instalação e da curva característica de uma bomba centrífu centrífuga, ga, conceitos conceitos essenciais essenciais para para um bom desempenho de um sistema de pressurização.

2.2 Princípios da mecânica dos fluidos 2.2.1 Propriedades da água 2.2.1.1 Massa volúmica e peso volúmico Massa volúmica e peso volúmico de uma substância são, respectivamente, a massa e o peso da unidade unidade de volume dessa substância. Para os líquidos estas grandezas variam com a pressão e a temperatura. A água tem o valor máximo de massa volúmica à temperatura de 4°C, que à pressão pressão atmosférica normal toma o 3 valor de 1000 kg/m . Considerando a aceleração da gravi-2

τ  =

∆F   

S 

= µ  

∆v ∆n

(2)

onde µ é o coeficiente de viscosidade dinâmica. A viscosidade dinâmica (µ ) para um determinado fluido é determinada recorrendo a tabelas ou a gráficos enquanto que a viscosidade cinemática (  νν) é expressa da seguinte maneira:  ν = µ /ρ (3) onde ρ é a massa volúmica do fluido. A viscosidade cinemática nos líquidos varia apreciavelmente com a temperatura, sendo desprezável a influência da pressão. Sendo a viscosidade uma propriedade física que determina a resistência resistência ao escoamento escoamento uniforme uniforme de um fluido, ela afecta a distribuição do esforço de corte destes. Analisando o comportamento dos fluidos em função do esforço e a velocidade de corte, podemos classificá-los da seguinte maneira:

dadeserá igual9800 a 9,8Nm ms3. , o peso volúmico, volúmico, à mesma mesma tempera tempera-tura

• Fluido Ideal - apresenta resistência nula à deformação;

2.2.2 Viscosidade

• Fluido Newtoniano - o esforço de corte é proporcional à velocidade velocida de de corte, sendo τ o declive da recta;

A viscosidade dos fluidos traduz-se pela resistência que estes oferecem oferecem à deformação. Assim, no seu escoamento desenvolvem-se forças forças resistentes, que dão parte à dissipação de parte da energia mecânica possuída pelo fluido em movimento. Ao pretender modificar-se a forma de uma massa de fluido, observa-se que as camadas do mesmo se deslocam umas em relação às outras, até que se alcance uma nova forma. Durante este processo ocorrem tensões tangenciais (esforços de corte) que dependem da viscosidade e da velocidade do fluido. O comportamento de um fluido sob a acção de um esforço de corte é importante na medida A emfim quededeterminará forma como ele se movimentará. que se possaa introduzir a noção de esforço de corte (tensão tangencial), torna-se necessário analisar as forças exteriores que actuam numa determinada massa de fluido sujeita à acção da aceleração da gravidade. Num fluido em repouso não existem tensões tangenciais e de acordo com a lei de Pascal a pressão num ponto é igual em todas as direcções. Nos fluidos em movimento, em que se manifeste a acção da viscosidade desenvolvem-se tensões tangenciais ou esforços de corte. A viscosidade é assim uma propriedade física que é definida como sendo a resistência de um fluido ao seu escoamento uniforme. ConsidereConsi dere-se se duas duas placas placas paralelas paralelas de fluido, fluido, S, que se se movem a uma distância, ∆n, a uma velocidade relativa relativa ∆v, a força necessária para o deslocamento será: ∆v ∆F  =   µ  S  

∆n

(1)

• Fluido não Newtoniano - deforma-se de tal maneira que o esforço de corte não é proporcional à velocidade de corte; • Plástico Ideal - o fluido sustém, sustém, inicialmente inicialmente,, um esforço esforço sem qualquer qualquer deformaçã deformação, o, deforman deformando-se do-se posteriorposteriormente de forma proporcional ao esforço de corte; • Sólido Ideal - não ocorre deformação para qualquer valor de tensão. Os Fluidos Newtonianos são praticamente todos os líquidos lí quidos orgânicos e inorgânicos enquanto que os Fluidos não Newtonianos podem ser classificados em pseudoplásticos, dilatantes, dilatan tes, Bingham, Bingham, etc.. Como Como exemplos exemplos de Fluidos Fluidos não Newtonianos podem-se destacar a pasta de celulose, algumass tintas, alguma tintas, borracha, borracha, etc…

2.2.3 Compressibili Compressibilidade dade A compressibilidade dos fluidos traduz-se pela diminuição do volume ocupado por uma determinada massa de líquido quando aumenta a pressão a que esta está sujeita. De acordo com o seu comportamento sob a acção de uma pressão aplicada exteriormente os fluidos podem ser classificados da seguinte forma: • Incompressíveis - Se o volume de um elemento de fluido é independente da sua pressão e temperatura. Nos líquidos, devido às às pequenas pequenas variações variações de pressão, pressão, podem-se considerar incompressíveis para a maior parte dos fenómenos.

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• Compressíveis - Se o volume de um elemento de fluido varia com a sua pressão e temperatura, temperatura, como acontece nos gases.

2.3.2 Classificação dos escoamentos

Note-se contudo que nenhum dos fluidos reais é completa-

O escoamento é variável variável se, numa dada secção transversal, a velocidade média e o caudal variarem com o tempo.

mente incompressível. entanto, os líquidos podem ser encarados como tal paraNo efeitos de estudo de grande parte das aplicações práticas. É no entanto importante realçar que em alguns alguns fenómenos, como por exemplo na análise do choque hidráulico, deve ser considerada a compressibilidade do fluido.

O escoamento é permanente permanente se, em qualquer secção transversal, a área da secção líquida e a velocidade média (e, portanto o caudal) forem invariáveis com o tempo. Num escoamento permanente a velocidade pode variar de ponto para ponto, mas, em cada ponto,manté ponto, mantém-se m-se constante constante ao longo do tempo.

2.2.4 Tensão Tensão de saturação do vapor de água

Um escoamento uniforme é um movimento permanente em que a velocidade é constante ao longo de uma mesma trajectória traj ectória (em módulo, módulo, direcção direcção e sentido). Pode Pode então dizer-se que o escoamento é uniforme se as trajectórias forem rectilíneas e paralelas e se a área área da secção líquida, S, a velocidade velocidade média, média, V, forem forem invar invariávei iáveiss com o tempo e a secção transversal considerada. O movimento uniforme só é possível em condutas e canais de eixo rectilíneo e de

Quando a pressão num ponto de um líquido desce até à respectiva tensão de saturação de vapor, o líquido entra em ebulição. A tensão de saturação saturação do vapor vapor de um líquido, tv, varia em função da temperatura. A tensão de saturação de vapor para a água à temperatura de 20°C é de 2330 N/m2, e à temperatura de 100°C iguala a pressão atmosférica normal. No escoamento de líquidos aparecem, em certas condições, zonas em que a pressão desce até à tensão de saturação de vapor, formando bolhas de ar, indicadoras da ocorrência ocorrência do fenómeno de cavitação.

2.3 Conceitos fundamentais de hidrocinemática e hidrodinâmica

2.3.2.1 Variados, permanentes e uniformes

secção constante. Escoamentos transitórios são escoamentos que se estabelecem na transição entre duas situações de escoamentos permanentes.

2.3.3 Equação da continuidade A equação da continuidade estabelece o princípio da conservação da massa. Assim entre duas secções transversais, num escoamento permanente de um fluido incompressível sob pressão, pressão, mantém-se mantém-se constante constante ao longo do tempo o volume do líquido entre as duas secções.

2.3.1 Conceitos básicos

Considerando uma tubagem com vários troços de diâmetros diferentes, verifica-se que o caudal de fluido é sempre

Define-se de uma pela partícula como o lugar geométricotrajectória dos pontos ocupados partícula ao longo do tempo, enquanto que linha de corrente num determinado instante insta nte será será a linha que goza goza da propriedade propriedade de, de, em qualquer dos seus pontos, a tangente respectiva coincidir com o vector velocidade no mesmo ponto e nesse instante.

constante em toda a tubagem. Define-se então caudal mássico (Qm) como a massa de fluido transportada (m) por unidade de tempo (t) e será igual a:

O caudal,será caudal, será o volume volume que, na unidade unidade de tempo, atravessa atravessa uma secção efectuada num escoamento por uma superfície, se esta for normal em todos os seus pontos à velocidade do escoamento escoa mento.. Assim, o caudal, caudal, Q, será:

∫ 

Q =  v ds

(4)

→

Q × v1

= Q × →v 2 = Q × →v3

;   v1 xAi1 = v2 × Ai 2  = v3 × Ai3 = v (5)

A expressão (5) é designada por equação da continuidade. O termo continuidade deriva do facto de o caudal em todos os troços ser constante. Em termos de caudal mássico (Qm = cont.), Qm1 = Qm2 = Qm3 = Qm ⇔ ρ.v1.Ai1 = ρ.v2.Ai2 = ρ.v3.Ai3 = ρ.v.Ai (6) D 2  D3 

D1 

Velocidade Velocid ade média, média, V, (numa secção normal em todos os pontos à velocidade do escoamento) velocidade de um escoamento escoamen to que, com velocidade velocidade uniforme uniforme na secção, transporta um caudal igual através da mesma secção.

L1 

Fig. 1 - Condutas Condutas em série

L2 

L3 

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Nestas circunstâncias, facilmente se depreende que o caudal escoado é o mesmo em cada troço de conduta com características distintas, e que a perda perda de carga total é dada pela adição de todas as perdas de carga parcelares: Q = U1 x S1 = U2 x S2 = ... = Un x Sn n

n

i =1

i =1

∆ H  = ∑ ∆ H i = ∑  J i × Li

(7) (8)

Considerando um regime estacionário (as variáveis do processo, proce sso, como por exemplo, exemplo, pressão, pressão, temperat temperatura ura,, volume, volume, etc. permanecem constantes ao longo do tempo),num fluido Newtoniano Newton iano e incompressível, incompressível, a energia específica específica total duma partícula é igual à energia mecânica total da partícula por unidade de peso e apresenta três componentes:  E  =  z +

γ 

+

v2

Na prática, prática, pode-se considerar: considerar: * β1 = β2 = 1,0 → Coeficiente de distribuição de pressão (campo de pressões do tipo hidrostático condutas de pequeno peque no e médio diâmetro).

2.3.4 Teorema de Bernoulli

 p

O teorema de Bernoulli representa uma equação de balanço de energia pois iguala a variação da energia mecânica total entre duas secções de um tubo de corrente ao trabalho realizado pelas forças locais de inércia (nulas em regime permanente) e de resistência ∆H.

(Trinómio de Bernoulli)

(9)

2g

* α1 = α2 = 1,0 → Coeficiente de energia cinética ou de Coriollis, Coriol lis, distribuição distribuição de velocidades velocidades - consideração consideração de velocidades médias (1,00 ≤ α ≤ 1,15). A parcela ∆B corresponde a troca de energia com o exterior: +∆B ⇒ cedência de energia (turbina) -∆B ⇒ ganho de energia (bomba).

Dimensionalmente cada parcela corresponde a um comprimento pelo que é assimilável a uma soma de "alturas":

A parcela ∆H representa o trabalho das forças resistentes por unidade sendo a soma das seguintes parcelas:

[ E ]= [F  []F ×[] L ] = [ L]

∆ H  = ∆ H  p  + ∑   ∆H L com,

∆H → Forças resistentes totais por unidade de peso (perdas

O significado físico de cada parcela será o seguinte:

de carga totais)

 z = cota da partícula em relação a um plano de referência (energia potencial de posição da partícula por unidade de peso)  p

= altura piezométrica: energia potencial de pressão por γ  unidade de peso da partícula;

 v 2

2g

= altura cinética: energia cinética por unidade unidade de peso da partícula com velocidade v.

Assim, define-se Linha Piezométrica como o lugar geométrico dos pontos em que a sua cota é a soma da cota topo   p gráfica e da altura (  z + ). Analogamente, a Linha de Carga γ  (ou Energia) será o lugar geométrico dos pontos cuja cota será a soma da cota topográfica, a altura piezométrica e a    p v 2 altura cinética ( z + + ). γ 

2g

O teorema de Bernoulli refere que no caso de um fluido incompressível em regime permanente, em que se possam desprezar as forças de atrito e, consequentemente consequentemente as perdas de energia, energia, mantêm mantêm a carga total de uma partícula partícula ao longo de uma trajectória. O Teorema de Bernouli aplicado a fluidos pesados e incompreens pre ensíve íveis, is, em regime regime perma permanen nente, te, toma a seguin seguinte te forma: ( z1 + β 1

p1

γ 

2

 + α 1

U1

2g

) s1 − ( z 2

+ β 2

p2

γ 

2

 + α 2

U2 2g

 ) s2 = ∆H ± ∆B

(11)

(10)

∆H p → Perda de carga uniforme (contínua ou principal)

∑ ∆ H  → Somatório de perdas de carga localizadas (con  L

centradas acidentais)

Estes parâmetros serão analisados em detalhe em pontos seguintes.

2.3.5 Teorema Tou eorema da quantidade de movimento de Euler O teorema de Euler ou da quantidade de movimento (TQM) é na Mecânica Mecânica dos Fluidos e, portanto, portanto, na Hidráulica Hidráulica o correspondente ao teorema da quantidade de movimento da Mecânica e pode enunciar-se da seguinte maneira: Para um volume determinado no interior de um fluido, é nulo em cada instante o sistema das seguintes forças:  peso, resultante das forças de contacto que o meio exterior exerce sobre o fluido contido no volume, através da superfície de fronteira, resultante das forças de inércia e resultante das quantidades de movimento entradas para o volume considerado e dele saídas na unidade de tempo. O TQM ou de Euler tem um duplo interesse prático: 1º) Calcular esforços sobre as tubagens e/ou paredes (caso dos jactos).

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2º) Calcular perdas de carga localizadas em troços curtos (curvas, derivações,mudanças derivações, mudanças de secção) onde se conhecem as condições nas secções de entrada e de saída. Particularizando a aplicação do Teorema de Euler a movi-

2.4.2 Perdas de carga contínuas No regime uniforme,as uniforme, as trajectórias das partículas são paralelas às geratrizes do contorno. Se considerarmos condutas de comprimento L elevado (L

mentos permanentes pesados e incompressíveis em tubos de corrente de e asfluidos tensões tangenciais são desprezáveis, a acção do líquido sobre a superfície de contorno será uma força, dada pela seguinte expressão vectorial:

>100 x D, D, em que D é o diâmetro da conduta) e características geométricas geométricas (direcção, (direcção, rugosidade, rugosidade, forma e dimensão da secção tran transversal) sversal) constantes, constantes, poder-se-á considerar que :

) n2  + γ   (12)

i ) a distribuição de pressões numa secção transversal é do tipo hidrostático (β=1).

r 

R = - ( ρ × Q × U 1 +  p  1 × S 1 ) n1  - ( ρ × Q × U 2   +  p  2 r 

× S 2

r 

1

r 

em que: r 

n1

e n2- são os versores da direcção normal às secções de entrada entr ada e saída (S1 e S2), com o sentido positivo positivo dirigido sempre para o exterior do volume em estudo. r 

ii ) o coeficiente coeficiente de Coriolli Coriolliss é constante constante ao longo longo da conduta conduta (α=1) .

γ - peso do volume de fluido em estudo.

iii ) a perda de carga (∆H) entre duas secções é proporcional à distância (L) entre elas, sendo constante o coeficiente de perda de carga (ou perda de carga unitária) ao longo da conduta, conduta, J.

U 1 , U 2, p   1 , p2 - Velocidades médias e pressões nas secções 1 e 2.

Sabendo que a perda de carga contínua (ou principal)

r 

depende ainda das características características físicas do fluido, teremos: J = ƒ(ρ,U,D, ν, το,Ke) (14)

2.4 Escoamentos sob pressão em regime uniforme e permanente

em que:

2.4.1 Escoamentos laminares e escoamentos turbulentos Existem dois regimes de escoamento de fluidos: laminar e turbulento.

J - perda perda de carga contínua contínua por unidade de comprimento; comprimento;

ρ - massa volúmica do fluido; U - velo velocida cidade de média média na cond conduta uta;; D - diâme diâmetro tro da cond conduta uta;;

O regime laminar é caracterizado por trajectórias regulares das partículas, partículas, não se cruzando trajectórias trajectórias de partículas vizinhas.

 ν - coeficiente de viscosidade cinemático do fluido;

No escoamento turbulento, a velocidade num dado ponto

Ke - rugosidade equivalente da conduta,em termos da perda

varia constantemen constantemente te em gra ndeza e direcção, direcção, sem regularidade. As trajectórias sãograndeza extremamente irregulares.

de carga provocada pelas várias rugosidades do material da conduta.

A relação entre as forças de inércia e a força de viscosidade sobre a partícula pode ser expressa pelo número de Reynolds através da seguinte expressão:

Recorrendo à Análise Dimensional é possível estabelecer uma relação entre aquelas grandezas, chegando-se (escolhendo ρ,U,D para unidades fundamentais) à expressão geral das perdas de carga contínuas (ou fórmula universal) em condutas circulares:

 Re

=

V × D

(13)

ν 

O número de Reynolds define as condições de semelhança quando a natureza das forças intervenientes se limitam às indicadas (caso de escoamento de líquidos no interior de condutas em pressão). Para valores de Reynolds superiores a 2500 o escoamento é geralmente turbulento e para valores inferiores a 2000 o escoamento é normalmente laminar. A quase totalidade das aplicações de sistemas de pressurização encontra-se em regime turbulento.

το - tensão junto à parede da conduta;

 J  =

 λ  U 2  D

×

2g

em que :

λ - coeficiente de resistência (adimensional); g - aceleração da gravidade; D - diâmetro da conduta; conduta; U - velocidade média na conduta.

(15)

38

 

Conceitos Fundamentais de Hidráulica, Bombas Centrífugas e Redes Hidráulicas

2.4.2.1 Determinação do coeficiente de resistência Os valores do coeficiente de resistência ( λ) podem ser obtidos através das equações de Prandtl e Von Karmann - teoria da turbulência - e comprovados através das experiências de Nikuradze. Nikuradze ao variar o factor de resistência com o número de Reynolds, concluiu que o primeiro primeiro depende do segundo e de outros parâmetros (adimensionais) que caracterizam as asperezas das paredes do tubo. Nikuradze considerou uma rugosidade teórica (ε) correspondente à dos grãos de areia (calibrada) colados às paredes de tubos lisos, que dividida por D, corresponde a um parâmetro adimensional - rugosidade relativa (ε/D). A variação de λ com Re apresenta, apresenta, para cada valor de (ε/D), quatroo intervalos quatr intervalos (I, II, III, IV) com leis leis de variação variação distintos distintos:: • O intervalo I corresponde ao Regime laminar (Re < 2000 a 2500) onde se verifica uma variação linear de e Re, sem depender da rugosidade da conduta, sendo: λ

λ = 64 / Re → Fórmula de Poiseuille

(16)

• Os intervalos II, III e IV correspondem aos regimes turbulento liso, turbulento de transição e turbulento rugoso.

A grande maioria dos escoamentos escoamentos de fluidos, fluidos, nas aplicações práticas de engenharia encontram-se neste domínio e o coeficiente de resistência pode ser estimado pela seguinte equação: 1

λ 

  2,51 + ε  / D ) = −2 log( Re × λ  3,7

(17)

Para aplicação dos estudos em laboratório (baseados numa rugosidade teórica artificial - ε) às condutas comerciais, define-se para essas condutas, uma rugosidade equivalente (ke), que substituída substituída na na expressão expressão de cálculo cálculo de λ, em regime turbulento rugoso, conduz os mesmos valores que foram obtidos experimentalmente com ε.

l

A determinação do coeficiente de resistência pode ser obtido pela representação gráfica das experiências de Nikuradse ou por via analítica.

a) Determinação de λ, por via via gráfica gráfica O emprego da fórmula universal foi bastante simplificada com o aparecimento de diagramas como o de "Moody", que através da representação gráfica daquelas funções implícitas, permite permite a determinação determinação expedita dos valores valores de λ, com suficiente rigor. ri gor.

ZONA DE TRANSIÇÃO        λ  

    O     T     I     R     T     A     E     D     R     O     T     C     A     F

TUBAGEM LISA CAUDAL LAMICAUDAL TURBULENTO NAR

RUGOSIDADE RELATIVA DA SUPERFÍCIE K/d

NÚMERO DE REYNOLD

Diagrama de Moody para estabelecer o factor de atrito λ . O valo valorr de λ é obtido através da utilização do número de Reynold e do valor de rugosidade relativa k/D como parâmetros, onde D é o diâmetro interno da tubagem em mm e k é a rugosidade equivalente da superfície em mm.

Fig. 2 - Diagrama de Moody para a determinação determinação do coeficiente de resistência

39

 

Conceitos Fundamentais de Hidráulica, Bombas Centrífugas e Redes Hidráulicas

É importante relembrar que a determinação do coeficiente de resistência, λ, através de fórmulas práticas (expressões empíricas, válidas apenas em certas circunstâncias - fluido, temperatur temper atura, a, secção transver transversal, sal, material material das paredes paredes do contorno contor no sólido,etc. sólido, etc. ...),quer ...), quer sob a forma analítica, analítica,quer quer sob a forma de ábacos ou tabelas apenas são válidas dentro das condições particulares em que foram definidas.

l

analítica ca b) Determinação de λ, por via analíti Para cálculos mais exactos o cálculo do coeficiente de resistência,   λ , deve ser ser realizado realizado por via via analítica analítica por equações de reconhecida reconhecida validade, como por exemplo pela Fórmula de Colebrook-White: 1

λ 

= −2 log(

k   / D

 2,51

Re× λ 

+ K ee

3,7

)

2.4.3 Perdas de carga localizadas As perdas de carga localizadas ocorrem em singularidades das condutas, ou seja, em trechos pequenos pequenos da conduta em que se quebra a sua uniformidade. Estas perdas de carga dependem de diversos factores relacionados fundamentalmente com as características do escoamento a montante e a jusante da singularidade. A determinação analítica destas perdas de carga localizadas (∆HL) baseia-se na aplicação dos Teoremas da Quantidade de Movimento e de Bernoulli, Bernoulli, que permitem chegar a uma uma expressão geral para este tipo de perdas de carga, exprimindo-as como percentagem da altura cinética (U2/2g): U 2

Chama-se nó ao ponto de intersecção de três ou mais condutas e malha a todo o circuito fechado constituído por três ou mais condutas ligadas em série. Diz-se que uma conduta tem distribuição de percurso quando sofre uma variação de caudal ao longo do seu percurso (escoamento em regime permanente variado). Quanto Quan to à sua constitu constituição, ição, podemos podemos consider considerar ar os seguintes tipos de redes:

(18)

Em que: λ  - coeficiente de resistência (adimensional); Re - número de Reynolds (adimensional); ke - rugosidade equivalente (m): D - diâmetro da conduta (m).

∆ H  L = K  L ×

Estes sistemas aparecem normalmente nas redes de abastecimento de água municipais ou industriais e nas redes de combate a incêndios.

(19)

2g

QUADRO 1 - TIPOS DE REDES TIPO

DESCRIÇÃO

DISTRIBUIÇÃO DE PERCURSO

REGIME DO ESCOAMENTO PERMANENTE

EMALHADA

só com malhas

sem com

uniforme variado

em condutas série RAMIFICADA só com

sem com

uniforme variado

com condutas em série e com malhas

sem com

uniforme variado

MISTA

Nas redes ramificadas a direcção do escoamento é única e portanto conhecida. Logo, conhecendo-se os caudais e os diâmetros é possível de imediato o cálculo das perdas de carga. Nas redes emalhadas o conhecimento do valor e sentido dos caudais, caudais, em cada troço, troço, são obtidos obtidos após o equilíbr equilíbrio io da malha através da Lei da Continuidade (em cada nó os caudais afluentes devem igualar os caudais efluentes) e Lei das Malhas (numa malha a soma algébrica das perdas de carga em todas as condutas deve ser nula).

em que K L é o coeficiente de perda de carga localizada, sendo determinado experimentalmente para cada tipo de singularidade.

2.6 Cálculo hidráulico

A determinação dos coeficientes de perda de carga em diferentes singularidades (estreitamentos e alargamentos suaves, suave s, mudanças mudanças de direcção, direcção, válvulas, válvulas, etc. …) encontra-se encontra-se bem documentada em inúmeras publicações de hidráulica, algumas das quais serviram de base ao presente texto e que se encontram referenciadas nas referências bibliográficas.

Em regime uniforme uniforme e permanente, permanente, o caudal é constante logo, seleccionando o diâmetro pode-se de seguida calcular a velocidade e perda de carga.

2.6.1 Regime uniforme e permanente

2.5 Redes hidráulicas

Em regime variado há uma variação de caudal ao longo do percurso, por considerar por exemplo os consumos domésticos, as perdas de carga são contabilizadas considerando que o escoamento se faz em regime permanente variado.

2.5.1 Classificação das redes hidráulicas

Chama-se caudal unitário de percurso (q) ao parâmetro que

As redes de condutas consideram-se sistemas complexos porque são constituídas por tubagens ligadas em série e/ou paralelo, formando feixes ou malhas de condutas. condutas.

traduz a variação média do caudal ao longo da conduta: q

=

Qm − Qj  L

⇔  Qm = Qj + q × L

(20)

40

 

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Em que:  q

Os custos de investimento são directamente proporcionais ao diâmetro instalado e os consumos de energia inversamente proporcionais ao mesmo valor.

- caudal unitário de percurso;

Os passos fundamentais a seguir nos cálculos a efectuar são:

 Qm - caudal no extremo de montante;  Qj  L  L

- caudal no extremo de jusante; - comprimento da conduta.

Havendo uma variação da velocidade ao longo da trajectória, há uma variação do coeficiente de perda de carga, que se traduz numa variação parabólica da linha de energia. TTal al facto dificulta o cálculo das perdas de carga em cada c ada trecho da conduta. Bresse ultrapassou esta dificuldade considerando um caudal equivalente (  Qe ): Qe = Qj +  0.55 × q × L

(21)

Tr Trata-se ata-se de um caudal fictício que, em movimento uniforme e para um dado diâmetro, diâmetro, conduz ao mesmo valor da perda de carga que a verificada em regime permanente variado, considerando os caudais que realmente circulam na rede. Com esta simplificação o cálculo c álculo hidráulico de regime permanente variado é transformado, transformado, para efeito efeito do cálculo das perdas de carga, em regime uniforme e permanente.

2.7 Dimensionamento económico de condutas Apresentam-se neste ponto os passos fundamentais para o desenvolvimento dos cálculos que permitem seleccionar os diâmetros económicos das condutas. O processo de dimensionamento consiste em determinar o diâmetro que minimize a soma dos custos de investimento com os de energia (não se consideram outros custos de exploração), conforme se representa representa na Fig. 3.

- Selecção de um conjunto de diâmetros (comercialmente disponíveis) a partir de velocidades médias (0,6 a 1,5 m/s) e de critérios de velocidade mínima e máxima. - Cálculo dos custos de investimento em função dos diâmetros seleccionados. - Cálculo dos custos de energia do período de vida da obra. (actualizados ao ano 0) - Adição dos custos anteriores para os diversos diâmetros seleccionados e verificação de que o conjunto de diâmetros seleccionados contém o diâmetro (comercialmente disponível) mais económico. Para tal acontecer os custos associados aos diâmetros extremos seleccionados deverão ser superiores a pelo menos um dos custos associados a um dos diâmetros intermédios. - Selecção do diâmetro mais económico. Especialmente nos diâmetros mais pequenos a alteração de um diâmetro para o da série comercial imediatamente imedi atamente inferior poderá representar alterações significativas em alguns parâmetros parâ metros de controlo, controlo, uma vez que a perda de carga carga aumenta de forma quadrática com a velocidade e esta aumenta igualmente de forma quadrática com o diâmetro.

2.8 Curva característica da instalação A curva característica da instalação será a curva que traduz, para cada caudal, a altura de elevação necessária para para esta instalação. Será em cada ponto a soma da altura geométrica com todas as perdas no sistema para esse caudal. 2 2

 H  =  f  (Q ) → H man = H    geo  +

∑ J  × L + ∑ k   × U  2g i

i

i

(22)

Altura Perdas de carga carga Perdas de 2      V i      J i ×   Li    ∑ K i 2 g + ∑    

Altura geométrica Caudal

Fig. 4 - Curva característica da instalação

Fig. 3 - Variação dos custos de investimento e energia com o diâmetro de condutas.

As perdas de carga têm variação quadrática com o caudal, apresentando a curva característica da instalação a forma apresentada na figura 4.

41

 

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2.9 Bombas centrífugas Uma bomba é denominada centrífuga quando a direcção

Nesta situação, situação, a descarga descarga de uma bomba dum estágio estágio é injectada na admissão de uma bomba de um segundo estágio, onde se preserva a pressão do primeiro. O fluido fluido depois de entrar no segundo estágio terá um aumento de energia sob forma de aumento de pressão e assim sucessi-

de escoamento perpendicular do seguinte eixo de rotação da hélicedoe fluido podemé ser classificadasà da forma:

vamente. As bombas multiestágio podem ser consideradas como bombas com vários estágios simples, montadas sobre o mesmo eixo e com descargas em série.

2.9.1 Definição

Quanto ao n.º de impulsores: a) De um só andar: quando têm um só impulsor; b) De andares múltiplos: quando existem vários impulsores. impulsores. Quanto ao sentido de rotação: a) De sentido directo: se o eixo da bomba rroda oda no sentido anti-horário; b) De sentido retrógrado: se o eixo da bomba roda no sentido horário. Quanto à posição do eixo: a) Eixo horizontal; b) Eixo vertical; c) Eixo inclinado.

2.9.2 Constituição Na sua forma mais simples, a bomba é constituída por um rotor que gira no interior de d e uma carcaça. O fluido entra na bomba nas vizinhanças do eixo do rotor propulsor e é lançado para a periferia pela acção centrífuga. A energia cinética do fluido aumenta do centro do rotor para a ponta das palhetas propulsoras. Esta energia cinética é convertida em pressão quando o fluido sai do impulsor e entra na voluta ou difusor. Veios condutores fixos no corpo da bomba podem ajudar a dirigir o fluido, melhorando a eficiência da bomba;

Fig. 6 - Corte numa bomba multicelular 

Muito resumidamente, as principais peças constituintes de uma bomba centrífuga, centrífuga, são as seguintes: seguintes: • Corpo da bomba; • Motor eléctrico; • Propulsor ou rotor; • Veios condutores; • Sistema de refrigeração; • Sistema de lubrificação. Normalmente o propulsor é considerado o coração da bomba, sendo constituída por um disco que roda a alta velocidade, o que permite transmitir a energia ao líquido para este adquirir o aumento de pressão desejado.

Fig. 5 - Forma típica do corpo uma bomba centrífuga

Uma bomba centrífuga com um só rotor é uma bomba de um único estágio (ou andar). Quando se deseja ter uma combinação de pressão total e capacidade que não se enquadra numa bomba de um só estágio, usa-se uma bomba multiestágio.

2.9.3 Curva característica da bomba A equação básica da bomba é utilizada para calcular e desenhar desen har formas formas geométricas geométricas e dimensões, assim como para deduzir a curva Q/H da bomba centrífuga. A Figura 3 ilustra uma alheta de um impulsor e os respectivos vectores de velocidade.

42

 

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 Alheta de impulsor de bomba com os vértices de velocidade nos bordos de ataque e fuga. Velocidade absoluta do líquido v, veloci velocidade dade relativa w, veloci velocidade dade periférica periférica da alheta u, componente tangenciall da velocidade absolu tangencia absoluta ta do líquido v u e componente radial v m .

Fig. 7 - Representação dos vectores velocidade na alheta do impulsor 

Na figura 7, são representados os vectores velocidade nos bordos de ataque ataque e fuga, onde: v = velocidade absoluta do líquido; w = velocidade relativa à alheta; u = velocidade periférica da alheta; vu = componente tangencial da velocidade absoluta; vm = componente radial da velocidade absoluta. A velocidade relativa é paralela à alheta em qualquer ponto. Paraa além disso, Par disso, vu1 = v1 cos α1 e vu2 = v2 cos α2

=

1

(u  v g 2

A redução de pressão causada por perdas no escoamento é tomada em consideração consideração pelo rendimento rendimento hidráulico e a redução devido ao desvio do caudal de uma ângulo ideal β2 é contabilizado por um coeficiente de alheta k. Com estas modificações, a equação de Euler para uma bomba real tem o seguinte aspecto:  H t  =

Partindo do princípio que o caudal não tem perdas e que o número de alhetas é infinito ( ∞), é possível possível derivar a famifamiliar teoria da equação básica da bomba utilizando as leis da mecânica. Esta relação é conhecida como equação de Euler e é expressa do seguinte modo:  H t ∞

Numa bomba real, não é possível satisfazer nenhum destes princípios, visto que existem sempre perdas por atrito e o número finito de alhetas não direccionará o caudal completamente na direcção da alheta.

u 2 − u1vu1 )

(23)

onde o índice t referencia um caudal sem perdas e . referencia o princípio do número infinito de alhetas que garante o direccionamento completo do líquido. ∞

ηh

(

)

ku  2 vu 2 −  u1vu1 (24) g É possível mostrar que ηh e k são menores que a unidade.

As bombas centrífugas são normalmente concebidas com α 1 = 90°, 90°, logoν uu11 = 0. Assim sendo,a equação básica da bomba é simplificada para:  H t  = k η  h

u2 vu 2 g

(25)

A altura manométrica ideal obtida pela equação de Euler é independente do caudal Q. Se a curva Q/Ht ∞ for traçada, Ht∞ . é indicado por uma linha recta. A curva real Q/H é derivada desta curva através da subtracção dos efeitos do

43

 

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número finito de alhetas e de várias outras perdas que ocorrem no interior interior da bomba, conforme se pode ver na Figura seguinte.

Perdas

Redução do caudal Q causada por perdas por fuga H v Efeito do número finito de alhetas Ht Perdas por atrito Hr Perdas por descontinuidade Hs

Velocidades (w) e perdas relativas do bordo de ataque da alheta com várias velocidades velocidad es de caudal. As perdas mínimas ocorrem com o caudal nominal da bomba, quando o ângulo de ataque do líquido é igual ao ângulo β 1 do bordo de ataque da alheta.

Fig. 9 - Velocidades e perdas no bordo de ataque da alheta com várias velocidades. Fig. 8 - Redução (H) da curva verdadeira da bomba Q/H relativa à ∞ . altura teórica da bomba Ht ∞ 

O Efeito do Número Finito de Alhetas Conforme indicado anteriormente, Conforme anteriormente, a existência de um número finito de alhetas diminui a altura manométrica pelo factor de alheta k. Se tomarmos este factor em consideração, poderemos obter a altura teórica Ht. Poderemos escrever que:  H t  =   kH    t ∞

(26)

Ht não é perfeitamente linear, porque o coeficiente de alheta é ligeiramente dependente do caudal Q. A redução de altura de Ht∞ . para Ht não é causada por perdas de caudal mas sim pelo desvio do líquido dos ângulos ideais devido ao número finito de alhetas. Perdas por Atrito Hf  As perdas por atrito ocorrem à medida que o líquido flui pelas passagens do impulsor e da voluta da bomba. O seu aumento é proporcional ao quadrado do caudal Q. Perdas por Descontinuidade Hs As perdas por descontinuidade são geradas nas seguintes áreas: • No bordo de ataque da alheta, alheta, onde o líquido atinge atinge a ponta da alheta. A perda é mais pequena no ponto de concepção da bomba, onde o líquido entra em contacto com a alheta no ângulo β 1. As perdas aumentam com o aumento do desvio do ângulo de contacto do ângulo da alheta β 1; conforme se pode constatar constatar na figura seguin seguinte. te.

As perdas mínimas ocorrem com o caudal nominal da bomba, quando o ângulo ângulo de ataque do líquido líquido é igual ao ângulo β1 do bordo de ataque da alheta. • No bordo de fuga da alheta, ocorrem perdas devido aos redemoinhos causados por esta. O seu aumento é proporcional ao quadrado do caudal. • Na voluta da bomba, com velocidades velocidades de caudal diferentes rent es do valor nominal, nominal, quando quando o caudal na voluta é diferente do caudal no perímetro do impulsor. Este efeito é ilustrado na Figura 9. As diferenças de velocidade causam turbulência que originam perdas,cujo perdas, cujo aumento é proporcional ao aumento de diferença di ferença entre o caudal real e o caudal nominal. Perdas por fuga Hv As perdas por fuga ocorrem na folga entre o impulsor e a voluta da retorno bomba. Por queárea seja seja de a folga, um pequeno de muito caudalpequena passa da elevada pressão junto da borda do impulsor para a área de baixa pressão do aro de junta do impulsor. impulsor. Por este motivo, o caudal através do impulsor é ligeiramente maior do que o caudal de saída da voluta da bomba, pelo que a cabeça da bomba encontra encon tra um caudal reduzido; reduzido; a diferença diferença é a perda por fuga Hv. O efeito da perda por fuga está ilustrado na Figura 8. Esta perda aumenta à medida que a bomba vai sendo desgastada. Outras Perdas Existem outras perdas numa bomba centrífuga que não afectam a curva Q/H mas que aumentam o consumo de energia da transmissão do motor. Estas perdas incluem: • perdas por atrito nas superfícies exteriores do impulsor; • perdas por atrito no empanque da transmissão; • perdas por atrito na chumaceira.

44

 

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2.10 Cavitação e NPSH A cavitação é o fenómeno hidráulico associado à formação e colapso de bolhas de vapor num líquido. As bolhas de vapor são formadas quando a pressão estática local de um líquido em movimento diminui até atingir um valor igual ou inferior ao da pressão do vapor desse líquido para uma dada temperatura. Quando a bolha se desloca com o fluido para uma área de pressão superior, superior, o seu colapso ocorrerá rapidamente. A implosão causa uma onda de choque local transitória e extremamente alta no líquido. Se a implosão ocorrer perto de uma superfície e ocorrer repetidamente, a pressão do choque irá eventualmente originar a erosão do material dessa superfície.

tação, pelo que deverão ser tomados os devidos cuidados se as condições de funcionamento da bomba apresentarem o risco de ocorrência de cavitação. Normalmente, Normalmen te, as marcas de desgaste causadas pela cavitação ocorrem localmente e consistem em picagens profundas com bordos afiados. As picagens podem ter vários milímetros de profundidade;

Habitualmente, o fenómeno da cavitação nas bombas centrífugas ocorre numa localização perto do bordo de ataque da alheta do impulsor; conforme representado representado na figura seguinte. seguinte.

Implosão de bolhas de vapor Fig. 11 - Impulsor demonstrando estragos motivados por ccavitação avitação

Bolhas de vapor

A formação e desaparecimento das bolhas de vapor é designada por fenómeno de CAVITAÇÃO, CAVITAÇÃO,tendo tendo como consequência mais gravosa a deterioração mecânica precoce da bomba. A cavitação numa bomba apresenta duas desvantagens: • A criação e colapso das bolhas de vapor podem danificar a bomba; • A bomba torna-se muito menos eficiente porque passa a bombear uma uma mistura mistura de líquido e vapor, vapor, com uma densidade muito mais baixa. Fig. 10 - Influência do ângulo no bordo de ataque da alheta

Se o líquido for bombeado de modo a atingir o bordo de ataque da alheta a um ângulo diferente do da alheta, formam-se redemoinhos e zonas de baixa pressão do outro lado da alheta. Se a pressão cair abaixo da d a pressão do vapor, formam-se bolhas de vapor. Se estas se moverem no fluido para uma zona de pressão superior, irão eventualmente eventualmente implodir. O impacto de alta pressão resultante poderá originar picagem e a erosão da estrutura adjacente. Uma bomba com cavitação emite um ruído de crepitação característico, tal como se estivesse a bombear areia. Não existe nenhum material que suporte totalmente a cavi-

Logo, na instalação de qualquer bomba, é necessário que no dimensionamento desta seja acautelado a ocorrência de cavitação, particularmente, com líquidos quentes e voláteis. Definição de NPSH NPSH é o acrónimo do termo inglês Net Positive Suction Head  e representa a diferença entre a pressão estática absoluta e a tensão de vapor do líquido (normalmente expressa em metros). O cálculo do NPSH é baseado nos seguintes parâmetros: ht = altura geométrica de entrada; entrada; hA = diferença de altura entre o plano de referência e a ponta do bordo de ataque da alheta;

45

 

Conceitos Fundamentais de Hidráulica, Bombas Centrífugas e Redes Hidráulicas

Hrt = perdas de caudal na tubagem de entrada; Vo2/2g= quebra de pressão causada pela velocidade de entrada;

∆h = quebra de pressão local no bordo de ataque da alheta; Pb = pressão ambiente ao nível do líquido; Pmin= pressão estática mínima na bomba;

ataque da alheta. Nas bombas horizontais, horizontais, o plano de referência coincide com a linha central da transmissão. Nas bombas verticais, verticais, a localização localização do plano de referênci referênciaa é indicada pelo fabricante. NPSH Requerido O NPSH requerido é obtido a partir da seguinte equação:

Pv = pressão do vapor do líquido à temperatura dominante.  NPSH requerido

As alturas de pressão são apresentadas na Fig. 12. BOMBA HORIZONTAL

BOMBA VERTICAL

= h A + 

vo

2

2g

+ ∆h

Este valor também é conhecido como valor de NPSH da bomba. Este valor pode ser apresentado como uma função do caudal, conforme demonstrado na Figura 14. 14.

Pressão Mínima NPSH requerido

NPSH requerido Plano de Referência

Fig. 12 - Dimensões e pressões de referência para o cálculo do NPSH

Para evitar evitar a cavitação, a pressão estática mínima na bomba (Pmin) tem de ser maior do que a pressão do vapor do líquido, ou Pmin > pv A Figura 13 ilustra o princípio da distribuição da pressão estática do líquido na tubagem de entrada, na bomba e na tubagem de pressão de uma instalação de uma bomba em seco.

Pressão estática do líquido

Fig. 14 - Variação típica do NPSH requerido com o caudal.

O NPSH da bomba é independente da temperatura e do tipo do líquido que está a ser bombeado. O fabricante da bomba é obrigado a indicar o NPSH como um valor numérico ou uma curva. Na realidade, qualquer bomba terá valores de NPSH NPSH diferentes dependendo dependendo da definição da ocorrência, como pode ser visto na Figura 15.

NPSH

NPSHF (Sem cavitação) NPSH início do ruído NPSH início da perda material

Pressão mais baixa na bomba Pressão do vapor

NPSH0 (0% de perda de altura manométrica)

Pressão 0 absoluta

NPSH3 (3% de perda de altura manométrica)

Variação de pressão numa instalação de bomba em seco. Distribuição da pressão estática do líquido na tubagem de entrada, na bomba e na tubagem de pressão.

Fig. 13 - Dimensões e pressões de referência na aspiração da bomb bombaa

Plano de Referência O plano de referência é o plano no qual os cálculos do NPSH são efectuados. Trata-se do plano horizontal que atravessa o ponto central do círculo descrito pela ponta do bordo de

Fig. 15 - Curvas de NPS NPSH H

46

 

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De acordo com os padrões de teste utilizados pelos fabricantess de bombas, o NPSHr é definido cante definido como a situação situação onde a altura manométrica da bomba sofre uma diminuição de 3% devido à cavitação. Este valor é definido como NPSH3.

Para bombas instaladas verticalmente, a margem de segurança deve ser ser definida entre 2 e 2,5 m, desde que seja utilizada uma curva cónica antes da entrada da bomba. O raio de curvatura da linha central da curva não deve ser inferior a D1 + 100 mm, onde D1 é o diâmetro da abertura

A cavitação ligeira pode ser inofensiva para a bomba se as bolhas de vapor não implodirem perto das suas partes estruturais, tais como a alheta do impulsor. impulsor. A diferença diferença entre os vários valores de NPSH é maior nas bombas equipadas com impulsores com menos alhetas. Assim sendo, os impulsores monocanal registam registam as maiores diferenças nos valores de NPSH devido à quebra da curva do NPSH3 e os seus testes apresentam resultados demasiado favoráveis.

de maiores dimensões. O NPSH, as suas margens margens de de segurança segurança e métodos métodos de medição, encontram-se encontram-se detalhadamente detalhadamente descritos na publicação do EUROPUMP "NPSH FOR ROTODYNAMIC PUMPS PUM PS,, REFERENC REFERENCEE GUIDE"(199 GUIDE"(1997), 7), cuja cuja metodolo metodologia gia foi seguida no presente trabalho.

Por este motivo, uma curva de NPSHr baseada na regra de 3% do padrão é uma base insuficiente para a avaliação do risco de cavitação em bombas com poucas alhetas. Em princípio, a curva de NPSHr NPSHr publicada pelo fabricante deve garantir que a bomba não será danificada se for utilizada acima dessa curva. Isto aplica-se especialmente às bombas de águas residuais, residuais, que têm um número reduzido de de alhetas do impulsor. O problema é que não existe nenhum modo exacto de testar e estabelecer este valor de NPSH.

