quarta-feira, 20 de abril de 2011

REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA POR QUADRAS


REDE DE DISTRIBUIÇÃO POR QUADRAS

Na década de 70/80, publicamos nos anais da Abes, um trabalho denominado: “ REDE DE DISTRIBUIÇÃO POR QUADRAS”, Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de documentar as observações do cotidiano da "operação" de Sistema de Abastecimento de Água, bem como o seu confronto com o que é teoricamente projetado para ocorrer na prática, no que concerne às redes de distribuição.

Considerando o custo e a importância das redes e das ligações domiciliares, bem como a quantidade destas instalações, esta componente do sistema limita-se as fases de projeto, implantação e eventual manutenção quando ocorre arrebentamento; e em se mantendo estas condições, foi estabelecido critérios para que não haja distanciamento entre a Teoria & a Prática, e recomendado novas metodologias de cálculos para barateamento das obras, a partir do efetivo controle das ligações com sugestão de novos materiais. Incluía ainda um software desenvolvido com o aplicativo Excel, que permite a automatização de todo o dimensionamento da rede por quadras.

HISTÓRIA

O Estado de Mato Grosso teve o seu primeiro sistema de abastecimento de água implantado na cidade de Cuiabá (Capital), o sistema era composto de uma captação no Rio Cuiabá no Bairro do Porto e recebeu o nome de "hidráulica do Porto". Na época as Adutoras eram de aço e construídas com auxilio de calandras e soldas, (tubos "costurados"), as conexões eram rígidas através de juntas de flange, e as redes de Distribuição seguiam o mesmo padrão para os grandes diâmetros, porém, os pequenos diâmetros eram construídos de Ferro Galvanizado, sendo que as ligações domiciliares eram executadas em tubos de Ferro Galvanizado em diâmetro de 1/4, 3/8 1/2 polegada, e conforme registros da época, tudo funcionava muito bem, porém o progresso tecnológico chegou, e novos investimentos foram feitos utilizando o PVC nas redes e ramais, nesta fase o fator corrosão teve maior importância que os redutores de consumo, e as ligações passaram a ter diâmetros únicos de 3/4 de polegadas, incorporando como conseqüência os altos desperdícios das ligações não medidas, devido a uma oferta exagerada. Em nosso Estado o tubo de diâmetro 32 mm foi utilizado em condições tecnicamente incorretas ou em situações onde a falta de controle das ligações induziu à sua condenação, com o rótulo de "ineficiente para as redes de distribuição". Hodiernamente com o advento da necessidade de racionalização de custos e do controle de perdas, buscamos alternativas para o seu uso, o que motivou o estudo.

VAZÃO DE PROJETO EM RAMAL DOMICILIAR

Cabe ao Projetista estabelecer uma cota individual de consumo (per capta) fundamentado nas características regionais. Em alguns casos, porém, este parâmetro é imposto por normas em função das características dos clientes, do local, do tamanho dos imóveis e do número total de ligações. E, portanto a partir deste valor que tudo se inicia, isto é, o per capta irá definir:

O volume de água necessária para atender a demanda do projeto

O diâmetro das redes

O custo total da obra etc.

Assim em uma localidade cuja densidade populacional seja de 4,2

Habitante/domicilio, a variação do per capta terá as seguintes influências no volume final da demanda projetada.

Observe que o per capta tem um efeito multiplicador muito amplo, pois a sua variação é historicamente adotada com uma amplitude mínima de 50 litros/hab./dia.

E no conforto da prancheta, o engenheiro limita um consumo Per Capta cujo resultado dependerá essencialmente da ocorrência simultânea de alguns dos seguintes fatores:

- Alta conscientização da sociedade e compromisso com a utilização racional;

- Existência de redutores de consumo, que consiste em um aparelho que instalado no cavalete, impede a passagem além de um volume pré estabelecido; ou

- Medição do consumo através de hidrômetros, seguida de cobrança proporcional ao uso.

O que assistimos, porém durante décadas é que nenhum destes fatores acompanham a implantação das obras de abastecimento de água, e como conseqüência temos resultados desastrosos com insatisfação das populações beneficiadas com as redes e ligações, seguidas de criticas ao profissional projetista e mais acintosamente à empresa executora. Conseqüentemente para resolver o problema entra em ação as equipes de campo, munidos de ferramentas de Pitometria e produzem novos projetos "desmanchando" integralmente o original, pois geralmente constatam que:
 
- O abastecimento só e possível com a adoção de manobras (rodízio). E para garantir o rodízio são instalados novos registros e o que era para ser um sucesso de projeto vira um desastre. Com o consolo, porém de que com o aumento da produção de água, o bairro