2.11 Leis de semelhança

NPSH Disponível O NPSH disponível indica a pressão disponível para a aspiração da bomba sob as condições dominantes. Este valor pode ser denominado o NPSH da instalação sobrepressora. O termo ht é positivo quando o plano de referência se encontra acima da superfície do líquido e negativo quando este se encontra abaixo da superfície. O NPSH disponível é determinado pelo projectista da instalação.  NPSH disponivel

=

Pb

ρ g

− H rt  − ht  −

 pv

(27)

ρ g

Margem de Segurança do NPSH requerido + Margem de segurança NPSHdisponível >NPSH . A margem de segurança do NPSH deve ser suficientemente grande para suportar variações numa situação onde as condições reais podem ser diferentes das calculadas teoricamente. As perdas de carga na tubagem de aspiração podem ser incorrectamente calculadas e o ponto de funcionamento real da bomba pode diferir do teórico devido a variações na curva Q/H e a cálculos incorrectos da resistência da tubagem de aspiração. A cavitação prejudicial poderá ocorrer ocorr er mais cedo do que o esperado, esperado, ou com valores valores de NPSH maiores do que NPSH3 (Figura 15). As variações técnicas de fabrico do formato do bordo de ataque da alheta podem afectar o comportamento da cavitação. O NPSH requerido também poderá ser afectado pela forma da tubagem de entrada. Para bombas instaladas horizontalmente com tubagens de sucção rectilíneas, uma margem de segurança segurança de 1 a 1,5 m é suficiente.

O traçado das curvas características depende do raio do rotor (impulsor) e da velocidade de rotação deste. A alteração destes dois parâmetros provoca alterações nas curvas características. Na prática, existem muitas bombas centrífugas com velocidad velocidadee de rotação rotação variável, variável, isto é, é, possuem possuem um mecanismo mecan ismo do tipo variador variador de frequências, frequências, que permite alterar a velocidade de rotação do seu impulsor. Este procedimento dimen to é muito freque frequente, nte, pois é necessário, necessário, em muitas muitas situações, encontrar o caudal desejado desejado ou os parâmetros de dimensionamento adequados. Através das leis de semelhança entre entre bombas centrífugas, é possível determinar curvas características de bombas a partir de uma conhecida. Por Por exemplo, conhecendo a curva característica de uma bomba a uma determinada velocidade de rotação do rotor, rotor, é possível determinar essa mesma curva a uma velocidade de rotação diferente. Estas leis são relações entre: caudal (Q), carga a desenvolver pela bomba (H), potência potência (P) e carga efectiva positiva positiva de sucção (H) com a velocidade do rotor (N) ou com o diâmetro di âmetro do rotor (D). Efeito da variação da velocidade do rotor com o diâmetro constante: Caudal

Carga Hidrostática

Potência

Carga efectiva positiva de sucção

Q2 Q1

 H 2  H 1

P2 P1

 H 2  H 1

=

 N 2  N 1

2

  N    =  2       N 1   3

    =   N 2       N 1  

  N 2  2 =        N 1  

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Conceitos Fundamentais de Hidráulica, Bombas Centrífugas e Redes Hidráulicas

Efeito da variação do diâmetro do rotor com velocidade de rotação do rotor constante: Caudal

Carga Hidrostática

Potência

Carga efectiva positiva de sucção

Q2 Q1

 H 2  H 1

P2 P1

   H 2  H 1

=  D2  D1

2

    =  D2       D1   3

    =   D2       D1  

2

  D   =  2       D1  

2.12 Ponto de funcionamento de uma bomba centrífuga O ponto de funcionamento de uma bomba corresponde à intercepção da curva característica da bomba (H/Q), com a curva característica da instalação. Com esse ponto, temos o caudal que pode ser bombeado naquela instalação,a instalação, a potência absorvida, o rendimento e o N.P.S.H.req. N.P.S.H.req. (≤ N.P.S.H.dis.).

Fig. 16 - Ponto de funcionamento funcionamento de uma bomba bomba

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Conceitos Fundamentais de Hidráulica, Bombas Centrífugas e Redes Hidráulicas

2.13 Referências bibliográficas EUROPUMP (1997) NPSH FOR ROTOD ROTODYNAMIC YNAMIC PUMPS, REFERENCE GUIDE QUINTELA, ANTÓNIO ANTÓNIO C. (1981) HIDRÁULICA - FUNDAÇÃO CALOUSTE GULBENKIAN NOVAIS-BARBOSA, NOVAIS-BARBO SA, J. (1986) (1986) MECÂNICA DOS FLUIDOS E HIDRÁULICA GERAL - PORTO EDITORA MACINTYRE, ARCHIBALD J. (1988) (1988) BOMBAS E INST I NSTALAÇÕES ALAÇÕES DE BOMBEAMENTO GRUNDFOS (1996) MANUAL DE ENGENHARIA - ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS DE ÁGUAS RESIDUAIS

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Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

3. SISTEMAS DE PRESSURIZAÇÃO COM VELOCIDADE FIXA E VELOCIDADE VARIÁVEL

Autor:: Eduardo Autor Eduardo Nunes Director de Projectos da Profluidos Professor Adjunto Equiparado do Dept. de Eng.ª Mecânica (DEM) do ISEL

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Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

A Profluidos A Profluidos - Gabinete de Projectos de Instalações Especiais Especiais,, Lda. foi fundada em 1986 e intervenciona nas áreas de Elaboração de Estudos e Projectos de Engenharia, Consultadoria e Assistência Técnica, sendo especializada nas áreas das Instalações Especiais e do Saneamento Básico. É uma empresa multidisciplinar, multidisciplinar, especializada nas suas áreas áreas de actuação, caracterizada pela qualidade, eficiência, rapidez de resposta e segurança segurança de actuação, tendo como objectivo último, a satisfação dos seus clientes. Formada por um Quadro Técnico Qualificado de especialistas que possuem uma longa experiência nos diferentes domínios de intervenção, dispõe ainda de uma vasta equipa de consultores eexternos xternos com formação técnica e pedagógica devidamente actualizada. Com ampla experiência nacional e internacional, internacional, a Profluidos, garante a qualidade técnica dos projectos, sempre devidamente adaptados às necessidades e assegura a indispensável indispensável assistência técnica, tendo em atenção parâmetros que consider consideraa de capital importância, na procura de um produto final final de qualidade.

O ISEL O Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL) é a mais antiga escola de engenharia em Portugal. Teve a sua génese em 30 de Dezembro de 1852, 1852, por Decreto Régio de D. D. Maria II, que criou o Instituto Industrial de Lisboa. Este Instituto passou a ter estatuto de ensino superior com a denominação de Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, por Decreto-Lei 830/74 de 31 de Dezembro. Em 25 de Outubro de 1988, 1988, pelo Decreto-Lei 389/88 passa a fazer parte da rede de estabelecimentos de Ensino Superior Politécnico, integrado no Instituto Politécnico de Lisboa. O ISEL conta actualmente com cerca de 6000 6000 alunos, 500 docentes e 130 funcionários funcionários não docentes.

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Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

3.1 Introdução O presente capítulo deste manual tem por objectivo descrever e caracterizar os tipos de sistemas de elevação existentes, apresentar a metodologia de dimensionamento dos seus componentes, os requisitos relativos relativos à sua instalação e custos de exploraçãoprincipais associados. As aplicações cobertas por este tema são muito vastas e destinam-se destin am-se principalmen principalmente te aos sistemas prediais, prediais, rega, abastecimento público e indústria. Face à vastidão dos seus campos de aplicação optámos por exemplificar os sistemas de pressurização com velocidade fixa e velocidade variável aplicados aos sistemas prediais abastecidos pela rede pública, embora os mesmos princípios sejam extensivos a todas as demais aplicações.

Na actualidade, actualidade, tem vindo a divulgardivulgar-se se a utilização utilização de sistemas por bombeamento directo. di recto. Tratam-se Tratam-se de sistemas sem o recurso a reservatórios hidropneumáticos. Nos sistemas por bombeamento directo podem considerar-se duas soluções alternativas. A primeira primeira solução, cada vez mais corrente corrente no mercado, mercado, consiste consis te em utilizar bombas bombas de velocidade variável, variável, que automaticamente, sob a acção de transdutores e circuitos electrónicos, adequam a velocidade de rotação às exigências de caudal que é solicitado em cada instante pela rede.

Quando a pressão que está disponível na rede pública de distribuição de água potável é insuficiente para garantir o funcionamento dos aparelhos de consumo, em parte ou na totalidade totalid ade dos pisos de um edifício, tornatorna-se se necessário necessário recorrer a dispositivos de elevação de pressão apropriados. O seu correcto dimensionamento,instalação dimensionamento, instalação e manutenção reveste-se da maior importância, quer sob o ponto de vista funcional, para garantir garantir de modo satisfatório as exigências de caudal e pressão dos diversos aparelhos de consumo prediais, predia is, quer sob o ponto ponto de vista económic económico, o, nomeadanomeadamente os custos de instalação e exploração e finalmente da manutenção com influência na duração dos equipamentos, tubagens e dos aparelhos de consumo.

Fig. 2 - Bomba de velocidade variável 

A segunda solução consiste na utilização de duas ou mais bombas de velocidade velocidade fixa instaladas instaladas em paralelo, paralelo, com arranque e paragem automáticas, em função do caudal ou pressão, ao mesmo tempo que é operada também de uma forma automática uma válvula de controlo de pressão, em série ou em paralelo com as bombas.

3.2 Tipos de sistema de elevação de pressão Uma situação corrente tem sido a utilização de sistemas hidropneumáticos. Nestes sistemas existe obrigatoriamente um ou mais reservatórios metálicos onde a água é mantida sob pressão.

Fig. 3 - Válvula de controle de pressão em paralelo paralelo com as bombas

HOTEL

Fig. 4 - Válvula de controlo de pressão em série com as bombas

3.3 Centrais hidropneumáticas 3.3.1 Constituição e princípio de funcionamento

Fig. 1 - Instalação típica de centrais hidropneumá hidropneumáticas ticas em edifícios de  grande altura

Os principais órgãos de uma central hidropneumática são: - Um ou mais reservatórios fechados, com ou sem membrana; - Um conjunto de bombeamento para os reservatórios; - Um dispositivo para compensar o ar dissolvido na água (no caso de reservatórios sem membrana); - Pressóstatos ou sensores de pressão;

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Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

- Eléctrodos ou interruptores de nível; - Manómetros, medidores de caudal e todos os sensores e equipamentoo necessário ao comando, protecção e controle equipament das bombas e compressores; O princípi princípio de funcionamento funciona é o seguinte: seguin sempre sempre queseu o nível da oágua atinge o mento ponto mais baixo te: no interior do reservatório hidrofórico, um interruptor interruptor de flutuador, pressó pre ssósta stato, to, ou ainda ainda,, um sensor sensor,, dá parti partida da à bomba bomba,, enchendo-se o reservatório. À medida que o nível da água se eleva no reservatório, reservatório, aumenta a pressão no seu interior e a almofada de ar comprime-se armazenando energia potencial (elástica). Quando a água atinge o nível máximo a bomba é desligada; se for eentretanto ntretanto atingido um nível superior préfixado será accionado o compressor de ar.

Noutras, pelo contrário, contrário, a curvatura curvatura é acentuada (tangente >> 0) pelo que uma pequena variação de caudal é acompanhada por uma grande variação da altura de elevação e por consequência da pressão (curva típica de bombas multicelulares). Para melhor precisar estas noções, considera-se a zona de variação de caudal correspondente à parte útil da curva característica das bombas (fig. 6),ela é limitada pelos caudais mínimo qm e máximo QM. Distinguem-se os casos: Característica pouco inclinada quando qm < 1/2 QM; Característica inclinada em que qm ≥ 1/2 QM.

Instalações de grande e médio porte exigem a aplicação de um ou mais reservatórios de membrana ou uma central de ar comprimido. Em instalações de pequeno porte poderá pod erá ser utilizado com reservatórios ou carregador de ar ou reservatórios com membrana a separar a fase líquida da fase gasosa.

3.3.2 Grupos electrobomba 3.3.2.1 Selecção das bombas A zona útil da curva característica de uma bomba é definida por critérios técnico económicos.

Fig. 6 - Definição das curvas características características das bombas

Uma bomba não pode funcionar sem inconvenientes, com caudais muito superiores ou muito inferiores ao caudal correspondente ao ponto de maior rendimento; rendimento; ela deverá funcionar assim numa zona de bom rendimento. Esta zona é em geral definida pelo fabricante.

No primeiro primeiro caso, quando duas duas bombas funciona funcionam m em paralelo, a zona útil de variação variação de caudal das duas bombas recobre parcialmente a zona útil de uma única bomba (fig. 6). No segundo caso as duas zonas não se recobrem. O caudal de dimensionamento das bombas deve ser 15 % a 25 % superior ao caudal máximo do consumo previsto para o edifício. A pressão correspondente a essa descarga é a altura manométrica da instalação.

Fig. 5 - Zo Zona na útil da curva car característica acterística de uma bomba Grundfos

As curvas características das bombas podem ter diferentes configurações: Algumas caracterizam-se por apresentar um traçado de tangente praticamente o que quer dizer que a uma grande variação dehorizontal, caudal corresponde uma pequena variação da altura de elevação da bomba e correspondentemente da pressão (curva típica das bombas monocelulares); monocelulares);

Fig. 7 - Selecção das bombas

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Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

A experiência mostra que quanto maior é a diferença de pressão entre o arranque e a paragem das bombas mais reduzido resulta o volume do reservatório. reservatório. Assim, a selecção dos grupos electrobomba deve ser a favor dos que se caracterizam por curvas características com inclinação acentuada, ou seja, bombas multicelulares acentuada, multicelulares.. O caudal médio de uma bomba determina-se pela expressão:

Qm

em que:

=

2 3

(Q ×

2 a

+ Qa − Q p + Q p2 ) Qa + Q p

Qa - caudal de arranque;

Verifica-se o mesmo procedimento quando as necessidades de água diminuem:

Qp - caudal de paragem Também se pode empregar a fórmula simplificada:

Qm

=

Qa

Fi Fig. g. 8

+ Q p 2

- Evolução progressiva de C6, para para C5 e por fim C4, corresponcorrespondente à pressão máxima de funcionamento com três grupos electrobomba. - Paragem da terceira bomba 3P e passagem para um funcionamen funci onamento to com duas bombas, bombas, corresponde correspondente nte à curva 2P, 2P, o ponto de operação operação do sistema passa passa de C4 para B4.

3.3.2.2 Comando das bombas Nas centrais de pressurização com bombas de velocidade fixa, o arranque e a paragem paragem das bombas são efectuados automaticamente, através de uma das duas opções:

- Paragem da segunda segunda bomba, e operação com a curva 1P em que o ponto de funcionamento passa de B2 para A2.

- Através Através do diferenci diferencial al de pressão, designada designada regulação regulação manométrica.

- Evolução de A2, até até A1, etc. etc.

- Através Através do diferencia diferenciall de caudal, designada designada regulação debitométrica.

3.3.2.2.1 Regulação manométrica

Os órgãos que asseguram o arranque e a paragem das bombas são os pressóstatos. São dispositivos providos de contactos eléctricos biestáveis, que são accionados mecanicamente camen te pela pressão pressão da água, água, que permitem, permitem, através através do circuito de comando a abertura e fecho dos contactores de potência.

A regulação manométrica é a mais utilizada, e realiza-se como se segue:

Destacam-se alguns inconvenientes relacionados com este tipo de funcionamento:

Se o consumo da rede aumenta quando se encontra a funcionar apenas uma das bombas do sistema, a sua curva de funcionamento evoluirá de R1 para R6, pa pass ssan ando do por por todas as fases fases intermédia intermédias, s, o ponto de funcionamen funcionamento to desloca-se progressivamente de A1 para A2 e A3. Nesta evolução, o caudal debitado pela bomba aumentará para satisfazer o consumo, mas a pressão de descarga da bomba diminuirá, conforme está representado representado na figura 8. Em A3 é atingida a pressão mínima, o que faz faz arrancar a segunda bomba do sistema e a curva funcional passa a ser a curva 2P (duas bombas em funcionamento). Com o arranque da segunda segun da bomba, ocorre ocorre um salto brusco de A3 para B3. Se o consumo de água continua a aumentar, aumentar, evolui-se progres-

- Quando o caudal solicitado pela rede for inferior a Q a0, o funcionamento é instável com arranques e paragens frequentes da bomba.

3

4

- Em cada arranque e paragem de uma uma das bombas, ocorre uma variação brusca do ponto po nto de funcionamento e consequentemente, do respectivo caudal e da pressão. - Determinadas gamas de caudais não são abrangidas, abrangidas, tais como as zonas entre Qa3 e Qb2 e também entre Qb5 e Qc4, se o caudal requerido cair e permanecer no interior destas zonas, o funcionamento também será será irregular com par paraagens e arranques arranques frequente frequentes, s, sendo o caudal debitado debitado pelas bombas desajustado às necessidades.

5

sivamente deem B para B e seguidamente, seguidamen paracom B . Nesta situação, é posta ma marcha rcha a terceira terceira bomba, bte, omba, passagem passagem do ponto de operação de B5 para C5 seguida de uma evolução progressiva de C5 para C6 e assim por diante.

Para se evitarem os inconvenientes inconvenientes descritos, deve instalar-se um depósito hidropneumático ligado ao colector de descarga comum das bombas (fig. 9).

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pressão do ponto de funcionamento D. A diferença de pressão entre C e D' deve-se também às perdas da carga da ligação ao depósito. A característica da curva de funcionamento do sistema

Fi Fig. g. 9

O ar sob pressão, aprisionado na parte superior do depósito, é comprimido e expandido em função da pressão de funcionamento das bombas, ao contrário da água que é praticamente incompressível. A maior parte dos depósitos são, actualmente, equipados com membranas membranas que impedem o contacto do ar com a água, impedindo a dissolução do ar na água, reduzindo reduzindo os problemas problemas de corrosão corrosão e evita a introdução de dispositivos de compensação de ar. Como se pode observar na fig. 10,a 10, a presença do depósito hidropneumático altera ligeiramente os pontos de funcionamento do sistema.

varia continuamente em função do caudal solicitadocorrespelos consumidores. O somatório dos caudais individuais ponde ao caudal caudal global global de valor aleatório aleatório,, que estará estará compreendido entre 0 e Qmax. O dimensionamento de uma instalação tem como objectivo a satisfação do caudal de ponta, consumido pelo edifício e da respectiva pressão de operação. No exemplo ilustrado na figura figura 11, verifica-se que há uma sobreposição das gamas de caudal entre n bombas e n+1 bombas em funcionamento porque Qb1 é inferior a Qb2. Um caudal compreendido entre Qa1 e Qa2 pode ser fornecido com n+1 bombas em funcionamento contínuo. Um caudal compreendido entre Qb1 e Qb2 poderá ser fornecido com n+1 bombas em funcionamento contínuo. O caudal Q' poderá ser garantido com n bombas (ponto A') ou n+1 bombas (B') em funcionamento contínuo.

Fig. 11 - Gama de caudais garantidos por n bombas - Sobreposição com a zona de caudais debitados por n+1 bombas Fig Fig.. 10

Modo de funcionamento: Arranque da 2ª bomba: No arranque, arranque, o ponto de funcionamen funcionamento to evolui rapidarapidamente de A para para B' e, depois progressivamente, de B' para B, entretant entr etanto, o, o excesso de caudal caudal debitado pelas bombas bombas alimenta o depósito enquanto não se atingir a pressão do ponto de funcionamento. Ou seja a passagem de A para B' implica um aumento brusco do caudal de funcionamento das bombas, enquanto que o caudal fornecido à instalação (consumo) permanece praticamente inalterado, esta difediferença vai alimentar o depósito. A ligeira variação entre A e B' deve-se às perdas de carga no ramal de ligação do depósito.

No exemplo ilustrado ilustrado pela figura 12, não temos qualquer sobreposição das zonas de funcionamento, porque o caudal Qa2 é inferior a Qb1. Um caudal compreendido entre Qa1 e Qb1 não poderá ser obtido com um funcionamento contínuo. Verifica-se então um funcionamento intermitente entre n bombas e n+1 bombas. É nesta situação de não sobreposição dos campos de caudais que o depósito se torna indispensável.

Paragem da 2ª bomba: Na paragem, o funcionamento do sistema altera-se bruscamente do ponto C para D' e a partir de D' progressivamente para D, D, à medida que o depósito se esvazia para atingir a

Fig. 12 - Gama de caudal caudal coberta por n bombas Gama de caudal coberta por n+1 bombas

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3.3.2.2.1.1 Função do depósito hidropneumático O depósito hidropneumático tem uma função tripla: Servir de reserva, absorvendo o excesso de caudal caudal (Qconsumo < Qbombeado ) ou complementado a insuficiência do caudal bombeado (Qconsumo > Qbombeado), nas zonas zonas em que que o caudal caudal não é garantido pelas bombas; Assegurar a manutenção de pressão na instalação quando todas as bombas se encontram paradas;

Podemos considerar que o caudal médio corresponde a metade da gama gama de caudais abrangida abrangida.. Sendo assim, assim, o período de um ciclo é tanto mais curto quanto: - a reserva de água for reduzida (um volume total do depósito min e Pmáx); ou um pequeno diferencial entre as pressões Preduzido - o caudal absorvido ou fornecido pelo depósito for elevado (gama vasta de caudais não abrangidos pelo funcionamento das bombas).

Absorver as flutuações bruscas de pressão e de caudal durante a abertura e o fecho dos equipamentos de consumo (trata-se contudo de uma função secundária que não  justifica por si só a presença do Depósito).

Para se garantir uma pressão de utilização praticamente constante,é indispensável indispensável manter-se um diferencial mínimo entre as pressões Pmáx e P min. Contudo, um reduzido diferencial de pressões Pmin/Pmáx, (fig. 14) apresenta apresenta três consequências, cujos efeitos efeitos serão: serão:

3.3.2.2.1.2 Períodos de funcionamento

- Maior frequência de arranques;

A duração de um ciclo completo conforme foi descrito anteriormente deverá ser tanto mais importante quanto mais

- Redução da gama de caudais coberta pelas bombas e, portanto, mais probabilidades de ocorrerem situações de funcionamento intermitente;

elevadaque for não a potência dos motores. É importante assegurar-se é ultrapassada a frequência horária de arranques admissíveis, cujo valor diminui à medida que a potência dos grupos aumenta.

- Aumento da gama de caudais não coberta pelas bombas em funcionamento contínuo. Resultando um aumento do diferencial médio entre o caudal consumido e o caudal bombeado. Esta diferença é absorvida pelo depósito, sendo o esvaziamento e enchimento mais rápidos; - Diminuição da reserva de água disponível (volume útil) no depósito devido à redução do diferencial de pressões. Por outras palavras,obtém-se palavras, obtém-se uma reserva de água no interior do depósito menor, menor, um caudal de enchimento e esvaziamento mais elevado, conduzindo a uma uma maior frequência frequência de arranques e paragens. Conclui-se, que não se podem optimizar simultaneamente os seguintes parâmetros: - Flutuação da pressão; - Número de arranques do motor; - Volume de reserva de água. Deverá efectuar-se um compromisso entre os três parâmetros.

Fig. 13 - Tempo Tempo de duração de um ciclo em função do caudal 

A curva 3 da fig. 13 apresenta o tempo de duração de um ciclo em função do caudal. O caudal crítico Q c, corresponde corresponde ao ciclo de duração mínima e, por conseguinte ao número número máximo de arranques.

Qc Q = Caudal Médio

= Qn  +2Qn +1 Fig. 14 - Cobertura dos caudais em funcionamento con contínuo tínuo

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Podem ser instalados temporizadores com a finalidade de retardarem a paragem ou o arranque de cada bomba (fig. 15). É uma solução "parcial" na medida em que esta temporização permite que o ponto de funcionamento ultrapasse os limites da gama de pressão estabelecida (ou seja, maiores variações de pressão), o que vai ao encontro de objectivo inicialmente pretendido.

Fig. Fig. 17 

Através do agrupamento de bombas com diferentes capacidades, é possível obter-se uma melhor cobertura da gama da caudais (fig. 18 e fig. 19). Fig. 15 - Influência das temporizações no deslocamento do ponto de funcionamento

É importante que a altura manométrica total Hmt das bombas, corresponde correspondente nte ao funcionamen funcionamento to com caudal nulo não seja demasiado elevada em relação à Pmáx. A temporização, temporização, que impõe um te tempo mpo de ciclo mínimo mínimo Tmin, só se encontra activa durante os ciclos mais curtos, fora deles, não tem qualquer influência influência (fig. 16).

Fig. 18 - Três Três bombas principais de 20m3/h e uma bomba auxiliar de 10m3/h

Fig. 19 - Quatro bombas bombas de 20 m3/h Fig. 16 - Tempo Tempo de ciclo

Para se obter uma variação de pressões extremamente reduzida entre o arranque arranque e a paragem, utilizando bombas de velocidade fixa, sem ter de se enfrentar enfrentar o problema de um número elevado de arranques,será necessário dispor-se de um grande volume útil. O reservatório de água ág ua represen-

Três bombas principais dimensionadas para um caudal de 20 m3/h à pressão de 5 bar mais uma bomba de apoio de 10m3/h a 5 bar oferecem uma maior flexibilidade do que quatro bombas de 20m3/h, (sendo a cobertura cobertura de caudais caudais mais favorá favorável). vel). No entanto, entanto, esta opção implica implica uma automatização da operação mais sofisticada e há que

tado na figura 17de é oinvestimento exemplo de um de grande volume. O custo nãoreservatório pode ser comparado ao de uma solução convencional em que já não se fala de pressurização mas de "distribuição".

tomar a frequência da unidadeem de consideração apoio. Uma estrutura deste de tipoarranques é frequentemente utilizada em instalações de grande dimensão ou em estações elevatórias.

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Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

3.3.2.2.1.3 Bomba auxiliar (Jockey) Tr Trata-se ata-se de uma pequena bomba, utilizada para assegurar a manutenção da pressão da rede em sistemas de pressurização de grande grande dimensão, quando as bombas principais estão paradas (fig. 20).dos A sua função limitada a satisfazer as necessidades períodos deestá consumo reduzidos, tais como os devidos às fugas de caudal da instalação. Deste modo, evita-se a utilização de um depósito de grande capacidade, capacidad e, dispendioso, dispendioso, bem como os arranques arranques frequentes frequentes das unidades unidades principais principais.. Esta bomba Jockey, Jockey, pode ser mantida em funcionamento permanente, ou imobilizada, a partir do momento em que a primeira bomba entra em operação. Em determinadas redes de combate a incêndios ou rega, tais como de campos de golfe, golfe, futebo futeboll ou hipódromos, a manutenção da pressão é assegurada assegurada pela bomba Jockey evitando a entrada entrada de ar nas nas tubagens, entre dois períodos de funcionamento consecutivos. Deste modo, evitam-se as flutuações bruscas e acentuadas de pressão devido ao escape de ar nos aspersores e ventosas, que são prejudiciais às canalizações.

No entanto, é de notar notar a persistência das flutuações de pressão, que são tanto mais importantes quanto menor menor for o número de bombas em funcionamento (curvas mais inclinadas). Quanto maior o número de bombas em funcionamento paralelo, paralelo, mais atenuadas atenuadas são são as flutuações flutuações de pressão, ficando reduzida ao mínimo a margem de flutuação de pressão em todo o campo de operação. Observa-se que o arranque da primeira bomba é efectuado obrigatoriamente por pressão. Uma regulação debitométrica é,em geral,mais dispendiosa do que uma regulação manométrica, manométrica, além de que a respecrespectiva instalação no local é bastante mais delicada. Por este motivo, utiliza-se este tipo de controlo controlo nas instalações de maior importância.

3.3.2.3 Número máximo de arranques dos grupos electrobomba A frequência máxima de arranques dos grupos electrobomba deve estar limitada de acordo com a tabela abaixo. Como regra geral, geral, quanto mais potente for for o motor menor deverá ser a frequência de arranques. Contudo, de acordo com a tabela 1 para para bombas e motores especialmen especi almente te dimensionado dimensionados, s, podem-se podem-se adoptar valores maiores que os anteriormente indicados*.

TABELA 1 Número máximo de arranques por hora de grupos electrobomba

Fig. 20 - Grupo de três bombas bombas + Bomba Jockey 

3.3.2.2.2 3.3.2 .2.2 Regulação Regulação debitomét debitométrica rica Neste tipo de regulação o controlo dos arranques e paragens das bombas é efectuada através de caudais de referência (fig. 21). 21). Podemos, assim, escolher valores valores adequados para se obter uma sequência ininterrupta do campo de funcionamento e, por conseguinte, conseguinte, uma operação contínua dos grupos, de tal forma que acompanham o consumo.

7,5 15 18 20

Potência do motor ( kW )

4

Número máximo de arranques ( horário)

60 40 30 25 20

Duração do ciclo (segundos)

60” 90” 120” 144” 180”

* Atendendo a que os factores limitativos são os componentes de controlo eléctrico e restantes componentes mecânicos.

3.3.3 Reservatórios de membrana 3.3.3.1 Introdução

Os reservatórios de membrana, também correntemente correntemente denominados depósitos de membrana, utilizados em pequenas pequenas e médias instalações, oferecem a vantagem vantagem de não necessitarem tare m de dispositivos de compe compensação nsação do ar perdido, perdido, tal como nos reservatórios tradicionais,devido tradicionais, devido à emulsão entre o ar em contacto directo com a água sobre pressão. O dimensionamento destes órgãos tem por objectivo a determinação da sua capacidade e o número de unidades a aplicar.

3.3.3.2 Dimensionamento O cálculo da capacidade útil real de um reservatório (isto é, o volume de água descarregado pelo reservatório com bombas paradas) resulta da aplicação da Lei de Boyle

Fig. 21 - Regulação debitométrica

Mariotte para a expansão de p gases:  p −  pa C  = V t   p p +  pt 

61

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

C - Capacidade útil real (litros) Vt - Volume total do reservatório (litros) Pp - Pressão de paragem (bar) Pa - Pressão de arranque (bar) Pb - Pressão barométrica (bar) Para calcular a capacidade útil necessária recorre-se à expressão:

C u

=

(

T   A Q − A

60

×

)

Q

em que: T - Duração de um ciclo em segundos; A - Caudal Caudal consumido pela instalação instalação em litros, por minuto;

Fig. 22 - Reservatório hidropneumático

Q - Caudal bombeado, bombeado, em litros, litros, por minuto; minuto;

Grandezas a considerar:

Cu - Capacidade útil necessária;

Z - Número de arranques por hora da bomba;

Como a frequência máxima de arranques de uma bomba se verifica quando o consumo é igual a 50% do caudal bombeado, a capacidade total necessária necessária é de:

Pa - Pressão manométrica de arranque da bomba (bar);

C t  =

T × Q

240

O número total de reservatórios necessários é de:

 N  = 

Pp - Pressão manométrica de paragem da bomba (bar); Vt - Volume total do reservatório (M3) Vr - Volume residual, residual, é o volume de segurança segurança que está compreendido entre o nível de água correspondente à pressão P a e o fundo do reservatório. Este volume deve ser da ordem de 20% do volume total, isto é; V r r  = 0,2 V  ;t t  Vp - Volume de ar correspondente à pressão de par paragem agem Pp;

C t 

Va - Volume de ar correspondente à pressão de arranque Pa;

C 

Vu - Volume útil de água no reservatório, reservatório, compre compreendido endido entre os níveis de arranque (Pa) e paragem (Pp). É o volume de água que é introduzido no no reservatório, durante o período em que a pressão do ar no seu interior aumenta de Pa até Pp, ou seja, seja, entre entre o arranque arranque e a paragem paragem da bomba. Funciona como reserva sempre que houver consumo com as bombas fora de serviço.

3.3.4 Reservatórios hidropneumáticos 3.3.4.1 Dimensionamento O principio de funcionamento dos reservatórios hidropneumáticos, também se baseia na Lei de Boyle Mariotte, que se pode enunciar como:

h2 - Altura correspondente a Vr, é o limite de segurança segurança de utilização de água do reservatório, tem como objectivo evitar a introdução de ar nas canalizações. Esta altura, deve ser igual a 2,5 vezes o diâmetro da canalização, h2 = 2,5d.

"À mesma temperatu temperatura, ra, o volume ocupado ocupado por um gás varia na razão inversa da pressão a que se encontra submetido".

Aplicando a Lei de Boyle Mariotte à expansão do volume de ar entre Pa e Pp vem:

P1 V1 = P2 V2 = C

De onde resulta, resulta, explicitando a equação para Vu:

te

Na fig. 22 apresenta-se esquematicamente um reservatório hidropneumático, com a finalidade de representarem as diversas grandezas em jogo.

(Pp+1)×Vp = (Pa+1)×Va = (Pa+1)×(Vp+Vu)

V u

=

[(

V a ×  p p

]

+ 1)−  ( pa + 1) V  a × ( p p −  pa ) = P p + 1 P p + 1

62

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

Considerando que o volume morto é igual a 20 % do volume total Va=0,8 Va=0,8 Vt, vem:

V u

=

(

0,8 × V t  ×  p p P

−  pa )

+1

Exemplo: Q = 2,5 l/s = 9m³/h Z = 8 arranques hora Pp = 4 bar (pressão relativa) a

 p

O cálculo do volume total do reservatório é feito através da aplicação aplicaç ão de fórmulas empíricas, empíricas, deduzidas deduzidas por diversos autores como resultado de estudos teórico-experimentais. Indicam-se seguidamente algumas das mais utilizadas:

a ) Fórmula proposta por Harold Nickels Vt = 10×Qmáx.

P =2 bar (pressão relativa) Entretant Entr etanto, o, com estes valores no gráfico, obtém-se: obtém-se: Q/Vt =10 ∴ Vt = 9/10 = 0,9 m³ TABELA 2 Pressão de paragem (bar) (máx.) Pp

Em qu que: e: Vt = Volume total em litros

Pressão de arranque (bar) Pa 1

1,5

2

2,5

2

0,27 0,13

3

0,4 0,3 0,2 0,1

3

3,5

4

Qmáx = Consumo máximo provável do edifício expresso em litros/minuto.

4 5

0,4 0,33 0,26 0,2 0,13

b ) Fórmula deduzida por Ângelo Gallizio

6

0,4 0,34 0,29 0,23

0,4 0,32 0,24 0,16 0,08

A expressão é aplicável a instalações com compressor Q  p p + 1 V t  = 30 × ×  z  p p −  pa Q - descarga correspondente ao consumo máximo da rede, em litros por minuto; Z - Número máximo admissível de arranques horários.

c) Pela fórmula da Grundfos Vtotal = 16,25 x Qm x (Pmín.+1) x (Pmáx+1) S ∆P Pc+1 Vtotal = volume total do depósito em litros S = número máximo de arranques por hora, hora, dependente da potência e fabricante do motor eléctrico Qm = caudal médio de uma bomba em l (min) Pmáx = pressão de paragem Pmín = pressão de arranque

∆P = Pmáx - Pmin. Pc = Pressão de ar no depósito de membrana; Pc = Pmin-0,5

d) Fórmula proposta pela norma brasileira NB-92 A norma brasileira utiliza um ábaco reproduzido na fig. 23, entrando com o número de arranque por hora e com os valores das pressões relativas de arranque e paragem

Fig. 23 - Volume total do reservatório hidropneumático (V  )t t  em  função do caudal (Q)

e) Fórmula de Valibouse

3

obtém-se a relação entre o Vcaudal daina-se bomba m /h e2 oa t, determina-s volume total do reservatório determ e na tabela relação entre o volume útil V u e o total Vt em função das pressões de arranque e paragem.

V 0

T  =  H  − H  × k  4  M  m ×  H  M  + H b Qm

(litros )

63

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

T - Tempo de duração de um ciclo (minutos); HM - Pressão máxima de paragem em bar; Hm - Pressão mínima de arranque em bar; a

H - Pressão atmosférica T - Tempo mínimo entre dois arranques da mesma bomba K - Coeficiente de segurança (K=1,2 em geral); Qm - Caudal médio (litros/minuto)

f ) Cálculo considerado uma pré-compressão arbitrária

V u

  Vt

Fig. 25 - Bomba a aspirar da rede com reservatório de compensação

Na figura 25, mostra-se um reservatório reservatório intercalado entre entre a rede exterior e os grupos de bombeamento, é uma disposição em que se aproveita também a pressão da rede, com a vantagem de não não se provocar uma descida apreciável apreciável da pressão de aspiração durante o arranque das bombas.

  T × Qm = 1,25 ×  

= Vu ×

4

(p + 1)×  (p + 1) (p + 1)×  (p − p ) a

i

p

p

a

Pi - Pressão inicial de pré-compressão (bar); T - Tempo mínimo entre dois arranques consecutivos da mesma bomba. O exame da fórmula diz-nos que o volume V tt   do reservatório é proporcional às pressões de arranque e paragem. Há todo o interesse em pré-comprimir o reservatório a uma pressão vizinha da pressão de arranque Pa e adoptar um diferencial de pressão Pp-Pa tão alto quanto possível.

Fig. 26 - Bomba a aspirar do tanque de armazenamento

O arranjo da fig. 26 tem como principais vantagens uma separação hidráulica entre entre a rede exterior exterior e a do edifício, e a garantia de uma reserva de água durante as interrupções do consumo.

3.3.5 Exemplos de situações-tipo A concepção de um sistema de elevação de pressão deve ajustar-se ajusta r-se em cada caso, caso, às exigências exigências (quantitativ (quantitativas as e qualitativas) dos diversos consumidores e aos condicionalismos próprios da instalação e da rede exterior. Por se considerar do maior interesse prático e sem a preocupação de ser exaustivo, caracterizam-se algumas situações-tipo documentadas com figuras.

Fig. 24 - Bomba a aspirar aspirar directamente da rede

Na fig. 24, apresenta-se um esquema com bomba a aspirar aspirar directamente da rede; rede; é uma solução utilizada sempre que a pressão disponível na rede exterior é apreciável.

Fig. 27 - Instalação doméstica rural 

A fig. 27 representa uma instalação doméstica típica em meios rurais com utilização de captação própria.

64

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

Na concepção e dimensionamento destes sistemas põe-se com particular acuidade os aspectos que a seguir se referem e cujas razões justificativas decorrem decorrem do texto que se segue: • segurança em serviço; • minimização da potência perdida para economia de energia; • garantia de funcionamento func ionamento nos períodos de caudal reduzido; • conforto de utilização com uma pressão de utilização praticamente constante.

Fig. 28 - Instalação Instalação em "by "by-pass"  -pass" 

A instalação da fig. 28 aplica-se em edifícios situados em locais em que a pressão da rede exterior sofre grandes variações diárias, funcionando a instalação apenas nos períodos em que a piezométrica não é suficiente para alimentar todos os pisos em perfeitas condições.

3.3.6 Características das centrais hidropneumáticas As instalações hidropneumáticas apresentam as seguintes características:

No estudo de um sistema por bombeamento directo deve começar por traçar a curva característica da rede. A curva é traçada em função de um ponto ponto de referência R, arbitrado de tal modo que para qualquer valor de caudal, se assegura uma pressão compatível com o bom funcionamento de toda a rede do edifício. Normalmente a curva característica das redes dos edifícios têm um andamento parabólico. Esta não é a curva real fixada pelas características das canalizações e aparelhos aparelhos de consumo, consumo, mas sim, uma curva "ideal" "ideal" que se pretende satisfazer. Na fig. 29, representam-se as curvas características de uma rede e de uma bomba. O ponto de funcionamento funcionamento é descrito pela curva C2, correspondente à variação de consumo consumo ao longo do dia, como se sabe, essa variação é normalmente apreciável. Suponha-se que o consumo se estabiliza no valor q correspondente ao ponto M de funcionamento funcionamento da bomba (q, h). Observa-se que a bomba debita o caudal q a uma pressão mais elevada dissipando em perdas uma potência que pode ser considerável e cujo valor relativo é apresentado pela razão dos segmentos MB/MA

- Custos iniciais reduzidos comparados com outros sistemas; - Simplicidade de operação e manutenção; - Ocupação de um espaço reduzido; - Flexibilidade para acréscimo da capacidade resultante de um aumento de consumo.

3.4 Sistemas por bombeamento directo 3.4.1 Constituição e princípio de funcionamento Os sistemas por bombeamento directo caracterizam-se caracterizam-se pela existência de uma ou mais bombas a operarem em paralelo, a aspirarem directamente da rede exterior ou de um reservatório, sendo a descarga directa à rede.

Fig. 29 - Ponto de referência R

Nem sempre a zona de melhor rendimento da bomba corresponde a um bom rendimento da instalação.

65

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

3.4.3 Sistemas com bombas de velocidade variável 3.4.3.1 Modo de funcionamento Nos sistemas com bombas de velocidade variável, a pressão é mantida constante, constante, independentemente do consumo da rede. As variações da pressão de descarga das bombas provocadas quer por alteração da pressão de aspiração, quer por variação do consumo, são detectadas por um sensor que actua no variador de velocidade de forma a manter a pressão de bombeamento constante. Po - Curva de potência teórica necessária para garantir no ponto R o caudal Q à pressão H0; RS- Potência teórica necessária para fornecer o caudal q; QR - Potência perdida devido ao rendimento do motor e das bombas; PQ - Potência dissipada inutilmente; P - Ponto de funcionamento da bomba instalada.

Fig. 30 - Curva de potência

Na fig. 30 o rendimento da dissipação é dado por RS/PS Resulta assim que, sempre que uma estação eleva directamente para a rede é importante minimizar a potência perdida o que pode ser conseguido adequando quer o número de bombas quer a sua velocidade.

3.4.3.2 Variação das curvas características O andamento da curva característica de uma bomba varia com a sua velocidade de rotação de acordo com as expressões:

 Q 2 Q1

=

N2 N1

e

H2 H1

2

 N   =  2     ∴ N   1  

P2 P1

3

 N   =  2      N1  

Na figura 31, mostram-se várias curvas características de uma bomba com com diferentes diferentes velocidades de rotação, como se pode observar, observar, o rendimento rendimento praticamente praticamente não varia com a velocidade, velocidade, por exemplo, exemplo, para uma pressão pressão constante de 7,5 bar e uma variação de caudal entre 500 e 1000 m3/h corresponde uma variação do rendimento máximo compreendido entre 70 e 80 %.

rpm rpm

Por outro lado, para os menores consumos correspondentes correspondentes às horas mortas, mortas, é necessário necessário dotar a instalação instalação quer de válvulas reguladas para evitar que a pressão ultrapasse valores indesejáveis na rede, quer com um pequeno reserreservatório hidropneumático.

rpm rpm rpm rp m

3.4.2 Bombas de velocidade fixa

rp m

3.4.2.1 Modo de funcionamento Fig. 31 - Curvas características de uma bomba bomba a diferentes velocidades

Nos sistemas de velocidade fixa a pressão de descarga nas redes é mantida aproximadamente constante, através da activação e paragem das bombas em consonância com as necessidades do consumo. Estas centrais fazem a alternância automáti automática ca do funcionamen funcionamento to das bombas, em função do caudal, do tempo de funcionam funcionamento ento e das das anomalias.

Com as curvas características extremas da rede e os valores do consumo máximo e mínimo (fig.32) determinam-se as alturas manométricas máxima e mínima das bombas:

Em certasdecentrais uma das bombas é dimensionada para as horas menor consumo, com a finalidade de se poupar energia nestes períodos. Esta bomba tem geralmente 50% da capacidade das bombas principais.

• A altura máxima H1 relativa ao consumo máximo da rede com a pressão mínima da aspiração; • A altura mínima H 2 relativa ao consumo mínimo da rede com a pressão máxima da aspiração. aspiração.

3.4.3.3 Selecção das bombas

66

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

A pressão a ser mantida na conduta de compressão é assim:

Para o efeito, diversas situações são pr praticáveis aticáveis tais como:

Pdescarga= H1+H aspiração mínima = H2 +H asp. máxima

- Conjugar várias bombas de velocidade fixa com uma ou duas de velocidade variável que servirão para ajustar o ponto de funcionamento da instalação às exigências de

pois a Pdiferencial = Pdescarga Haspiração

caudal e pressão da rede; - Instalar todas as bombas com velocidade variável, rodando sempre sincronizadamente. - As bombas com velocidade variável têm um limite mínimo de velocidade abaixo da qual não produzem caudal à pressão pretendida.

3.4.3.4 Regulação manométrica

Fig. 32 - Determinação das altu alturas ras manométricas manométricas máximas e mínimas mínimas

Na fig. fig. 32, onde as as pressões pressões H e H são difere diferenci nciais ais,, a manutenção da pressão da descarga traduz-se por rectas horizontais horiz ontais por C e por E e uma infinidade infinidade de, de, outras outras compreendidas entre essas, para situações intermédias. intermédias. 1

2

Neste caso, já não se verificam as limitações relacionadas relacionadas com os diferenciais entre a pressão mínima e máxima como na regulação por pressóstato A regulação manométrica é efectuada em permanência quaisquer que sejam as aberturas abertur as e fechos de válvulas válvulas.. Nestes casos, usa-se um transdutor de pressão para efectuar a medição analógica da pressão em substituição dos pressóstatos (fig. 34).

Controlador

Os pontos C e F (fig. 32) são os pontos críticos de operação das bombas, o que pode traduzir-se traduzir-se no seguinte:

Controlador

- Com todas as bombas em funcionamento na rotação máxima, as bombas bombas deverão deverão debitar debitar o caudal Qmáx à 1 pressão H (ponto C); - Com apenas uma bomba em operação operação à pressão mínima, mínima, a bomba deverá recalcar o caudal Qmin à pressão H2 (ponto F). Como as bombas operam a maior parte do tempo com valores médios de caudal e pressão de de aspiração, aspiração,o o ponto de) funcionamento com o caudal máximo cada bomba (Qmáx e altura manométrica máxima (H1) deverá situar-se à direita da zona de maior rendimento (fig. 33).

Fig. Fig. 34

O transdutor de pressão emite um sinal de 0-20mA, 4-20mA ou 0-10V, proporcional proporcional à pressão pressão medida. Existe um controlador que compara o sinal medido, com o valor ajusta aju stado, do, que foi pré-pr pré-progr ograma amado, do, por sua sua vez, vez, est estee irá irá controlar o variador de frequência da seguinte maneira: - Se Pmedido < Pajustado é emitida ordem de aceleração. - Se Pmedido > Pajustado é emitida ordem de desaceleração. - Se Pmedida = Pserviço a velocidade mantém-se constante. Independen Indepe ndentemen temente te do caudal requerido, requerido, a instalação instalação

Fig. 33 - Zona de funcionamento funcionamento das bombas

funciona modo manter a pressão constante. Apor pressão de serviçodepode sera materializada no controlador uma recta horizontal ao longo da qual se desloca o ponto de funcionamento da instalação (fig. 35).

67

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

Bomba 1 Variação de velocidade Aumento do consumo Aceleração da bomba 1 Bomba 1 à velocidade máxima Pmedida < Pajustada

Fig. 35 - Regulação manométrica, princípio de deslocamento do  ponto de funcionamento

No instante t, as torneiras fecham-se, o consumo diminui e a característica da instalação vai de R para R'. O ponto de funcionamento altera-se de M para M1. logo: PM1 > Pajustada significa desaceleração até que Pmedida = Pajustada

Arranque da bomba 2 de velocidade fixa A velocidade da bomba 1 diminui e ajusta-se até Pmedida = Pajustada

A velocidade de rotação da bomba diminui e a curva de funcionamento das bombas passa a ser P' e o ponto M1 desloca-se para M2. Se o consumo aumentar (fig. 36), a curva da rede R altera-se para R' e o ponto de funcionamento evolui de M passa para M1.

Fig Fig.. 36

Se a velocidade da bomba em variação atingir o valor mínimo ou máximo, arranca ou pára uma uma das bombas de velocidade fixa. O que se descreveu pode representar-se no esquema ao lado.

Bomba 1 VV + Bomba 2 VF Pmedida = Pajustada Considerando que a reacção do sistema é rápida,o rápida, o ponto de funcionamento desloca-se numa linha horizontal (pressão ajustada para serviço (fig. 37).

Fig. Fig. 37 

Na prática, acelera-se a bomba de velocidade variável até se verificar um ligeiro excesso de velocidade da ordem de 52 a 55 Hz, a que corresponde um ligeiro aumento de caudal. Com efeito, efeito, se a bomba de velocidade variável for alimentada alimen tada a 50 Hz no máximo, obter-se-á, obter-se-á, independent independenteemente do número de bombas em funcionamento:

Qmáx n Bombas = Qmin n+1 bombas

68

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

Poderá ser obtido um caudal compreendido entre Q1 e Q'1 quer com uma ou duas bombas em funcionamento. Se optarmos por esta solução em que se admite um acréscimo da velocidade velocidade da bomba, bomba, deve calcular calcular-se -se a potência potência absorvi absorvida da exemplo; ao seu vei evitar evitar de uma sexcesso, obrecarga motor,, por motor exem plo;veio, 10o,%para de velocidade velocida em sobreca exces so,rga reprereprno esenta cerca de 33% de potência suplementar.

Q1 = Caudal máximo de 1 bomba com Velocidade Variável Q'1 = Caudal mínimo com 2 bombas (1 com Velocidade Variável + 1 com Velocidade Fixa) Q2 = Caudal máximo com 2 bombas (1 com Velocidade Variável + 1 com Velocidade Fixa) Q'2 = Caudal mínimo com 3 bombas (1 com Velocidade Variável + 2 com Velocidade Fixa) Fig. 38 - Campo de variação de caudal com 3 bom bombas bas Q Qmáx máx n = Q min n+1

Se o caudal consumido variar ligeiramente em torno de Q 1 ou de Q2, em cada transposiçã transposiçãoo destes valores, valores, acontece acontece o arranque ou a paragem de uma bomba de velocidade fixa, e daí o risco do número máximo de arranques ser excedido. Se alimentarmos a Bomba de Velocidade Variável,com Variável, com uma frequência de 53 ou 54 Hz, verifica-se:

Qmáx n Bombas > Qmin n+1 bombas

As principais vantagens relacionadas com a utilização da variação de velocidade em sistemas de pressurização são: - Pode satisfazer-se satisfazer-se um consumo aleatório, compreendido entre 0 e Qmáx, através através da variação variação da velocidade de uma das bomba bombas, s, associa associada da ao númer númeroo de bom bombas bas,, assim assim como um funcionamen funcionamento to contínuo, contínuo, sem arranques arranques ou paragens, paragen s, enquanto enquanto não se verificar verificarem em alterações alterações de caudal. - Esta regulação regul ação garante ga rante uma pressão p ressão per feitamente consta con stante nte,, indepen independen denteme temente nte do cau caudal, dal, dentro dentro do tempo de funcionamento admissível. - Sendo assegurada assegurada a cobertura cobertura de todos os caudais, caudais, o depósito hidropneumático poderá ser de dimensões reduzidas. Enquanto que, com uma instalação Enquanto instalação de velocidade velocidade fixa, fixa, controlaríamos apenas um parâmetro a pressão ou o caudal, na variação de velocidade controlamos ambos, o que oferece oferece uma solução adequada para os seguintes problemas: • Cobertura constante de todos os caudais; • Volume do depósito hidropneumático reduzido; • Número de arranques dos motores das bombas; • Pressão constante; • Economia energética.

Q’ = Caudal Caudal máximo de 1 bomba bomba com Vel Velocida ocidade de Variável (55Hz) Q1 = Caudal mínimo com 2 bombas (1 com Velocidade Variável + 1 com Velocidade Fixa) Q'2 = Caudal máximo com 2 bombas (1 com Velocidade Variável 1 com Velocidade Fixa 55Hz) Q2 = Caudal mínimo com 3 bombas (1 com Velocidade Variável + 2 com Velocidade Fixa) Q3 = Caudal máximo de 3 bombas (1 com Velocidade Variável + 2 com Velocidade Fixa 55Hz) Fig. 39 - Campo de variação de caudal só com 3 bombas, bombas, com acréscimo de rotação Qmáx n > Qmin n+1

Na realidade, as centrais hidropneumáticas de velocidade variável encontram-se frequentemente equipadas com um depósito de volume reduzido, embora este acessório seja dispensável, a sua inserção tem como vantagens, assegurar a manutenção da pressão na instalação quando todas as bombas se encontram paradas e absorver as variações de pressão gerada em regime transitório, correspondente à manobra dos órgãos da rede e assegurar os consumos reduzidos. Evita-se o funcionamento contínuo com uma bomba à velocidade velocid ade mínima, mínima, quando quando o consumo consumo tende para zero, zero, introduzindo um sistema de paragem debitométrica da bomba de velocidade variável, não sendo necessário manter-se o seu funcionamento prolongado em condições pouco próprias, para se garantir garantir a pressão pressão do sistema. Observa-se que se a instalação compreender bombas de grandes dimensões e for necessário garantir-se um caudal mínimo sem vibrações vibrações dos grupos, o valor admissível para

69

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

uma bomba à velocidade mínima N min determina-se facilmente, com base no caudal mínimo admissível à velocidade nominal N pela expressão:

Q mínimo reduzido = Q min x N mínimo Nnominal Este caudal mínimo reduzido, serve para o dimensionamento dimensionamento do volume útil do depósito. Para o efeito considera-se como caudal crítico:

Q c = Q mínimo reduzido 2

Fig. Fig. 41

Soluções a considerar:

i) Deslocamento do transdutor de pressão

3.4.3.5 Regulação manométrica compensada

A pressão já não é medida à saída do grupo sobrepressor, mas sim no local de consumo (fig. 42).

Este tipo de regulação, também apelidado de manodebitométrico, tem como objectivo compensar o efeito das perdas de carga na rede de distribuição.

O respeito da igualdade "Pmedida = Pajustada" assegura uma pressão constante no ponto de consumo.

PROBLEMA Com uma regulação regulação manométrica manométrica clássica, clássica, a pressão pressão é mantida constante no local A independentemente do caudal,, a pressão caudal pressão em A não é igual igual em B, devido às às perdas de carga no troço compreendido entre A e B,cujo B, cujo valor varia com o quadrado do caudal. A pressão pressão em B, é igual igual a PA - ∆hAB (figura 40). Tem de se considerar o desnível geométrico entre A e B, Fig. Fig. 42

Esta solução é interessante mas comporta determinados limites técnicos e económicos. A dificuldade da solução, reside no transporte transporte do sinal, devido ao:  Custo do cabo;  Passagem do cabo;  Transmissão ransmissão de um um sinal de 4 - 20mA

Pode encontrar-se encontrar-se esta solução, em certas redes urbanas de distribuiçãoo de água, distribuiçã água, onde são instalados instalados captores de pressão nos pontos mais nevrálgicos da rede.

ii) Compensação das perdas de cargas Fig. 40 - Perdas de carga antes da distribuição

A pressão em B, denominada denominada "pressão "pressão disponível", disponível", é igual à pressão em A menos as perdas de carga (PA-∆h) (fig.43). Deve-see considerar Deve-s considerar o desnível geométrico, geométrico, mas este tem

As perdas de carga são integradas no algoritmo de controlo a fim de se obter uma pressão constante no utilizador mais desfavorável. É o princípio da regulação manométrica compensada. Apenas uma pressão de controlo ajustada à curva de perda de carga, (curva parabólica) permite obter

um valor constante e é independente do utilizadores caudal. Este tipo de regulação não permite, assegurar aos utilizadore s uma pressão constante no ponto de consumo, apesar de existir um sistema de variação de velocidade.

uma pressão no utilizador perfeitamente constante, constante, para tal, a regulação regulaç ão manométrica, manomét rica, será efectuada efectuada, , através atramas vés de um sistema de controlo controlo complexo e, consequentemente dispendioso.

70

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

A - A pressão de serviço P = f (Q) A pressão de serviço já não é um valor constante, constante, mas sim variável em função do caudal. O controlador apropriado é, sofisticado (fig. 43).

A medição do caudal será efectuada por um caudalímetro electromagnético, que é dispendioso, este operará operará em associação com o reservatório hidropneumático. Esta solução que engloba um controlador sofisticado e um caudalí líme metr tro, o, é di dispe spend ndios iosa, a, mas, mas, em contr contrap apart artid ida, a, as asse segu gura ra uma pressão constante no entanto, caso em não que ocorrem perdas de carganosna nautilizadores, aspiração. No oferece qualquer solução para os problemas colocados pelas perdas de carga na tubagem de distribuição. Por exemplo, num edifício onde existem perdas de carga importantes na coluna de distribuição, entre A e B (fig. 46), poderão surgir os seguintes problemas: • Se a pressão for mantida constante constante em A, nos pisos superiores (em B) os utilizadores irão sofrer flutuações de pressão devido às variações das perdas de carga.

Fig Fig.. 43

Pode recorrer-se recorrer-se a uma compensação dita linear, linear, o que constitui uma abordagem abordagem interessant interessante, e, sendo contudo contudo ideal uma compensação parabólica, que forneça uma pressão de serviço perfeitamente coincidente com a curva de perdas de carga (fig. 44). Em função do equipamento disponível, a pressão press ão de serviço serviço ou é programada, programada, ponto por ponto, ponto, ou segundo uma equação matemática correspondente.

• Se compensarmos as perdas de carga na coluna AB, pode eventualmente assegurar-se uma pressão constante em B, independent independentemen emente te do caudal, caudal, mas o mesmo mesmo não não se verificará nos pisos inferiores. Em que nas horas em que o consumo é elevado, estes pisos sofrem sofrem um acréscimo acréscimo de pressão de modo a compensar as perdas de carga entre A e B.

Fig. Fig. 46

B- A medição da pressão é insuficiente

Somos igualmente confrontados com este problema nos repuxos de água das fontes públicas. Para se obterem  jactos com a mesma altura, é necessário garantir a mesma pressão press ão em cada tubeira e, para tal, as perdas de carga nas condutas de alimentação, deverão ser desprezáveis. desprezáveis.

Com efeito, de acordo com o caudal de consumo, consumo, uma dada pressão de serviço poderá ser considerada excessiva, correcta corre cta ou insuficient insuficiente. e. É portanto, necessário necessário haver haver medição do caudal (fig. 45).

Por conseguint conseguinte, e, conclui-se conclui-se que um dispositivo de regulação, por mais sofisti sofisticado cado que seja, seja, não per permite mite manter manter uma pressão constante em todos os pontos de uma rede, em que ocorrem perdas de carga elevadas.

Fig Fig.. 44

É importante ter presente as limitações de cada sistema a fim de se evitarem erros e desilusões.

Fig Fig.. 45

Medição do caudal

Determinação da pressão de ajuste em função do caudal

Valor do ajuste de pressão

Medição da pressão

Desvio da medição com o valor ajustado

Comando

71

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

C - Determinação do ponto de ajuste

3.5.1.1 Cálculo do caudal a partir de diagramas

A determinação da relação perda de carga/caudal não é um processo complicado de se obter. Sabe-se que as perdas de carga quer sejam lineares ou singulares, singulares, são proporcionais

Este método é utilizado sempre que os dados relativos ao projecto são bastante limitados. O seu grau de precisão poderá ser considerado satisfatório. Os caudais indicados

ao quadrado do caudal: ∆h = K x Q2

no diagrama são valores máximos (fig. 48).

Assim, para se calcularem as perdas perdas de cargas cargas procede-se de uma das seguintes formas: - Calculam-se as perdas de carga correspondentes a um dado caudal, com a ajuda de ábacos ou de tabelas. Este processo utiliza-se no desenvolvimento de um projecto para uma nova instalação. - Mede-se o caudal e a pressão pressão no próprio local, no caso de uma instalação já existente.

Fig. Fig. 48

3.5.1.2 Cálculo do caudal em função do número de pontos de consumo

Fig Fig.. 47 

3.5 Dimensionamento e selecção À semelhança semelhança da selecção selecção de uma bomba, a selecção selecção de uma central hidropneumática assenta em duas grandezas fundamenta funda mentais, is, o caudal e a altura manométrica.

Se o número de pontos de consumo for conhecido, é possível determinar determ inar,, de uma forma forma rigorosa, rigorosa, o caudal máximo máximo da instalação. Par Par tal, deve considerar-se considerar-se o caudal consumido em cada ponto de utilização. Ao caudal total assim obtido aplica-se aplicase um coeficiente coeficiente de simultaneidad simultaneidade, e, visto que, os n pontos de consumo de água de um edifício nunca serão utilizados ao mesmo tempo. Tabela de Caudais normais das utilizações segundo NFP41-204 Designação

Caudal normal l/s

Lava-louça

0,200

Lavatório

0,100

Lavatório colectivo (por jacto)

0,050

Bidé

0,100

Banheira com serviço de água quente

0,350

Banheira com cilindro de água quente

0,350

Banheira com esquentador

0,250

Chuveiro (água fria ou misturada)

0,250

Não é muito fácil determinar o caudal exacto exac to de uma instalação, porque os consumos de água flutuam em função da

Sanita com autoclismo

0,100

Sanita com válvula de descarga

1,500

hora do diaosemétodos do tipo de ocupaçãopara em questão. São vários disponíveis pdo araedifício a sua quantificação, a experiência tem demonstrado que eles fornecem resultados satisfatórios, bastante aproximados à realidade.

Urinol com autoclismo autoclismo automático, no local Urinol com torneira individual

0,005 0,100

Boca de rega de 20 mm

0,700

Os fabricantes fabricantes de centrais hidropneumá hidropneumáticas, ticas, nas informações técnicas técnicas que publicam, desenvolvem desenvolvem métodos métodos de dimensionamento que em geral são sensivelmente iguais entre si,e aplicam-se a qualquer tipo de redes,interior,rega, industrial e de distribuição pública.

3.5.1 Determinação do caudal máximo

72

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variável Variável

Torneiras Torn eiras a descarregar nas habitações Número de torneiras instaladas Em funcionamento simultâneo 1a3

1

3 a 10 11 a 20

2 3

21 a 50

4

mais de 50

5

1º método Leitura directa do ábaco 70 habitações ⇒ 18m3/h

2º método Considerando o número de pontos de consumo de água 70 banheira banheirass x 2 torneiras torneiras . . . . . . . . . 140 x 0,35 l/s l/s = 49 l/s 70 lavatórios lavatórios x 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 x 0,10 l/s l/s = 14 l/s

Pressão disponível necessária à entrada das torneiras de descarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,5 bar Para válvulas de descarga de urinol . . . . . . . . . . . . . . 1,0 bar Sabe-se que o caudal instantâneo, é dado por: Qreal instantâneo = Q calculado x K, em que K, é o coeficient coeficientee de simulsimultaneidade obtido:

  K=

1

70 bidés bidés x 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 x 0,10 0,10 l/s l/s = 14l/s 14l/s 70 lava-louças lava-louças x 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 x 0,20 0,20 l/s = 28l/s 28l/s 70 tor torne neir iras as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630 torne torneira irass 112 ll/s /s Coeficiente de simultaneidade . . .  k = 1

É de notar, que a fórmula apresentada para a determinação do coeficiente de simultaneidade só é válida para habitações. No caso caso de hospita hospitais, is, ho hoté téis, is, giná ginási sios os,, es esco cola las, s, qu quart artéi éis, s, centros férias, impõe-se um estudo para cada instalação específica.

QD= 112 x 0,03987 = 4,46 l/s = 16 m3/h No caso de habitações equipadas com válvulas de descarga, estas deverão deverão ser calculadas calculadas à parte, o respectivo respectivo coeficiente de simultaneidade é diferente. Apresenta-se abaixo o quadro para estabelecimento dos caudais instantâneos segundo o decreto lei nº 23/95 Caudais Instantâneos

Por exemplo, exemplo, para um um hotel, podemos adoptar adoptar como como base de cálculo 300 litros litros por dia e por quarto, repart repartidos idos por 3 horas de consumo (ou seja 100l/h de caudal instantâneo por quarto).

Dispositivos de utilização

Nos centros de férias, ginásios ou parques parques de campismo, deveremos tomar em consideração a utilização simultânea de todos os chuveiros. Não existe uma regra universal e cada projectista basear-se-á na sua própria experiência.

Exemplo Edifício de grandes dimensões com 70 habitações, compreendendo cada uma:

 630 − 1 = 0,03987

Caudal de dimensionamento do edifício é:

n −1 sendo n o número de torneiras. As torneiras de descarga funcionam apenas apenas durante durante segundos, mas normalmente, normalmente, não funcionam em simultaneidade com os outros aparelhos (ver tabela).

70 x 0, 0,10 10l/s l/s = 7 l/s l/s

Caudais mínimos (l/s)

Lavatório individual

0,10

Lavatório colectivo (por bica)

0,5

Bidé

0,10

Banheira

0,25

Chuveiro individual

0,15

Pia de despejo com torneira de ∅ 15 mm

0,15

Autoclismo de bacia de retrete

0,10

Urinol com torneira individual

0,15

Pia lava-louça

0,20

Bebedouro

0,10

Máquina de lavar louça

0,15



1 banheira

Máquina de lavar roupa

0,20



1 lavatório

Tanque de lavar roupa

0,20

Bacia de retrete com fluxómetro

0,15



1 bidé

Urinol com fluxómetro

0,50



1 lava-louças

Boca de rega ou lavagem de ∅ 15 mm

0,30

1 sanita com autoclismo

Boca de rega ou lavagem de ∅ 20 mm

0,45



Máquinas industriais e outros aparelhos 

torneiras

Em conformidade com as instruções do fabricante

73

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

3.5.2.1.1 Altura geométrica Desnível geométrico entre o nível da bomba e do ponto de consumo mais elevado. Um valor utilizado na prática é de 3 m por piso a vencer,ou vencer, ou seja, a altura média de cada andar nos edifícios recentes. No caso de prédios muito altos ou de edifícios antigos, deve ser determinada a sua dimensão exacta.

3.5.2.1.2 Perda de carga Como valor expedito, pode considerar-se cerca de 10 % da altura geométrica. Para a sua determinação rigorosa, deverá ser realizado o cálculo das perdas de carga c arga nos diferentes troços da coluna com base em equações apropriadas,ou apropriadas, ou ábacos de perdas de carga. À perda de carga contínua, deverão ser adicionadas as perdas nas singularidades tais como curvas, válvulas, etc. Fig. 49 - Caudais de cálculo em função dos caudais acumulados Quadro - Número de fluxómetros em utilização simultânea Número de fluxómetros Instalados

Em utilização simultânea

4 a 12

2

13 a 24

3

+ de 24

4

3.5.2.1.3 Pressão disponível É a pressão mínima que deverá estar disponível no dispositivo mais elevado ou no ponto mais desfavorável. Deve ser da ordem de 1,5 bar em locais de habitação.

Exemplo prático Tomando como exemplo, um edifício edifício de 10 andares, andares, teríamos: Hg = 30 m (10x3 m) Pd = 15 mca ∆h = 3 mca ( 10 % de H g) Logo, será necessário prever prever uma pressão pressão de descarga de: Pdesc = 30 + 15 + 3 = 48 mca = 4,8 bar

3.5.2 Determinação da pressão A altura manométrica total determina-se por: Desc  - P asp asp  ) (Hmt =P  =P Desc  )

3.5.2.1 Pressão de descarga 3.5.2.1.4 Pressão de aspiração Serve para:a altura geométrica de descarga Hg  Vencer  Compensar as perdas de carga na rede ∆h

Depende do tipo de ligação existente.

 Assegurar a pressão de funcionamento dos aparelhos de

a) Ligação à rede de abastecimento municipal (figura 51)

consumo (pressão de utilização ou pressão disponível) P dd   desc  = H g + ∆h + P dd   P desc 

Hg

Fig. 51 - Ligação à rede de abastecimento abastecimento municipal 

Fig. 50 - É mantida uma pressão mínima de funcionamento dos aparelhos de 15 mca na torneira mais desfavorável sob o  ponto de vista de elevação.

Pasp = Prede - ∆hasp - Hasp

∆hasp - Perda da carga entre a rede de abastecimento municipal e a boca de entrada das bombas

74

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Va Variável riável

Prede- Pressão mínima na rede de abastecimento de água Hasp - Desnível geométrico da bomba em relação à rede (sinal +, se a bomba estiver instalada abaixo abaixo da rede de abastecimento, sinal - no caso contrário) Constata-se frequentemente que a pressão de aspiração é da mesma ordem de grandeza da pressão na rede. Por exemplo: Prede = 2 bar; Hasp = 1 m (bomba instalada 1 m acima do nível da rede);

∆hasp = 1 mca; Logo Logo,, Pasp = 20 - 1 - 1 = 18 mca subtraindo à pressão de descarga calculada, temos: Hmt = 48 - 18 = 30 mca. Conclui-se que a central hidropneumática deverá vencer uma altura manométrica Hmt de 30 mca

b) Ligação através de tanque

Fig. 52 - Central em carga (Aspiração Positiva)

No casodeverá da central centr al funcionar com aspiração cada bomba possuir a sua própria tubagemnegativa, de aspiração, excepto se a instalação estiver equipada com um colector de aspiração especialmente estudado para o efeito. Exemplo (com Pdesc = 48 mca. calculado previamente)

Caso 1. Aspiração em carga (positiva) ∆Hasp = + 2 mca. ∆hasp = 0,5 mca. Pasp = 2-0,5 =1,5 mca. Hmt = Pdesc- Pasp= 48 - 1,5 = 46,5 mca Caso 2. Aspiração Aspiração negativa negativa ∆Hasp = -1,5 m ∆hasp = 0,5 mca. Pasp = -1,5 - 0,5 = - 2 mca. Hmt = Pdesc - Pasp = 48 - ( - 2 )= 50 mca.

3.5.3 Regulação das pressões de arranque e paragem A diferença entre a pressão máxima (pressão de paragem da bomba) e a pressão mínima (pressão de arranque) é em geral regulada com um valor compreendido entre 0,3 a 1 bar. No caso de bombas com curvas planas não deverá ser ultrapassado 0,3 bar, bar, porque é difícil de estabelecer um ∆P de 1 bar entre a pressão mínima (P mminin  )) e a pressão máxima máx  (P máx   ) numa curva QH muito plana. No caso das bombas de velocidade variável este problema não se coloca devido devido ao seu tipo de controlo, controlo, conforme conforme descrito anteriormente.

75

 

Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variá Variável vel

3.6 Referências bibliográficas AGHTM - Association Génerale des Hygiénistes et Techniques, Les Stations de Pompage d'Eau M. J. Prossen, The Hydraulic Design of pumps sumps and Intakes MACINTYRE,, Archiba MACINTYRE Archibald ld Joseph, Joseph, Bombas Bombas e Instalaçõ Instalações es de Bombeamento MACINTYRE, Archibald Archibald Joseph, Instalações Instalações Hidráulicas Hidráulicas Office International de l'Eau, Les Cahiers Techniques Techniques Nr. 17 - La Surpression - Principe, Applications, Dimensionnement, 1995

76

 

Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

4. CRITÉRIOS DE SELECÇÃO E ANÁLISE DE SISTEMAS SIMPLES EM REGIME TRANSITÓRIO TRANSITÓRIO

Autor:: Eduardo Autor Eduardo Nunes Director de Projectos da Profluidos Professor Adjunto Equiparado do Dept. de Eng.ª Mecânica (DEM) do ISEL

77

 

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Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

4.1 Introdução O comportamento das condutas elevatórias, grupos electrobomba e dispositivos de protecção em regime transitório, pode ser analisado analisado por cálculo automático utilizando o método das características. A aplicação aplicação do método, método, obriga a que se disponha da seguinte informação: – Perfil do sistema de condutas; – Diâmetro das condutas e respectivo material; – Caudal e pressão de funcionamento; – Limites de funcionamento admissíveis; – Integração noutros sistemas; – Outras particularidades do sistema em análise; O perfil da conduta elevatória permite-nos visualizar o seu desenvolvimento, identificar os pontos críticos e os locais apropriados para instalação dos equipamentos de protecção. As linhas piezométricas de funcionamento em condições estacionárias poderão ser representadas, representadas, de forma a determinar-se facilmente a pressão de operação em cada ponto da conduta. Com base nas condições de funcionamento do sistema e das falhas falhas esperadas, esperadas, paragem paragem e arranque arranque de grupos electrobomba, electr obomba, fecho fecho de válvulas, válvulas, variações variações de velocidad velocidadee de escoamento, escoamento, etc. Calculam-se Calculam-se as depressões depressões e sobrepressões que ocorrerão ocorrerão em regime tran transitório, sitório, e traçam-se as respectivas envolventes no perfil da conduta de forma a determinarem-se os pontos em que ocorrem pressões inferiores à pressão de vapor, com consequente separação das colunas de líquido ou pressões excessivas, superiores à pressão admissível para o material das condutas. O programa de cálculo do regime transitório em condutas complexas para bombas CR,calcula CR, calcula para pequenos intervalos intervalos de tempo e num grande número de pontos ao longo do sistema, sistem a, o valor da pressão, pressão, a velocidade velocidade de escoamen escoamento, to, níveis de água, volumes aspirados e descarregados de reserreservatórios, vatório s, tempos de paragem paragem de grupos grupos electrobomb electrobomba, a, comportamento das condutas durante a paragem e arranque dos grupos electrobomba com arrancadores suaves, suave s, durante durante manobras manobras de válvulas, etc. Isto permite-nos seleccionar os métodos de protecção mais adequados e assumir dimensões para início de cálculo. O cálculo é realizado por tentativas, com determinação das pressões extremas ao longo da conduta até se encontrarem valores aceitáveis e seguros.

Fig. 1 - Fluxograma Fluxograma de cálculo

Observa-se que o sistema deverá ser testado depois de implementado, implemen tado, uma vez que os cálculos se baseiam em modelos matemáticos, que como não podem deixar de ser, têm sempre um grau de hipóteses simplificativas.

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Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

4.2 Modelo de cálculo O modelo de cálculo desenvolvido pelo método das características, terísti cas, trata-se trata-se de um modelo modelo matemático, matemático, suficientesuficientemente simplificado para ser adaptado em cálculo computacional e é constituído por duas partes fundamentais: – A descrição da propagação de ondas de pressão no interior de uma conduta – A modelação dos diferentes diferentes componentes componentes de um sistema sist ema,, tais tais como como bombas bombas,, válvul válvulas, as, reserva reservatóri tórios, os, mudanças de características características de condutas, condutas, nós de condutas, condut as, etc. A propagação das ondas de pressão é descrita por duas equações de derivada parcial: A equação do movimento e a equação da continuidade. Os componentes do sistema representam as condições de fronteira necessárias para a resolução das equações diferenciais.

A equação da continuidade diz que a diferença entre o volume de líquido que sai e entra no volume de controlo é igual à variação do volume de controlo e do fluido devida à alteração da sua densidade. As equações têm como base as seguintes considerações: considerações: • O escoamento é unidimensional e desta forma a velocidade e a pressão são constantes em cada secção transversal da conduta. • O comportamento do material das paredes da conduta e do fluido é linear e elástico. • Mesmo durante durante o regime transitório, transitório, o cálculo das perdas de carga é feito com base na equação de Colbrook-White aplicada em regime estacionário. • O elemento convectivo da equação da quantidade de movimento é desprezado. As duas equações são:

Passamos a apresentar as equações diferenciais e a sua transformação em equações de diferença finita apropriadas para cálculo numérico,assim numérico, assim como a inserção das condições de fronteira.

Equação do movimento L1: g.Hx + Vt + λ v v = 0 2.D

Equação da continuidade L2: 2 Ht + a x vx = 0 g Com: om:

(1)

(2)

H - alt ltu ura ma manom nométri étrica ca v - velocidad velocidadee de escoa escoamen mento to

λ - coeficiente de atrito da conduta D - diâmetro interior do tubo g - acelera aceleração ção da gravida gravidade de a - velocidade de propagação das das ondas de pressão pressão (celeridade) Os índices caracterizam as variáveis independentes das derivadas parciais, parciais, sendo x (ao longo do eixo da conduta) conduta) e t (no tempo), por exemplo: exemplo: (1) - Linha piezométrica

(2) - Nível de referência

Hx = ∂H ∂x

Fig. 2 - Forças actuantes num volume volume elementar de fluido.

A equação do movimento deduz-se da segunda lei de Newton,, aplicada Newton aplicada a um pequeno volume de controlo controlo tal como o representado na figura 2.

∑ Forças = massa x aceleração

O método das características consiste na transformação destas duas equações diferenciais parciais em duas equações diferenciais comuns ao equivalentes que podem ser integradas numericamente longo de determinadas curvass no plano x; t, designada curva designadass como curvas curvas de equações equações características ou simplesmente simplesmente curvas características.

80

 

Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

Para este propósito as equações (1) e (2) são combinadas numa equação linear L1 + µ.L2 = 0, em que inicialme inicialmente nte o valor do factor µ é escolhido arbitrariamente assim resulta: 2 g µ(Hx x µ + Ht) + (vx x µ a + vt) + λ x v x |v| = 0 (3) g 2xD Para dois valores reais de µ, dif difer eren ente tess e ale aleat atóri órios os,, a equação (3) resulta em outras duas equações que são equivalentes às equações originais (1) e (2). Para uma escolha adequada dos valores de µ, é poss possív ível el simplificar a equação 3. v = v(x,t) e H = H(x,t) são funções de duas variáveis independentes x e t cujas derivadas totais podem ser apresentadas da seguinte forma: dv = vx.dx + vt.dt

(4)

dH = Hx.dx + Ht.dt

(5)

Dividindo ambas as equações por dt resulta: dv dx . dt = vx dt + vt

Com a escolha adequada do factor µ as duas duas equaçõ equações es diferenciais de derivada parcial (1) e (2) são transformadas em duas equações diferenciais ordinárias totalmente equivalentes (11) e (13), sendo cada uma somente válida ao longo da curva curva caracte característica rística,, no plano plano x, t, determinadas determinadas pelas equações (12) e (14). Estas curvas características, no caso particular da celeridade ser considerada constante, transformam-se em linhas rectas de gradiente +a e -a. As curvas curvas repre represen sentam tam fisica fisicamen mente, te, a propagaç propagação ão de perturbações (ondas de pressão) ao longo do plano x, t. Para a resolução numérica das equações (11) e (14) divide-se a conduta em N partes iguais de d e comprimento ∆x (figura (figura 3). 3).

(6)

dH = H dx + H x. t dt dt

(7)

Os termos entre parêntesis da equação (3) comparam-se com os termos à direita das equações (6) e (7) pelo que teremos: dx = g dx = µ.a2 e (8) dt µ dt g A equação (3) pode ser escrita como uma equação diferencial ordinária: µ dH + dv + λ x v x |v| = 0 (9) dt dt 2xD A equação (8) dá-nos os dois valores necessários para µ: g µ=+ (10) a Para cada valor µ da equação (10) obtém-se a partir das equações (9) e (8) uma equação diferencial ordinária (chamada equação da compatibilidade) e a respectiva equação da curva característica ao longo da qual ela poderá ser integrada:

}

g x dH + dv + λ x v x |v| = 0 (11) a dt dt 2xD dx = + a (12) dt g dH dv λ x v x |v| –a x dt + dt + 2xD = 0 (13) dx = –a (14) dt

}

Fig. 3 - Curvas características representadas representadas no plano x, t.

No intervalo de tempo ∆t = ∆x/a, a equação (12) representa representa uma linha diagonal de uma grelha com um gradiente positivo (i.e. AP) e a equação (14) também representa uma linha diagonal da mesma grelha mas com um gradiente negativo (i.e. BP). Se os valores de v e H forem conhecidos nos nodos A e B da grelha, grelh a, as equações equações (11) e (13), podem ser integradas integradas entre entre os pontos A e P e B e P respectivamente e desta forma obtêm-se duas equações para a determinação das duas incógnitas v e H no ponto P. Se a equação (11) for multiplicada por a. dt / g = dx / g e se a velocidade v é substituída pelo quociente entre o caudal Q e a secção recta da conduta A obtém-se uma equação com uma forma adequada para integração ao longo da característica C+. H P

a dH + x ∫  H gxA A

Q

P

∫ dQ +

Q

A

X

λ 2xgxDxA

2

P

Qx|Q |Q|| x dx = 0 (15) (15) ∫ Qx

X

A

c+

Em geral, é suficiente uma aproximação do primeiro grau para a determinação do último termo (exceptuam-se os casos em que o termo do atrito é dominante tal como no caso de escoamento de óleos muito viscosos).

c-

Resolvendo a equação (15) resulta: λ x ∆x x Q x |Q | = 0 (16) Hp - HA + a x (QP - QA) + (16) A A gxA 2 x g x D x A2

81

 

Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

De maneira semelhante obtém-se uma segunda equação pela integração da equação (13) HP – HB – a x (QP - QB) – λ x ∆x 2 x QB x |QB| = 0(17) 0(17) gxA 2xgxDxA

O tratamento explícito das condições de fronteira, permite a sua fácil modificação ou substituição (introdução de um dispositivo disposi tivo de protecção), protecção), quer seja seja pela mudança mudança dos dados iniciais (i.e. alteração do volume de ar num RAC) quer por substituição do seu modelo matemático (mudança de

Com ajuda das equações (16) e (17) as duas incógnitas Hp e Qp podem ser facilmente determinadas.

subrotina de cálculo), permanecendo o resto resto do programa inalterável.

No cálculo do sistema sistema dura durante nte o regime transitó transitório, rio, os valores iniciais nos nodos da grelha são os valores de Q e H em regime estacionário quando t = 0.

Esta forma de se dimensionarem os dispositivos de protecção, é muito mais fácil e poderosa do que a que se realiza pelo método gráfico aproximado desenvolvido por SCHNYDER/BERGERON, pelo que permite a optimização da dimensão dos dispositivos utilizados.

Os valores de todos os pontos no interior da grelha (P) são determinados no instante seguinte t = 1 x ∆t pela resolução simultânea das equações (16) e (17). Com base nos últimos valores de Q e H calculam-se novos valores para o instante t = 2 x ∆t e assim sucessivam sucessivamente. ente. Este procedimento aplica-se apenas para a determinação dos pontos interiores da grelha, porque em cada extremidade da conduta apenas se tem uma única condição de compatibilidade, no início da conduta aplica-se a equação (17) e no fim a equação (16) de acordo com a figura 3.

O método das características, pode ser associado a técnicas de interpolação, e desta forma ser aplicado para o cálculo de sistemas complexos constituídos por várias condutas e várias condições de fronteira.

4.3 Critérios de cálculo Admitiu-se quecritério a situação mais desfavorável desfavor ável para o sistema, dentro de um de probabilidade significativa, consiste na paragem simultânea de todos os grupos electrobomba, causada por uma falta generalizada de energia. Embora seja possível considerar manobras capazes de produzir flutuações de pressão pressão mais elevadas, pela sobreposição de efeitos, estas teriam de ser constituídas por uma sucessão de paragens e arranques de parte dos grupos de bombeamento, men to, em instan instantes tes determi determinados, nados, que não é razoável razoável ocorrerem acidentalmente. Na modelação modelação do comportamento comportamento das condutas, admitiram-se como válidas as hipóteses significativas habitualmente considerada consideradas, s, tais como:

Fig. 4 - Características Características nas fronteir fronteiras as

Desta forma é necessário dispor-se de uma condição de fronteira em cada extremidade, extremidade, ver figura 4 para cálculo dos valores aí desconhecidos Q P e Hp. Isto poderá ser realizado por: – Atribuir um dos dois valores de fronteira, fronteira, que substituído na equação de compatibilidade válida para esta fronteira permite calcular o outro valor (i.e. a cota de descarga num tanque colocado na extremidade de  jusante da conduta Hp = Cte permite determinar o valor de QP pela equação 16). – Ou introduzindo uma relação funcional Q = f(H) a qual permite em conjunto com a equação da compatibilidade aplicada a essa fronteira determinar Qp e H p (i.e. a equação da curva característica de um ou vários grupos electrobomba em conjunto com a equação (17) permite calcular os valores Q p e Hp) A precisão e o tratamento explícito das condições de fronteira (isto significa um tratamento independente dos pontos interiores), representam as vantagens mais importantes do método das características.

– A distribuição distribuição da velocidade velocidade e de pressão, pressão, é uniforme uniforme nas secções transversais da conduta; – As perdas deuniforme carga unitárias iguais velocidade às de um escoamento com asão mesma média, admitindo-se que este se mantém puramente puramente turbulento; – Os termos convectivos das equações da continuidade e da dinâmica são desprezáveis; – O comportamento reológico da água e do material das condutas é elástico e linear; – O eixo das condutas é imóvel e desprezam-se desprezam-se as forças de inércia do invólucro; – A altura cinética do escoamento escoamento na conduta é desprezável face à altura piezométrica. Os intervalos de tempo e os comprimentos dos trechos de cálculo considerados, obedecem à condição de estabilidade do método de cálculo (número de Courant Cr = a δt/δx 0. Quando ocorre a inversão do fluxo, a válvula válvula não permite permite tal e vp1 = vp2 = 0, sendo sendo hp1 e hp2 determinados por (18) e (19) respectivamente:

hP1 = hR – CR (vP1 – vR) – CR x 2f RvR |vR| ∆t g g dr

(18)

hP2 = hS – CS (vP2 – vS) – CS x 2f SvS |vS| ∆t g g ds

(19)

potencial elástica. Quando se inicia um regime regime transitório, que origina uma uma variação de pressão na conduta junto à secção de ligação do reservatório, reservatório, o líquido armazenad armazenadoo no seu interior interior e submetido à acção do gás, deixará de estar em equilíbrio com o da conduta. Para Para se restabelecer o equilíbrio, o líquido passará a abandonar o reservatório no caso de um abaixamento da pressão na conduta,ou conduta, ou a afluir ao reservatório no caso contrário. Paralelamente com a variação de pressão na conduta, haverá uma variação de pressão da almofada de ar. Na fase de depressão o volume do ar aumenta, transformando-se a energia potencial armazenada no gás em energia cinética de escoamento. No caso da sobrepressão a massa de gás diminui diminui de volume, volume, aumentando aumentando a sua sua pressão e consequentemente consequentemente a respectiva energia potencial elástica, à custa da energia energia cinética de escoamento. escoamento.

84

 

Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

Estes dispositivos dispositivos muito divulgados, divulgados, têm como principais principais vantagens vanta gens a sua simplicidade, simplicidade, facilidade facilidade de aplicação aplicação e controle, fiabilidade e disponibilidade no mercado. mercado.

Uma vez que a pressão absoluta na secção de ligação é hi (hi = hp no instant instantee anterior), anterior), hgasi representa a pressão absoluta do gás.

Encontram-se disponíveis correntemente no mercado

Considerando pela equação da continuidade:

3

reservatórios de membrana com capacidades 2 m .Por encomenda podem obter-se reservatórios comaté capacidades superiores e reservatórios sem membrana de qualquer capacidade. Como desvantagens pode-se referir a necessidade de haver um controlo controlo apertado apertado da massa de gás, gás, o que exige a aplicação de compressores isentos de óleo (compressores hospitalares) no caso de grandes reservatórios e de dispositivos disposit ivos de controlo controlo automátic automático, o, a possibilidade possibilidade de fecho violento das válvulas de retenção dos grupos de bombeamento, bombeam ento, o custo em em geral geral elevado, elevado, principalmen principalmente te dos reservatórios de grande capacidade e a exigência de manutenção. Uma técnica analítica de cálculo, consiste na combinação de uma análise em regime quase estacionário do funcionamento do reservató reservatório, rio, com um tratamento tratamento em regime regime transitório do sistema de condutas. A passagem da onda de pressão transitória através do reservatório, reservatório, não é considerada dera da no modelo de cálculo, cálculo, mas ela é praticame praticamente nte atenuada e o seu valor é trivial. No início do cálculo, cálculo, a altura altura do líquido líquido no interior interior do tanque terá de ser conhecida, assim como a energia potencial na secção de ligação do reservatório à conduta. Estes valores são designados por hti e hpi respectivamente. A pressão do gás no interior do reservatório é estabelecida em termos de uma coluna de líquido equivalente h gás. hgási = hi – zt – hb – hti

t 1 p1 2 p2 2 p2 t A1 vp1 = At dh dt + A v ∴ ∆h = (A v A+t A v ) ∆t

em que At é a área transversa transversall do RAC, At = π d2t. 4 A altura do líquido no interior do reservatório no final do intervalo de tempo ∆t é dada por, ht2 = ht1 + ∆ht

(21)

em que ht1 é a altura do líquido no início do intervalo de tempo ∆t e ht2 no fim. Aplicando a equação PVn = Cte correspondente aos processos politrópicos aplicados a um gás perfeito, a pressão do ar no interior do reservatório passa a ter o valor de, hgas2 = ( lt – ht1) x hgas1 lt – ht2 n

(22)

O expoente da transformação politrópica do ar no interior do reservatório poderá variar entre 1 correspondente aos processos proces sos isotérmicos, isotérmicos, e 1,4 nos processos processos adiabáticos. adiabáticos. Como em geral o volume de cálculo do reservatório varia 10% quando se varia o expoente entre 1 e 1,2 recomenda-se a utilização para o expoente politrópico n o valor de 1,2. Com hgas2 determ determinado, inado, calcula-se calcula-se hp por hp = hgas2 + zt + hb + ht2

(20)

(23)

Fi Fig. g. 8

It - altura do reservatório dt - diâmetro interior hb - altura da base do reservatório zt - cota de inserção do RAC na conduta

Fig. 7 - Esquema de princípio princípio de um RAC 

Substituindo o valor de hp nas equações características + C- (16) e C (17) calculam-se facilmente os valores de vp1 e

vp2. Com estes valores determina-se o volume de água admitido ou expulso do reservatório durante o intervalo de tempo ∆t e consequentemente a variação de nível do líquido no interior do reservatório.

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Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

4.6 Circuito de desvio Em certas situações pode estabelecer-se um circuito de desvio aos grupos electrobomba, electrobomba, equipado com uma válvula de retenção conforme se mostra no esquema da figura 9. É uma aplicação típica em condutas forçadas longas, dotadas de várias estações de bombeamento em linha, permitindo por exemplo diminuir a classe de pressão dos tubos. Quando os desníveis geométricos, ou as perdas de carga em linha forem forem apreciáveis, a altura de elevação das bombas é repartida pelas diferentes estações, resultando em equipamentos mais económicos e com menor potência instalada por unidade.

Na análise do comportamento do sistema, durante durante a paragem de uma bomba deverá verificar-se se a pressão de jusante se mantém superior à de montante. Quando tal não se verificar, substitui-se a condição de fronteira correspondente à bomba por uma simples junção. Ou seja, as duas equações características são resolvidas para se determinar o caudal e a pressão, pressão, sem que a equação equação que modela modela a bomba esteja presente. Na modelação, deverá incluir-se incluir-se um termo separado para quantificar a perda de pressão (energia) na válvula de retenção. Assim, aplicam-se as equações. g (h – h ) + CR (v – v ) + 2 f R VR VR ∆T = 0 P1 R P1 R aR g dR

(24)

g (hP2 – hS) + (vP” – vS) + 2 f S VS VS ∆T = 0 aS dS

(25)

–

hP1 – h P2 = k v P1 2g 2

(perda de energia na válvula)

VP2 = Q A2

Fig. 9 - Esquema de um circuito de desvio a um conjunto de bombeamento

VP1 = Q A1

Noutros casos em que o caudal transportado é variável, como por exemplo em condutas de transporte de água potávell para abastecimento potáve abastecimento domiciliário domiciliário e industrial, industrial, em que o volume de água a transportar varia com a estação do ano, o dia da semana semana ou mesmo mesmo a hora hora do dia, dia, quando o volume de água que é necessário transportar for reduzido, algumas das estações poderão ser retiradas de serviço, permanecendo outras em funcionamento,de funcionamento, de forma a que o caudal debitado esteja de acordo com as necessidades. Nas estações imobilizadas o escoamento far-se-á através dos circuitos de desvio. Quando as bombas estiverem em operação, a válvula de retenção retenção impedirá o escoamento escoamento da compressão para a aspiração.

Estas equações reduzem-se a uma equação quadrática em Q.

Também poderá ser aumentada a capacidade de transporte, port e, duran durante te as horas horas de de máximo máximo consu consumo, mo, de uma uma conduta com funcionamento por acção da gravidade pela intercalação de estações elevadoras de pressão (booster), colocadas em linha e equipadas com circuito de desvio. A estação poderá não estar sempre em funcionamento e o escoamento dar-se-á através do circuito de desvio, durante os períodos em que o escoamento for realizado pela acção da gravidade. O circuito de desvio poderá desempenhar um papel de protecção da conduta, evitando as depressões no ramo de compressão. Quando ocorre uma paragem da bomba, haverá uma queda de pressão no ramo ramo de compressão, se a pressão cair a um valor inferior ao do rramo amo de aspiração, a válvula de retenção abre-se e passará a haver escoamento de montante montante para jusante, jusante, limitando-se limitando-se desta forma forma o abaixamento de pressão. O valor da pressão mínima será assim superior ao que teria lugar se o circuito de desvio não existisse.

Esta aproximação despreza o escoamento que tem lugar através da bomba durante a sua paragem. Como em geral o caudal é reduzido, reduzido, o erro introduzido introduzido por esta simplifisimplificação é desprezável.

4.7 Chaminés de equilíbrio Numa conduta equipada com bomba e chaminé de equilíbrio como se mostra na figura 10, enquanto a bomba se encontrar a funcionar em regime estacionário as condições de operação são as representadas. Durante o curto intervalo de tempo ∆t associado associado à discretidiscretização das equações, a altura do líquido na chaminé poderá ser considerada constante sem grande grande erro, sendo actualizada em cada instante. A parte superior da chaminé encontra-se aberta à atmosfera. Durante o regime variável este dispositivo divide em geral a conduta em dois troços que se comportam de forma diferente. rent e. O trecho compree compreendido ndido ent entre re a bomba, turbina turbina ou válvula e a chaminé, neste troço é mobilizada a energia elástica do fluido e da conduta. No segundo trecho compreendido entre o dispositivo e um reservatório ou outro dispositivo dispositivo semelhan semelhante, te, ocorre ocorre em geral uma oscilação em massa. Para diminuição da amplitude do líquido no interior da chaminé, por vezes dota-se a ligação chaminé-conduta de um dispositivo destinado à geração de perda de carga. O tratamento destes dispositivos é semelhante ao apresentado para os RAC.

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Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

Substituindo o valor de hP nas equações características C- e C+ calculam-se facilmente os valores de vP1 e vP2. Com estes valores determina-se o volume de água admitido ou expulso da chaminé durante o intervalo de tempo ∆t e consequentemente consequen temente a variação de nível do líquido no interior da de continuar cálculo deverá verificar-se se achaminé. altura doAntes líquido no interioroda chaminé é positiva.

Fig. 10 - Esquema de uma uma chaminé de equilíbrio equilíbrio

O dimensionamento de uma chaminé de equilíbrio compreende: – O estudo do perfil da conduta para para escolha do local mais adequado para a sua instalação. – Cálculo de secção transversal e de eventual estrangulamento, estrangulame nto, para atenuação dasumamplitudes extremas de oscilação do plano de água. – Cálculo Cálculo estrutural. estrutural.

Fig. Fig. 11

Na escolha do local para a sua instalação deverá atender-se aos seguintes aspectos: – Características topográficas do terreno. – Impacto da estrutura estrutura no ambiente. ambiente. – Amplitude Amplitude das ondas de pressão. pressão. Salvo casos especiais especiais,, as chaminés chaminés são em geral consticonstituídas por um tubo metálico, de betão armado ou escavado escavado na própria rocha, rocha, em que a velocidade velocidade do líquido no seu interior é lenta. Para estes casos o modelo matemático da condição de fronteira é semelhante ao utilizado para o RAC. H = h P1 – ha Uma vez que a pressão absoluta na secção de ligação é hp1, e ha representa a pressão atmosférica. Considerando pela equação da continuidade: a v = A dhch + A v ∴ ∆h = (ap1 vp1 + ap2 vp2) ∆t p1

p1

ch

p2

p2

ch

dt

Ach

Ach é a área transversal da chaminé A ch = π d ch 4 2

A altura do líquido no interior da chaminé no final do intervalo de tempo ∆t é dada por: H2 = H1 + ∆Hch em que H1 é a altura do líquido no início do intervalo de tempo ∆t e H 2 no fim. Com H2 determinado calcula-se hp por hP = H2 + ha

Fig. 12 - Chaminé de equilíbrio desenho tipo da SABESP 

4.8 Reservatórios unidireccionais Os reservatórios unidireccionais são dispositivos de protecção especialmente vocacionados para atenuarem as ondas de pressão negativas. Conforme se poderá observar na fig. 13, estes dispositivos dispositivos consistem consistem num tanque tanque onde é armazenado armaz enado o líquido transportad transportadoo pela conduta, conduta, com a superfície livre em contacto com a atmosfera. Em alternativa poderá ser armazenado água proveniente de uma fonte externa. A ligação entre o reservatório e a conduta é dotada de uma válvula válvula unidireccion unidireccional al (válvula (válvula de retenção), retenção), que permite o escoamento no sentido RUD conduta e impede-o no sentido oposto.

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Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

O reservatório parcialmente bidireccional, é especialmente vocacionado para ser instalado em pontos altos, de condutas destinadas a transportar águas residuais. É constituído por um reservatório construído em polietileno de alta densidade e dotado de uma válvula de retenção.

Fig. 13 - Reservatório unidireccion unidireccional  al 

Devido à sua concepção, concepção, o RUD permite a alimentação alimentação da conduta aquando a cota piezométrica for inferior à da superfície livre do líquido, como a conduta continuará continuará a ser alimentada, o tempo de anulação de caudal é aumentado. aumentado. Devido à concepção do RUD, a altura piezométrica na zona de ligação é regulada pela cota da sua superfície livre. Em regime permanente, o líquido armazenado no RUD e o que se encontra em escoamento na conduta,estão conduta, estão separados pela válvula de retenção que se encontra encontra fechada, fechada, assim, a altura piezométrica na conduta não está em equilíbrio com a massa de água armazenada. Enquanto a altura piezométrica na conduta for superior à da superfície livre do RUD, RUD, o cálculo em regime transitório transitório na secção de ligação é idêntico ao de uma simples transição. A partir do instante em que as alturas se igualem a análise passa a ser semelhante à de uma chaminé de equilíbrio. Pelo descrito, conclui-se que o RUD só entra entra em funcionamento quando a altura piezométrica na conduta for inferior à da superfície livre e que não há escoamento no sentido conduta RUD.

4.9 Reservatório parcialmente bidireccional O autor deste trabalho,necessitou trabalho, necessitou projectar um dispos dispositivo, itivo, para proteger uma conduta elevatória destinada a transportar águas residua residuais, is, que apresentav apresentavaa um ponto alto num local isolado. Devido às desvantagens referidas em relação ao RUD, não era possível nesse caso a sua adopção. Para proteger esse local, foi adoptada adoptada uma variante, variante, conforme conf orme represent representada ada na figura 14, o qual poderemos designar por reservatório parcialmente bidireccional.

A grande grande vantag vantagem, em, apres apresenta entada da por este dispositivo, dispositivo, é a do líquido armazen armazenado ado para para protecção, protecção, não ficar em em contacto com a atmosfera. Evita-se dessa forma a inquinação, no caso de água tratada e a propagação de cheiros no caso de águas contaminadas. contaminadas. Outra vantagem, é a de se dispensar o ramal de enchimento. A análise deste deste dispositivo, dispositivo, é semelhante semelhante à da chaminé chaminé de equilíbrio, sempre que a cota piezométrica no interior do dispositivo, for inferior inferior à cota da válvula de retenção. Caso Caso contrário, contrári o, a análise é semelhante à de uma simples junção. Este dispositivo, dispositivo, admite o refluxo refluxo parcial parcial de líquido ao tanque, tanqu e, o que não acon acontece tece no RRUD, UD, permitindo permitindo desta forma actuar também sobre as sobrepressões.

4.10 Dispositivos de manutenção das pressões transitórias Para atenuação atenuação dos efeitos do choque hidráulico, durante a paragem e arranque dos grupos electrobomba poderiam ser utilizadas válvulas motorizadas ou arrancadores suaves. Estes dispositivos não podem ser considerados dispositivos de protecção uma vez que não actuam em caso de falha de energia eléctrica da rede de alimentação.

4.10.1 Válvulas motorizadas As válvulas motorizadas deverão possuir meios de fecho adequados,devendo os tempos de manobra ser determinados por cálculo. Em geral para se evitar tempos de manobra longos, procede-se a um primeiro período de fecho rápido rápido e a manobra manobra final mais longa, longa, isto porque porque a actuação das válvulas sobre o escoamento não é linear.

4.10.2 Arrancadores suaves Os arrancadores suaves quando procedem também a paragens suaves, são excelentes órgãos para a atenuação das variações variaç ões da pressão ao longo das condutas, condutas, durante durante as operações normais de arranque e principalmente princi palmente paragem, uma vez que o período de imobilização dos grupos electrobomba é prolongado, sendo o seu efeito semelhante semelhante ao dos volantes de inércia.

Fig. 14 - Reservatório parcialmente bidireccional  bidireccional 

O tipo de paragem paragem dos grupos, assim como como os períodos a decorrer entre paragens sucessivas, sucessivas, de vários grupos podem ser devidamente determinados com a introdução de subrotinas de cálculo apropriadas.

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Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

4.11 Caso prático

Análise dos resultados de cálculo O cálculo inicial foi realizado realizado considerando que os dois grupos bombeiam através da conduta sem qualquer protecção. Dos resultados resultados do cálculo cálculo efectuado, efectuado, verificou-se verificou-se que que ocorre uma zona de depressão extensa (gráfico 1) e que a sobrepressão subsequente tem um valor muito elevado, concluindo-se que era necessário proteger a conduta com dispositivos adequados.

Os dados de cálculo cálculo inicial, inicial, foram foram os que se passam passam a indicar nos itens seguintes. Comprimen Compri mento to da condu conduta ta eleva elevatór tória ia L = 2808 2808 m Diâmetro Ø = 500 mm Espessura da parede e = 7,3 mm Rugo gosi sida dade de ab abso solu luta ta equi equiva vale len nte k = 0, 0,11 Material Ferro Fundido Dúctil Módu Mó dulo lo de de elas elasti ticid cidad adee da co cond ndut utaa E = 1,0 1,0 x 1010 kgf m-2 Módulo de compressibilidade da água E = 2,1 x 108 kgf m-2 Caudal eem m re regime es estacionário Q = 0,375 m3/s Cota ota de de des desca carrga no rres eseerv rvat atór ório io 37 373, 3,33 m Grupos electrobomba em funcionamento n = 2 (paralelo) Velocidade de rotação N = 1400 rpm PD2 da bomba 5,86 kgf.m-2 PD2 do motor 92,00 kgf.m-2 Diâmetro do impulsor D = 400 mm Coefici Coe ficient entes es da curva curva cara caracter cteríst ística ica A = 1,92 1,92 x 10-4

Cálculo final Em face do comportamento descrito para o sistema em regime transitório, transitório, e após várias hipóteses de cálculo para os dispositivos de protecção, foi seleccionado seleccionado um um RAC associado a uma válvula de alívio, dimensionados conforme o gráfico 1. Se não se realizar esta associação, o volume RAC seria exagerado. Resultados de cálculo final Volume de ar m3

-1

B C == 6,56 5,37 xx 10 103

RAC

Os grupos electrobomba instalados em número de três nesta primeira fase, com funcionamento de um número máximo de de dois em parale paralelo, lo, são do tipo multicelu multicelular lar,, de pequena inércia comparada com a energia transferida ao fluido a elevar e por consequência consequência com um reduzido tempo de anulação de caudal.

VÁLVULA DE ALÍVIO

1

Inicial

Mínimo

5,0

4,1

Máximo Adoptado 6,7

7,0

Condições de descarga Pressão de abertura Caudal m3/h m.c.a. 1.300 390

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Critérios de Selecção e Análise de Sistemas Simples em Regime Transitório

4.12 Referências bibliográficas Almeida, A. B. Almeida, Manual de protecção contra o golpe de aríete em condutas elevatórias.

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O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

5. O CUSTO DO CICLO DE VIDA COMO FACTOR DE ECONOMIA

Autor:: Paulo Autor Paulo Ramísio Engenheiro Civil (FEUP) Mestre em Engenharia do Ambiente (FEUP) Assistente do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho Sócio da SBS – Engenharia Civil, Hidráulica e Ambiente,Lda. Ambiente,Lda.

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O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

5.1 Introdução Os sistemas de pressurização representam por vezes custos não desprezáveis no mercado da construção para habitação, sendo principalmente onerosos em em grande parte dos sistemas industriais. industriais. Como qualq qualquer uer investiment investimento, o, a escolha dos elementos que constituem o sistema (construção civil, civil, equipamento equipamentos, s, acessórios acessórios e os decorrentes decorrentes da exploração) devem obedecer a considerações de eficácia e economia. Estima-se que o elevado número de sistemas de bombeamento existentes a nível mundial, nas suas mais variadas aplicações (abastecimento público e predial de água potável; colecta,, transporte colecta transporte e tratamento tratamento de águas residuais; residuais; instalações de de rega; industrial, industrial, etc.), consomem consomem cerca de 20% da energia eléctrica global (Europump, 2000). Consumo mundial de energia eléctrica Outras Aplicações (80%) O

 

Sistemas de Bombeamento (20%)

Fig. 1 - Consumo mundial mundial de energia eléctrica

Tr Trata-se ata-se portanto de um consumo significativo, principalmente numa altura em que a questão energética assume um importante papel na na economia nacional, mas também mundial. A correcta escolha de todos os componentes compo nentes de um sistema de bombeamento apresenta-se assim como uma oportunidade para uma redução nos custos globais da instalação, ao longo da sua vida útil. A avaliação dos custos do sistema ao longo da sua vida útil, pode ser realizado por várias metodologias. Um dos grandes objectivos duma metodologia desta natureza natur eza deverá deverá ser o rigor e a isenção, isenção, pois só assim poderá ser utilizada, não só para para optar entre entre diferentes diferentes soluções soluçõ es do mesmo fabricante, fabricante, mas também servir servir para comparar soluções de fabricantes diferentes. No presente documento optou-se por seguir a metodologia proposta pelas seguintes entidades: • O Instituto Hidráulico (HI), fundado fundado em em 1917, 1917, é a maior maior associação de produtores e de fornecedores da América do Norte. Estabelece padrões e organiza fóruns para a troca de informações técnicas há mais de 80 anos.

• O Europump, Europump, estabelecido estabelecido em em 1960, 1960, age como como porta-voz porta-voz dos 15 principais fabricantes fabricantes de bombas e representa mais de 400 fabricantes. O Europump serve e promove a indústria europeia das bombas hidráulicas. • parce O Departamento de Energia Estados Unidoscio, Unidos, , promov pro moveea parcerias rias com indústrias indúst rias e dos grupos de comércio, comér para implementação de sistemas de elevada eficiência de energia, ener gia, energias energias renováveis renováveis,, prevenção prevenção da poluição poluição e tecnologias para aplicações industriais.

5.2 O que é o Custo do Ciclo de Vida? O Custo do Ciclo de Vida (CCV) é uma ferramenta de gestão que pode ajudar a minimizar os desperdícios e a maximizar o rendimento rendimento para variados variados tipos de sistemas, sistemas, incluindo incluindo sistemas de bombeamento. Uma visão global é descrita no artigo "Pump Life Cycle Costs" desenvolvido Costs"  desenvolvido pelo Hydraulic  Institute e Europump de modo a facilitar a aplicação da metodologia do CCV a sistemas de bombeamento. O Custo do Ciclo de Vida de qualquer sistema de pressurizaçãoRepresenta é assim o os custo total o seu período ensaios, de vida útil. Representa custos dedurante aquisição, aquisição, instalação, energéticos, energé ticos,operaç operação, ão, manutenção manutenção (preventiva e correctiva), correctiva), paragens, para gens, ambientais, ambientais, desmontagem desmontagem e desmantela desmantelação ção do equipamento. equipam ento. A identifica identificação ção de todas as parcelas parcelas envolvidas apresenta-se como uma etapa fundamental nesta metodologia. Quando o CCV é utilizado como uma ferramenta de comparação entre diferentes diferentes alternativas, o processo de cálculo do CCV indicará, indicará, de forma forma iisenta senta,, a solução solução que apresenta apresenta menor custo global, com base nas informações disponíveis.

5.3 Razões para a utilização do CCV Os sistemas de pressurização são compostos por um conjunto de obras de construção civil, equipamento eléctrico e electromecânico, tubagens e acessórios. Como exemplo, os grupos electrobomba embora sejam geralmente adquiridos como componentes componentes individuais, individuais, eles são parte integrante de um sistema indissociável entre si. A minimização dos custos globais nem sempre é uma tarefa fácil. Enquanto algumas partes do sistema apresentam praticamente todo o seu custo durante durante a construção, nos equipamentos electromecânicos o custo de aquisição poderá representar representar apenas 10% dos custos globais associados a esses equipamentos. O investimento inicial é geralmente uma pequena parte do Custo do Ciclo Cic lo de Vida para sistemas de pressurização. A energia consumida e os materiais utilizados por um sistema dependem das características da bomba, da instalação e do modo mo do como o sistema sist ema irá operar. operar. Adicionalmente todos os componentes do sistema deverão ser cuidadosamente seleccionados para combinarem entre si e manter no global um conjunto fiável assegurando os mais baixos custos energéti energéticos cos e de manutenção, manutenção, assim como como uma longa durabilidade.

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O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

Uma maior compreensão de todos estes pormenores constituirá uma oportunidade para a redução dramática dos custos energético energéticos, s, de exploração exploração e de manutenção, manutenção, factores determinantes no Custo do Ciclo de Vida (CCV) da instalação. A redução e o desperdício energético representam ainda um papel importante em benefícios ambientais.

 

Sistemas de bombeamento - Custos globais

Custos de Exploração ( 85% )

Custos de Manutenção ( 10% ) Custos do Investimento ( 5% )

Fig. 2 - Repartição média dos custos globais em sistemas de bombeamento bombeamento

Muitos sistemas são concebidos considerando apenas o investimento inicial, inicial, originando sistemas que apresentam apresentam grandes custos de manutenção e exploração. A crescente competitividade dos mercados nacionais e internacionais obriga a um esforço contínuo de modo a aumentar a competitividade. As empresas devem procurar soluções que visem a redução dos custos globais e o aumento dos rendimentos operacionais. A operação, principalmente no sector fabril, continua a merecer uma particular atenção como fonte de poupança poupan ça de custos, especialmen especialmente te pela via da minimiminimização dos consumos energéticos e dos tempos de paragem da produção. Alguns estudos mostram que 30% a 50% da energia consumida pelos actuais sistemas de bombeamento podem ser poupados através da alteração dos controlos dos sistemas (Europump, (Europ ump, 2000). Os sistemas existentes podem contribuir com uma maior fatia na redução da energia consumida através da utilização da metodologia do cálculo do CCV por duas razões: A primeira porque existem pelo menos 20 vezes mais sistemas em operação do que os colocados anualmente em operação e, em segundo lugar porque muitos dos sistemas em operação possuem bombas ou controlos que não estão ajustados ajust ados às necessidades necessidades actuais, actuais, talvez motivado motivado pela grande evolução tecnológica verificada nos últimos anos.

A análise do CCV, quer em novos novos empreendimentos quer em remodelações requer sempre uma avaliação de sistemas alternativos. Para a maioria de empreendimentos os custos energéticos e/ou de manutenção dominarão os Custos do Ciclo de Vida. É portanto de extrema importância a forma precisa de determinar os custos energéticos actuais, o escalonamento loname nto esper esperado ado nos anos vindouros, vindouros, assim como os custos de mão-de-obra e dos materiais ao longo do ciclo de vida do equipamento. Outros custos como por exemplo os de paragens, paragens, desmontage desmontagem m e desmantelação desmantelação final final do equipamento equipa mento e os de origem ambiental, ambiental, sendo de difícil quantificação, podem muitas das vezes vezes ser estimados com com base em dados históricos. Em alguns casos os custos de indisponibilidade podem ser mais significantes que os custos energéticos ou de manutenção. Considerações adicionais deverão ser tomadas em relação às perdas de produtividade devido aos tempos de paragem.

5.4 Determinação do Custo do Ciclo de Vida O processo do CCV é um método que permite a comparação de soluções alternativas, em termos de custos. O processo em si é basicamente basica mente matemático, mas extremamente extremamente dependente da informação disponível, logo os resultados do processo apresentam certamente um grau de fiabilidade similar ao dos dados de base. Os sistemas de bombeamento têm muitas das vezes um períodoo esperado de operação de 15 a 20 anos. A escolha períod destes equipamentos deve ser efectuada com base em cálculos onde os detalhes do projecto do sistema devem ser tidos em conta. Deste modo a comparação deve ser efectuada entre diferentes tipos de sistema ou de controlo. O exercício exercício deve ser objectivo na análise e âmbito podendo no entanto ser lato nas alternativas analisadas. Com base nos estudos efectuados em problemas deste tipo, a metodologia proposta proposta apresenta apresenta os custos do ciclo de vida, como sendo a soma das seguintes parcelas: CCV  = C ci + C in + C e + C  (1)   o +  C m + C  pp + C a + C d  onde: C ci Custos iniciais iniciais (custos de construção construção civil, civil, bombas, tubagens, tubage ns, acessórios, acessórios, serviços serviços de apoio, etc.) C in Custo de instalação e ensaios (arranque e formação do pessoal)

C e

Custos energéticos (operação do sistema incluindo controlos e quaisquer serviços auxiliares)

C o

Custos de operação operação (mão de obra e supervisão normal do sistema)

Adicionalmente às razões económicas para justificar a utilização da metodologia do CCV, CCV, muitas empresas começam

C m Custos de manutenção e reparação (reparações previstas e de rotina) C  pp Custos de paragens (perda de produção)

a estar cada vez mais sensíveis ao impacto ambiental nos seus negócios, e consideram o rendimento rendimento energético como uma via contribuinte para a redução de emissões de gases e deste modo preservar os recursos naturais.

C a Custos ambientais C d  Custo de desmontagem e desmantelação (incluindo a restauração ambiental do local e serviços de destruição do equipamento)

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O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

Os parágrafos seguintes examinam cada uma das parcelas e levantam sugestões para a determinação de cada parâmetro. Dever-se-á Dever-se-á ter em atenção que este cálculo não inclui a análise a custos de segunda ordem como por exemplo as matérias-primas consumidas no fabrico de produtos.

Custos energéticos • O consumo energético é frequentemente uma das parcelas com maiores custos e geralmente domina o valor final do CCV, especialmente especialmente quando quando o tempo de operação operação das bombas 2000 horas hor as de dos operação/ operação ano. O consumoultrapassa energético éascalculado através dados /colhidos no projecto do sistema. Se as solicitações ao sistema são constantes, o cálculo é simples. Se as solicitações são muito variáveis no tempo, então dever-se-á utilizar um registo horário das necessidades para se efectuar o respectivo cálculo.

Detalhando:

Custos iniciais • Este tipo de custos refere-se aos custos necessários para a compra e instalação de equipamentos e obras de construção constr ução civil, necessárias necessárias ao arranque arranque do sistema. sistema. Enquanto que nas restantes parcelas os custos associados a equipamentos electromecânicos são dominantes, dominantes, neste o seu valor relativo pode vir diluído com o valor da construção civil. Este facto pode originar a que seja menosprezada a sua importância final nos custos globais. • É determinante determinante para estes custos o diâmetro das tubagens tubagens e acessórios, a qualidade e fiabilidade do sistema sistema seleccionado, os materiais materiais utilizados utilizados,, o seu comportame comportamento nto com o fluido fluido bombeado, bombeado, os empanqu empanques es instalados, instalados, os controlos contr olos integra integrados, dos, etc. Estes Estes detalh detalhes, es, entre entre outros, outros, podem originar custos iniciais mais elevados mas reduzirem o CCV de uma forma considerável. • Os custos iniciais incluem geralmente os seguintes itens: • Serviços de Engenharia (estudos, projecto, desenhos, especificações etc.); • Processo de aquisição; • Construção civil; • Inspecção e testes; • Peças de reserva; • Formação; • Equipamentos auxiliares para sistemas de vedação ou arrefecimento.

Custos de instalação e ensaios • Os custos de instalação e ensaios (arranque) incluem os seguintes itens: • Fundações Fundações (projecto, preparação preparação,, betão etc.); • Ligações de tubagens de processo; • Ligações eléctricas e de instrumentação; • Ligações a sistemas auxiliares; • Avaliações e regulações no arranque. • Uma instalação instalaç ão completa dos d os equipamentos equipamento s electromecânicos envolve requisitos de operação e manutenção que serão assegurados por pessoal com formação para operar o sistema. • Os ensaios requerem uma especial atenção às instruções do fabricante para a execução do arranque e operação. Deverá ser seguida a lista de verificações proposta pelo fabricante de modo a assegurar que os equipamentos equip amentos e o sistema possam operar dentro de parâmetros específicos.

A fórmula do cálculo da potência requerida é a seguinte:

( )= γ η× Q×η× H 

P kW 

c

(2)

m

em que:

( )

 P − Potência  kW 

γ  − Peso específico do líquido (kN/m3 ) Q − Caudal (m  /s) 3

 H  − Altura manométrica (m.c.a)

− Rendimento da bomba η m − Rendimento do motor ηc

Logo, a energia será: será:    E  kWh

(

) = ∫ γ  × ηQ(t ×)η× H (t )dt  t 1

t o

(3)

ηc(t)   c x  ηmm(t)

• Os custos energéticos de serviços auxiliares também devem ser incluídos. Estes custos podem ser referentes a circuitos de aquecimento ou arrefecimento de fluidos de processo. Nestes casos devem ser incluídos os custos do fluido,, filtragem, fluido filtragem, circulação circulação e/ou dissipação dissipação de calor etc. • Os métodos de cálculo da energia são relativamente simples quando a bomba é utilizada num único ponto de funcionamento. A situação torna-se mais complexa com bombas em funcionamento paralelo ou se a bomba for utilizada com um conversor de frequência. No funcionamento paralelo, deverão ser efectuados efectuados cálculos separados para os vários pontos de funcionamen funcionamento, to, aproxi aproximando mando em seguida os volumes bombeados ou horas de funcionamento relativos a cada um destes. Uma bomba com conversor de frequência tem um número infinito de pontos de funcionamento. Outro factor de incerteza para o cálculo do consumo de energia de bombas com conversor de frequência é o facto do rendimento geral do sistema ser difícil de calcular com exactidão.

Custos de operação • Os custos de operação são os associados à mão-de-obra relacionados com a operação do sistema. Estes podem variar muito dependendo da complexidade e função do sistema. Por exemplo uma bomba instalada em ambientes corrosivos pode requerer verificações diárias,

95

 

O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

enquanto um sistema semelhante com outro fluido pode apenas necessitar de supervisões limitadas. Uma análise periódica das condições de funcionamento do sistema pode alertar os operadores para eventuais perdas de desempenho do sistema. Os indicadores de desempenho incluem alteraç alte rações ões em vibraçõe vibrações, s, temper temperatu atura ras, s, ruí ruído, do, consum consumoo energético, energ ético, gamas de caudais, caudais, pressão pressão etc.

Custos de manutenção e reparação • O alcance da longevidade esperada para uma bomba, requer uma manutenção regular e eficiente. O fabricante aconselhará a frequência e a natureza da manutenção periódica. Os custos dependem do tempo e da frequência do serviço, serviço, mas também também dos custos custos dos materiais materiais.. O projecto pode influenciar estes custos por indicação específica de alguns materiais, selecção dos componentes e mesmo da facilidade de acesso aos componentes a serem intervencionados. • O programa de d e manutenção pode ser cumprido com menor frequência mas com maior atenção aos detalhes ou com maior frequência mas com intervenções mais simples. As maiores actividades requerem frequentemente a remoção da bomba do local de instalação para as oficinas. Durante esse tempo a unidade está indisponível podendo haver perda total na produção ou um custo de substituição temporária. Estes custos podem ser minimizados por uma programação cuidada e atempada da paragem. • O custo total da manutenção de rotina é o resultado do produto dos custos por intervenção pelo número de intervenções esperadas durante o ciclo de vida da bomba. • Embora as avarias não não possam ser previstas, podem ser estimadas estatisticamente pelo cálculo do tempo médio entre avarias. Custos de paragens e perdas de produção • O custo de paragens imprevisíveis e de perdas de produção podem ser uma parcela muito significativa no valor CCV e pode rivalizar com os custos energéticos ou com os custos de peças de substituição. Na maior parte das vezes os custos de paragem são inaceitáveis por representarem custos superiores à instalação de um equipamento de substituição ou reserva. Se for utilizado um equipamento de reserva, o custo inicial será mais elevado mas os custos de manutenção não programada incluirão apenas os custos da reparação.

produtoss corrosivos, produto corrosivos, uso de peças contam contaminadas inadas etc. etc. Os custos de infracção ambiental deverão ser incluídos, sob o risco de representarem externalidades.

Custo de desmontagem e desmantelação • Na maioria dos casos, o custo da desmantelação de um sistema de bombeamento tem pequenas variações em relação a diferentes concepções. Existem procedimentos legais e regulamentares para líquidos tóxicos, radioactivos ou qualquer outro tipo agressivo. Quando a destruição tem um custo demasiado elevado, elevado, o CCV torna-se particularmente sensível à vida útil do equipamento. Custos totais do ciclo de vida • Os custos estimados para as várias parcelas depois de somadas permitem uma comparação das diferentes soluções soluçõ es analisadas. analisadas. • Existem também factores financeiros a serem tomados em consideração no desenvolvimento do CCV. Estes incluem: • Preços actuais da energia; • Actualização do valor anual da energia; • Taxa Taxa de inflação; • Taxa de juros; • Vida útil esperada para o equipamento. Adicionalmente o utilizador deve decidir quais os custos a incluir incluir,, tai taiss como a manute manutençã nção, o, parage paragens, ns, ambien ambiental tal,, destruição e outros custos importantes.

5.5 Implementação da metodologia 5.5.1 Na fase de projecto A concepção e o projecto do sistema serão sempre o elemento mais importante na minimização do CCV. O projecto deve considerar a interacção entre a bomba e o resto do sistema e o cálculo do ponto de operação do sistema. As características da tubagem do sistema devem ser calculadas a fim determinar o desempenho requerido da bomba. Isto aplica-se quer a sistemas simples quer a sistemas mais complexos.

• O custo de perda de produção ou de indisponibilidade podem ser considerados dependente do tempo de paragem e devem ser analisados para cada caso específico.

Será importante analisar a sensibilidade ou adaptabilidade do sistema escolhido a situações diferentes das previstas no projecto. Por Por exemplo, nos sistemas de distribuição de água doméstica existe a incerteza do crescimento populacional, da sua capitação capitação ou mesmo da taxa de ligação ligação ao longo do tempo. Um sistema mais flexível na exploração pode apresentar uma mais valia acrescida.

Custos ambientais • O custo da destruição de fluidos contaminantes durante o tempo de vida de um sistema de bombeamento varia bastante dependendo da natureza do produto bombeado. Exemplos de contaminação ambiental podem incluir: destruiçãoo da caixa do empanque, destruiçã empanque, bombeamento bombeamento de

Os custos de aquisição e os custos operacionais totalizam o custo total de uma instalação durante sua vida, estando directamente dependentes do diâmetro da tubagem e dos restantes componentes do sistema. Uma quantidade considerável das perdas da energia no sistema são devidas às perdas de carga contínua, mas também às verificadas em singularidades.

96

 

O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

O diâmetro da tubagem deve então ser seleccionado com base nos seguintes factores: • Economia da instalação (bombas e sistemas); • Utilização de velocidades económicas, • Considerar um diâmetro interno mínimo quando se transportam líquidos com sólidos; • Considerar Considerar uma velocidade máxima máxima de modo a minimizar a erosão na tubagem e acessórios; • Considerar diâmetros padrão da tubagem em instalações semelhantes. Diminuir o diâmetro das tubagens tem os seguintes efeitos: • diminuem os custos de aquisição de tubagens e acessórios da instalação; • aumentam os custos da instalação da bomba e de operação em consequência do aumento de perdas de carga, resultando a necessidade de motores com maior potência; • aumentam os custos de energia eléctrica; • aumentam os custos de operação em consequência do maior consumo energético devido ao aumento de perdas por atrito. Analogament Analoga mente, e, alguns alguns custos aumentam aumentam com tamanho tamanho crescente da tubagem como por exemplo os de aquisição, mas outros diminuirão. As tubagens devem assim ser dimensionadas por critérios de minimização dos custos globais. O ponto de funcionamento de um sistema é determinado pela intersecção da curva da instalação e da curva característica do equipamento de pressurização como mostrado em Figura 3.

Fig. 3 - Ponto de funcionamento funcionamento de um sistema

Um sistema pode necessitar de operar em diversos pontos de funcioname funcionamento, nto, um dos quais determinar determinaráá a escol escolha ha da bomba. Deve ser considerado com atenção a duração prevista para os diferentes pontos de funcionamento de modo a seleccionar correctamente o número de bombas a instalar e o comando e controlo. Os longos e fastidiosos cálculos associados ao cálculo das perdas de carga podem hoje,graças hoje, graças à capacidade de processamento, processamento,ser ser substituídos substituídos por programas informáticos, facilitando significativamente o processo de cálculo.

5.5.2 Aplicação a sistemas existentes As seguintes etapas indicam algumas tarefas que podem identificar pontos onde poderá ser possível melhorar um sistema de bombeamento existente: • bombeamento; Realizar um inventário completo do sistema de • Determinar os fluxos requeridos para cada carga no sistema; • Equilibrar o sistema para encontrar os diferentes fluxos e cargas requeridas; • Avaliar as perdas de carga no sistema; • Efectuar mudanças à bomba para minimizar a carga no sistema; • Identificar bombas com custo de manutenção elevado. Dois métodos podem ser usados na análise de sistemas de bombeamento existentes. O primeiro consiste em observar as condições de operação operação do sistema "in-situ", e o segundo consiste em executar cálculos usando as equações da mecânica dos fluidos. O primeiro método confia em observações efectuadas no sistema (pressões,pressões (pressões,p ressões diferenciais, diferenciais, e caudais), enquanto que no segundo cria-se um modelo matemático, matemáti co, tão exacto quanto possível do sistema e depois simulam-se as pressões e os caudais dentro do modelo. mode lo. Os dois modelos modelos não não são são incom incompatív patíveis, eis, mas completam-se. Observar o sistema permite ver como o sistema se comporta, mas as exigências operacionais do sistema limitam o âmbito da experimentação. Desenvolvendo um modelo do sistema, podem-se facilmente facilmente simular várias alternativas do sistema, sistema, mas antes antes o modelo deve ser validado validado para assegurar que representa exactamente o sistema que se está a estudar. estudar. Não obstante o método usado, o objectivo é ficar com uma ideia exacta de como as várias partes do sistema operam e identificar onde as melhorias podem ser feitas e o sistema optimizado. A seguinte lista de verificações fornece alguns tópicos úteis para reduzir o Custo do Ciclo de Vida de um sistema de bombeamento existente: • Considerar todos os itens com custos relevantes no Custo do Ciclo de Vida; • Escolher bombas e sistemas novos usando considerações do CCV; • Optimizar o custo total considerando custos operacionais e custos de aquisição; • Considerar a duração dos do s diferentes pontos de de funcionamento da bomba; • Combinar o equipamento às necess idades d o sistema para o máximo rendimento; • Combinar o tipo da bomba à solicitação pretendida; • Não sobredimensionar a bomba; • Especificar motores de elevada eficiência; • Avaliar a eficácia do sistema; • Monitorizar a bomba e o sistema; • Considerar a energia desperdiçada em válvulas de controlo; • Optimizar a manutenção preventiva; • Seguir as normas do fabricante.

97

 

O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

5.6 Exemplos de aplicação do Custo do Ciclo de Vida 5.6.1 Sistema bombeamento existente com umadeválvula de controlo de caudal

c) Instalar Instalar um Variador de Frequência Frequência (VF), e remover a válvula de controlo; d) Manter o sistema actual, admitindo uma reparação reparação anual da válvula. Na figura 5asão apresentados os pontos de funcionamento associados cada uma das soluções.

Neste exemplo, exemplo, um circuito de bombeamento bombeamento transporta um líquido contendo alguns sólidos de um tanque de armazenamento para um tanque pressurizado. Um permutador de calor aquece o líquido, e uma válvula de controlo regula o caudal no tanque pressurizado a 80 m3/h. Na figura seguinte apresenta-se um esquema simplificado do sistema.

Reservatório

Reservatório Pressurizado

Válvula de Controlo Bomba

Permutador de Calor

Fig. 4 - Sistema de bombeamento bombeamento estudado

O sistema apresenta problemas na válvula de controlo (VC) que falha devido à erosão causada pela cavitação. A válvula tem apresentado avarias a cada 10 a 12 meses com um custo médio de 4 000 EUROS por reparação. Está a ser considerada a substituição da válvula existente por outra que possa resistir à cavitação. Antes da troca da válvula de controlo, foram consideradas outras outras opções e executada uma análise de custo do ciclo de vida às soluções alternativas. De modo a equacionar várias alternativas analisou-se o actual funcionamento do sistema. Verificou-se que a válvula de controlo opera actualmente com uma abertura de 15 - 20% e com um considerável ruído de cavitação. Parece que a válvula não se encontra correctamente adaptada à instalação. Após a revisão dos cálculos do projecto, descobriu-se que a bomba instalada estava sobredimensionada (110 m3/h em vez de 80 m 3/h previstos), originando uma maior perda de pressão através da válvula de controlo do que inicialmente estimado. Em consequência do grande diferencial de pressão, a válvula apresenta apresenta danos de cavitação em intervalos regulares, demonstrando que a válvula instalada não é apropriada para este processo. As seguintes opções foram estudadas: a) grande Substituir a válvula controlo de modo a suportar o diferencial dede pressão; b) Alterar o impulsor da bomba bomb a para reduzir a altura manométrica;

Fig. 5 - Pontos de funcionamento de cada alternativa estudada.

A substituição da válvula de controlo apresenta um custo de aquisição e instalação de 5000€. Alterando o diâmetro do impulsor para 375 milímetros, a carga total da bomba é reduzida a 42.0 m e 80 m 3/h. Esta perda de pressão reduz a pressão diferencial através da válvulaa de controle válvul controle em 10 m, aproximando aproximando a válvula válvula do ponto para que foi projectada. O custo de energia anual com o impulsor menor é 6 720 € por o ano, aos quais deve ser acrescentado 2 250 € para alterar o impulsor, impulsor, valor que inclui o custo de desmontar e remontar a bomba. Um variador de frequência de 30 kW tem um custo de 20 000 €, acrescidos de 1 500 Euros adicionais para a instalação e 500 € anuais para manutenção. Espera-se que não seja necessário nenhuma reparação nos 8 anos seguintes. Mantendo o sistema inalterado resultará num custo anual de 4 000 € para reparação da válvula. Na análise do CCV efectuada utilizaram-se os seguintes critérios e suposições: • O preço de energia actual é actualmente 0.08 €/kWh e a eficiência do motor de 90%; • O processo é operado em 80 m 3/h em 6.000 horas/ano; • O custo anual para a manutenção periódica das bombas é de 500 € por ano, com um custo da reparação de 2 500 € cada segundo ano; • Considerou-se o custo anual de manutenção periódica de um variador de frequência de 500 €/ano. • Não há nenhum custo de eliminação ambiental associada; • Este projecto tem uma vida de 8 anos; • A taxa de juro foi de 8% e uma taxa de actualização de 4% é esperado. Os cálculos do Custo do Ciclo de Vida para cada uma das quatro opções são resumidos no Quadro 1.

98

 

O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

QUADRO 1 - CUSTOS DE CICLO DE VIDA (CCV) DAS VÁRIAS SOLUÇÕES ESTUDADAS Alternativa A

Alternativa B

Alternativa C

Alternativa D

Investimento inicial (€)

5.000

2.250

21.500

0

Custo da energia (€/kWh)

0,08

0,08

0,08

0,08

Potência média absorvida (kW)

23,1

14,0

11,6

23,1

Horas por ano

6.000

6.000

6.000

6.000

Custo de energia (€)

11.088

6.720

5.568

11.088

500

500

1 000

500

2.500

2.500

2.500

2.500

Outros custos anuais (€)

-

-

-

4.000

Custos ambientais (€)

-

-

-

-

Custos de desmantelação (€)

-

-

-

-

Vida útil (anos)

8

8

8

8

Taxa de juro (%)

8

8

8

8

Taxa de actualização (%)

4

4

4

4

91.827

59.481

74.313

113.930

Custos de manutenção (€) Custos de reparação (cada 2 anos) (€)

Valor de CCV (€)

A opção B, alterar alterar o impulsor, impulsor, tem o Custo do Ciclo de Vida mais baixo e apresenta-se como a solução economicamente mais favorável, favorável, com base nos pressupostos apresentados.

5.6.2 Escolha do sistema de pressurização

a) Elevar a água para um reservatório superior Nesta opção, deverá ser instalado um reservatório superior superior a uma cota que permita uma pressão residual, no aparelho mais desfavorável. Existe portanto um único ponto de funcionamento como é demonstrado na figura seguinte:

na fase de projecto

Neste exemplo será analisado o Custo do Ciclo de Vida para diferentes sistemas de pressurização a um edifício de habitação. De modo a simplificar a análise considera-se que o sistema de pressurização será alimentado directamente de um reservatório com nível constante onde a água é mantida à pressão atmosférica. Para garantir a pressão residual mínima, com um caudal de ponta de 18,6 m3/h, a altura altura manométrica manométrica deverá deverá ser de 5.0 Bar. Foram comparadas as seguintes soluções: a) Elevar a água para um reservatório reservatório superior superior,, o qual abastecerá graviticamente toda a rede doméstica; b) fixa; Instalar uma central hidropneumática de veloc velocidade idade c) Instalar uma central hidropneumática hidropneumáti ca de velocidade velo cidade variável.

Altura Manométrica

Caudal

Fig. Fig. 6

O funcionamento do sistema de pressurização funcionará, por ciclos, em função do volume do reservatório reservatório superior. No final de um ciclo (diário, semanal ou mensal) mensal) o volume de água elevado será igual ao volume de água consumido. Para este sistema optou-se pela instalação de duas bombas do tipo "CR 15-5", cujas parcelas do CCV CCV são apresentadas apresentadas no quadro 3.

99

 

O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

b) Instalar uma central hidropneumática de velocidade fixa; Nesta solução, solução, a pressurização pressurização será será realizada realizada por ciclos, entre a pressão máxima e mínima (estabelecida em função do caudal provável e a pressão residual no aparelho mais desfavorável). Consequentemente o caudal na rede variará entre os valores estabelecidos para arranque e paragem dos grupos. Neste sistema existe um conjunto de pontos de funcionamento, ao longo da curva característica da bomba. Assim, existe uma variação variação nos caudais caudais bombeados, conforme conforme é apresentado na figura 7.

Nas figuras seguintes são apresentadas as possíveis alterações às curvas características da bomba e da instalação, relativamente às situações anteriores. Em primeiro lugar, lugar, para a mesma altura geométrica, a curva característica da instalação variará por aumento do caudal (Fig 8a). Por outro lado, existindo por vezes desfasamento desfasamento entre os consumos dos aparelhos de diferentes diferentes pisos, há variação do termo independente do caudal (a altura geométrica),logo geométrica), logo a curva característica da instalação varia conforme é demonstrado na figura 8b.

Optou-se pela instalação de uma central hidropneumática de velocidade fixa do tipo "Hydro 1000" composta por três bombas "CR 10-7".

Há ainda a considerar considerar que num sistema desta natureza, a velocidade de rotação da bomba pode variar, variar, logo a curva característica da bomba toma as formas apresentadas na figura 8c.

Os ciclos de funcionamento estão muito dependentes do consumo dos caudais na rede. Na análise de custos

É assim possível responder a uma grande variabilidade de situações. O sistema de pressurização consegue assim satis-

considerou-se o seguinte perfil de carga:

fazer um grande número de solicitações ou leis de consumo, dentro dos limites impostos pelo equipamento electromecânico e pela instalação. Na figura 8d é apresentado a gama de pontos de funcionamento admitida por este sistema. Trata-se portanto de um sistema com grande flexibilidade.

QUADRO 2 - PERFIL DE CARGA CONSIDERADO 1

2

3

4

5

Caudal (%Qp)

100

75

55

35

12

Pressão (%Pmáx)

100

100

100

100

100

Tempo (h)

150

300

450

900

1500

Os gastos de energia são mais difíceis de estimar porque a variabilidade real dos caudais também o é. No presente exemplo foi estimado o mesmo perfil de carga definido para o sistema anterior. Trata-se de uma simplificação conservativa uma vez que em muitas situações o consumo de energia será inferior ao simulado.

Os valores do CCV são resumidos no quadro 3.

b)

Fig. 8 - Curvas Curvas características

Fig Fig.. 7

c) Instalar uma central hidropneumática com variador de frequência, junto ao reservatório reservatório inferior Neste sistema, sistema, embora embora de funcionamen funcionamento to mais simples, a análise do sistema é mais complexa uma vez que o bombeamento será directamente efectuado para a rede de distribuição, acompanhando portanto as flutuações de caudais verificados nesta.

Fi Fig. g. 9

100

 

O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

Na análise do CCV efectuada utilizaram-se os seguintes critérios e suposições: • Os custos dos equipamentos electromecânicos são valores médios de mercado. • O preço de energia actual é 0.08 €/kWh. • Foi desprezado o custo da energia a diferentes horas do dia. • O custo anual para reparação das bombas é de 500 € por ano. Os custos anuais de manutenção para as alternativas A e B são de 500 € e 400 € para a alternativa C.

• Não há nenhum custo de eliminação ambiental associada. • Este projecto tem uma vida de 20 anos. • A taxa de juro e a taxa de actualização foram consideradas iguais a 3,5%; • Não foram considerados os custos associados à construção do reservatório superior. Os cálculos do Custo do Ciclo de Vida para cada uma das quatro opções são resumidos no quadro 3.

QUADRO 3 - CUSTOS DO CICLO DE VIDA (CCV) DAS VÁRIAS SOLUÇÕES ESTUDADAS Alternativa A(*)

Alternativa B(**)

Alternativa C(***)

Investimento inicial (*)(€)

5.990 + 2.000

5.900

9.850

Custo da energia (€/kWh)

0,08

0,08

0,08

Consumo de energia (kWh/ano)

5.655

8.066

6.154

Custo de energia (€/ano)

452,4

654,3

492,32

Custos de manutenção (€/ano)

500

500

400

Custo médio de reparação (€/ano)

500

500

500

Outros custos anuais (€)

-

-

-

Custos ambientais (€)

-

-

-

Custos de desmantelação (€)

-

-

-

Vida útil (anos)

20

20

20

Taxa de juro (%)

3,5

3,5

3,5

Taxa de actualização (%)

3,5

3,5

3,5

37.038

38.806

37.696

Valor de CCV (€) (* (*)) - ""2x 2xCR CR 15-5 15-5"; ";

(**) (**) -"Hy -"Hydr droo 100 10000 C/S C/S 3xCR 3xCR 10-7 10-7"; ";

(*** (***)) - ""Hy Hydr droo 200 20000 ME ME 33xC xCRR 1100-6" 6"

Nesta análise pode-se contactar que, com base nos dados e pressupostos utilizados, a alternativa C apresenta os maiores custos de primeiro investimento mas os menores em energia e manutenção. Situação inversa é verificada na alternativa B. Embora não tenha sido considerado no presente presente cálculo, a alternativa A pode apresentar problemas associados à exequibilidade da construção do reservatório à cota pretendida, de salubridade e de sobrecarga na estrutura do edifício. Pode-se ainda verificar que a parcela energia não é desprezável d esprezável no valor final do CCV, uma vez que assume valores entre a mesma ordem de grandeza do investimento inicial (alternativa C) e o dobro do investimento inicial (alternativa B). Relativamente aos valores do CCV, CCV, os gastos de energia representa representa 24%, 33% e 26% para as alternativas A, B e C, respectivamente.

101

 

O Custo do Ciclo de Vida como Factor de Economia

5.7 Referências bibliográficas Europump, Hydraulic Europump, Hydraulic Institute, Institute, US Department Department of Energy, Energy, "Pump life cycle costs: A guide to LCC analysis ffor or pumping systems', 2000. (ISBN 1-880952-58-0) 1-880952-58-0) European Commission, European Commission, "Study on improving improving the energy energy efficiency of pumps", February 2001 European Commission European Commission - SAVE, "Study on improvin improvingg the efficiency effi ciency of pumps", 2001. Stoffel, B. and Lauer Stoffel, Lauer,, J., "Theoreticall "Theoreticallyy attainable attainable efficien efficiency cy of centrifugal centrifugal pumps", VDMA project project - Final report, report, Technical University of Darmstadt, Darmstadt, 1994. Fuller, Sieglinde Fuller, Sieglinde K., Petersen, Petersen, Stephen Stephen R. "Life-cycle "Life-cycle costing costing manual", Federal Energy Management Program, 1995

102

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

6. SISTEMAS DE PRESSURIZAÇÃO GRUNDFOS

Autor:: Florindo Autor Florindo Maia Director de Apoio a Projectistas Bombas Grundfos Portugal

103

 

104

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

6.1 Introdução

Modo de funcionamento

Neste capítulo apresentamos as várias soluções práticas com que os sistemas de pressurização são comercializados pela Grundfos,integrando uma ou mais electrobombas, nas versões de velocidade fixa e velocidade variável.

No acto da instalação deve-se proceder à regulação do pressóstato em função da pressão de arranque e paragem pretendida.

Os sistemas sistemas de pressurização, pressurização, constituem constituem um conjunto conjunto compacto e caracterizam-se por incorporar electrobombas e todos os componentes de controlo, de potência e hidráulicos que permitem o seu funcionamento integral. Os controlos diferenciam os vários sistemas de pressurização permitindo ajustá-los às exigências da instalação, obtendo-se diferentes níveis de eficiência e fiabilidade de exploração. Nos exemplos apresentados são sempre referidas as electrobombas multicelulares verticais CR ou CRE, com variação de velocidade integrada, podendo porém ser utilizados outros tipos de electrobombas de superfície ou submersíveis.

Não existindo consumo de água,o água, o grupo electrobomba não funciona dado que o depósito está com uma reserva de água, e consequentemente o sistema está sobre pressão. Havendo necessidade de consumo, será a reserva reserva de água existente no depósito sob pressão que fornecerá esta até à pressão de arranque do grupo electrobomba. O grupo electrobomba funcionará para que o depósito seja novamente enchido até atingir a pressão de paragem pré-regulada.

Código de identificação Hydro100 HP

CR5-8

80

Gama Grupo hidropneumático Tipo grupo electrobomba Capacidade do depósito

6.2 Sistemas de pressurização pressurização com grupos electrobomba de velocidade fixa

6.2.1.2 6.2.1 .2 Sistem Sistemaa Hy Hydro dro 100 HM

6.2.1 Sistema Hydro 100

Constituição

6.2.1.1 Sistema Hydro 100 HP

Este sistema hidropneumático é constituído por 2 ou mais grupos electrobomba montados numa base comum, tendo uma válvula de seccionamento e retenção por grupo electrobomba, colector de compress compressão ão comum, pressóstato pressóstatoss (um por grupo electrobomba) electrobomba),, manómetro, manómetro, quadro quadro eléctrico, eléctrico, depósito de membrana.

Constituição É constituído por um grupo electrobomba montado numa base,incluind base, incluindoo válvula de retenção, manóme manómetro, tro,pressós pressóstato, tato, acessório de intersecção e depósito de membrana, membrana, podendo como opcional ser equipado o quadro eléctrico e respectivo suporte de fixação.

Diagrama de princípio

Diagrama de princípio Depósito de Membrana

Pr es es só só sstt aatt o

M an anó m mee tr tro

Contactor

Grupo electrobomba

Válvula de pesca

Válvula de Retenção

Válvula de Seccionamento

Limite de fornecimento

Simbologia

DEPÓSITO

VÁLVULA DE RETENÇÃO

PRESSÓSTATO

VÁLVULA DE SECCIONAMENTO

MANÓMETRO

COLECTOR

CABOS ELÉCTRICOS

TUBAGEM

QUADRO ELÉCTRICO

105

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

Modo de funcionamento

Modo de funcionamento

O depósito de membrana fornece água a consumir desde que os grupos electrobomba estejam parados.

Este sistema efectua o sistema de arranque e paragem por intermédio da regulação dos pressóstatos em sistema de cascata. Assim que haja consumo de água, o primeiro abastecimento é efectuado pelo reservatório.

Após a pressão descer abaixo do valor mínimo, o primeiro grupo electrobomba entra em funcionamento. Se o consumo de água continuar a aumentar, aumentar, mais grupos electrobomba arrancam em cascata até conseguirem fornecer o caudal necessário para manter a pressão dentro do intervalo regulado. Quando o consumo de água diminuir,a diminuir, a pressão na descarga aumentará e o controlador após receber esta informação do pressóstato, dará ordem de paragem dos grupos electrobomba.

Código de identificação Hydro100 HM 2 CR5-10 80

Quando a pressão baixa Quando baixa até ao ponto de regulação regulação,, um dos grupos electrobomba arranca, se o consumo de água continuar a aumentar, aumentar, os restantes grupos electrobomba entram em funcionamento, funcionamento, em sequência (um a um). Ao reduzir o consumo de água, a pressão de descarga sobe e os grupos electrobomba são desligados em sequência inversa, inver sa, assim que atingem atingem as respectivas respectivas pressões pressões de paragem. O compressor arranca arranca quando solicitado, solicitado, apenas quando quando um dos grupos electrobomba começar a funcionar e seja detectado nível mínimo no reservatório, parando assim assim que atinja a pressão pretendida.

Gama Central com depósito N.º de grupos electrobomba Tipo do grupo electrobomba Capacidade do depósito

Código de identificação 6.2.1.33 Sistem 6.2.1. Sistemaa Hy Hydro dro 100 HS Hy Hydr dro1 o100 00 HS 2

Constituição Este sistema hidropneumático é constituído por 2 ou mais grupos electrobomba, electrobomba, montados montados numa base comum, tendo uma válvula de seccionamento e retenção por grupo electrobomba, bomb a, colector colector de compressão compressão comum, pressóstatos pressóstatos (um por grupo electrobomba e compressor de ar), manómetro, quadro eléctrico, eléctrico, reservatório reservatório de água água sem membrana membrana equipado com sistema de controlo de nível.

Diagrama de princípio

CR32 CR32-5 -5 1500 1500

Gama Central com reservatório N.º de grupos electrobomba Tipo de grupo electrobomba Capacidade reservatório

6.2.2 Sistema Hydro 1000 6.2.2.11 Sistem 6.2.2. Sistemaa Hy Hydro dro 1000 CS Constituição É constituído por dois a quatro grupos electrobomba verticais CR, montados em paralelo sobre sobre uma base comum, tendo uma válvula de seccionamento, e de retenção retenção por grupo electrobomba electrobomba,, colector de de compressão compressão comum, comum, pressóstatos press óstatos,, manómetros, manómetros, quadro quadro eléctrico eléctrico completo com unidade electrónica CS 1000 e depósito de membrana. Para além dos grupos electrobomba electrobomba principais, principais, também poderá funcionar funcionar com uma electrobomba de baixo caudal com um grupo electrobomba auxiliar (jockey).

Simbologia

GRUPO ELECTROBOMBA RESERVATÓRIO

TUBAGEM

VÁLVULA DE RETENÇÃO

MANÓMETRO

VÁLVULA DE SECCIONAMENTO

PRESSÓSTATO

VÁLVULA DE SEGURANÇA

PORTA ELÉCTRODO

VÁLVULA DE RETENÇÃO DE AR

VISOR DE NÍVEL

COMPRESSOR

CABOS ELÉCTRICOS

COLECTOR

QUADRO ELÉCTRICO

106

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

Diagrama de princípio

Tr Três ês grupos electrobomba elec trobomba em funcionamento.

A central Grundfos Hydro 1000 mantém a pressão praticamente constante através da activação ou desactivação de grupos electrobomba, dependendo das necessidades.

GRUPO ELECTROBOMBA

VÁLVULA DE SECCIONAMENTO

VÁLVULA DE RETENÇÃO

TRANSDUTOR DE PRESSÃO

MANÓMETRO

O controlador CS 1000 altera a ordem de arranque após a paragem dos grupos electrobomba. Desta forma o tempo de funcionamento é distribuído entre os grupos electrobomba.

Código de identificação HYDRO 1000

Modo de funcionamento Quatro grupos electrobomba iguais controlados através de pressóstatos e um depósito de membrana.

CS

3

CR10-6

300

Tipo Controlo Contr olo arranque/ paragem Número de grupos electrobomba Tipo de grupos electrobomba Capacidade depósito

6.2. 6.2.33 Si Sist stem emaa Hydr Hydroo 2000 2000 6.2.3.1 Sistema Hydro 2000 MS Constituição O sistema de pressurização Hydro 2000 é constituído por 2 a 6 grupos electrobomba CR em paralelo montados numa base comum, providos com todos os acessórios necessár necessários ios e quadro eléctrico de comando com Controlo 2000.

Diagrama de princípio

Um grupo electrobomba em funcionamento.

VÁLVULA DE RETENÇÃO

GRUPO ELECTROBOMBA

TRANSDUTOR DE PRESSÃO

VÁLVULA DE SECCIONAMENTO

MANÓMETRO

107

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

Modo de funcionamento

Diagrama de princípio

Quatro grupos electrobomba idênticos com controlo por arranque/paragem arra nque/paragem,, através através dos contactorescontactores-arra arrancador ncadores es e depósito de membrana.

VÁLVULA DE RETENÇÃO

GRUPO ELECTROBOMBA

TRANSDUTOR DE PRESSÃO

VÁLVULA DE SECCIONAMENTO

MANÓMETRO

Um grupo electrobomba em funcionamento.

Modo de funcionamento Um grupo electrobomba auxiliar com 50% da capacidade de um grupo electrobomba principal, principal, três grupos electroelectrobomba principais principais idênticos, idênticos, com controlo controlo por arranquearranque-paragem através dos contactores-arrancadores, contactores-arrancadores, depósito de membrana.

Três grupos electrobomba em funcionamento.

A central supressora Hydro 2000 MS mantém uma pressão quase constante, constante, através através do comando, comando, ligando ou desligando os grupos electrobomba, conforme as necessidades.

Um grupo electrobomba com 50% da capacidade do grupo electrobomba principal, em funcionamento.

A alternância de funcionamento dos grupos electrobomba é automática, automática, e depende depende da carga, período de tempo tempo ou de avaria. A pressão de paragem (H stop) não pode ser configurada,pelo configurada, pelo facto de ser determinada automaticamente.

6.2.3. 6.2 .3.22 Hyd Hydro ro 200 20000 MSH Constituição O sistema de pressurização Hydro 2000 MSH é constituído por 2 a 6 grupos electrobomba, electrobomba, sendo um grupo electroelectrobomba auxiliar com 50% de capacidade dos grupos principais.

Um grupo electrobomba principal e um grupo electrobomba auxiliar com 50% da capacidade do grupo electrobomba em funcionamento.

108

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

A central central supressora supressora Hydro Hydro 2000 MSH, MSH, mantém mantém uma pressão quase constante, através do comando ligando ou desligando o grupo electrobomba auxiliar dos grupos

A alternância entre os grupos electrobomba principais é automática e depende da carga, período de tempo ou de uma avaria.

electrobomba principais, dependendo das necessidades. necessidades. O grupo electrobomba auxiliar arranca sempre em primeiro lugar e pára quando um grupo electrobomba principal entra em funcionamento.

A pressão de paragem (H stop) não pode ser configurada, pelo facto de ser determinada automaticamente.

Código de identificação Hydro 2000

MSH 2

CR 20-6

+

CR 10-12

PMU

80 L

Tipo de central Subgrupo: MS - MSH Número de grupos electrobomba principais Tipo de grupo electrobomba principal Número de grupos electrobomba auxiliares Tipo de grupo electrobomba auxiliar Painel de controlo do Controlo 2000: PMU:: PMU 2000 PMU 2000 PFU: PFU 2000 Depósito de membrana / Capacidade

Diagrama de princípio

6.3 Sistemas de pressurização grupos electrobomba de com velocidade variável 6.3.1 Sistema Hydro Solo E Constituição É constituído por um único grupo electrobomba da gama CRE, com sistema de variação de velocidade incorporado na caixa de controlo integrada integrada no motor motor,, interruptor de corte geral, ger al, tran transdu sdutor tor de pre pressã ssão, o, manóm manómetr etro, o, vál válvul vulaa de retenção e seccionamento na compressão e depósito de membrana assente sobre uma base de inox. VÁLVULA DE RETENÇÃO

GRUPO

VÁLVULA DE ISOLAMENTO

ELECTROBOMBA TRANSDUTOR DE PRESSÃO

MANÓMETRO

109

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

Modo de funcionamento

Diagrama de princípio

PRESSÃO DE PARAGEM

∆H PRESSÃO DE ARRANQUE

Definida a pressão de ajuste na caixa de controlo, o grupo electrobomba irá adaptar a sua velocidade ao consumo de água requerido, mantendo uma pressão pressão constante. Quando o transdutor de pressão detecta um valor abaixo do requerido (setpoint) a velocidade do grupo electrobomba aumenta até ao valor pretendido fazendo variar a pressão num valor de 0,5 ∆H acima, parando parando de seguida. Para um valor 0,5 ∆H abaixo do setpoint, setpoint, a electrobomba electrobomba arranca arran ca satisfazendo satisfazendo o consumo. Para pequ Para pequenos enos consumo consumoss (caudais (caudais reduzido reduzidos, s, fugas, fugas, etc.) será o depósito de membrana que suprirá estas necessidades evitando arranques, aumentando assim o rendimento do sistema.

VÁLVULA DE RETENÇÃO

GRUPO ELECTROBOMBA

TRANSDUTOR DE PRESSÃO

VÁLVULA DE SECCIONAMENTO

MANÓMETRO

Modo de funcionamento - Hydro 2000 ME Três grupos electrobomba idênticos com motores MGE e depósito de membrana.

O valor ∆H é cerca de 10% do setpoint.

Código de identificação Exemplo Exem plo

Hydro Hydro

Solo-E Solo-E

CRE 5-8

1 x 200 200-24 -2400 V

Gama Subgrupo Tipo de grupo electrobomba

Um grupo electrobomba em funcionamento.

Tensão

6.3.2 Sistema Hydro 2000 E Constituição O sistema de pressurização Hydro 2000 E consiste em 2 a 6 grupos electrobomba electrobomba CRE/CR em paralelo, paralelo, montados montados em base comum, comum, providos com todos os acessórios necessários e quadro eléctrico de comando com controlo 2000.

Três Três grupos electrobomba elec trobomba em funcionamento.

110

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

A central supressora Hydro 2000 ME mantém uma pressão constante através da variação de velocidade dos grupos electrobomba ligados.

A alternância dos grupos electrobomba é automática e depende da carga, do tempo e de avarias.

O funcionamento do sistema é regulado de acordo com as

- Hydro 2000 MES

necessidades, atravésparalelo do ligar/desligar grupos electrobomba e do controlo dos gruposdos electrobomba em funcionamento.

Um grupo electrobo electrobomba mba com motor motor MGE, dois ou três três grupos electrobomba principais com controlo arranque/ /paragem e depósito de membrana.

A alternância dos grupos electrobomba é automática e depende da carga, período de tempo e de avarias. avarias.

- Hydro 2000 MEH Dois grupos electrobo electrobomba mba com motores motores MGE, com 50% da capacidade do grupo electrobomba principal,um principal, um ou dois grupos electrobomba principais com controlo arranque/ /paragem e depósito de membrana.

Um grupo electrobomba com motor MGE e depósito de membrana em funcionamento.

Um grupo electrobomba auxiliar de 50% da capacidade com motor MGE em funcionamento.

Um grupo electrobomba com motor MGE e dois grupos electrobomba controlados por arranque/paragem em funcionamento.

Um grupo electrobomba auxiliar com motor MGE e grupo electrobomba principal em funcionamento.

A central supressora Hydro 2000 MEH, mantém uma pressão pressão constante através através da variação de velocidade dos dois grupos electrobomba electr obomba auxiliares auxiliares com motores motores MGE, enquanto enquanto o grupo electrobomba principal é controlado através de arranque/paragem. O grupo electrobomba auxiliar com motor MGE é sempre o

A central supressora Hydro 2000 MES mantém uma pressão constante através da variação de velocidade com motor MGE, enquanto enquanto os restantes restantes grupos electrobomba electrobomba são controlados por arranque/paragem, conforme as necessidades, alcançando deste modo um desempenho corresponcorrespondente ao consumo. - arranca O gruposempre electrobomba auxiliar com motor MGE em primeiro. - A alternância dos grupos electrobomba é automática e

primeiro a arrancar. arrancar.

depende da carga, do período de tempo e de avarias.

111

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

Código de identificação Hydro 2000

MEH 2 CR 45-2 + 2 CRE 32-2

PMU

300 L

Tipo de central Subgrupo: ME - MEH - MES Número de grupos electrobomba principais Tipo de grupo electrobomba principal Número de grupos electrobomba auxiliares Tipo de grupo electrobomba auxiliar Painel de controlo do Controlo 2000: PMU:: PMU 2000 PMU 2000 PFU: PFU 2000 Depósito de membrana / Capacidade

6.3.3 Sistema Hydro 2000 F Constituição O sistema de pressurização pressurização Hydro 2000 2000 F é constituído constituído por 2 a 6 grupos electrobomba CR em paralelo, montados em base comum, comum, providos com todos os acessórios e quadro eléctrico com controlo 2000 e conversor de frequência.

Diagrama de princípio Um grupo electrobomba em funcionamento através do conversor de frequência.

VÁLVULA DE RETENÇÃO

GRUPO ELECTROBOMBA

TRANSDUTOR DE PRESSÃO

VÁLVULA DE SECCIONAMENTO

MANÓMETRO

Modo de funcionamento - Hydro 2000 MF Quatro grupos electrobomba idênticos e depósito de membrana: membr ana: um dos grupos electrob electrobomba omba é controlado controlado através do conversor de frequência e os restantes por

Um grupo electrobomba em funcionamento através do conversor de frequência e dois grupos electrobomba que funcionam através da rede eléctrica (arranque/paragem).

arranque/paragem por meio de contactores.

112

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

A central central hidropressor hidropressoraa Hydro 2000 MF, MF, mantém mantém uma pressão constante através da variação contínua de um dos dois grupos electrobomba. Os restantes grupos electrobomba arrancam ou param dependendo das necessidades.

Um grupo electrobomba com 50% da capacidade em funcionamento namen to através do conversor de frequência. frequência.

O grupo electrobomba controlado pel o conversor de frequência pelo arranca sempre em primeiro lugar. A alternância dos grupos electrobomba é automática e depende depen de da carga, carga, período de tempo ou de uma avaria. avaria. Todos os grupos electrobomba são alternadamente controlados através do conversor de frequência.

- Hydro 2000 MFH Dois grupos electrobomba auxiliares com 50% da capacidade de um grupo electrobomba electrobomba principal, principal, e um ou dois grupos electrobomba principais. Os dois grupos electrobomba auxiliares são alternadamente controlados através do conversor de frequência e os dois grupos electrobombas principais por comando arranque/paragem.

Um grupo electrobomba auxiliar a 50% da capacidade em funcionamento através do conversor de frequência e um grupo electrobomba principal que funciona através da rede eléctrica (arranque/paragem).

A central hidropressora Hydro 2000 MFH mantém uma pressão constante através da variação contínua de velocidade de um grupo electrobomba de 50% da capacidade e os restantes restan tes grupos electrobomba electrobomba são através do comando ligado/desligado conforme as necessidades. O grupo grupo electrobomba auxiliar, auxiliar, controlado através do conversor de frequência, é sempre o primeiro a arrancar. arrancar. A alternância dos grupos electrobomba é automática e depende da carga, período de tempo ou de uma uma avaria.

Código de identificação Hydro 2000

MFH 2 CR 45-2 + 2 CRE 32-2

PMU

300 L

Tipo de central Subgrupo: MF - MFH Número de grupos electrobomba principais Tipo de grupo electrobomba principal Número de grupos electrobomba auxiliares Tipo de grupo electrobomba auxiliar Painel de controlo do Controlo 2000: PMU:: PMU 2000 PMU 2000 PFU: PFU 2000 Depósito de membrana / Capacidade

6.4 Teste Teste de sistemas Para mais fácil compreensão das características dos sistemas

no respeitante à evolução da pressão e da potência consumida na gama de caudais cobertos pelos sistemas, poder-se-á apreciar nas folhas de teste anexas os diferentes

de pressurização com velocidade variável e velocidade fixa,

comportamentos registados.

113

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

Folha de Test Teste de Cent entr rais Certificad cado o N .º Cliente en te

810000023

Encom Cliente ent e Encom enda enda Fabr ica Tipo de Bom ba/Centr ba/Central Co Codi digo Bom ba/Cent ba/Cen tral N .º Serie Bo Bom m ba/Centr ba/Central Tipo de M ot otor or N .º Produto oduto M otor N º. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

H 2000 M E 3 CRE45-2 c/Depósito de 300L 9143D 43D064 064 10148/0507VJ

Altura nom nom inal nal Caudalnom Cau dalnom inal

38 38, ,7 3x45

  m   m 3/h

N .eq º de Fas es Fr equ uenci en cia Tensão Po Pot tênci ên cia Veloc.Rotação Tem perat peratura ura Am bient ente e Tem peratura da Água

530 400 3x 3x7, 7,5

 

Q

H

F

cos

UU

UV

(m 3/h)

(m )

(H z)

phi

(V)

(V)

(V)

398,2 397,8 396,7 397,4 397,4 397,0 396,8 396,8 396,7

400,8 400,5 399,3 399,9 399,6 399,1 398,5 398,7 398,8

399,7 399,1 397,7 399,1 398,9 399,0 398,5 398,1 398,3

0,0 18,1 44,5 76,8 98,0 126,4 134,0 162,2 168,5

38,5 38,5 38,4 38,4 38,4 38,4 37,8 29,1 26,8

50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0

0,90 0,93 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,97 0,97

UW

Hz V kW 1/m in. 13 3, ,8   ºC 12 2, ,5   ºC    

IR

IS

IT

P1

(A)

(A)

(A)

(kW )

4,3 6,3 14,9 19,6 25,6 32,3 34,0 35,6 35,8

4,4 6,5 15,2 19,9 26,1 32,6 34,2 36,2 36,4

4,1 6,1 15,0 19,7 25,8 32,5 34,1 36,0 36,2

2,6 4,0 9,9 13,1 17,1 21,5 22,6 23,9 24,0

11 12 13

200 200

180

40

160

140 30 120       )

      )

     W

    m       (

100       k       (       1      P

     H 20

80

60 10

40

20

0

0 0

25

50

75

100

125

Q (m 3/h) Curva daBo da Bom m ba D ata O perador Bancada de Ensai Ensaio Testem unho

: 03 03-03-20 2005 05 -10:00 00: :01 : : :

Curva dePo de Pot tênci ncia

150

175

114

 

Sistemas de Pressurização Grundfos

Folha de Test Teste de C entr entrais Certificado cad o N .º Cliente en te

810000 0000024 024

Encom enda Client ente e Encom enda Fabrica Tipo de Bom ba/Centr ba/Central Co Codi digo Bom b ba/ a/Cen Cent tral N .º Serie Bo Bom m ba ba/Cen /Cent tral Tipo de M otor otor N .º Produt oduto o M ot otor or N º.

H 1000 3 CR10-10 com Depósi Depósito de 200L 9143A287 10053/0504EG

Altura no nom m inal Cau dalnom inal Caudalnom

81,6 3x10

N .º de Fa Fas ses Freq equ uen enci cia Tensão Po Potên tênci cia V eloc.Rot oc.Rotação Tem perat peraturaA ura A m biente ente Tem peratur ura a da Água

3 50 400 3x4 3x4

Q

H

F

cos

UU

UV

(m 3/h)

(m )

(H z)

phi

(V)

(V)

UW (V)

14, 4,8 13, 3,5

   

m m 3/ 3/h h

 

Hz V   kW 1/m in.   ºC   ºC  

IR

IS

IT

P1

(A)

(A)

(A)

(kW )

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0,0 12,1 13,6 13,4 14,6 23,1 24,7 25,9 27,2

80,3 70,7 68,3 67,8 84,5 77,3 69,2 64,4 69,5

50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0

0,40 0,87 0,87 0,87 0,87 0,86 0,86 0,86 0,86

398,1 397,0 396,3 396,4 396,0 396,9 396,6 396,7 396,5

40 400,0 399,3 398,7 398,5 398,0 399,1 399,2 399,3 399,0

398,7 397,8 397,5 397,5 397,0 397,7 397,4 398,0 397,7

0,8 7,2 7,4 7,5 14,8 14,7 14,4 14,3 14,2

0,8 7,9 8,1 8,0 15,2 15,2 15,2 14,8 14,8

0,0 7,3 7,6 7,6 15,2 15,1 15,0 14,9 14,8

0,2 4,4 4,6 4,6 8,9 8,9 8,8 8,6 8,6

10 11

28,4 36,2

71,9 70,8

50,0 50,0

0,86 0,86

396,5 396,7

398,9 399,3

397,6 397,9

21,5 21,3

22,0 21,8

22,4 22,1

13,0 12,8

100

22 21 20

90

19 18

80

17 16 70

15 14

60

13 12

      )     m       (

11

50

     H

10 9

40

8 7

30

6 5 20

4 3

10

2 1

0

0 0

5

10

15

20

25

30

Q (m 3/h) Curva da Bo Bom m ba D at ata a O perador Bancada de Ensa Ensai io Testem unho

: 03-03-20 200 05 -11:08:08 : : :

Curva de Po Pot tênc nci ia

35

40

      )      W       k       (       1      P

115

 

116

 

Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão

7. SISTEMAS DE CONTROLO, COMUNICAÇÃO E GESTÃO

Autor:: José Dias Autor Dias Director de Serviço Pós-Venda Bombas Grundfos Portugal

117

 

118

 

Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão

7.1 Introdução Definições: • O sistema de controlo cumpre o processo que permite operar de forma automática o funcionamento das bombas de um modo seguro e eficaz. • O sistema de comunicação cumpre o processo pelo qual a mensagem é transmitida de modo seguro entre o sistema de controlo e o equipamento accionado. • A gestão cumpre o processo processo pelo qual é possível contacontabilizar os diversos parâmetros, parâmetros, custos de exploração, custos de manutenção, manutenção, controlo controlo e rentabiliz rentabilização ação de exploração, exploraçã o, em termos termos energétic energéticos os e de serviço, entre entre outros. outr os. Permite ou não efectuar relatórios por forma forma a ajudar ao melhor aproveitamento das variáveis necessárias ao processo de funcionamento. Pode elaborar mapas de controlo automáticos, bem como registo de avarias ou acontecimentos importantes para optimizar o funcionamento dos equipamentos de bombeamento bombeamento (bombas, válvulas, válvulas, aparelhage aparelhagem m de medida e controlo).

7.2 Controlo de sistemas de bombeamento Cada bomba ou conjunto conjunto de bombas, deve efectuar a sua sua função de modo aceitável para a sua aplicação. Daí que cada sistema de bombeamento necessita sempre de um conjunto de equipamentos externos às bombas, aplicados em difediferentes pontos da instalação, de forma a assegurar a operacionalidade das bombas de acordo com a metodologia recomendada. As bombas necessitam por isso sempre de um sistema de controlo, de modo a efectuarem correctamente as funções para as quais foram seleccionadas e

A fim de assegurar uma correcta operacionalidade dos sistemas de controlo, devem as sondas e sensores ser instalados com a redundância necessária a fim de assegurar o controlo e a garantir a maior segurança e operacionalidade com o mínimo risco de avaria ou falha. O controlo por nível deve ser desenvolvido de acordo com a aplicação específica, específica, mantendo mantendo sempre em atenção atenção os requisitos de segurança segurança atrás referidos, ou outros que se entenderem beneficiar a instalação. Este deve operar as bombas de acordo com a potência instalada e de acordo com os objectivos do projecto. Este tipo de controlo visa efectuar o enchimento constante constante de um tanque ou cisterna, onde a necessidade do nível não carece de ser controlada com elevado rigor mas visa essencialmente, manter a reserva reserva de água com níveis aproximados de modo a serem utilizados na medida das necessidades. Os quadros de controlo da Grundfos (QES) estão preparados para instalação de sensores de nível de uma forma selectiva e ordenada permitindo desempenhar com maior eficiência, segurança e operação da instalação.

7.2.2 Controlo por caudal Visando essencialmente manter o caudal desejado para a instalação, instalação, deve ser usado de acordo acordo com a instalação e de acordo com a selecção dos outros equipamentos de bombeamento. Este tipo de controlo visa o controlo rigoroso do caudal, possibilitando assim assegurar assegurar o correcto abastecimento da instalação. Este rigor é tanto mais preciso quanto melhor for o equipamento de medida e o controlo das bombas. A Grundfos, Grundfos, possui sistemas de controlo adequados a cada tipo de aplicação, aplicação, tendo para para tal desenvolvido desenvolvido o respectivo software de controlo adequado a cada tipo de electrobomba electr obomba com variação variação de velocidade, onde a melhor eficiência para cada tipo de instalação é facilmente ajustável,

projectadas, a necessidade utilizadores. Esse sistema pode servindo estar inserido num quadrodos eléctrico de controlo, cumprindoo as normas eléctricas nacionais de segurança, ou cumprind um controlo interno próprio que desempenhe as mesmas funções de uma forma eficaz (controlo electrónico integrado).

tanto de uma forma automática como de uma forma manual, disponibilizando para tal, um elevado número número de parâmeparâmetros que permitem rentabilizar a eficiência das bombas.

7.2.1 Controlo por nível

Tradicionalmente o controlo por pressão pode ser efectuado por recurso a um sistema de pressóstatos e vaso de expansão, ou recorrendo ao sistema de controlo por transdutor de pressão integrando os processadores Grundfos desenhados e desenvolvidos para o efeito. Nesta área a Grundfos tem aperfeiçoado e desenvolvido o mais moderno software e aplicando-o aos seus processadores para utilização nos quadros quadr os H2000 onde, onde, com o auxílio auxílio de conversores conversores de frequência frequ ência por si desen desenvolvidos, volvidos, permite racional racionalizar izar o funcionamento das centrais de bombeamento de uma forma harmoniosa e eficaz oferecendo uma elevada performance nas aplicações onde é utilizada. Garante-se assim um valor de pressão constante na rede de abastecimento indepen-

O sistema de controlo por nível requer a utilização de equipamentos eléctricos ou mecânicos, para a indicação ou medida,, instalados medida instalados nos tanques tanques,, cisternas, cisternas, poços ou outros outros locais, de modo a operar os equipamentos de bombeamento de uma forma criteriosa e segura, tanto para a instalação instalação como para os diversos componentes presentes neste processo. Neste sentido,a sentido, a selecção e instalação das sondas ou eléctrodos deve ser cuidadosa cuidadosa,, tendo em atenção atenção a localização localização da instalação, a operacionalidade dos mesmos,a mesmos, a sua manutenção

7.2.3 Controlo por pressão

e eficiência, entre entre outros.

dente da variação dos consumos.

119

 

Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão

7.2.4 Outros tipos de controlo

7.3.1 Necessidade de comunicação

Existem muitos tipos de controlo possíveis de aplicar, no entanto estes devem ser efectuados de acordo com as necessidades de cada instalação. Entre eles destacamos outros,, como: controlo outros controlo por diferença diferença de nível, por diferença diferença de pressão, por diferença de caudais ou sistemas em que se actuee de acordo actu acordo com as necessi necessidade dadess de nível, nível, caudal caudal ou pressão. Pretendemos assim apenas referir-se algumas das variantes possíveis, mas muitas ma mais is existem.

Com o objectivo de controlar o funcionamento dos equipamentos à distância é necessário dotar as instalações de meios pelos quais cada unidade possa observar o comportamento da outra e actuar automaticamente operando de modo a avisar o operador ou a desenvolver rotinas automáticas para corrigir qualquer qualquer anomalia ou processo processo alternativo necessário. Para isso podem utilizar-se vários processos de comunicação conforme as necessidades e aplicação, dos quais abordamos apenas alguns.

7.2.4.1 Controlos mistos Quando se trata de projectar uma instalação tendo vários tipos de controlo a ela ligados,isto é,em que se necessite de conjugar várias grandezas, referimo-nos a controlos mistos. É possível integrar este tipo de controlos com os controlos Grundfos. Grundf os. Como exemplo podemos referir referir o controlo controlo do nível do tanque ou cisterna a abastecer simplesmente uma rede sobre pressão.

7.3.2 Comunicação entre sistemas de controlo da mesma rede

7.2.4.2 Controlos integrados

que o sistema monitorização seja personalizado de acordo comde ascontrolo funções erequeridas pelo projecto,de projecto, de acordo com os recursos disponíveis para investimento. Caso seja preferido um simples sistema de transferência automática de alarmes, alarmes, a unidade unidade de controlo controlo pode ser ser equipada equipada com um modem GSM, que procederá à transferência transferência dos alarmes gerados pela unidade de controlo para o telefone do responsável, sob a forma de uma mensagem SMS. Um sistema deste tipo proporciona um enorme aumento na fiabilidade operacional com um investimento moderado, visto que não existe nenhum centro de controlo. Por outro lado, as unidades de controlo modernas são capazes de utilizar utili zar a tota totalida lidade de do espaço espaço da mensagem mensagem SMS, adicionando as informações registadas e analisadas mais importantes à mensagem de alarme. Por exemplo, estas informações poderão consistir no tempo de funcionamento

Sistemas de controlo controlo diversos, integrados na mesma rede com o objectivo de controlar automática e/ou manualmente,, toda a instalação, mente instalação, visando visando a protecção dos equipaequipamentos, das instalações e dos sistemas de exploração.

7.3 Comunicação entre sistemas de bombeamento

7.3.2.1 Diferentes níveis de controlo remoto As modernas unidades de controlo de bombas permitem

das bombetc. bombas, as, número númer o desistema arranque arranques, s, consumo consu energia, ene rgia, pressão, Caso um deste tipomo criederelatórios rela tórios automáticos e proceda à sua transferência transferência semanal para o responsável, mesmo que não ocorram quaisquer situações de alarme, será possível evitar grande parte das habituais visitas às estações de bombeamento. Caso seja introduzido um sistema de controlo controlo remoto e monitorização monitorização ao nível da rede, existem vários vários modos de implementar implementar a ligação de comunicações entre as estações exteriores e o centro de controlo, conforme descrito nas secções seguintes. seguintes.

7.3.2.2 Transmissão de dados Apesar das unidades de controlo das bombas terem um funcionamen funcio namento to totalmente totalmente independente, independente, a transmissão transmissão de dados é crucial ao funcionamento dos sistemas de controlo remoto. O tempo necessário para a transferência de dados pode ser diminuído se a unidade de controlo das bombas efectuar localmente a totalidade da análise dos

Fig. 1 - Comunicação directa directa ou individual 

dados e armazenar os resultados na respectiva memória.

120

 

Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão

Assim sendo, só será necessário necessário transferir transferir os resultados calculados para o centro centro de controlo, controlo, em vez de todos os dados registados. Isto também permite que as unidades de controlo das bombas funcionem independentemente, independentemente, sem necessitarem de estar permanentemente ligadas ao centro de controlo. Os resultados também podem ser armazenados na estação exterior durante durante algum tempo, normalmente uma semana, antes de serem automaticamente enviados em conjunto,dependendo conjunto, dependendo apenas do número de informações requeridas. requeri das. Esta é uma característica característica importante,caso importante, caso existam interrupções indefinidas na ligação de comunicações. A transmissão de dados é sempre configurada de acordo com as necessidades individuais. A ligação das comunicações tem de ser flexível e permite normalmente a utilização da rede telefón telefónica ica pública, pública, de modems de rádio, rádio, modems GSM ou qualquer combinação destes. Também é possível utilizar linhas dedicadas,mas este método é raramente utilizado nos últimos tempos devido ao aumento dos custos e da fiabilidade incerta. Ambas as extremidades da ligação de comunicações necessitam de um modem para modular os dados paratem transferência. A escolha de umdométodo de transferência de ser da responsabilidade utilizador, tomando em consideração consideração os custos de instalação,os instalação, os custos da transmissão de dados e as características requeridas e proporcionadas por cada método. De uma maneira geral, os modems de rádio e as linhas dedicadas são utilizados quando as distâncias são curtas e quando existe a necessidade de comunicação comunicação contínua, contínua, tal como acontece, acontece, por exemplo, exemp lo, com os circuitos de controlo controlo entre entre os depósitos de água potável e as estações de captação. Se estiverem ligadas através da rede telefónica telefónica pública, as estações de bombeamento e a estação de controlo central podem estar situadas a uma grande distância praticamente ilimitada uma da outra. A rede telefónica pública também permite autorizar outras entidades, entidades, tais como fornecedores fornecedores de equipamentos e empresas de serviços, a acederem a uma estação elevatória com objectivos específicos. A moderna tecnologia de telecomunicações GSM constitui uma solução apelativa para o controlo e monitorização remotos de estações exteriores localizadas a grandes distâncias do centro de controlo. A tecnologia GSM constitui frequentemente a melhor alternativa para adaptação de instalações  já existentes, uma vez que a instalação de linhas de d e acesso de PSTN é dispendiosa e a sua disponibilidade poderá estar limitada. Todas Todas as tendências indicam que as comunicações por modem GSM irão tornar-se cada vez mais populares no futuro.

7.3.2.3 Transferência Transferência de alarmes Os alarmes provenientes de uma estação exterior são transferidos ferid os para o centro centro de controlo, controlo, em cuja base de dados são armazenados todos os alarmes recebidos. O software de administração em execução no computador do centro de controlo efectua a categorização automática dos alarmes, bem como o agendamento das tarefas tarefas do pessoal

para a pessoa certa no momento exacto (caso o alarme esteja categorizado para transferência transferência).). Ocasionalmente, Ocasionalmente, o computador do centro de controlo também está equipado com uma impressora separada para para os alarmes, cuja função é imprimir todos os alarmes para análise posterior. Normalmente, os alarmes são transferidos transferidos para o telefone GSM do técnico de serviço sob a forma de uma mensagem SMS (de texto). texto). Para Para além além do texto texto do alarme, alarme, esta mensagem poderá incluir informações mais detalhadas sobre o estado da estação de bombeamento (em funcionamento/parada/falha), o volume de bombeamento durante durante o dia, o tempo de funcionamento funcionamento das bombas,outros bombas, outros alarmes activos (configura (configurados dos para não serem transfer transferidos), idos), etc. Os alarmes também podem ser transferidos por pager. O computador do centro de controlo cria o texto do relatório de alarme, alarme, contacta contacta o operador do pager e envia a mensagem que será apresentada no pager. pager. Tipicamente, a mensagem contém informações codificadas sobre a identidade da estação e o tipo de alarme emitido.

7.4 Gestão integrada entre sistemas de bombeamento

Fig. 2 - Painel de supervisão de gestão integrada

7.4.1 Monitorização e gestão de sistemas mistos 7.4.1.1 Controlo e monitorização de estações de bombeamento Todas as estações de bombeamento, quer trabalhem individualmente quer façam parte de uma rede de abastecimento ou de rega,composta rega, composta por várias estações de bombea bombea-mento,devem mento, devem ser controladas fiavelmente de modo a proporcionarem um funcionamento seguro e eficiente. A actual tecnologia de controlo electrónico permite conceber e projectar sistemas de controlo e monitorização versáteis,

técnico de serviço, o que lhe permite transferir transferir o alarme

destinados a reduzir os custos de funcionamento a longo

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Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão

prazo e a aumentar a sua fiabilidade. As estações de bombeamento não fiáveis representam um risco ecológico e financeiro, sob a forma da descarga de águas para o ambiente ou para as caves de edifícios, bem como inibe os utilizadores de usufruírem do bem de que necessitam. Por este motivo, a fiabilidade é a principal preocupação relacionada com a concepção de uma unidade de controlo para uma estação de bombeamento. A Grundfos estudou e desenvolveu diversos tipos de controlos para diferentes aplicações, tendo como preocupação fundamental a fiabilidade das instalações e dos equipamentos de bombeamento.

particulares de abastecimento de água. O sistema de controlo e monitorização baseado na Internet permite consultar e criar relatórios dos dados históricos das estações de bombeamento a partir de múltiplas localizações, possibilitando a utilização das informações sempre que tal seja necessário, independentemente da localização. Por exemplo, depois de introduzirem a respectiva respectiva identificação, os operadores,, técnicos dores técnicos de serviço, serviço, gestores, gestores, engenheiro engenheiross do sistema sistema de abastecimento, abastecimento, etc.,poderã etc., poderãoo consultar os dados históricos detalhados das estações exteriores a partir dos computadores instalados no próprio local de trabalho.

Recorrendo a diversos tipos de sensores, sensores, que monitorizam as estações estações de bombeamento, bombeamento, desenvolveu desenvolveu softwares softwares próprios e processos electrónicos para a perfeita adaptação das electrobombas que fabrica, fabrica, às aplicações mais diversas. Através dos controladores H1000 e H2000 é possível usufruir usufr uir,, em cada cada sistema, sistema, do seu seu melhor melhor desempe desempenho, nho, tendo sempre sempre em em atenção atenção os custos energéticos, energéticos, de manutenção manut enção e exploração, exploração, bem como a defesa defesa do meio ambiente e o conforto do utilizador. Também a nível do controlo, contr olo, é agora possível possível um sistema de monitorizaç monitorização ão ao nível de rede e as possibilidades futuras de combinação da internet e da tecnologia WAP.

7.4.2 Vantagens de um sistema integrado

7.4.1.2 Integração do sistema Um sistema de controlo e monitorização de estações de bombeamento pode ser integrado com outro sistema de controlo, tal como um sistema de controlo controlo da estação estação de tratamento ou um sistema de controlo integrado da empresa responsável pela rede de abastecimento público de água. A integração não significa que todos os sistemas serão executados no mesmo computador com o mesmo software. A integração de sistemas é normalmente útil para seleccionar o melhor sistema para cada aplicação e para os combinar a um nível adequado. Esta solução poderia permitir utilizar software comum para a transferência e comunicação de alarmes. Para possibilitar esta integração, os sistemas devem ser concebidos concebidos utiliza utilizando ndo procedimentos padrão, tais como sistemas operativos de PC e protocolos padrão de transmissão de dados e entrada e saída de sinais.

Fig. 3 - Vários sistemas integrados

7.4.2.1 Funções de controlo O parâmetro mais comum de uma estação de bombeamento H2000, é medir a pressão pressão de abastecimento. Este tipo de unidade de controlo utiliza sempre um transdutor ou um sensor de modo a efectuar um controlo em contínuo. Estão disponíveis vários tipos de sensores, tais como transdutor

As mensagens de alarme transferidas para os técnicos de serviço sob a forma de mensagens SMS são exclusivamente informações unidireccionais. Se o técnico de serviço tivesse a possibilidade de controlar o sistema e alterar alguns parâmetros cruciais a partir do respectivo telemóvel quando estivesse estive sse em viagem, poderia alcançar alcançar-se -se a flexibilidade flexibilidade total proporcionada por um centro de controlo móvel. As mais recentes inovações nas técnicas de controlo e monitorização remotos envolvem a utilização da Internet

de pressã pressão, o, disposit dispositivos ivos ultra-són ultra-sónico icos, s, caudal caudalíme ímetro tros, s, etc. Normalme Norm almente, nte, a sequência sequência de controlo controlo da bomba bomba é bastante simples. Numa aplicação normal no modo serviço/ /reserva, os níveis de funcionamento pré-definidos são o nível de paragem,o paragem, o nível de arranque e a pressão de controlo. As bombas de serviço arrancam quando a variável requerida é insuficiente, parando quando esta estiver acima do valor requerido. As bombas alternam em em cada ciclo, para assegurar assegurar uma distribuição igual da utilização e do desgaste entre as bombas. A bomba de reserva arranca quando uma das principais estiver em avaria, numa situação em que todas as restantes estejam em utilização. Se estiver instalada mais do que uma bomba de reserva, essas bombas poderão ser iniciadas iniciad as simultaneamen simultaneamente te ao mesmo nível, a intervalos intervalos ajustáveis ou a níveis diferentes. Todas as bombas em funcionamento são paradas, simultaneamente ou a intervalos ajustáveis,quando ajustáveis, quando a variável atinge o nível de paragem.

e da tecnologia WAP para ultrapassar as anteriormente limitações dos sistemas de monitorização tradicionais descritos. Os sistemas de controlo e monitorização através da Internet/WAP permitem igualmente que a monitorização

Em algumas instalações possível que todas as bombas tenha tenham m níveis de arranque arranqéue e paragem diferent diferentes, es, esta opção pode ser efectuada por relógio ou por indicação externa. No entanto, entanto, este factor torna os cálculos de moni-

7.4.1.3 Controlo e monitorização remotos baseados na Intern Internet et e WAP

remota seja proposta aos serviços públicos ou entidades

torização das bombas mais complicados e menos fiáveis.

122

 

Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão

Em alguns casos, é possível instalar uma ou mais bombas de reforço reforço com características diferentes, diferentes, para tratar tratar de caudais maiores. Caso ocorra a sobrecarga de uma estações de bombeamento, o sistema deve ser capaz de adaptar a variável correctamente e sem ambiguidades,para ambiguidades, para que o operador possa evitar possíveis danos. Quando a pressão de entrada e a duração da sobrecarga são conhecidos, é activada a segurança da instalação automaticamente. A medição da corrente do motor da bomba é necessária para protecção e monitorização. A unidade é configurada para proteger o motor da bomba em situações anormais, através de limites ajustáveis ajustáveis de sub e sobrecorrente no caso dos motores MGE da Grundfos, protegendo ainda a bomba em caso de falta de água e onde não é usada a protecção adicional recomendada. Nestas circunstâncias, dado que o "Reset" do MGE se efectua efectua automaticamente, este não deve ser ser considerado como dado de controlo mas sempre como de protecção. Caso a corrente de entrada suba acima do limite de sobrecorrente, situação em que o sobreaquecimento do motor se torna um risco devido à possibilidade possibilidade de falha, esta é automaticamen automaticamente te parada. Em conjunto com os relés térmicos ou os dispositivos electrónicos de protecção existentes no arrancador do motor da bomba, esta unidade unidade constitui constitui uma valiosa valiosa protecção para o motor. Uma corrente de entrada anormalmente baixa indica que a bomba não está a bombear normalmente,oo que pode ser devido ao desgaste do impulsor normalmente, ou à acumulação de ar. A corrente do motor da bomba é também uma informação necessária para o planeamento das operações de manutenção da bomba. Estas informações são igualmente importantes para verificar o desempenho operacional da estação de bombeamento e para a determinação das acções de manutenção. Todas as funções acima descritas estão disponíveis na unidade de controlo e monitorização C2000 da Grundfos e podem ser lidas a partir do visor da interface PMU. Isto permite simplificar o painel de controlo do motor, motor, removendo deste as características que estão incorporadas no PFU tais como os amperímetro amperímetros, s, os contadores contadores de horas horas de funcionamento e os relés de sequenciamento. sequenciamento. A unidade de controlo da bomba também está programada para indicar todas as falhas de funcionamento da estação até um máximo de de 10, tais como como alarmes alarmes de nível elevado elevado,, nível baixo, falha falha de alimenta alimentação ção da bomba e outros alarmes alarmes baseados nas definições dos limites dos parâmetros.

7.4.2.3 Parâmetros e sinais A unidade de controlo da bomba necessita de vários parâmetros para poder funcionar conforme necessário. Os parâmetros são introduzidos na unidade com base nas dimensões reais da estação e em unidades recolhidas no projecto ou medidas no local da instalação. Para efeitos de calibragem, é possível utilizar dimensões reais ou percenta percenta-gens dos valores de referência. Os valores a introduzir são normalmente níveis de funcionamento que correspondem a um determinado determinado nível de água no poço, tais como como os níveis de arranque arranque e paragem paragem das bombas, bombas, os níveis baixo e alto de alarme e os níveis de sobrecarga. Os outros parâmetros habitualmente requeridos são as dimensões do poço e os valores nominais da corrente de entrada e da capacidade das bombas, que se encontram encontram nas folhas de características destas. São necessários vários sinais para que o controlo das bombas funcione conforme planeado. Estes sinais podem ser digitais ou analógicos. Os sinais digitais são sinais de entrada ou saída e indicam um estado ON ou OFF. Os sinais de entrada digitais necessários são a indicação de funcionamento ou reserva da bomba, fornecidos pelos circuitos de comando, bem como os sinais dos contactos isentos de potencial fornecidos pelo relé de presença de tensão e pelo contador de energia, quando presentes. presentes. Os sinais digitais de saída são necessários para o arranque e paragem das bombas. Os sinais analógicos de entrada, entrada, provenientes de sensores sensores adicionais, são utilizados para medidas contínuas. Por exemplo, este sinais correspondem a medições da temperatura dos enrolamentos e dos rolamentos do motor da bomba, informações sobre a condição do óleo do empanque da bomba, dados provenientes de um medidor de caudal ou conversor de frequência adicional, adicional, etc. A utilização destes sinais pode requerer uma placa de expansão adicional, bem como uma versão especial da aplicação de software.

7.4.2.4 Registo e análise de dados

7.4.2.2 Funções de monitorização A unidade de controlo das bombas efectua a monitorização automática das bombas com base nos parâmetros registados e analisados. Todos estes valores podem ser enviados para o sistema de gestão através de uma porta de conversão de protocolo protoc olo G100 (Profibus, (Profibus, Modbus, Modbus, Intebus, Intebus, etc.).

A unidade de controlo e comunicação G100, do grupo de

Em última análise, análise, isto permite permite que os os trabalhos trabalhos de manutenção e controlo das bombas passem gradualmente da reparação de falhas para a manutenção preventiva e até

bombeamento tem capacidade de determinado memória suficiente para registar os dados ao longo de um período de tempo. A unidade unidade tem de registar registar,, pelo menos, menos, o tempo de funcionamento, o número de arranques das bombas e

Fig. 4 - Registo de dados

mesmo para a manutenção preditiva.

os incidentes relacionados com problemas de corrente no

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Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão

motor da bomba. Dado que a mesma se encontrará interligada com um sistema de gestão instalado num PC, estes dados serão convertidos para esta base onde deverão ser tratados. Os dados registados podem ser agrupados e analisados mais detalhadamente através da sua transferência, transferência, a intervalos interv alos específicos, específicos, para um computador computador portátil com softwaree adequado,ou softwar adequado, ou continuamente, continuamente,através através de um sistema automático de controlo remoto. Mesmo que a unidade de controlo das bombas funcione como uma estação exterior de um sistema de controlo e monitorização ao nível da rede, necessitará de dispor de capacidade de memória suficiente para armazenar os dados registados e analisados durante vários dias. Isto deve-se ao facto da perda p erda de dados cruciais não ser aceitável, nem mesmo durante possíveis quebras de comunicação entre a estação exterior e o centro de controlo.

7.4.2.5 Interface do utilizador Para aceder aos dados e introduzir introduzir parâmetros, o utilizador necessita de um interface para trabalhar com a unidade de controlo das bombas. Este interface tem de ser composto, no mínimo, por um pequeno visor LCD e um teclado. Para Para esta situação a Grundfos dispõe de uma unidade PMU para o efeito. O utilizador tem de ser capaz de introduzir todos os parâmetros necessários e de ler os dados registados e calculados utilizando o teclado. A utilização de um interface interface deste tipo tipo tem de de ser simples e lógico. lógico. Habitualmente, algumas funções úteis, tais como a função de varrimento varrimento automático, facilitam e aceleram a leitura rotineira rotineira dos dados. São utilizados indicadores luminosos separados para a indicação de alarmes alarmes e do estado de fun funcionamento cionamento das bombas.

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Instalação e Manutenção de Bombas e Sistemas de Bombeamento

8. INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO DE BOMBAS E SISTEMAS DE BOMBEAMENTO

Autor:: José Dias Autor Dias Director de Serviço Pós-Venda Bombas Grundfos Portugal

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126

 

Instalação e Manutenção de Bombas e Sistemas de Bombeamento

8.1 Introdução Para a correcta instalação das bombas e restantes equipamentos de bombeamento devem ser consideradas algumas regras de acordo com os diversos equipamentos que compõem a instalação. O manual de instalação de cada tipo de bomba alerta para estas condições, as quais devem ser cuidadosacuidadosamente respeitadas, respeitadas, para além destas ainda ainda devem ser consiconsideradas as condições relativas aos quadros eléctricos de controlo e protecção, bem como a sua localização.

Os equipamentos eléctricos, motores equipamentos electrónicos, e outros equipamentos de comando e regulação alimentados por corrente corrente eléctrica, possuem características especiais que devem ser respeitadas quando instaladas em ambientesDeste em que as alertamos condições para de temperatura sejam adversas. modo a necessidade de ventilação, espaço livre de passagem e ausência ausência de humidade que os equipamentos necessitam para o seu correcto funcionamento e longevidade. É recomendado por isso, que as centrais centrais de bombeamento sejam instaladas tendo em atenção estas características por possuírem estes componentes e consequentemente necessitarem de condições de verificação adequadas.

8.2 Requisitos para instalação 8.2.1 Localização do equipamento de bombeamento Os equipamentos de bombeamento devem ser instalados de acordo com as especificações dos manuais de instalação respectivos tendo em atenção as características ambientais, eléctricas e físicas. A sua localização deve ainda respeitar

8.2.3. Utilização Utilização de reservatórios de membrana Porquê utilizar Porquê utilizar um reservatório reservatório de membrana, membrana, também denominado depósito de membrana, membrana, numa central central de abastecimento?

elocal considerar a necessidade manutenção e intervenção bem como condições dederemoção do local.

Existem três razões essenciais para montar um depósito de membrana numa numa central, que são:

8.2.2 Necessidades de ventilação

1 - Para compensação da pressão no sistema durante os períodos de paragem da bomba, permitindo a compensação de fugas e pequenos consumos.

Uma das mais importantes características de bom funcionamento dos equipamentos equipamentos eléctricos e electrónicos, tem a ver com as condições ambientais de funcionamento, tais como temperatura temperatura e humidade. Os equipamentos de bombeamento, os quadros eléctricos de controlo e restantes equipamentos de medida e controlo, devem ser instalados de acordo acordo com as suas características físicas e de protecção, de modo a garantir-se garantir-se o seu correcto funcionamento e duração de vida e de acordo com os manuais de instalação e operação respectivos.

2 - Reduzir o número de arranques e paragens das electrobombas no tempo, tempo, permitindo permitindo alargar alargar os períodos períodos de manutenção. 3 - Permite proteger a instalação contra os regimes transitórios - golpes de aríete (consultar capítulo 4). A Grundfos rec recomenda omenda reservatórios cuja capacidade capacidade mínima é a abaixo mencionada.

CAPACIDADES MÍNIMAS RECOMENDADAS Capacidade do depósito de membrana [litros] Modelo da bomba

Velocidade fixa

Velocidade variável

MS

MSH

MF

MFH

ME

MEH

MES

CR(E) 3

60

-

60

-

60

-

60

CR(E) 5

80

-

80

-

60

-

60

CR(E) 10

200

100

80

-

80

60

80

CR(E) 15

200

100

200

-

80

80

80

CR(E) 20

200

200

200

200

80

200

200

CR(E) 32

300

200

200

200

200

200

200

CR(E) 45

300

300

200

200

200

200

200

CR(E) 64

500

500

200

200

200

200

200

CR(E) 90

500

500

200

500

200

200

500

NOTA: Sempre que os sistemas não refiram capacidades de depósitos é por estes não serem normalmente utilizáveis. Valores apresentados nas tabelas que em alguns casos varia a capacidade do depósito também em função do número de bombas.

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Instalação e Manutenção de Bombas e Sistemas de Bombeamento

8.3 Instalação de sistemas de bombeamento Na instalação de um grupo ou de uma central de bombeamento é necessário sempre respeitar as regras de instalações hidráulicas, as regras referentes referentes à instalação eléctrica e ainda às regras de boa prática de montagem mecânica. A segurança dos equipamentos e das pessoas deve ser sempre respeitada. Nesse sentido os equipamentos devem ser protegidos protegidos a nível mecânico, hidrá hidráulico ulico e eléctrico, eléctrico, bem como acústico nos casos em que tal se justifique, por um conjunto de instrumentos que respeitem o seu funcionamento de uma maneira geral, geral, mas também a segurança.

Para as bombas com com variação de velocidade CRE, caso falhe o sistema de protecção existente contra falta de água,estas água, estas estão preparadas para com sistemas de protecção suplementar interna, de modo a garantir garantir o seu funcionamento funcionamento para além internamente das protecçõesnos existentes. existentes motoresEntre MGE as da protecções Grundfos, destacamos, destac amos, protecção protecção cont contra ra falta falta de água, água, que permite permite a maior duração duração dos empanques e casquilhos, a protecção contra sobreaquecimento do motor e outras protecções eléctricas. No funcionamento funcionamento normal, se uma destas avariass ocorrer, avaria ocorrer, a bomba pára e só após algum tempo, variável, variá vel, volta a funciona funcionar, r, após várias várias tentativas. tentativas. Se a avaria persistir, persistir, a bomba pára. pára.

A Grundfos disponibiliza um sistema de protecção electrónico contra a falta de água,denominado água, denominado LiqTec, LiqTec, o qual permite a fiabilidade das bombas sempre que se verifiquem roturas no abastecimento de água.

Fig. 1 - Sistema de protecção LiqTec  LiqTec TM

8.3.1 Aspiração negativa As centrais de bombeamento instaladas com este tipo de instalação, em que é requerido requerido a aspiração de água água de um nível mais baixo que o nível em que estão instaladas as bombas, devem ser consider considerados ados cuidados cuidados específicos específicos e regras de segurança segurança de modo a que respeitem as condições de aspiração próprias das bombas CR, daí que as centrais centrais devam ser instaladas como se de bombas individuais se tratassem e os elementos de protecção individuais devem de igual modo respeitar esta regra. Os quadros eléctricos de controlo devem dispor de protecções de modo a garantir a protecção e o bom funcionamento da instalação e das bombas individualmente. Os maiores problemas susceptíveis de ocorrer nestas instalações relacionados com as bombas são os provocados pelo funcionamento sem água, água, a cavitação, a altura de aspiração demasiado elevada e ainda a desferragem das bombas. Nesse sentido é necessário prover a instalação dos adequados sistemas de protecção por forma a evitar que os mesmos ocorram. O uso de válvulas de retenção eficazes e com reduzidass perdas de carga, o uso de equipamento reduzida equipamento auxiliar como sensor sensores es de nível, nível, boiadores, boiadores, eléctrodos eléctrodos ou transdutransdutores são outros dispositivos de segurança que devem ser considerada consid eradass como medidas de protecção protecção,, bem como a temperatura dos motores e dos empanques das bombas. O cálculo do ponto de funcionamento da bomba, deve ser efectuado tendo sempre em atenção ao valor da curva de

Fig. 2 - Central de bombeamento tipo com aspiração aspiração negativa

8.3.2 Aspiração de cisterna elevada Neste tipo de abastecimento, em que se recorre à ligação do grupo ou da central de bombeamento, a uma cisterna com pressão pressão positiva, positiva, isto é, em que o nível da água está está a um nível superior ao das bombas,não existe o risco dos casos mencionados anteriormente, no entanto a fim de evitar o funcionamento indevido das bombas sem água, é necessário que as mesmas estejam devidamente protegidas contra essa possibilidade ou outras que possam provocar danos às bombas, à instalação ou às pessoas. Nesse sentido em cada sistema de bombeamento, bombeamento, os mesmos devem estar estar preparados rad os com os cuidados cuidados devidos de modo a evitar evitar danos. danos. Como exemplo de instalações susceptíveis de provocar avarias, poderemos apontar: • Percursos muito longos • Tubagens subdimensionadas • Demasiados acessórios na tubagem de aspiração aspiração da bomba.

NPSH para esse mesmo ponto, de modo a prevenir possíveis avarias e danos às bombas e à instalação.

• Uso de filtros sem a manutenção manutenção adequada, etc.

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Instalação e Manutenção de Bombas e Sistemas de Bombeamento

8.3.3 Aspiração de uma rede sob pressão Nas redes sob pressão há que que ter em conta também um eficaz sistema de protecção, não só contra contra falta de água, como ainda para um possível aumento de pressão. Nestas redes os grupos ou as centrais de bombeamento devem estar protegidas contra funcionamento acima da pressão de rotura da instalação ou acima da pressão das próprias bombas. Neste tipo de aplicação pode ocorrer excesso de pressão pressão na aspiração, aspiração, que adicionado adicionado à pressão pressão de funcionamento das bombas, caso não sejam tomadas em consideração consider ação as pressões pressões de funcionamento, funcionamento, podem provocar provocar avarias na instalação ou nas bombas.

Fig. 3 - Central de bombeamento com aspiração aspiração positiva

Normalmente são equipamentos externos às bombas e que complementam a sua segurança. Relativamente a bombas com variação de velocidade Grundfos, a protecção contra falta falta de água é uma das suas características internas como protecção ao equipamento, não devendo ser entendida como característica de operação. Como qualquer qualquer outro outro equipamento, equipamento, a mesma deve ser sempre considerada apenas como redundância a uma falha do sistema de controlo. Mas nestas bombas existem ainda outras protecções complementares que evitam as protecções externas atrás mencionadas. São exemplo exemplo disso, protecção contra sobreaquecimento sobreaquecimento do motor,falta motor, falta de fase,o fase, o já referido funcionamento funciona mento em seco,contra seco, contra sobrecarga, sobrecarga,etc. etc. Estas bombas e os quadros que as controlam, controlam, têm de se adaptar à instalação e às diversas situações,como situações, como por exemplo o funcionamento em situaçõe situaçõess de perdas de carga variáve variável,l, tendo como objectivo sempre, a poupança de energia e a preservação das condições de segurança dos equipamentos e da instalação.

Fig. 5 - Central de bombeamento tipo com aspiração aspiração de uma rede

8.4 Manutenção 8.4.1 Manutenção aos equipamentos de bombeamento Os aspectos a ter em conta para efeitos de manutenção específicos, devem estar relacionados relacionados sempre com o equipamento respectivo e deve para o efeito ser consultado o manual técnico de instalação e operação das bombas. Genericamente os materiais de maior necessidade de intervenção quando quando se trata de bombas bombas CR, são aqueles aqueles que sujeitos a maior esforço físico ou desgaste por fricção, possam necessitar de maior intervenção. Dentro destes poderemos considerar: • Rolamentos Rolamentos dos motores e das bombas, quando existirem • Empanques e retentores

Fig. 4 - Central de bombeamento tipo, com aspiração de cisterna elevada

• Anéis de desgaste e casquilhos.

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Instalação e Manutenção de Bombas e Sistemas de Bombeamento

nicos, a eles ligados, ligados, por outros outros program programas as com necessinecessidades de acessos via internet ou outros susceptíveis de os contaminarem com vírus informáticos que possam interferir com o seu bom desempenho. Sempre que se notar um funcionamento ou fora do normal, deve de imediato ser alertadoirregular o fornecedor de modo a diagnosticar possíveis falhas.

Fig. 6 - Empanques Empanques

Quando a estes estiverem ligados equipamentos sujeitos a movimento movimento mecânico mecânico (ex: contactores, contactores, relés relés ou outros), outros), deve ser efectuada uma uma inspecção regular, regular, com a periodicidade acordada acordada inicialment inicialmente, e, de acordo com as especifiespecificações de funcionamento previamente estabelecidas. Também devem ser respeitadas as condições de temperatura de funcionamento e as regras de bom funcionamento e ventilação.

No entanto no plano de manutenção a estabelecer deve ser sempree considerado, sempr considerado, o tempo de operação operação das bombas, a qualidade da água, a temperatura da água e a temperatura ambiente, bem como as condições de ventilação ventilação da sala onde a central ou as bombas estão instaladas.

8.4.2 Manutenção aos sistemas de monitorização e controlo Para um sistema de monitorização e controlo não é normalmente necessário qualquer manutenção especial. Devem no entanto acompanhar-se e seguir-se a evolução do bom desempenho do mesmo e evitar-se a utilização dos PC's onde estão instalados ou dos outros equipamentos electró-

Fig. 7 - Manutenção de um quadro eléctrico de controlo

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

9. SISTEMAS DE ABASTECIMENTO PÚBLICO E PREDIAL NO PORTO

Autor:: Carlos Autor Carlos Medeiros Medeiros Engenheiro Civil dos SMAS do Porto Professor Auxiliar da FEUP e da FAUP

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

Serviços Municipalizados de Água e Saneamento do Porto Reporta-se a 1392 o mais remoto registo registo histórico de que há notícia, revelador do facto facto de, há mais de seis séculos, o Porto já possuir fontes e chafarizes, para uso público, embora sem condições de higiene. No reinado de D. D. Sebastião (meados do séc.XVI), iniciou-se a construção dos mananciais de PParanhos aranhos e Salgueiros que, até ao século XIX, se destacaram de entre os principais pólos abastecedores de água à Cidade. No entanto, a inquinação dessas águas, as doenças transmitidas, a evolução dos cuidados com a saúde saúde e ainda as exigências quanto à qualidade de vida impunham uma transformação radical do sistema. A partir de 1855, 1855, surgem várias companhias candidatas ao projecto e execução de obras de captação, elevação, transporte e distribuição, sendo em 22 de Março de 1882 assinado assinado o contrato com a "Compagnie Générale Générale des Eaux pour l'Étranger", o qual é aprovado por Carta de Lei, em 27 de Julho do mesmo ano. O contrato com a Compagnie Générale Générale era válido por 99 anos e foi estendido a Matosinhos no princípio do século. Os trabalhos são concluídos em 1886, com a captação no Rio Sousa, mas só em 1 de Janeiro Janeiro de 1887 é que o abastecimento é regularizado. A população da Cidade era, era, então, de 122.000 habitantes habitantes e a água tida como a melhor melhor da Europa. Cem anos volvidos, ainda é vulgar designar-se a água do Porto como "água da Companhia". O sistema mostrou-se extremamente vulnerável em regime de cheias dos Rios Douro e Sousa, começando a Câmara a exercer fortes pressões junto da Companhia Companhia que conduziram ao resgate resgate da concessão em 28 de Março de 1927, por 3.500 contos, e à criação dos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento em 1 de Abril desse ano. Inicia-se aqui o terceiro ciclo de vida do abastecimento de água à Cidade do Porto, Porto, sistema posteriormente alargado aos Concelhos Conce lhos de Gaia, Gondomar Gondomar, Maia e Valongo. Aumento de reservas, novas captações, Aumento captações, em profundidade, profundidade, no areal de Zebreiros Zebreiros (1937), (1937), expansão expansão das redes de distribuição distribuição e transporte são passos importantes de uma nova fase. Em 1983, nasce uma nova fase na história dos SMAS com as captações em profundidade em Lever. No que respeita à água para consumo público, os SMAS, procederam à captação, tratamento e adução em alta e em baixa até finais de 2000, altura em que, passou o Município do Porto Porto a integrar o Sistema Multimunicipal de Abastecimento de Água à Área Sul do Grande Porto. A água de abastecimento abastecimento público passou, então, a ser adquirida pelos SMAS à empresa Águas Águas do Douro e Paiva, S.A. A rede de drenagem de Águas Residuais Domésticas, encontra-se a mesma estabelecida desde 1907. A sua necessidade vinha, contudo, já sendo sentida desde algum tempo antes. De acordo com o documento dirigido ao Rei pela Câmara Municipal do Porto, em 11 de Agosto de 1899 refere-se: "São graves, os problemas de assistência e higiene pública. É para um um dos múltiplos aspectos de um destes problemas que a Câmara Municipal do Porto, vem perante Vossa Majestade solicitar a atenção atenção do seu governo. Há aanos nos já que esta Municipalidade, justamente preocupada com as condições higiénicas da Cidade, empreendeu obras que lhe permitissem melhorá-las e organizou Repartições de Estudo que a orientassem sobre a gravidade dos males e meios de os remediar. E como causa principal deste lastimoso estado não se pode apontar outra que não seja a falta quase completa de uma rede de canalização para os esgotos da Cidade.... conhecida conhecida a causa indicado estava o remédio, remédio, e para isso esta Municipalidade, pôs a concurso o projecto e execução das obras necessárias para o saneamento da Cidade. Teve isto lugar em 1896. Concorreu a acreditada firma Hughes And Lancaster, conhecidíssima pelas obras congéneres executadas em diversas Cidades estrangeiras e exploradora do Sistema Shöne para a elevação de esgotos."

Actualmente, a rede instalada possui uma extensão de 550 Km e capacidade de tratamento in integralmente tegralmente assegurada em duas ETAR's (Freixo e Sobreiras), Sobreiras), para uma população de 370.000 habitantes equivalentes.

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

9.1 Introdução Nesta apresentação são abordados os principais aspectos relacionados com os sistemas de abastecimento públicos e, fundame fundamenta ntalmen te, prediais prediaiscontidas de água águanofria friRegulamento a e quente quente,, ressaltando as lmente, recomendações dos Sistemas Públicos e Prediais de Abastecimento de Água e Drenagem de Águas Residuais (Decreto Regulamentar 23/95, de 23 de Agosto) e a sua adaptação efectuada efectuada pelos pelo Regulamento dos SMAS - Porto. Uma apresentação breve das condições a considerar na instalação de abastecimento público preencherá a primeira parte desta exposição. Seguidamente, Seguidament e, são apresenta apresentados dos os principais principais tipos de sistemass prediais sistema prediais de abastecimen abastecimento to de água, água, com as condições condiç ões que determinam determinam a sua aplicabilidade aplicabilidade,, tanto a nível técnico como de legislação de soluções de abastecimento directo ou de abastecimento com recurso a sistemas elevatórios que garantam um abastecimento em quantidade e qualidade adequadas ao uso, bem como o abastecimento predial de água feita a partir de captação particular (nascentes e furos), furos), com o fim de se garantir o abastecimento para outras outras finalidades, tais como combate a incêndio, lavagem lavagem de pavimentos, pavimentos, uso industrial, industrial, entre entre outros. outros. Na escolha escolha do sistema a ser utilizado, utilizado, será importante importante observar as condições de disponibilidade de abastecimento garantidas pela rede pública, assim como as necessidades prediais. Por fim, serão especificadas as principais etapas que cconstionstituem o dimensionamento dos sistemas prediais de abastecimen abaste cimento to de água fria fria e quente, quente, nomeadamen nomeadamente, te, os reservatórios reserv atórios,, os sistemas sistemas elevatórios elevatórios e as câmaras câmaras de manobras para instalação de equipamentos elevatórios. Conclui-se a exposição referindo aspectos importantes referentes referen tes ao traçado, elementos acessórios da rede rede e as verificações necessárias à prévia utilização dos sistemas prediais.

9.2 Sistema de abastecimento público 9.2.1 Aspectos gerais Nos arruamentos públicos existentes compete aos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento do Porto a elaboração de estudos e projectos dos sistemas públicos. Em todas as intervenções urbanas, que impliquem a alteração ou ampliação dos sistemas públicos existentes ou a implementação de novas infra-estruturas, infra-estruturas, é obrigatória a ela elabor boraçã açãoo dos estu estudos dos e projecto projectos, s, pelo pelo promo promotor tor,, e

A concepção dos sistemas de distribuição pública de água no Porto deve passar pela análise prévia das previsões do planeamento urbanístico (planos urbanísticos ou operações de urbanização em que se insiram) e das características específicas da área urbana em que que se insiram, insiram, nomeadamente às necessidades de água para o consumo e o combate a incêndios. É da responsabilidade do autor dos estudos e projectos a recolha dos elementos elementos de base. base. Para Para os obter, obter, será necessário requere-los ao Director Delegado dos Serviços Municipaliza Munici palizados dos Águas e Saneamento Saneamento do Porto, acompaacompanhado de Planta de Localização da obra a levar a efeito, fornecida pela Câmara Municipal, à escala 1:500 (Art.º 251º). Os Serviços Municipalizados Águas e Saneamento do Porto prestarão prest arão todas as informações informações de inter interesse, esse, nomeadanomeadamente no que respeita à caracterização e localização das redes públicas de abastecimento de água, as condições de ligação, fornecendo os elementos seguintes. seguintes. a) A localização localização em planta planta das condutas, acessórios acessórios e instalações complementares, complementares, sobre carta topográfica à escala 1:500; b) As secções, secções, profundidad profundidades, es, materiais materiais e tipos tipos de junta junta das condutas;

9.2.2 Elementos de dimensionamento As capitações a considerar na distribuição exclusivamente doméstica domést ica não deve, deve, qualquer qualquer que seja seja o horizonte horizonte de projecto, ser inferior a 250 l (habitante / dia). Em zonas ccom om actividade comercial intensa pode admitir-se uma capitação da ordem dos 50 l (habitante / dia) ou considerarem-se consumos localizados. Os consumos industriais face a sua grande gran de aleatoriedade aleatoriedade,, devem ser avaliados avaliados caso a caso caso e adicionados aos consumos domésticos. Consideram-se consumos assimiláveis aos industriais os correspondentes, entree outros, entr outros, às unidades unidades turísti turísticas, cas, hoteleiras hoteleiras,, estabeleciestabelecimentoss de saúde, mento saúde, ensino, ensino, militares, militares, prisionais, prisionais, bombeiros bombeiros e instalações desportivas, que devem ser avaliados de acordo com as suas caracterís características. ticas. Os consumos consumos públicos, públicos, tais como de fontanários, fontanários, bebedouros,lavagem bebedouros, lavagem de arruamentos, arruamentos, rega de zonas verdes verdes e limpeza de colectores, colectores, podem geralmente considerar-se incorporados nos valores médios de capitação global, variando entre 5 e 20 l (habitante / dia). Os volumes de água para combate a incêndios são determinados em função do risco da sua ocorrência e propagação na zona, cabendo ao Batalhão de Sapadores Bombeiros da Câmara Mdo unicipal Porto, caso aa garantir caso,a caso, a definição do grau de risco eMunicipal caudaldoinstantâneo (Art.º 18).

submete-los à aprovação dos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento do Porto (Art.º 250º).

O diâmetro nominal mínimo das condutas de distribuição é de Ø100mm (Art.º 23º).

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

Quando o serviço de combate a incêndios tenha de ser assegurado pela mesma rede pública, os diâmetros nominais mínimos das condutas são determinados em função do risco da zona e devem ser: a) 100mm - grau 1 a 3; b) 125mm - grau 4; c) 150mm (a definir caso a caso) - grau 5. Cabe aos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento a definição da localização das bocas de incêndio e dos hidrante hidr antes, s, após parecer parecer do Batalhã Batalhãoo de Sapadores Sapadores Bombeiro (Art.º 55º). Os diâmetros de saída são fixados em 45mm para as bocas de incêndio e em 60mm para duas saídas e 90mm para os marcos de água.

9.2.3 Ramais de ligação Os ramais de ligação asseguram o abastecimento predial de água, desde a rede pública até ao limite da propriedade a servir, em boas condições de caudal e pressão. Os ramais de ligaçãodas consideraram-se como partes integrantes redes públicastecnicamente de distribuição e de drenagem, drenagem, competindo competindo aos Serviços Serviços Municipalizados Municipalizados Águas e Saneamento do Porto promover a sua instalação (Art.º 267º). Quando se justifique, pode uma mesma edificação dispor de mais de um ramal de ligação para abastecimento doméstico ou de serviços. Os estabelecimentos comerciais e industriais devem ter ramais de ligação privativos. Nos ramais de ligação de abastecimento abasteci mento a reservas de água e piscinas que se encontrem instaladas a uma cota não superior a 10 m relativamente ao arruamento de onde se faz a ligação, é obrigatória obrigatória a instalação instalação de coluna coluna piezométrica com desenvolvimento a definir pelos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento do Porto (Art.º 32º). O diâmetro nominal mínimo admitido em ramais de ligação é de 25mm (Art.º 35º). Quando se tenha de assegurar simultaneamente o serviço de combate a incêndios sem reservatório reserv atório de regulariza regularização, ção, o diâmetro não deve deve ser inferior a 45mm. O diâmetro nominal mínimo das bocas de rega e lavagem e respectivos ramais de alimentação é de 25mm (Art.º 53º). Os diâmetros nominais mínimos dos ramais de alimentação dos hidrantes são de 45mm para as bocas de incêndio e de 90mm para os marcos de água (Art.º 56º).

b) Termo de responsabilidade do técnico autor do projecto; c) Planta de d e Localização Locali zação fornecida pelos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento d) Memória descritiva descritiva e justificativa, justificativa, onde conste a identificaçã ident ificaçãoo do proprietário proprietário,, a natureza, natureza, designação designação e local da obra,o tipo tip o da obra,a obra, a descrição da concepção dos sistemas, sistemas, os materiais materiais e acessórios acessórios e as instalações complementares; e) Cálculo hidráulico onde conste os critérios de dimensionamento adoptados e o dimensionamento das redes, equipamentos e instalações complementares previstas; f) Mapas de medição e orçamento a preços correntes, das obras a executar; g) Peças desenhadas dos traçados e instalações complementares, mentar es,com com indicação dos materiais das canalizações e acessórios utilizados,obedecendo utilizados, obedecendo às escalas a saber: • Plantas - 1:500; • Perfis - 1:500 em extensão e 1:50 em altimetria; • inequivocamente Pormenores - à escala conveniente que esclareça o pretendido. Os elementos descritos serão apresentados em original, acrescidos de duas cópias para os elementos referidos nas alíneas b) a g). As peças escritas devem ser apresentadas dactilografadas ou impressas em folhas de formato formato A4, paginadas e todas elas assinada assinadas, s, no original, original, pelo técnico técnico responsá responsável vel pelo projecto. As peças desenhadas devem ser apresentadas, em tela plástica, com formatos e dobragem concordantes com o estipulado nas Normas Portuguesas NP48 e NP49, não excedendo as dimensões do formato A0. Os caracteres alfanuméricos devem obedecer à Norma Portuguesa NP89. Todos os desenhos devem possuir legenda no canto inferior direito, respeitando a Norma Portuguesa NP204 e contendo, no mínimo, a seguinte informação: a) Designação e local da obra, indicando se se trata de obra nova, de ampliação ou remodelação; b) Identificação do proprietário; c) Nome, qualificação e assinatura do autor do projecto; d) Número, Número, descrição descrição do desenho, desenho, escalas escalas e data da sua elaboração; e) Especificação quando quando se trata de projecto de alteração alteração ou aditamento; f) Legenda específica das redes representadas.

9.2.4 Elementos de instrução dos processos de projectos

9.2.5 Entrada em serviço dos sistemas

O pedido de aprovação de projectos deve ser instruído com os seguintes elementos (Art.º 252º): a) Requerimen Requerimento to dirigido ao Director Delegado dos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento do

Saneamento Porto, dos aspectossistema de saúde e de protecção do do ambiente. Nenhum de pública distribuição de água pode entrar em funcionamento sem que tenha

A entrada em serviço dos sistemas deve ser precedida da verifica veri ficação, ção, pelos Serviços Serviços Municip Municipaliz alizados ados Águas Águas e

Porto, a solicitar solicitar a aprova aprovação ção do projecto, projecto, subscrito subscrito pelo promotor;

sido feita a desinfecção e a vistoria final de todo o sistema (Art.º 264º).

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

9.3 Sistema de abastecimento predial de água

9.3.2 Elementos dos sistemas

9.3.1 Aspectos gerais

"As canalizações instaladas à vista ou visitáveis devem ser identificadas consoante a natureza da água transportada e de acordo com o sistema de normalização vigente." (Art.º 75º).

Todos os edifícios novos, remodelados ou ampliados deverão prever redes prediais de abastecimento de água, independentemente da existência ou não das redes públicas no local (Art.º 4º), sendo obrigatória a ligação às redes públicas de abastecimento de água e de drenagem de águas residuais domésticas, quando existam ou venham a ser instaladas. As redes prediais a instalar, instalar, mesmo que nos locais onde não existam redes públicas deverão ser executadas de modo a permitir, no futuro, a sua fácil ligação àquelas redes. Deste modo, a rede de distribuição predial de água deve assegurar assegurar o seu bom funcionamen funcionamento, to, preservando preservando-se -se a segurança, segurança, a salubridade e o conforto nos edifícios. Os sistemas prediais de abastecimento de água devem garantir que a mesma chegue a todos os dispositivos de utilização, utiliz ação, sempre sempre que necessário, necessário, em quantidade quantidade e qualidade adequadas ao uso. A terminologia e a simbologia a utilizar e as unidades em que são expressas as diversas grandezas devem respeitar as directivas estabelecidas neste domínio. Assim a terminologia e a simbologia a adoptar serão as indicadas n nos os anexos I, II, III, VIII e XI ao Regulamento. Regulamento. A rede predial a projectar e executar deve ainda oferecer a garantia de que a água a fornecer aos sistemas prediais deveráá ter em consideraç dever consideração ão aspectos, quer de qualidade qualidade quer de defesa da saúde pública. Assim, os sistemas prediais prediais alimentados pela rede pública devem ser independentes de qualquer sistema de distribuição de água com outra origem, nomeadamente poços ou furos, como dispõem que: que: "Os sistemas prediais alimentados pela rede pública devem ser independentes de qualquer sistema de distribuição de água com outra outra origem, nomeadamen nomeadamente te poços ou furos privados." (Art.º 73º). "Não é permitida a ligação entre a rede predial de distribuição de água e as redes prediais de drenagem de águas residuais." e "O fornecimento de água potável aos aparelhos sanitários deve ser efectuado sem pôr em risco a sua potabili pota bilidad dade, e, impedin impedindo do a sua contami contaminaç nação, ão, quer quer por contacto, quer por aspiração de água residual residual em caso de depressão." (Art.º 76º). "...a utilização de água não potável exclusivamente para lavagem lavage m de pavimentos pavimentos,, rega, combate combate a incêndios incêndios e fins fins industriais não alimentares,... 2 - As redes de água não

Para que não venham a ocorrer utilizações indevidas das diversas redes prediais impõe-se que:

Assim, as canalizações instaladas à vista devem ser identificadas consoante consoante a natureza natureza da água água transportada, transportada, de acordo com as seguintes cores: azul para água destinada ao consumo consu mo humano; humano; encarnado encarnado para para água de combate combate a incêndios. Também no sentido de garantir adequada qualidade e o respeito da saúde pública impõem a necessidade de cuidados na escolha dos materiais. Todos os materiais a aplicar em sistemas de distribuição, peças acessórias acessórias e dispositivos dispositivos de utilizaçã utilização, o, devem ser is isen ento toss de defei defeitos tos e, e, pela própria própria natur natureza eza ou ou por protecção adequada, devem apresentar boas condições de resistência à corrosão resistência corrosão,, interna interna e externa, externa, e aos esforços esforços a que vão ficar sujeitos. "1- As tubagens e acessórios que constituem as redes interiores  podem, entre outros, outros, ser de cobre, aço inoxidável, inoxidável, aço galvanizado ou PVC rígido, este último no caso de canalizações de água fria não afectas a sistemas de combate a incêndios. 2- Nas redes exteriores de água fria, as tubagens e acessórios  podem ser de ferro fundido, polietileno ou PVC rígido" (Art.º 90º). Os materiais a utilizar nas tubagens e peças acessórias dos sistemas de distribuição devem ser aqueles cuja aplicação seja admitida pelos SMAS - Porto, Porto, como responsável pelo abastecimento e distribuição pública de água. A aplicação de novos materiais ou processos de construção para os quais não existam especificações oficialmente adoptadas nem suficiente prática prática de utilização, deve ser sujeito a verificação de conformidade pelo LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil e a fazer presente  junto dos SMAS Porto. Também, os instaladores (picheleiros) devem proceder a sua inscrição nos SMAS para que possam assumir a responsabilidade de execução de instalações prediais.

9.3.3 Concepção dos sistemas A rede de distribuição de água parte de um ponto da rede pública. A localização desta conduta exterior bem como a posição prevista para o contador são a "ponta da meada" a partir da qual se faz o desenvolvimento da rede interior. Numa primeira fase de abordagem a concepção de um

potável e respectivos dispositivos de utilização devem ser sinalizados." (Art.º 77º).

sistema de abastecimento predial devem colocar-se as seguintes questões fundamentais:

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

1. Existe rede pública? Onde? 2. Secção e pressões disponíveis? 3. Há escassez de água ou interrupções de fornecimento com frequência? 4. Que dimensão tem o edifício? Existem caves? 5. Qual o tipo de ocupação? 6. Torna-se necessário prever reservatórios? Os serviços locais permitem? Em que condições? Sua capacidade e localização? Formas de drenagem de perdas p erdas e esvaziamento? 7. Precisa de equipamento elevatório de bombeamento? Atravancamento e acessibilidade à câmara de manobras? 8. É necessária rede de combate a incêndio? De que tipo? 9. Previsão Previsão do fornecimento de água quente: a que zonas e de que modo? 10. Na remodelação ou ampliação de sistemas existentes com aumento de caudal hidráulica de ponta? Comprova-se a suficiência da capacidade de transporte das canalizações e das eventuais instalações complementares a montante, sem prejuízo das condições de funcionamento do sistema na sua globalidade? Por fim, sempre será de realçar realçar que a concepção de sistemas prediais de distribuição de água deve ter como objectivo a resolução de problemas numa perspectiva global, técnica e económica, coordenada com a arquitectura, a estrutura e as restantes instalações especiais da edificação.

9.3.4 Classificação dos sistemas Ao colocarmos correctamente as questões acima enunciadas somos muitas vezes levados a constatar que nem sempre os sistemas públicos permitem que o abastecimento se efectue directamente da rede geral de distribuição em condições de pressão e caudal necessários a garantir uma utilização com a qualidade e quantidade adequadas. Neste sentido, o regulamento apresenta condicionantes que  podem permitir efectuar uma primeira abordagem ao tipo de sistema de alimentação predial, ao consagrar que: "e) A pressão de serviço em qualquer dispositivo de utilização  prediall para  predia para o caudal caudal de ponta ponta não deve deve ser, ser, em regra, regra, inferior  inferior  a 100Kpa o que, na rede pública e ao nível do arruamento, corresponde aproximadamente a H=100+40n "Onde H é a pressão mínima (Kpa) e n o número de pisos acima do solo, incluindo o piso térreo..." - (Art.º 21 º). "2 - As pressões de serviço nos dispositivos de utilização devem situar-se entre os 50 Kpa e 400 Kpa, sendo recomen-

Dentro desse contexto, contexto, poderemos ter sistemas sistemas com com abastecimento directo ou indirecto. O abastecimento directo será garantido sempre que as condições de abastecimento público apresentem pressão e/ou caudal que permitam nas condições de conforto definidas no projecto o abastecimento em permanê permanência. ncia. Caso contrári contrário, o, ou seja, falta falt a de pressão ou falta de caudal deverá optar-se por sistemas de abastecimento indirecto com reservatório elevado quando a pressão disponível possibilita em certos períodos diários a reposição da reserva necessária e por sistema elevatório, com reservatório inferior sempre que a pressão não seja de molde a garantir a reposição da reserva durante o período diário de 24 horas ao nível mais elevado do edifício.

SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

dável, por razões de conforto e durabilidade dos materiais, que se mantenha entre 150 Kpa e 300 Kpa." (Art.º 78º).

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

Na escolha do sistema há que atender: a) À pressão disponível na rede geral de alimentação e à necessidade nos dispositivos de utilização; b) Ao tipo e número de dispositivos de utilização; c) Ao grau de conforto pretendido; d) À minimização de tempos de retenção da água nas canalizações. Sempre que a rede pública não puder assegurar as pressões necessárias deverá ser prevista uma instalação sobrepressora com tanque de compensação. Para que se possa efectuar esta verificação preliminar do sistemaa mais adequado de abastecimento sistem abastecimento predial, dando também resposta a algumas das questões já referidas deve obter-se junto dos SMAS Porto a informação sobre as condições de abastecimento da rede pública no local onde se pretende executar a edificação, ou seja, "… os valores das pressões máxima e mínima na rede pública no ponto de inserção naquela." (Art.º 83º).

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

Pedido de informação das condições de ligação às redes públicas

 

LIGAÇÕES ÀS REDES PÚBLICAS Planta Topográfica

P.T .T.. n. º

/ 2005 200 5

Local Loc al da da obra: obra: Ru Ruaa

Freguesia:

Requerente:

REDES PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

Pressão estática

MPa

Pressão dinâmica

MPa

REDE PÚBLICA - PRESSÕES

REDES DE INCÊNDIO

As redes de combate a incêndio deverão ser dimensionadas e representadas em projecto.

REDE PREDIAL DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS DOMÉSTICAS DOMÉSTICAS A câmara de ramal de ligação deverá situar-se no local assinalado na P.T .T.,., à profundidade de

m.

Deverá atender ao Regulamento dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e Drenagem de Águas Residuais Domésticas Domésti cas dos Serviços Municipalizados Municipalizados de Águas e Sanea Saneamento mento da Câmara Câmara Municipal do Porto, ao DecretoDecreto-Regulamentar 23/95. Agosto e ainda à legislação específica relacionável com os projectos em causa. Porto, O Chefe de Divisão

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

9.3.5 Dimensionamento dos sistemas prediais

9.4 Sistemas prediais de distribuição de água fria

Nos projectos relativos à distribuição predial de água devem indicar-se nas peças desenhadas os tipos e localização dos dispositivos de utilização, bem como os aparelhos alimentados. Os caudais instantâneos a atribuir aos dispositivos de utilização devem estar de acordo com o fim específico a que se destinam, destinam, sendo os valores valores mínimos mínimos a consider considerar ar,, os constantes do quadro anexo ao Regulamento. Os caudais instantâneos a atribuir a máquinas industriais e outros aparelhos são especificados no quadro anexo ao Regulamento e devem ser estabelecidos em conformidade com as indicações dos fabricantes. Face à possibilidade do funcionamento não simultâneo da totalidade totalid ade dos dispositivos de utilização, utilização, consideraconsidera-se se na determinação do caudal de cálculo, o coeficiente de simultaneidade mais adequado numa dada secção. O coeficiente de simultaneidade é a relação entre o caudal simultâneo máximo (caudal de cálculo) e o caudal acumulado (somatório dos caudais instantâneos) de todos os dispositivos de utilização alimentados por essa secção. No anexo do Regulamento Regulamento apresenta-se uma curva que, tendo em conta os coeficientes coeficientes de simultaneidad simultaneidade, e, fornece fornece os caudaiss de cálculo, caudai cálculo, para um um nível de de conforto conforto médio, médio, em funçãoo dos caudais acumulado funçã acumulados, s, que pode ser utilizada utilizada para os casos correntes de habitação sem fluxómetros. Para outro tipo de conforto ou de utilização (estabelecimentos, mento s, restauran restaurantes, tes, escolas, escolas, etc.) deve ser o coeficien coeficiente te de simultaneidade determinado por recurso a informações existentes existe ntes ou a bibliografia bibliografia específica. específica. Contudo, Contudo, quando existem fluxómetros,os fluxómetros, os caudais de cálculo devem ser obtidos somando aos caudais obtidos para os restantes aparelhos, através da curva referida acima, os caudais de cálculo dos fluxómetros, considerando os respectivos respectivos caudais instantâneos e a simultaneidade constante do quadro seguinte:

Número de fluxómetros instalados

Em utilização simultânea

1

1

2 a 10

2

11 a 20

3

21 a 50

4

9.4.1 Aspectos gerais

A rede predial de água fria deve assegurar a sua distribuição a todos os dispositivos instalados em boas condições. Os caudais de cálculo na rede predial de água fria baseiam-se nos caudais instantâneos atribuídos aos dispositivos de utilização e nos coeficientes de simultaneidade. Para efeitos de cálculo da rede predial devem ser obtidos e são fornecid fornecidos, os, como acima acima já se referiu, referiu, os valores valores das pressões máximas e mínimas na rede pública no ponto de inserção daquela.

9.4.2 Dimensionamento hidráulico No dimensionamento hidráulico da rede predial de água fria deve ter-se em atenção: a) Os caudais de cálculo; b) As velocidades de escoamento, que devem situar-se situar-se entre 0,5 e 2,0m/s; c) A rugosidade do material. Nos ramais de alimentação de fluxómetros para bacias de retrete devem ter-se em atenção as pressões mínimas de serviço a cujos valores correspondem os diâmetros constantes do quadro seguinte: Pressão (kPa)

Diâmetro (mm)

200

25

80

32

50

40

9.4.3 Reserva predial de água para abastecimento doméstico O armazenamento de água para o consumo humano em edifícios é normalmente autorizado pelos SMAS Porto, Porto, no caso em que a rede pública não garanta eficazmente os consumos e pressões prediais requeridas. Prevendo-se a instalação instal ação de reservatórios reservatórios estes estes são condicionados, condicionados, por razões de defesa de saúde pública dos utentes, utentes, à renovação na sua totalidade com periodicidade de pelo menos uma vez por dia, ou seja, seja, o cálculo cálculo do volume volume útil útil dos reserreservatórios destinados ao consumo humano humano não deve, excepto em casos devidame devidamente nte justific jus tificados ados, , exceder exce der deo maior valor correspondente ao volume médio diário do mês consumo, para a ocupação previsível. Os reservatórios de

Superior a 50

água para consumo humano devem também ser sujeitos a operações de inspecção e limpeza periódica.

5

141

 

Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

O armazenamento de água para combate a incêndios é feito em reservatórios próprios e independentes e não pode por princípio ser utilizado para outros fins. A localização dos reservatórios deve permitir a sua fácil

e o fundo e a cobertura dos reservatórios não devem ser comuns aos aos elementos elementos estruturai estruturaiss do edifício, nem as paredes comuns a paredes de edificações vizinhas. Cada reservatório ou célula de reservatório deve dispor de:

inspecção e conservação. Quando o armazenamento da água se destina a consumo humano, os reservatórios reservatórios devem ter protecção térmica e estar afastados de locais sujeitos a temperaturas extremas.

a) acima Entrada Entradadode água localizada, localizda ada,superfície no mínimo mm nível máximo livreado50reservatório em descarga, equipada com uma válvula de funcionamento automático, automático, destinada a interromper a alimentação quando o nível máximo de armazenamento for atingido; b) Saídas para distribuição, protegidas com ralo e colocadas, no mínimo, mínimo, a 150 mm do fundo; fundo; c) Descarregad Descarregador or de superf superfície ície colocado, colocado, no mínimo, mínimo, a 50 mm do nível máximo de armazenamento e conduta de descarga descarga de queda livre e visível, visível, protegida protegida com rede de malha fina, fina, tipo mosquit mosquiteiro, eiro, dimensionados dimensionados para um caudal não inferior ao máximo de alimentação do reservatório; d) Descarga de fundo fundo implantada na soleira, com válvula adequada, associada a caixa de limpeza;

Como condições construtivas a ter em consideração realça-se que: os reservatórios devem ser impermeáveis e dotados de dispositivos disposit ivos de fecho estanques estanques e resistentes; resistentes; as arestas arestas interiores devem ser boleadas e a soleira ter a inclinação mínima de 1% para a caixa de limpeza, a fim de facilitar facilitar o esvaziamento; esvaziamento; nos reservatório reservatórioss com água destinada destinada a consumo humano e com capacidade útil igual ou superior a 2,0 m3 devem ser constituídos,pelo constituídos, pelo menos,por menos, por duas células, células, preparadas para funcionar funcionar separadamente separadamente mas que, em funcionamen funcio namento to normal, normal, se interco intercomuniqu muniquem; em; sistema sistema de ventilação,, convenientemen ventilação convenientemente te protegido protegido com rede rede de malha fina, fina, tipo mosquiteiro, mosquiteiro,de de material não corr corrosivo, osivo,que que deve a entrada decontacto luz directa e assegurar a reno-e vaçãoimpedir frequente do ar em com a água; a soleira as superfícies interiores das paredes devem ser tratadas com revestimentos adequados que permitam uma limpeza eficaz, a conservação conservação dos elementos resistentes resistentes e a manutenção da qualidade da água; a entrada e saída da água nos reservatórios devem estar posicionadas de modo a facilitar a circulação de toda a massa de água armazenada

e) impeça Acesso aaoentrada interior com dispositivo fecho que de resíduos sólidos ou o udeescorrências. Os reservatórios reservatórios podem ser de betão, alvenaria alvenaria de tijolo ou de blocos de cimento, aço ou outros materiais materiais que se mostrem adequados a manter a qualidade da água armazenada e os materiais e revestimentos usados na sua construção não devem alterar a qualidade da água afectando a saúde pública.

RESERVATÓRIOS DE ÁGUA POTÁVEL ESQUEMA-TIPO DE UM RESERVAT R ESERVATÓRIO ÓRIO

Regras principais: 1. Reserva Reserva para 24 horas; horas; 2. ≥2 células para para manutenção ou reparação; 3. Localização em zona técnica acessível; 4. Independência da restante estrutura; 5. Isolamento térmico quando necessário; 6. Condições de acesso e de inspecção; 7. Tampa Tampa sobre a válvula de bóia; 8. Envolvente protegida contra contra escorrimentos e infiltrações; infiltrações; 9. Limpeza interior/evitar ângulos apertados; apertados;10. 10. Pintura interior de protecção; 11. Aberturas par para a ventilação; 12.de Soleira com igual superior a 11%; Rebaixo Rebaix o para etenção fundo com válvula; válv ula; 15. Desca Descarga rga superfície; superfíc ie;pendente 16. Calei Caleira radenas proximidades proxim idades; ; %; 17.13. Alarm Alarme/dete e/detecção cçãorretenção de fugasdedeareias; água; 14. 18. Descargas Protecção Protecção de de aberturas com rede mosquiteiro; 19. Equipamento/ acesso e atrava atravancamento; ncamento; 20. Entrada e saída da água em pontos opostos.

Fig. 1 - Esquema tipo de um um reservatório

142

 

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Ta Também mbém a manutenção periódica dos reservatórios é aspecto importante a ter em consideração, nomeadamente, a sua limpeza e desinfecção, pelo que os SMAS Porto apresentam instruções de actuação para a execução dessas operações.

"Instruções para desinfecção de cisternas/depósitos"[1] Se na sua casa houver depósito/cisterna, tenha os seguintes cuidados: - Instale-o sempre em local de fácil acesso, limpo e arejado; - Nunca o deixe sem tampa adequada ou devidamente protegido. Lave-o pelo menos uma vez por ano da seguinte forma: - Esvazie-o totalmente, retirando todos os detritos e lodo que eventualmente eventualmente contenha; - Escove cuidadosamente as paredes, o fundo e a abertura, utilizando preferencialmente, preferencialmente, escovas só para esse fim; - Enxagúe todo o interior e esvazie-o de novo; - Proceda à desinfestação do depósito/cisterna: - Deixe entrar água limpa até cerca de metade da sua altura; - Junte hipoclorito de sódio a 14% (à venda em drogarias). Atendendo à capacidade do depósito/cisterna, adicione por cada m3 de água, 20ml do referido referido hipoclorito; - Encha completamente e mantenha mantenha em repouso, sem consumir, consumir, durante pelo menos meia hora; hora; - Volte a esvaziar, abrindo todas as torneiras de serviço e enxagúe para eliminar completamente o hipoclorito. - Após esta operação o depósito/cisterna está pronto a receber a água que é distribuída." [1]

Fonte: "Documento "Documento Auxiliar Auxiliar de Procedimen Procedimentos"; tos"; SMAS - Porto,Labor Porto, Laboratório atório de Análises; Análises; Ediçã Ediçãoo nº1; Rev Revisão isão nº0; Pági Página na 1 de 1.

9.4.4 Instalações elevatórias e sobrepressoras 9.4.4.1 Aspectos gerais No quadro seguinte apresentam-se os tipos de bombas correntes no mercado e suas principais aplicações. Tipos de bombas

Aplicações

Monocelulares verticais

Abastecimento Abastecim deserviç água, transtranusferência ferê ncia de deento ág água, ua, serviços os circulação ind industriai ustriais, s,epressupress rização, agric rização, agricultura ultura,, etc. Abastecimen Abaste cimento to de água, serviços serviços industri industriais, ais, irrigação e circulação de água em sistemas, pressurizaç press urização, ão, etc.

Multicelulares horizontais

Elevação, press Elevação, pressurizaçã urizaçãoo e circula circulação ção de água, agricultura, agricu ltura,etc. etc.

Multicelulares verticais

Abastecimen Abaste cimento to de água, circulação circulação e pressurizaçã rização, o, servi serviços ços ind indus ustri triais ais,, irrig irrigaçã ação, o, instainstalações especiais, especiais, transferê transferência ncia de líquido líquidos, s, etc. Circulação de líquidos em circuitos de aquecimento abertos abertos ou ffechado echados, s, e circui circuitos tos de arrefecimento e de ar condicionado. Abastecimento Abastec imento de de água água,, captação de águas águas subterrâneas subterr âneas,, trans transferê ferência ncia de de líquidos, líquidos, rebaixamento xame nto de aquíferos, aquíferos, sistemas sistemas de rega, etc. Drenagem Drena gem de águas resid residuais, uais, esvaz esvaziamen iamento to de reservatórios reserva tóriosltura,etc. e piscinas, piscinas rebaixamento to de aquíferos, aquíf eros, agricu agricultura, etc. , rebaixamen

Monocelulares horizontais

Circuladoras Submersíveis De drenagem (submersíveis)

No dimensionamento das instalações elevatórias devem ter-se em atenção: a) O caudal de cálculo; b) A pressão disponível a montante; c) A altura manométrica; d) O número máximo admissível de arranques por hora para o equipamento a instalar; e) A instala instalação, ção,no no mínimo, mínimo, de dois grupos electrob electrobomba omba idênticos, normalmente destinados a funcionar como reserva activada mútua e excepcionalmente para reforço capacidade elevatória. em conjunto As instalações elevatórias ou sobrepressoras devem ser localizadas em zonas zonas comuns e ventiladas, que permitam uma fácil inspecção e manutenção e ser equipadas com grupos electrobomba e dotadas de dispositivos de comando, assim ass im como como protecção protecção contra contra o choque choque hidráu hidráulico, lico, de segurança e de alarme, e de acessórios acessórios indispensáveis ao seu funcionamento e manutenção. Os grupos electrobomba devem ser de funcionamento automático e possuir características que não alterem a qualidade da água. Os dispositivos de protecção devem ser definidos em função das envolventes de pressão máxima e mínima, resultantes da ocorrência de choque hidráulico. O funcionamento dos órgãos electromecânicos deve determinar,, nos lugares minar lugares ocupados, ocupados, ruído de nível sonoro sonoro médio não superior a 30 dB(A); para o efeito deve deverão rão ser utilizados apoios isolados e ligações elásticas às tubagens para atenuação da propagação do ruído.

Jockey

Abastecimento de água em condições de pequeno débito e elevada pressão.

As canalizações e acessórios utilizados devem ser de materiais de resistência adequada às pressões de serviço e às vibrações.

143

 

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9.4.4.2 Potência absorvida pela bomba

TENSÃO DE VAPOR DE ÁGUA FUNÇÃO DA TEMPERATURA

A determinação da potência absorvida pela bomba que garanta o abastecimento solicitado é dada por:

Temperatura (°C)

10

20

30

50

80

100

P = γ QH QH

Altura equivalente da tensão de vapor (m)

0,13

0,24

0,43

1,26

4,83

10,33

P- Potência; γ - Peso volúmico; volúmico; Q- Caudal;HCaudal; H- Altura de elevação. elevação. A potência absorvida pela bomba tem de ser superior à que esta cede ao ao escoamento, devido às perdas nas transfortransformações de energia em presença. Designando por Hc  a carga à entra entrada da na b bomba, omba, a qual qual traduz traduz o trabalho trabalho exterior exterior fornecido forne cido por um motor; por Hs a carga à saída saída da bomba, a qual traduz o ganho energético do líquido na sua passagem pela bomb bomba; a; por η o rendimento rendimento da bomba, o qual traduz a relação entre a potência ganha e a do motor e assume sempre valores inferiores à unidade. Temos então que a diferença entre Hs e Hc  que corresponderá ao ganho de pressão que o líquido sofrerá na sua passagem pela bomba,

O factor de segurança "a" da expressão procura superar,quer superar, quer as imprecisões na determinação das perdas de carga no troço de tubagem de aspiração, quer as variações de pressão.

9.4.4.3.2 Altura manométrica total A altura total desenvolvida pela bomba pode ser expressa por uma das seguintes equações:

o qual irá ser representado por HTOTAL e será designado por altura manométrica, sendo assim a potência absorvida pela bomba expressa por:

Bomba funcionando em aspiração: Htotal = hd + hs + f d + f s + (υ2/2g)

P= γ QH QHTOTAL / η

ou m-3

P- Potência (W); γ - Peso volúmico (N ); Q - Cauda Caudall bombeado bombeado 3 -1 (m s ); HTOTAL- Altura manométrica (m) = H aspiração + Hcompressão; η- Rendimento da bomba (entre 60% a 70%).

Bomba funcionando em carga: Htotal = hd - h s + f d + f s + (υ2/2g) em que:

9.4.4.3 Altura manométrica 9.4.4.3.1 Altura máxima de aspiração A altura de aspiração representa o ganho de pressão que o líquido sofre na sua passagem, pela bomba. Assim, a altura máxima de aspiração de uma uma bomba será calculada de acordo com a expressão: HMA = Patm/γ - [NSPH + Ja + Pv/γ + a]

Htotal é a altura vencida pela bomba funcionando com o caudal de projecto (m.c.a.). hd é a altura estática de descarga (em metros) igual à distância medida na vertical entre o eixo da bomba e o nível do líquido no reservatório de descarga.

hs é a altura estática de aspiração (em metros) igual à distância entre o nível do líquido no reservatório de aspiração e o eixo da bomba.

HMA- Altura Altura máxima máxima de aspiração aspiração (m); (m); Patm/ Patm/γ - Altura equivalente à pressão atmosférica (m); NSPH- Capacidade de aspira aspiração ção (m); Ja- Perda de carga no troço de tensão de vapor do do líquido líquido (m); Pv/γ - Altura equivalente da tensão de vapor do líquido (m); a- Factor de segurança segurança (m).

Nota: Este valor é positivo ou negativo consoante a bomba funcione em aspiração ou com a aspiração em carga.

Sendo a pressão atmosférica normal é igual a 1,013x102kPA, considerando que o fluido fluido bombeado é água, a que corresponde um peso volúmico de 9,8x10 3 N/m3, teremo teremoss que a altura equivalente à pressão atmosférica será igual a 10,33m.

f s corresponde a perdas de carga na tubagem de aspiração (m.c.a.)

No que se refere à altura equivalente de tensão de vapor (pv/ γγ  ) ),  , esta varia com a temperatura do líquido; para a água, água,

2g (m.c.a.) Nota: Geralmente as perdas de carga na saída ( υ2/2g)

u

f d corresponde a perdas de carga na tubagem de descarga (m.c.a.)

υ2 corresponde ao valor das perdas de carga na saída

no quadro indicam-se alguns valor Hatm = P atm/γ , em funç função ão das temperaturas indicadas.

representam uma pequena percentagem do valor da altura manométrica total e são geralmente negligenciáveis.

144

 

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9.4.5 Dimensionamento dos reservatórios hidropneumáticos Os reservatórios hidropneumáticos são dimensionados tomando por base a "Lei de a qual regás, fere que o volume ocupado porBoyle-Mariotte", uma dada massa derefere mantendo constante a temperatura, temperatura, varia na razão inversa das pressões que suporta, e que é expressa por: P1V1 = P2V2= c em que P 1 e P 2 representam as pressões de sujeição, V 1 e V 2 os correspondentes volumes ocupados e c  c éé uma constante (constante dos gases perfeitos). Considerando o reservatório reservatório representado na figura, onde P mmáx  áx  representa o nível máximo de água a que corresponde a pressão de paragem do elemento de bombeamento, P mminin representa o nível mínimo a que corresponde a pressão de arranque do elemento de bombeamento, V aamin min o volume de ar a que corresponde a pressão mínima, V amax  amax  o volume de ar a que corresponde a pressão máxima, V áágua gua o volume de água a introduzir no reservatório e Vr  o volume de reserva ou segurança.

Os reservatórios hidropneumáticos são importantes em edifícios edifíc ios de habitação, habitação, pois ao limitarem limitarem o número número de arranques por hora podem, se adequadamente adequadamente dimensionados, permitir que em utilização utilização normal os os sistemas sistemas elevatórios não funcionem de pequenos consumos evitandoem os períodos ruídos e nocturnos vibrações que tanto incomodam e são objecto de justas reclamações pelos habitantes dos respectivos edifícios. Em situações de edifícios edifíc ios de habitação, habitação, de serviços, serviços, industriais industriais e similar similares es (unidades hoteleiras, hoteleiras, unidades de saúde,centros saúde, centros comerciais, comerciais, etc.) justificam-se soluções de instalação de sistemas elevatórios eleva tórios de velocidade velocidade e caudal variável, variável, que proporcionem economias numa relação de poupança energética/efici tica/ eficiência ência do sistema, sistema, como alterna alternativa tiva aos aos reservareservatórios hidopneumáticos.

9.5 Sistemas prediais de distribuição de água quente 9.5.1 Aspectos gerais Far-se-á, de seguida, uma abordagem dos sistemas prediais de abastecimento de água quente sanitária. Estes sistemas visam garantir o fornecimento de água quente nas condições co ndições de temperatura, quantidade e qualidade adequadas ao uso sanitário. Importante é considerar as condições técnicas que determinam determinam a sua utilização, utilização, incluindo incluindo a questão da recirculação e isolamento térmico. Os sistemas de produção e distribuição de água quente devem garantir as temperaturas mínimas de utilização necessárias nos dispositivos de utilização em função do grau de confort confortoo e economia economia deseja desejados, dos, recorrend recorrendo, o, se necessário, à circulação forçada forçada ou retorno. retorno. Nos edifícios de habitação é sempre obrigatória a existência

Fig. 2 - Reservatório hidropenumático hidropenumático

Vtotal = {Vágua (Pmáx + 1)} / {0,8 (Pmáx - Pmin)} O objectivo dos depósitos hidropneumáticos é o de limitar o número horário de arranques dos grupos de sobrepressão, sobrepressão, tendo em atenção o caudal caudal de bombeamento e os limites de pressão pré-estabelecidos. As fórmulas empíricas permitem a determinação dos volumes totais dos depósitos respectivamente para os depósitos sem membrana e com membrana, tendo em conta os factores já mencionados. Vtotal = {1,25Qp (Pmáx + 10)} / {4N(Pmáx - Pmin)}

de sistemas de produção e distribuição de água quente a cozinhas e instalações sanitárias. A rede predial de água quente visa assegurar a distribuição em boas condições de água quente sanitária. Os caudais de cálculo da rede predial de água quente devem ser obtidos de acordo com o disposto para a água fria. No dimensionamento hidráulico da rede predial de água quente deve seguir-se o disposto para a água fria mas ter em consideração um coeficiente de rugosidade menor, menor, logo menor perda de carga.

Vtotal = {Qp Pmáx Pmáx } / {4N Pmáx - (Pmin-2)}

9.5.2 Aparelhos produtores de água quente

Vtotal- volume do depósito (m3); Qp- cau caudal dal bombeado (m3/h); Pmáx- pressão pressão manométrica manométrica máxima máxima (m.c.a.); (m.c.a.); Pmin- pressão

Édefinido importante deuma aquecimento de instalação água seja já na que faseodesistema projecto, vez que sua adequada exige certos cuidados que interferem directa-

máx

min

manométrica mínima (m.c.a.); N- número de arranques arranques por hora.

mente no desenho desenho do projecto, tal como nas instalações instalações eléctricas, hidráulicas e de ventilação. ventilação.

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A segurança dos aparelhos produtores de água quente deve ser garantida na sua construção, nos ensaios de qualidade e na sua localização e instalação e é obrigatória obrig atória a instalação de válvula de segurança no ramal de alimentação de

9.5.3 Necessidades de água quente e escolha dos aparelhos de produção

termoacumuladores. Porprodutores razões de segurança é interdita instalação de aparelhos de água quente a gása nas instalações sanitárias ou em locais que se não situem  junto da envolvente exterior do edifício. edifíci o.

estimadas a partir do somatório dos caudais instantâneos a atribuir aos dispositivos de utilização servidos por água quente, afectado de um coeficiente de utilização simultânea.

A escolha do sistema depende do tipo de energia a ser utilizado para aquecer aquecer a água: eléctrico, eléctrico, a gás ou solar. solar. A partir daí, é definido o sistema de alimentação dos equipamentos:

Os esquentadores apresentam-se no mercado com diferentes potências, sendo as mais usuais usuais de 250,320 250, 320 e 380 Kcal/min. Se a temperatura da água fria for de 15°C à entrada no esquentador e que se pretende água quente quente a 40°C, os valores encontrados são os indicados no quadro, o que que leva leva as designações comerciais correntes dos esquentadores em 10, 13 e 16 l/min. l/min.

a) Por acumulação acumulação,, em que a água aquecida fica armazenada em acumuladores; b) De passagem, passagem, em que a água é aquecida aquecida gradualgradualmente, à medida em que passa pelo aparelho. A produção de água quente para distribuição aos dispositivos de utilização pode fazer-se, fazer-se, consoante as características do edifício de habitação, através de aparelhos aparelhos de produção instantânea (esquentadores) ou de aparelhos de acumulação (termoacumuladores eléctricos ou a gás e depósitos de água quente com circuito primário de aquecimento) ou ainda pela combinação de ambos. As caldeiras murais são muitas vezes sistemas mistos que combinam a produção de água quente para aquecimento do ambiente (circuitos fechados) com a produção instantânea de água quente sanitária. Aqui, comportam-se como vulgares esquentadores ou podem, através de um circuito primário de aquecimento, promover a acumulação de água quente em depósitos de água. A escolha do sistema a instalar deve ser efectuada em função das necessidades instantâneas e horárias de água quente e da análise técnico económica das várias alternativas que se nos oferecem, o que pressupõe o conhecimento das características térmicas dos aparelhos atrás referidos. Deve ter-se ainda em atenção a necessidade de água quente para outros fins (que não os sanitários), tais como o aquecimento central ou a climatização.

As necessidades instantâneas de água quente devem ser

Potência Térmica (kcal/min) Débito de A.Q. a 40°C ∆t=40°-15°=25°C

250

320

380

250/25=

320/25=

380/25=

10 l/min

12,8 l/min

15,2 l/min

As potências dos termoacumuladores eléctricos são variáveis consoante as suas capacidades e os tempos de aquecimento, sendo esta última característica a que determina a designação vulgar de termoacumuladores termoacumuladores de aquecimento lento, normal e rápido. Os termoacumuladores eléctricos correntes no mercado com capacidade de 100 litros e apresentam uma das seguintes potências potên cias:: Aquecimen Aquecimento to lento lento - 10 1000w; 00w; Aqueci Aquecimen mento to normal - 1750w; Aquecimento Aquecimento rápido - 3000w. Sendo a temperatura normal de acumulação de 60°C e para uma mesma temperatu temperatura ra de 15°C de água fria, temos a situação referida no quadro seguinte, considerando que 1KW = 0,864 Kcal. Tipo de Aquecimento Aquecimento Aquecimento termoacululador lento normal rápido Potência (Kcal/h)

864

1512

2592

∆T=60°C-15°C

45°C

45°C

45°C

Caudal aquecido 864/ 864/45 45=1 =19, 9,22 1512 1512/4 /45= 5=33 33,6 ,6 2592 2592/4 /45= 5=57 57,6 ,6 em 1 hora (litros) Tempo de aquecimento de 100/ 100/19 19,2 ,2=5 =5,2 ,2 100/ 100/33 33,6 ,6=3 =3,0 ,0 100/ 100/57 57,6 ,6=1 =1,7 ,7 100 litros (horas)

Os termoacumuladores a gás possuem potências térmicas mais elevadas do que os eléctricos, o que permite aquecer o

mesmo volume de água em menos tempo ou reduzir a capacidade do depósito de acumulação.

Fig. 3 - Esquema tipo de ligação ligação a termoacumuladores

146

 

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Um termoacumulador a gás com a potência de 14.100 kcal/h e considerando o diferencial térmico de 45°C entre a temperatura de água fria e de água quente acumulada, teremos por hora 313 l (14100kcal/h:45°C). A potência

Como distâncias meramente indicativas para que se deva ponderar a hipótese de adoptar, com vantagem económica e conforto, o circuito de recirculação ou retorno apresenta-se o quadro seguinte:

deste termoacumulador é inferior à de um esquentador de 10 l/min (14100kcal/h=235kcal/min), (14100kcal/h=235kcal/min), o que se traduz num consumo instantâneo menor de gás.

9.5.4 Sistemas de distribuição de água quente com recirculação A implementação em edifícios dos sistemas de distribuição com retorno de água aos aparelhos de produção exige alguma atenção pelas economias de água e energia que podem proporcionar propor cionar,, bem como a qualidade qualidade e conforto que se espera do sistema. A rede de distribuição deve ser dimensionada até à última derivação pelo método de dimensionamento definido pelo regulamento. Deve-se ter em consideração que as perdas de calor na tubagem tubagem variam consoan consoante te o tipo de isolamento, isolamento, o diâmetro diâmet ro do tubo, o tipo de tubagem e a tempera temperatura tura ambiente nos locais em que circulam. Para tubos metálicos, consideraram-se aceitáveis os valores seguintes para perdas de calor em kcsl/h por metro linear de tubagem.

Fig. 5 - Distâncias máximas sem retorno

DIÂMETRO E DISTÂNCIA DISTÂNCIA MÁXIMA SEM RETORNO d (mm)

l (m)

15 (1/2'')

50

20 (3/4'')

30

25 (1'')

15

32 (1¼'')

10

40 (1½'')

7,5

9.6 Traçado

Diâmetro

Locais n/ aquecidos Tubos isolados i solados

Locais aquecidos Tubos isolados

DN 15

16

13

9.6.1 Aspectos gerais

DN 20

23

16

DN 25

27

22

O traçado das canalizações deve ser constituído por troços rectos, horizontais e verticais, ligados entre entre si por acessórios acessórios apropriados, apropr iados, devendo devendo os primeiros possuir possuir ligeira ligeira incli-

Por outro outro lado, para o dimensioname dimensionamento nto das bombas de recirculação deve-se determinar a perda de carga total do circuito: às perdas de carga contínuas contínuas é necessário adicionar as perdas de carga acidentais acidentais (curvas, (curvas, tês, válvulas, válvulas, etc.). Seguidamente, a consulta e análise das curvas características das bombas é fundamental, fundamental, com vista à sua sua selecção.

nação para favorecer a saída do ar, recomendando-se 0,5% como valor orientativo. A exigência de acessórios pode ser dispensada nos casos em que se utilizem canalizações flexíveis. As canalizações interiores da rede predial de água fria ou quente quen te podem ser instalada instaladass à vista, em galerias, galerias, caleiras caleiras ou tectos falsos, falsos, embainhadas ou embutidas. As canalizacanalizações não embutidas são fixas por braçadeiras espaçadas em conformidade com as características de material. Devem ser tidos em consideração os problemas de dilatação dilata ção e contracção contracção da tubagem, nomeadamen nomeadamente te na instalação de juntas e no tipo de braçadeiras a utilizar. Na instalação de canalizações de água quente assume particular importância as dilatações e contracções das tubagens. As canalizações rede de água fria ou quente podemexteriores ser enterradas enterrda adas empredial valas, colocadas em

paredes ou instaladas paredes instaladas em caleiras, caleiras, devendo devendo ser sempre protegidas de acções mecânicas e isoladas termicamente quando necessário.

Fig. 4 - Distribuição de água água quente com recirculação recirculação

147

 

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9.6.2 Isolamento das canalizações As canalizações de água quente, mas também em zonas de baixas temperaturas as de água fria; devem ser sempre isoladas isola das com produtos produtos adequados, adequ imputresc imput íveis,, não corrosivos, incombustíveis e ados, resistente resistentes s rescíveis à humidade. Podem não ser isoladas as derivações para os dispositivos de utilização e respectivos ramais de retorno, quando de pequeno comprimento.

Valores de espessura de isolamento recomendados

Devem ainda ser consideradas medidas destinadas desti nadas a atenuar os fenómenos de corrosão, devendo para o efeito: efeito: a) As canalizações metálicas da rede serem executadas, executadas, de preferência com o mesmo material; b) No caso de materiais materiais diferente diferentes, s, o material mais nobre ser instalado a jusante jusante do menos nobre, procedendo-se ao seu isolamento por juntas dieléctricas; c) O assentamento de canalizações metálicas de redes distintas ser feito sem pontos de contacto entre si ou com quaisquer elementos metálicos da construção; d) O assentamento de canalizações não embutidas ser feitoo com suportes feit suportes de material material inerte, do mesmo material, ou de material de nobreza próxima inferior; e) O atravessamento de paredes e pavimentos ser feito através de bainhas de material adequado de nobreza igual ou próxima inferior ao da canalização; f) As As canalizações canalizações metálicas serem colocadas, colocadas, sempre sempre que possível, não embutidas; embutidas; g) Ser evitado o assentamento de canalizações metálicas em materiais potencialmente agressivos; h) As canalizações enterradas serem executadas, preferencialmente,, com materiais não preferencialmente não metálicos. As tubagens e acessórios que constituem as redes interiores de água fria podem ser de aço galvanizado, ferro fundido, fundido, PVC rígido, cobre ou aço inoxidável ou outros adequados adequados e aprovados.

9.7 Elementos acessórios da rede 9.7.1 Torneiras Torneiras e fluxómetros Fig. 6 - Isolamento térmico de canalizações

As torneiras e fluxómetros devem ser colocados em locais acessíveis, acessí veis, por forma a permitir permitir a sua fácil fácil manobra manobra e

As canalizações e respectivos devem protegidos sempre que haja risco isolamentos de condensação de ser vapor de água, de infiltrações ou de choques mecânicos.

manutenção. As torneiras e os fluxómetros podem ser de latão, com ou sem revestimen revestimento to cromado, ou de outros materiais materiais que reunam as necessárias condições de utilização.

9.6.3. Execução das redes pre prediais diais As canalizações de água quente devem ser colocadas, sempre que possível,paralelamen possível, paralelamente te às canalizações de água fria e acima destas. A distância mínima entre canalizações de água fria e de água quente é de 50 mm. As canalizações não devem ser instaladas nas seguintes condições: a) Sob elementos de fundação; b) Embutidas em elementos estruturais; c) Embutidas em pavimentos, excepto quando flexíveis flexíveis e embainhadas; d) Em locais de difícil acesso;

9.7.2 Válvulas As válvulas devem ser colocadas em locais acessíveis por forma a permitir a sua fácil manobra e manutenção.

e) Em espaços pertencentes a chaminés e a sistemas de ventilação.

148

 

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TIPO DE VÁLVULA

FINALIDADE

É OBRIGATÓRIA A SUA INSTALAÇÃO:

SECCIONAMENTO Impedir ou estabelecer À entrada: a passagem de água - dos ramais de introem qualquer dos dução individuais sentidos - dos ramais de distribuição das instalações sanitárias e das cozinhas A montante: - Autoclismos - Fluxómetros - Máquinas lavar roupa - Máquinas lavar louça - Equipamento produtor de água quente - Purgadores de água A montante e a jusante: RETENÇÃO

SEGURANÇA

REDUTORA DE PRESSÃO

É aos SMAS, como entidade entidade responsáve responsávell pelo sistema de distribuição distrib uição pública pública de de água, água, aquela que define define o tipo, tipo, o calibre e a classe metrológica do contador a instalar. São, contudo, contudo, parâmetros parâmetros que que determinam determinam a definição definição do contador: a) As características físicas e químicas da água; b) A pressão de serviço máxima admissível; c) O caudal de cálculo previsto na rede de distribuição predial; d) A perda de carga que provoca. PERDAS DE CARGA EM CONTADORES (VALORES APROXIMADOS EM METROS DE COLUNA DE ÁGUA - M.C.A.)

- Contadores Impedir a passagem de A montante: água num dos sentidos - Aparelhos produtores - Acumuladores de água quente - De qualquer rede não destinada a fins alimentares e sanitários Na alimentação de Manter a pressão abaixo de determinado aparelhos produtores - Acumuladores de valor por efeito de água quente descarga Manter a pressão Nos ramais de abaixo de determinado introdução sempre valor com a introdução que a pressão seja de uma perda de carga superior a 600Kpa e ou as necessidad necessidades es específicas do equipamento o exijam.

REGULAÇÃO

9.7.3. Contadore Contadoress

Permitir regulação do caudal

Fig. 7 - Perdas de carga em contadores

É obrigatório instalar um contador por cada consumidor, garantindo-se a medição de todos os consumos, podendo estes ser colocados isoladamente ou em conjunto, constituindo,, deste modo, uma bateria tuindo bateria de contadores. contadores. O espaço destinado ao contador ou bateria de contadores e seus acessórios deve obedecer aos esquemas tipo apresentados pelos SMAS. A localização dos contadores é a seguinte:

As válvulas válvulas podem ser de latão, latão, bronze, bronze, aço e PVC, ou outros e serem de material de nobreza igual ou tão próxima quanto possível do material das tubagens em que se inserem.

- Nos edifícios confinantes com a via ou espaços públicos, os contadores devem localizar-se no seu interior, interior, na zona de entrada ou em zonas comuns consoante se trate de um ou de vários consumidores. - Nos edifícios com logradouros logradouros privados, os contadores contadores devem localizar-se: a) No logradouro junto à zona de entrada contígua com a via pública, no caso de um só consumidor;

b) No interior interior do edifício, em zonas comuns comuns ou no logradouro junto à entrada contígua com a via pública, no caso de vários consumidores.

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

9.8.2 Desinfecção dos sistemas Os sistemas de distribuição predial de água para consumo humano, human o, incluindo incluindo os respectivos respectivos reservatóri reservatórios os quando existirem, depois de equipados com os dispositivos de utilização e antes de entrarem entrarem em funcionamento, devem ser submetidos a uma operação de desinfecção com permanganato de potássio, com a seguinte seguinte metodologia: a) Preparação da solução desinfectante Dissolver a quantidade de permanganato de potássio necessária (150 gramas por cada m3 de volume da rede a desinfectar) em água aquecida a uma temperatura entre 40°C e 45°C, até conseguir uma solução o mais homogénea possível. O volume da solução deve ser de 1/10 do volume da rede a desinfectar. Esta operação deve ser feita na véspera do dia de início da desinfecção. b) Enxaguamento prévio da rede Esvaziar a rede através das torneiras de purga existentes nos pontos mais baixos, baixos, encher encher de novo e esvazia esvaziarr, repetindo a operação durante durante cerca de 2 horas, horas, para assegurar uma limpeza eficaz. c) Introdução da solução desinfectante Fig. 8 - Instalação de contadores

9.8 Verificação, Verificação, desinfecção desinfecção e funcionamento hidráulico 9.8.1 Verificação Todas as canalizações, canalizações, antes de entrarem em serviço, devem ser sujeitas a verificação e ensaios com o objectivo de assegurar a qualidade da execução e o seu funcionamento hidráulico.

Através do ponto de injecção, injecção, introduzir introduzir a solução solução desinfectante sob pressão com um caudal regulado em função do caudal do escoamento fixado (1 parte da solução para 9 partes da água em escoamento). Abrir, de montante para jusante (do contador para as extremidades da rede) cada torneira até ao aparecimento da cor violácea. Fechá-la de seguida e passar à seguinte. Quando Quan do a cor violácea violácea aparece aparecerr na última torn torneira eira,, fechá-la e parar a injecção da solução desinfectante. d) Período de contacto Manter a rede isolada durante um período de 48 horas,

A verificação da conformidade do sistema com o projecto aprovado e com as disposições legais em vigor deve ser feita com as canalizações e respectivos acessórios à vista. O ensaio de estanquidade deve ser conduzido com as canalizações, juntas e acessórios à vista, convenientemente travados e com as extremidades obturadas e desprovidas de dispositivos de utilização.

a fim de o desinfectante poder actuar. e) Enxaguamento final

O processo de execução e interpretação do ensaio é o seguinte:

f) Recolha de amostras

a) Ligação da bomba de ensaio com manómetro, localizada tão próximo quanto possível do ponto p onto de menor cota do troço a ensaiar; b) Enchimento das canalizações por intermédio da bomba, de forma a libertar todo o ar nelas contido contido e garantir uma pressão igual a uma vez e meia a pressão máxima de serviço,com serviço, com o mínimo de 900 kPa; c) Leitura do manómetro manómetro da bomba, que não deve acusar qualquer redução, durante um período mínimo de 30

Abrir as torneiras pela ordem inversa da adoptada no enchimento, enchimen to, isto é, de jusante jusante para montante, montante, deixando deixando sair a água durante durante cerca de 2 horas, em caudal razoável, razoável, período perí odo este que, que, em prin princíp cípio, io, será será sufic suficien iente te para para a lavagem final da rede. Recolher amostras para análise laboratorial confirmativa da qualidade da água. A desinfecção da rede predial só deve ser feita depois de estabelecido e aprovado o ramal de ligação pela entidade responsável pelo sistema de distribuição pública de água, e de forma que que não seja possível possível qualquer qualquer refluxo a redeoutra pública solução desinfectante, ou parapara qualquer outr a rededapredial interior, interior , e que se

encontrem previamente desinfectados desinfectados os órgãos situados desde o ponto de injecção até ao ao ramal de ligação, inclusive este.

minutos; d) Esvaziamento do troço ensaiado.

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9.8.3 Prova de funcionamento hidráulico Após os ensaios de estanquidade e a instalação dos dispositivos de utilização, utilização, deve verif verificaricar-se se o comportamento comportamento hidráulico do sistema por simples observação visual.

As peças escritas devem ser apresentadas dactilografadas ou impressas em folhas de formato formato A4, paginadas e todas elas subscritas pelo técnico responsável pelo projecto. As peças desenhadas devem ser apresentadas com formatos e

A concluir deixa-se a indicação dos elementos que devem instruir o processo de aprovação do projecto de redes prediais (Art.º 304º).

dobragem o estipulado nas Normas Portuguesasconcordantes NP48 e NP49, NP49,com não excedendo as dimensões do formato A0. Os caracteres alfanuméricos devem obedecer à Norma Portuguesa NP89. Todos Todos os desenhos devem possuir legendaa no canto inferior legend inferior direito, direito, respeitando respeitando a Norma Portuguesa NP204 e contendo, no mínimo, a seguinte inforinformação:

Assim, o pedido de aprovação aprovação deve ser instruída instruída com com os seguintes elementos:

a) Designação e local da obra, indicando se se trata de obra nova, de ampliação ou remodelação;

Conclusão

a) Requ Requerime erimento nto subscrito pelo promot promotor or,, dirigido ao Director Delegado dos Serviços Municipalizados Águas e Saneamen Saneamento to do Porto, solicitando solicitando a aprovação do projecto;

b) Identificação do proprietário;

b) Termo de responsabilidade do técnico autor do projecto;

e) Especificação quando se trata de projecto de alteração;

c) Documento do Município comprovativo da aprovação do projecto de arquitectura, quando for caso disso;

f) Legenda específica das redes representadas.

d) Documento donde conste as condições definidas pelo Batalhão Sapadores Bombeiros; e) Memória descritiva e justificativa,onde justificativa, onde conste identiidentificaçãoo do proprietário, ficaçã proprietário, natureza, natureza, designação designação e local da obra, obra, tipo da obra, obra, descrição descrição da concepção concepção dos dos sistemas,materiais sistemas, materiais e acessórios, acessórios, e instalações instalações complementares ment ares projectadas; projectadas; f) Cálculo hidráulico onde conste os critérios de dimensionamento adoptados e o dimensionamento das redes, equipamentos e instalações complementares projectadas; g) Estimativa descriminada do custo, a preços correntes, correntes, da obra específica a executar; h) Planta de localização fornecida pelos Serviços Municipalizados Águas e Saneamento Saneamento do Porto, na qual conste: cons te: Delimita Delimitação ção do terreno; terreno; Indicação Indicação do corpo corpo ou corpos que constituem as obras; Edificações existentes no terreno, terreno, se as houver; houver; Represent Representação ação dos ramai ramaiss de introdução de água e de águas águas residuais domésticas doméstic as e Representação simplificada do colector predial; i) Peças desenhadas dos traçados em plantas e cortes à escala mínima mínima 1:100, com indicação indicação dos materiais e acessórios acessó rios das canalizaçõ canalizações, es, dos diâmetros diâmetros e inclinaçõess das tubagens, dos órgãos acessórios naçõe acessórios e instalações complementares e dos respectivos pormenores po rmenores que clarifiquem a obra projectada;  j) Representação esquemática axonométrica da rede de distribuição de água.

c) Nome, qualificação e assinatura do autor do projecto; d) Número, Número, descrição descrição do desenho, desenho, escalas escalas e data;

k) Os elementos acima referidos serão apresentados em original e duas cópias para o referido nas alíneas b) a j).

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial no Porto

9.9 Referências bibliográficas BACELLAR, H.R., Instalações Instalações Hidráulicas Hidráulicas e Sanitárias. Sanitárias. Ed. São Paulo: Paulo: McGraw-Hill McGraw-Hill do Brasil, Brasil, 1997 CANHA DA PIEDADE, CANHA PIEDADE, A., RODRIGU RODRIGUES, ES, A. Moret, Moret, e RORIZ, RORIZ, Luís Luís F., Climatização Climatização em Edifícios, Envolvente Envolvente e Comportamento Comportamento Térmico, érmico, Edições Edições Orion, Orion, Amadora, Amadora, 2000 COELHO, COELH O, António António Leça, Leça, Segurança Segurança Contra Contra Incêndios Incêndios em Edifícios de Habitação, Edifícios Habitação, Edições Edições Orion, Amadora, Amadora, 1998 MEDEIROS, Carlos, MEDEIROS, Carlos, Regulamen Regulamento to dos Sistemas Sistemas Públicos Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais Resi duais (Anotado), (Anotado), Editorial Editorial FEUP, FEUP, Porto, 1998 MEDEIROS, Carlos, MEDEIROS, Carlos, Instalações Instalações de Edifícios, Edifícios, Editorial Editorial FEUP, FEUP, Porto, Por to, 2004 2004 MEDEIROS, MEDEIR OS, Carlos, Carlos, Redes Redes e Instalaçõ Instalações es em Edifícios Edifícios,, Editorial Editori al Faculdade de Arquitectura, Arquitectura, Porto, 2004 MACINTYRE, Archibald J., J., Manual de Instalações Instalações Hidráulicas Hidráulicas e Sanitárias, Livros Técnicos Técnicos e Científicos Científicos Editora Rio de Janeiro, Janeir o, 1990 MIRANDA, Angel Luis, Instalacione MIRANDA, Instalaciones, s, Grupo Editorial Editorial CEAC, S.A., Barcelona, Barcelona, 1995 PEDROSO, PEDRO SO, Victor M. Ramos, Ramos, Regras Regras de Dimensionam Dimensionamento ento das Redes Prediais de Distribuição de Água Residuais Domésticas Domést icas e Pluviais Pluviais,, LNEC, 1996 Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e de Drenagem de Águas Residuais e Prediais de Distribuição de Água,1995 Água, 1995

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

10. SISTEMAS DE ABASTECIMENTO PÚBLICO E PREDIAL EM LISBOA

Autor:: Ana Autor Amélia Santos Santos Engenheira Civil Responsável do Departamento de Novos Abastecimentos Área de Negócio de Distribuição EPALL - Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A. EPA

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

EPAL - Das origens à torneira do consumidor A EPAL - Empresa Portuguesa das Águas Livres, Livres, SA é uma sociedade anónima de capitais in integralmente tegralmente públicos, detida a 100% pela AdP - Águas de Portugal, cuja missão é o abastecimento de água para consumo humano, humano, na sua área área de influência e eventualmente noutras áreas limítrofes, visando a prestação de um serviço de qualidade com respeito pelos aspectos essenciais de ordem social e ambiental, colocando as suas capacidades ao serviço do interesse nacional. Pelo seu "know-how", modernidade das tecnologias utilizadas, qualidade dos serviços prestados e larga experiência, desempenha um papel fundamental para o desenvolvimento do sector da água que querr nacional quer internacional, merecendo referência a sua participação em projectos de âmbito internacional, internacional, quer individualmente quer quer integrada no Grupo AdP - Águas de Portugal. A EPAL é responsável por um sistema de produção, transporte e distribuição que se desenvolve ao longo de mais de 1 900 km, cuja gestão é da responsabilidade de duas Áreas de Negócio distintas: • Área de Negócio de Produção e Transporte Transporte responsável por todas as Captações, Estações de TTratamento ratamento e Adutores, que garantem a produção e o transporte de água; • Área de Negócio de Distribuição responsável pela gestão e manutenção da Rede Rede Geral de Distribuição, afecta ao abastecimento domiciliário, no concelho de Lisboa.

Origem e qualidade de água A EPAL abastece de água com qualidade cerca de 2,6 milhões de pessoas, de 26 concelhos da margem norte do rio TTejo, ejo, correspondendo a área total abastecida a 5 443 Km 2. Mantém relações contratuais com cerca de 335 mil clientes directos, do concelho de Lisboa, onde assegura o abastecimento domiciliário. As preocupações da EPAL EPAL não se centram somente ao nível da quantidade de água fornecida, mas principalmente ao nível da qualidade. Para assegurar Para assegurar a qualidade da água, água, esta é submetida submetida a vários processos processos nas estações estações de tratamento: tratamento: Pré-cloragem Pré-cloragem,, Remineralização e correcção de agressividade, Coagulação química e floculação/decantação, Filtração, Equilíbrio e ajuste do pH e Desinfecção final com cloro gasoso. Um dos objectivos primordiais da EPAL consiste na monitorização da qualidade da água em toda a extensão do seu sistema de abastecimento, desde os recursos hídricos utilizados até ao ponto de entrega ao consumidor. Esta preocupação é de facto histórica e está comprovada pelo estudo analítico mais antigo (1791) que se conhece sobre as águas do sistema de abastecimento de água à Cidade de Lisboa. O primeiro registo de resultados de análises bacteriológicas à água pela antiga Companhia das Águas de Lisboa (CAL), remonta a 1897. 1897. Actualmente, o Laboratório Central da EPAL EPAL orgulha-se de ser um dos melhores laboratórios de análises de água do país e da Europa, dispondo para o efeito efeito de técnicos especializados nas áreas de microbiologia, química orgânica e química inorgânica, bem como de equipamentos analíticos de última geração.

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

10.1 Introdução A presente comunicação pretende dar a conhecer:

utiliza em média, utiliza média, aproximadame aproximadamente, nte, 260 000 000 m3 de água por dia, e directamente parte dos concelhos limítrofes designadamen dam ente te Lour Loures, es, Oeiras, Oeiras, Odivelas Odivelas e Amadora. Amadora.

• A concepção global dos sistemas de distribuição em Lisboa; A EPAL é responsável por todo um sistema de produção ("alta") e distribuição ("baixa") que se desenvolve por mais de 1900 Km, cuja gestão gestão é da responsabilidad responsabilidadee de duas áreas de negócio distintas: Área de Negócio de Produção e Transporte e Área de Negócio de Distribuição; • A concepção global dos sistemas prediais prediais em Lisboa; Lisboa; É também da responsabil responsabilidade idade da EPAL EPAL a aprovação, aprovação, a fiscalização bem como a ligação à rede de distribuição de água de todos os sistemas prediais na cidade de Lisboa. As regras da EPAL no que se refere à elaboração dos projectos de redes prediais, prediais, abrangendo abrangendo uma breve breve descrição descrição do Manual da EPAL publicado em Fevereiro 2002. Em complemento, pretende também divulgar os aspectos relevantes dum serviço de interesse público de relevante impacto social, bem como divulgar os resultados alcançados alcançados com o estabelecimento dessas mesmas regras. A experiência da EPAL ilustra os benefícios da adopção e divulgação de regras regras técnicas no âmbito interno, ou seja, organiza orga nização, ção, eficiênci eficiênciaa e produtivid produtividade, ade, bem como no âmbito do serviço prestado ao requerente do processo de abastecimen abaste cimento, to, como sendo, fiabilidade, fiabilidade, segurança segurança e qualidade do serviço, evidenciando evidenciando como os resultados resultados foram efectivamente melhorados. • Enquadramento legislativo.

Esgotada a capacidade máxima entre Vila Franca de Xira e Lisboa através dosde trêstransporte adutores existentes, Aqueduto Aquedu to Alviela, Tejo e Adutor V.F.Xira/T V.F.Xira/Telheir elheiras, as, projecprojectou-se a construção construção do Adutor Adutor de Circunval Circunvalação, ação, obra planeada de forma a abastecer os concelhos adjacentes desviando caudais da cidade de Lisboa. A partir da entrada em funcionamento deste último adutor, Abril de 2001, a Rede de Distribuição passou a estar sobre dimensionada face às suas necessidades. Em termos gerais, actualmente transitam pela rede de Lisboa com destino aos concelh concelhos os limítrof limítrofes, es, 70 000m 000m3/dia de água para uma capacidade máxima efectiva de 300 000 m 3/dia. Acrescente-se ainda que nos últimos anos, apesar de pouco significa sign ificativo, tivo, tem-se tem-se verifi verificado cado uma diminuição diminuição dos volumes utilizados dentro da cidade.

10.2.2 Caracterização da rede de Lisboa Em Lisboa, a Rede Geral de Distribuição, com cerca de 1 400 Km, é constituída constituída por por 15 reservat reservatórios, órios, 9 estações estações elevaelevatórias,, cerca de 11 mil válvulas com diâmetros tórias diâmetros nominais nominais variáveis entre 150 e 1 000 mm e 93 mil ramais ramais de ligação aos prédios, prédios, proporcionando o abastecimento domiciliário numa área de 83 km2 que alberga uma população de 564 mil habitantes residentes. É abastecida pelo Aqueduto Alviela, Aqueduto Tejo, Tejo, Adutor Vila Franca-de-Xir Franca-de-Xira/T a/Telheiras elheiras e pelo Adutor de Circunvalação,cujas Circunvalação, cujas capacidades de entrega a Lisboa são, são, respectivamente, respectivamente, 35 mil m3/dia,360 mil m3/dia, 3

sistema de /qualidade produção sistema Palavras - chave: de distribuiçã distribuição, o, tratamento trata mento/qualid adee transporte, de água, zonas de di dist stri ribu buiç ição ão,, el elev evaç ação ão,, reser eserva va,, pr pres essã são, o, proc proces esso so de abastecimen abaste cimento, to, manual manual de redes prediais, prediais, qualidade qualidade de serviço, serviç o, satisfação satisfação do Cliente, Cliente, melhoria melhoria contínua, contínua,legisla legislação. ção.

10.2 Concepção global dos sistemas de distribuição em Lisboa 10.2.1 Aspectos gerais O Sistema de Distribuição de água à cidade de Lisboa é um sistema complexo quer pela sua extensão, extensão, cerca de 1 400 km de rede com diâmetros que variam entre os 80 e os 1500 mm, quer pela acentuada acentuada orografia orografia da cidade,a cidade, a qual se estende desde o nível do rio Tejo até cotas superiores a 170 m.

3

240 mil m /dia e 60 mil m /dia. A maior parte das condutas encontra-se aproximadamente a 1,0 m de profundidade. Em certas situações especiais e nos casos de maiores maiores diâmetros, diâmetros, a profundidade profundidade das condutas é de 2,5 m ou mesmo superior, superior, atingindo 4 ou 5 m. A rede de distribuição de Lisboa está digitalizada e reproduzida num sistema de informação geográfica, designado Interáqua, Inter áqua, precioso precioso auxiliar das equipas de manutenção. manutenção. Neste sistema, além de permitir localizar todas as condutas e órgãos da rede, são registadas todas as intervenções intervenções possibilitando a criação de uma base de dados relacionados com a manutenção da rede. Este sistema tem um interface com o sistema de gestão de clientesserpara identificar abastecimento possa afectado, afectado, quer os porclientes suspensões suspenscujo ões provocadas provoca das por

obras de expansão ou renovação renovação da rede, quer por roturas casuais cuja reparação é assegurada por piquetes que actuam 24 horas por dia.

Deste sistema depende cerca de 335 000 clientes com contrato, localizados na cidade de Lisboa e para para os quais se

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

A EPAL tem em curso um programa de renovação da rede, com substituição da rede rede mais antiga, cujo investimento é na ordem dos 80 milhões de euros. Complementarmente tem-se em desenvolvimento um sistema de apoio à decisão - sistema integrado de medição, de modo a integrar e tratar a informação sobre volumes de água utilizada em determinada malha de rede, nomeadamente, por zona de abastecimento, e a informação processada processada pelo sistema de clientes que regista a água facturada. Este sistema de medição integrado tem como finalidade o acompanhamento acompanhamento da evolução de perdas de água.

10.2.2.1 Princípios hidráulicos da rede Os principais princípios a ter em conta na Rede de Distribuição são: • Estabilidade das pressões nos pontos de abastecimento garantindo uma pressão mínima na soleira dos edifícios de 300 kPa e máxima de 600 kPa; • Garantir a qualidade da água ao longo da rede; • Reserva de água que garanta estabilidade no fornecimento e segurança em caso de incidentes; • Existência de alternativas de abastecimento. A Rede de Distribuição na cidade de Lisboa abastece os clientes em patamares patamares altimétricos, de 30 em 30 metros, identificados por cores diferentes na figura seguinte:

 

Reservatório Estação Elevatória

Ponto de entrega 1 sentido Ponto de entrega 2 sentidos

Fig. 1 - Esquema em planta representativo da rede de distribuição na cidade de Lisboa

158

 

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Na figura anterior são também identificadas as estações elevatórias e reservatórios que fazem parte integrante da rede de distribuição, distribuição, bem como todas as interligações interligações ao sistema de produção e transporte (distribuição em Alta). O sistema de distribuição de água da EPAL na cidade de Lisboa possui características muito próprias, próprias, no qual a água é elevada directamente para a rede de distribuição.

Os reservatórios que garantem o abastecimento das zonas altimétricas funcionam como reservatórios de extremidade e localizam-se aproximadamente 30 metros acima dos pontos de abastecimento mais elevados,da elevados, da respectiva zona altimétrica. Esta localização permite garantir uma pressão na soleira soleira do ponto de abasteciment abastecimentoo entre os 300 300 kPa e os 600 kPa.

St. Cruz

Fig. 2 - Diagrama altimétrico representativo representativo da rede de distribuição na cidade de Lisboa

159

 

Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

10.2.2.2 Caracterização dos materiais da rede

10.2.2.4 Identificação dos factores agressivos

O sistema da EPAL EPAL existe há mais de cem anos, tendo naturalmente ao longo da sua vida sido utilizados diversos

Os tubos e acessórios estão naturalmente sujeitos a diversos tipos de factores factores agressivos agressivos que contribuem, contribuem, atrav através és de mecanismos mecan ismos vários, vários, para para a sua degradaçã degradação, o, súbita súbita ou continuada no tempo.

materiais, sendo os principa materiais, principais: is: o aço, aço, betão pré-esforç pré-esforçado, ado, ferro fundido cinzento, cinzento, ferro fundido dúctil e ferro galvanizado, nizado, fibroc fibrocime imento nto,, polieti polietilen lenoo de alt altaa densidad densidade. e. A predominância do ferro fundido cinzento, cinzento, ferro fundido dúctil, e do fibrocimento fibrocimento continua sensivelmente a representar sen tar um maior maior peso, peso, tendo tendo no no enta entanto nto,, o PEAD PEAD,, nos últimos anos (desde 2002), vindo a aumentar aumentar a sua aplicação, principalmen principalmente te na renovação renovação da rede, numa média média de 60 km/ano.

10.2.2.3 Identificação das patologias mais correntes As patologias mais correntes em tubagens e acessórios assumem em geral as seguintes formas: • Roturas por acções de choque mecânico; • Roturas devidas a movimentos dos solos; • Roturas devidas a aumentos das cargas externas transmitidas pelo solo; • Deterioração ao longo do tempo da tubagem e/ou das  juntas e acessórios; • Corrosão Corrosão generaliza generalizada, da, localizada, localizada,galvân galvânica, ica, correntes correntes vagabundas; • Redução da secção útil dos tubos devido a incrustações;

Esses factores podem ser classificados da seguinte forma: • Condições hidráulicas da rede As pressões são um dos principais factores agressivos (pressões em regime hidráulico permanente e transitório). A má utilização em termos de paragens e arranques dos grupos, manobras manobras de válvulas, válvulas, incorrecto incorrecto dimensionadimensionamento/instalação dos grupos hidropressores poderão estar na origem de uma degradação mais rápida do sistema de abastecimento. Em termos de exploração, exploração, a tubagem e acessórios acessórios estão sujeitos a factores agressivos relativos às condições hidráulicas na rede que se traduzem em pressões máximas em regime permanente que não excedem em geral 8,3 bar, exceptuando alguns casos que pode ir até 12 bar. No quadro seguinte seguinte pode-se observar, observar, para cada estação elevatória existente na na rede de distribuição, as alturas de elevação elevaç ão aproximadas aproximadas para os diversos destinos, destinos, salvo o caso da estação elevatória do Restelo, Restelo, cujo único destino é o reservatório de Monsanto. QUADRO 2 - ALTURAS DE ELEVAÇÃO NOMINAIS NAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE LISBOA Estação elevatória

Destinos de elevação(a)

Alturas de elevação aproximadas (m.c.a)

Barbadinhos Rede (ZB) - Reservatório do Vale

• Qualidade deficiente ao nível dos tubos, acessórios e componentes utilizados na execução das uniões. No caso da EPAL e dado o projecto de renovação de rede em curso, a melhoria da fiabilidade fiabilidade das repara reparações, ções, a entrada entrada em funcionamen funcionamento to do Adutor da Circunvalaçã Circunvalação, o, com a retirada de caudais em trânsito na rede de Lisboa para os concelhos limítrofes, o ano de 2004 espelha já alguns alguns resultados positivos, no que se refere refere à diminuição de roturas:

Campo de Ourique Olivais

Escuro e de S. Jerónimo

38

Rede (ZM) - Reservatório do Arco

59

Rede (ZA) - Reservatório do Pombal Rede (ZA) - Reservatório do Pombal

96 32

Rede (ZS) - Reservatório de Monsanto

80

Reservatório da Amadora

45

Rede (ZB) - Reservatórios do

61

Contador-Mor Contador -Mor E do Vale Escuro Rede (ZM) - Reservatórios de Campo

92

de Ourique e do Arco

QUADRO 1 - VARIAÇÃO DO NÚMERO DE ROTURAS ENTRE OS ANOS DE 2003 E 2004 Roturas

Ano 2003

Ano 2004

Variação

Condutas DN ≤ 400 mm

715

534

-25%

Restelo

84

49

-42%

122

Aqueduto do Alviela

21

Reservatório de Monsanto

80

S. Jerónimo Rede (ZA) - Reservatório do Restelo Telheiras

Condutas DN > 400 mm

Rede (ZA) - Reservatório de Telheiras

65

Rede (ZS) - Reservatório da Charneca

35 - 44

Rede (ZA) - Reservatório da Amadora

25 - 30

Roturas

Ano 2003

Ano 2004

Variação

1460

947

-35%

Em ramais

125 - 130

Reservatório do Alto de Carenque

(a) ZB - Zona Baixa; ZM - Zona Média; ZA - Zona Alta; ZS - Zona Superior 

160

 

Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

Mais especificamente no que se refere à concepção da rede de distrib distribuiç uição, ão, e conforme conforme já já mencion mencionado ado,, o valor de de pressão mínimo actualmente disponibilizado pela EPAL é de 300kPa, 300kP a, assim como como o valor valor máximo, máximo, de modo a evitar a ocorrência de sobrepressões é de 600kPa.

do contacto da água com tubagens e acessórios de diferentes materiais. Da complexidade dos três subsistemas adutores a quatro zonas de distribuição resulta que em algumas zonas zonas da cidade, as características características da água distribuída são bastante semelhantes às da água aduzida, enquanto noutras reflectem as misturas de aduções diferentes.

• Características químicas das águas transportadas na rede

Os factores químicos da água transportada na rede, rede, quando atingem teores agressivos, degradam a tubagem af afectando ectando a qualidade da água.

Conforme já me Conforme menciona ncionado, do, a água aduzida aduzida à cidade cidade de Lisboa provém de três subsistemas distintos - Alviela, Tejo e Castelo do Bode (captações superficiais e subterrâneas). Daqui resulta uma variabilidade das características da d a água aduzida. A esta variabilidade há a acrescentar a que resulta

A título meramente informativo apresenta-se no quadro seguinte a concentração hidrogeniónica (pH) da água distribuída em Lisboa, por zona de distribuição:

QUADRO 3 - CONCENTRAÇÃO HIDROGENIÓNICA HI DROGENIÓNICA DA ÁGUA DISTRIBUÍDA EM LISBOA Parâmetro Concentração Hidrogeniónica (pH)

Zona Baixa

Zona Média

Zona Alta

Zona Superior

Reservatórios

V.min

V.máx

V.min

V.máx

V.min

V.máx

V.min

V.máx

V.min

V.máx

7,7

8,6

7,7

8,5

6,9

8,6

7,4

8,7

6,9

8,3

• Características químicas e físicas dos solos e das suas águas intersticiais A humidade do solo e a presença de sais dissolvidos são os factores que mais contribuem para a resistividade do solo, parâmetro que em geral é utilizado para caracterizar a corrosividade dos solos. A título meramente informativo resumem-se os principais factores agressivos do solo para os tubos metálicos: - Concentração hidrogeniónica (pH); - Sulfato; - Cloreto; - Alcalinidade; - Resistividade; - Contaminação orgânica; - Correntes vagabundas.

• Condições geotécnicas, sísmicas e mecânicas Os factores relevantes que podem contribuir para que as tubagens enterradas possam sofrer danos são: - Movimentos permanentes permanentes do terreno, que estão directamente relacionados relacionados com as suas características geotécnicas, geotécn icas, como os assentamen assentamentos tos dos solos e sua liquefacção; - Efeitos da propagação das ondas sísmicas nas tubagens, sendo o parâmetro identificado como relevante a deformação defo rmação da tubagem, tubagem, resultant resultantee das extensões extensões axiais e das curvaturas; - Cargas rolantes sobre o terreno, que estão directamente relacionadas com o trânsito rodoviário e ferroviário. A cidade de Lisboa situa-se numa zona de sismicidade moderada, caracterizada pela ocorrência de sismos fortes, separados por longos períodos de acalmia, em que se registam sismos fracos.

161

 

Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

Fig. 3 - Distribuição ddaas in intensidades n naa cciidade ddee Li Lisboa

Fig. 4 - Cenário sí sísmico de de ddaanos na na cciidade ddee Li Lisboa

10.2.2.5 Reservas de água Os reservatórios existentes e em serviço no sistema da EPAL de abastecimento à cidade de Lisboa, os quais funcionam també também m como reservas reservas de água, encontram-se encontram-se caracteriza caracterizados dos no quadro quad ro seguinte: segui nte:

QUADRO 4 - CARACTERIZAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS EXISTENTES EXISTENTES NO SISTEMA DE ABASTECIMENTO ABASTECIMENTO A LISBOA CÉLULAS

ZONAS DE DISTRIBUIÇÃO

DESIGNAÇÃO

VOLUME TOTAL (m³)

GRAVIDADE

BOMBEAMENTO

N.º

COTA DE SOLEIRA

ALTURA DE ÁGUA (m)

BARBADINHOS

-

ZB,ZM,ZA

2

27,66

3,70

9 250

OLIVAIS

-

ZB,ZM,ZA

2

17,00

4,50

38 570

CONTADOR-MOR

ZB

-

2

74,00

4,00

9 504

VALE ESCURO

ZB

-

2

68,30

6,25

20 186

S. JERÓNIM JERÓNIMO O

ZB

ZA

2

57,43

2,90

4 500

ARCO

ZB,ZM

-

2

92,72

2,90

11 460

Zona Baixa - ZB

C. OURI OURIQUE QUE

ZM

ZA,ZS

2

90,27

5,30

127 200

Zona Média - ZM

TELHEIRAS I

ZA

ZA,ZS

4

126,00

5,00

58 112

Zona Alta - ZA

2

119,00

12,00

114 297

Zona Superior-ZS

2

116,46

2,62

6 892

1

116,38

2,70

5 130

TELHEIRAS II POMBAL 1,2

ZA

-

POMBAL 3 RESTELO

ZA

ZS

2

122,30

5,60

9 226

CHARNECA I

ZS

ZL

2

152,10

5,90

9 925

1

152,10

5,90

10 162

CHARNECA II

LEGENDA:

Zona Limite - ZL

MONSANTO

ZS

-

2

171,44

4,00

4 470

TOTAL

438 884

162

 

Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

A capacidade de reserva foi calculada atendendo às seguintes ocorrências:

- aumentos súbitos de pedidos na rede por razões de emergência, em particular combates a incêndios.

- ajustamento dos caudais de adução aos pedidos na rede;

No quadro seguinte, seguinte, apresenta apresentam-se m-se as relaçõe relaçõess entre

- falhas de adução por interrupções subsequentes a avarias no sistema de abastecimento de água ou cortes na alimentação eléctrica;

capacidade total e os consumos médio diário anual, no mês de maior consumo, na semana de maior consumo consumo e no dia de maior consumo, previstos para os anos de 1995 e 2020, para Lisboa:

QUADRO 5 - RELAÇÃO ENTRE A CAPACIDADE TOT TOTAL AL DOS RESERVATÓRIOS E OS CONSUMOS MÉDIO DIÁRIO ANUAL, NO MÊS DE MAIOR CONSUMO, NA SEMANA DE MAIOR CONSUMO E NO DIA DE MAIOR CONSUMO, PREVISTOS PARA PARA OS ANOS DE 1995 E 2020

TIPO DE CONSUMO

CAPACIDADE TOTAL (m³)

NECESSIDADES DE ÁGUA (m³/dia)

COEFICIENTES (-)

1995

2020

1995

2020

(2)

(3)

(1) / (2)

(1) / (3)

284413

284239

1,54

1,54

327074

326875

1,34

1,34

SEMANA MAIOR CONSUMO

341295

341087

1,28

1,29

DIA MAIOR CONSUMO

369736

369511

1,19

1,19

(1) MÉDIO ANUAL MÊS MAIOR CONSUMO

438884

Verifica-se que a capacidade total excede as necessidades de água estimadas para esses anos.

10.2.2.6 Estratégia de manutenção da qualidade da água A par com a necessidade de garantir duma forma optimizada as reservas adequadas de água no sistema para uma distribuição compatível com os consumos, também é fundamental que seja garantida a qualidade da mesma água. Esta preocupação prende-se com a possibilidade de deterioração da qualidade qualidade da água nos reservatórios, se determinadas medidas não fizerem parte das normas de exploração raç ão e, ainda, ainda, se não forem forem verif verificad icados os determi determinad nados os critérios de concepção. Os procedimentos de exploração integram rotinas de inspecção inspecç ão e de manutenção manutenção,, além de envolver envolver,, potencialpotencialmente, actuações de emergência. emergência.

10.3 Concepção global dos sistemas prediais em Lisboa 10.3.1 Aspectos gerais É também da responsabilidade da Empresa a aprovação e a fiscalização redes prediais cidade definidas. de Lisboa, de modo assegurar odas cumprimento dasnaregras Assim e

a reunir reunir conceitos e regras, previamente estabelecidas estabelecidas e divulgadas, que permitissem uma capacidade de resposta mais oportuna oportuna e qualitativa, qualitativa, opção que motivou à elaboraçãoo de um Manual, raçã Manual, o qual não é uma ideia ideia recente, recente, mas sim um projecto há muito planeado. Para com maior rigor avaliar a conformidade técnica dos processos de abastecimento foi publicado o Manual de Redess Prediais Rede Prediais da EPAL, EPAL, dirigido dirigido a projectistas, projectistas, técnicos técnicos responsáveis pela instalação das redes prediais de água e instaladores. Manual de Redes Prediais da d a EPAL

dentro desta opção metodológica foi sentida a necessidade de iniciar um processo normativo conducente ao estabelecimento de uma base de informação padronizada, destinada

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

No Manual de Redes Prediais são abordados aspectos de concepção e execução, sendo particularmente desenvolvidos os primeiros, por serem aqueles que conferem conferem aos projectos a sua verdadeira potencialidade em termos de "linguagem

10.3.3.2 Capítulo II - Elaboração e circuito dos processos de abastecimento

técnica". O conteúdo do documento não pretende ser exaustivo e de modo algum dispensa a consulta de toda a regulamentação em vigor, mas tem como objectivo transmitir as regras que esta Empresa considera pertinentes, pertinentes, permitindo aos interessados a apresentação de processos de abastecimento, compatíveis com os conceitos vigentes na EPAL.

constituição de um processo abastecimento, abasatecimento, assim como a descrição do seu circuito,dedesde sua entrega entrega nos Serviços da EPAL, até à fase de celebração de contratos contratos de fornecimento de água.

Subsidiariamente poderá também constituir elemento de consulta para instaladores, considerando-se o referido referido Manual como um complemento da documentação técnica  já existente na EPAL, pois procura apresentar uma visão global conducente à obtenção de soluções que contornem os problemas detectados nos projectos de redes prediais, embora numa opção técnica condicionada pela normalização nacional existente.

10.3.2 Estrutura do Manual de Redes Prediais A estrutura do Manual é constituída pelos seguintes capítulos e anexos:

I.

Gene enerali ralid dades ades

II. Ela Elabor boraçã açãoo e Circu Circuito ito d dos os Proce Processo ssoss de Abastecimento III. Concepção Concepção de Projec Projecto to e Disposiçõe Disposiçõess Construtiv Construtivas as IV. Dimens Dimension ioname amento nto

Anexos A Terminologia B Simbologia C Documentos e Elementos Técnicos Constantes dos Processos de Abastecimento D Esquemas de Instalação e Execução E Legislação e Normalização Aplicáveis F Referên Referências cias Bibliográficas.

10.3.3 Descrição dos capítulos estruturantes do Manual 10.3.3.1 Capítulo I - Generalidades

Tem como objectivo definir as regras para a elaboração e

Uma correcta elaboração dos processos de abastecimento, permite uma optimização dos recursos utilizados pela EPAL na fase de análise análise dos mesmos, o que conduz a prazos de resposta mais reduzidos. Na assunção deste pressuposto recomenda-se que sejam respeitadas todas as indicações consignadas no documento, permitindo assim um desenvolvimento mais célere dos processos de abastecimento. Após a constituição de um processo de aabastecimento, bastecimento, de acordoo com o estabelecido acord estabelecido no capítulo capítulo II, este deve ser ser entregue, na EPAL, EPAL, para emissão de parecer. parecer. A consulta do fluxograma a seguir representado, representado, evidencia todo o circuito de um processo de abastecimento no seu desenvolvim desen volvimento ento mais longo, ou seja, com entrega entrega de alterações ao nível da análise e da fiscalização:

Abordagem de aspectos gerais tais como a Legislação e Normalização, Normal ização, deveres deveres e responsabilidades responsabilidades das diversas diversas partes intervenientes.

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

Fig. 5 - Fluxograma de um processo de abastecimento abastecimento

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

O fluxograma anteriormente apresentado poderia ser muito simplificado se todo o processo não tivesse que passar por frequentes frequentes e diferen diferentes tes análises análises do mesmo, no que respeita a alterações entregues,seja entregues, seja na fase de análise ou/e

É recomendável ainda que sejam respeitadas todas as indicações consignadas no documento, permitindo assim um desenvolvimento mais célere dos processos de abastecimento,nomeadamen mento, nomeadamente te no que respeita à caracterização dos

na fase de fiscalização.

deveres,responsabilidades deveres, responsabilidades de manutenção e recomendações. recomendações.

7 Ramal de Ligação Canalização que liga a Rede Rede Geral de Distribuição à rede rede predial, para serviço de uma propriedade, propriedade, ou a bocas de incêndio e marcos de água. Torneira de Suspensão do Ramal 8 Torneira Válvula que regula o fornecimento de água ao prédio. 9 Rede Geral de Distribuição Sistema de canalizações, órgãos e equipamentos instalados instalados na via pública.

Fig. 6 - Redes Redes prediais. Responsabilidades de manutenção

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10.3.3.3 Capítulo III - Concepção de projecto e disposições construtivas O capítulo III tem como objectivo definir as linhas orientadoras a adoptar na concepção globalcomo dos sistemas prediais de abasteciment abaste cimento o de água, assim indicar indicar quais as disposições construtivas preconizadas pela EPAL. Como entidade responsável pelo fornecimento de água para consumo humano, a EPAL EPAL assegura a qualidade da mesma na sua rede geral de abastecimento. A concepção dos sistemas prediais deve assim garantir,quer a manutenção dessa mesma qualidade, quer as boas condições condições do fornecimento no que concerne à pressão e caudal nos dispositivos de utilização.

b) Através de equipamento de pressurização directa, constituído por grupos de velocidade variável e tendo em conta o especificado no Manual. A adopção desta solução pressupõe que embora se recorra à pressurização, a pressão da rede geral geral de fornecimento deve ser aproveitada, levando a que existam sempre que possível, pelo menos dois andares de pressão (gravítico e pressurizado):

Mais especificamente no que diz respeito às pressões deve ser tido em atenção atenção o valor de pressão pressão mínimo, mínimo, actualmente de 300kPa, 300kPa, disponibilizad disponibilizadoo pela EPAL, EPAL, na rede geral geral de distribuiçã distribuiçãoo de água, água, assim como como o valor valor máximo, máximo, de forma a evitar a ocorrência de sobrepressões (>600kPa). Quando o valor mínimo não for garant Quando garantido, ido, deverá deverá ser prevista a instalação de equipamento de pressurização. Nos casos em que este valor seja ultrapassado deve ser instalada válvula redutora redutora de pressão. É ainda de interesse apresentar uma síntese das soluções de abastecimento predial permitidas pela EPAL:

a) Fornecimento totalmente gravítico,em gravítico, em que a pressão mínima disponibilizada no ramal de ligação é suficiente para garantir as boas condições de fornecimento a todos os locais do edifício a serem objecto de contratos de fornecimento:

Fig. 8 - Diagrama de abastecimento misto gravítico e pressurizadoàs redes prediais com sistema

Fig. 7 - Diagrama de abastecimento às redes prediais prediais com sistema simples gravítico

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c) Fornecimento efectuado a partir de depósito dotado de equipamento de elevação, elevação, exclusivamente exclusivamente para o sistema de incêndio e situações especiais:

Situação II

Situação I

Fig. 9 - Diagrama Diagrama de abastecimento abastecimento às redes prediais com sistema misto gravítico e pressurizado e abastecimento directo à rede de incêndio e rede sprinklers

Fig. 10 - Diagrama de abastecimento às redes prediais com sistema misto gravítico e pressurizado e abastecimento ao serviço de incêndio a partir de depósito

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Situação III

é responsável pelos valores neles apresentados e sua validade. No entanto, entanto, se forem forem detectadas irr irregula egularidade ridades, s, ou se os mesmos se encontrarem incompletos devem ser apresentados novos cálculos. O dimensionamento dos Sistemas Prediais de Abastecimento de Água é efectuado de forma faseada através de um processo iterativo. No capítulo IV são apresentados alguns métodos de dimensionamento para cada situação, no entanto,os entanto, os mesmos não são vinculat vinculativos, ivos, salvo se se indicado, indicado, estando estando o projectist projectistaa livre de apresentar outros métodos desde que devidamente fundamentados, fundamen tados, através da apresentação apresentação de ábacos, tabelas e referências bibliográficas.

10.3.3.5 Anexos Os anexos, já anteriormente anteriormente mencionados, mencionados, consistem: consistem:

A Terminologia - Consiste na compilação dos termos instituídos pela organizada EPAL mais utilizados Manual, encontrando-se por ordemneste alfabética;

B Simbologia - Apresentação dos símbolos a utilizar na elaboração das peças desenhadas dos projectos de redes prediais; C Documentos e Elementos Técnicos Constantes dos Processos de Abastecimento - Inclui as referências do "Capítulo II - Elaboração e Circuito dos Processos de Abastecimen Abaste cimento", to", tal como como as minutas minutas tipo, quadros quadros de apoio, etc.; Fig. 11 - Diagrama de abastecimento às redes prediais e serviço de incêndio a partir de depósito contabilizado a montante (condição excepcional para Hotéis e Hospitais, previsto na legislação)

D Esquemas de Instalação e Execução - Compilação de diversas indicações de carácter normativo relativas a alguns aspectos construtivos das redes prediais; E Legislação e Normalização Aplicáveis - Listagem não exaustiva de documentação; F Refer Referências ências Bibliográficas.

10.3.3.4 Capítulo IV - Dimensionamento Após a fase de concepção do projecto da rede predial de água, onde se definiu definiu o traçado traçado das canalizações, canalizações, a escolha dos materiais a utilizar e a selecção dos órgãos e dos equipamentos, é necessário efectuar o dimensionamento das canalizaçõe canalizações, s, nomeadamen nomeadamente te no que concerne concerne aos diâmetros das tubagens e determinação das características dos equipamentos electromecânicos. A fase de dimensionamento funciona ainda como prevenção e detecção de erros de concepção,uma concepção, uma vez que se determinam entre outros, outros, valores de velocidades velocidades de escoamento e de pressão disponível nos dispositivos de utilização, possibilitando o controlo dos parâmetros relativos aos níveis de conforto e desempenho dos sistemas.

Relativamente ainda Relativamente ainda ao Anexo D, apresentam-se apresentam-se nas seguintes figuras, a título meramente meramente exemplificativo, exemplificativo, algumas das principais disposições construtivas relativas às redes prediais, constantes no Manual.

Os cálculos justificativos, justificativos, relativos relativos ao dimensioname dimensionamento, nto, são componentes fundamentais fundamentais do projecto da rede predial, sendo sempre obrigatória a sua apresentação. O projectista

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

Fig. 12 - Instalação de contadores contadores em bateria

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Fig. 13 - Instalação de contadores em caixa enterrada até DN 40

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Fig. 14 - Instalação de contadores em caixa enterrada a partir de DN 50

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Fig. 15 - Instalação de ponto ponto de ligação flangeado

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Sistemas de Abastecimento Público e Predial em Lisboa

Fig. 16 - Pontos de ligação roscados roscados

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10.3.4 Outras publicações complementares Paralelamente à edição do referido documento, no início de 2002, foram foram desenvolvidos desenvolvidos e implementados implementados dois novos folhe folhetos, tos, sendo eles: eles:e "Condições "Elaboração "Elaboraçãotécnicas e circuito circuito process processos os de abastecimento" de dos instalação de contadores em bateria". No início de 2003 foram editados mais dois novos folhetos designadamen design adamente, te, "Instalação "Instalação de contadores contadores em caixa" e "Contador de obra". Estas publicações servem actualmente de apoio ao Manual, no entanto, entanto, sendo este este um documento documento dinâmico, dinâmico, todas as opiniões, serão de especial interesse interesse para o enriquecimento técnico das futuras edições, edições, pelo que as mesmas serão sempre bem vindas.

10.3.5 Resultados práticos 10.3.5.1 Divulgação da documentação Aquando da disponibilização do Manual de Redes Prediais em Fevereiro de 2002, a EPAL EPAL tinha uma perspectiva de distribuição entre os 90 e os 100 exemplares até ao final do ano. No entanto, entanto, passado passado dois anos e meio da sua publicação, publicação, é com satisfação que já já se distribuíram mais de três centenas de exemplares, exemplares, demons demonstran trando do o reconhecimento reconhecimento e interesse inter esse por parte de Projectistas, Projectistas,Empreite Empreiteiros, iros,Instalad Instaladores ores e Donos de Obra, Obra, não só da Cidade Cidade de Lisboa como como de outras zonas do País. O objectivo que originou a elaboração e publicação do documento começa agora a dar mostras de estar a ser concretizado, notando-se que os projectos registam registam algumas melhorias ao nível da sua concepção e apresentação, apresentação, verificando-se em obra que o mesmo tem ajudado na implementaçãoo de algumas regras mentaçã regras de construção, construção, facilitando facilitando os procedimentos de fiscalização e de execução da obra. Internamente, a dinâmica dos diferentes diferentes serviços melhoraram, tendo-se obtido um equilíbrio maior entre a análise e a fiscalização dos processos de abastecimento,bem como na execução de ramais de ligação e instalação de contadores.

Nº de Proc Processo essoss 6.000 5.000 4.000 3.000

Mês/Ano Dez-00 Dez-01 Dez-02

2.000 1.000

Dez-03 0 Situação

Set-04 Emcurso

Pendentes daEPAL

Pendentes de Clientes

Dez-00 Dez-01 Dez-02 Dez-03 Set-04

Fig.17 - Gráfico comparativo da variação do número de processos em curso e pendentes na EPAL entre o ano de 2000 e o ano de 2004

No que se refere refere ao nível de serviço, durante o ano de 2004, efectuou-se uma contabilização dos tempos de resposta dos processos de abastecimento, tendo em conta que a lei vigente obriga que as respostas sejam emitidas dentro de um período de 20 dias úteis. Na figura seguinte pode-se observar em percentagem, a quantificação do número de processos de abastecimento de 2004, relativamente ao tempo de resposta.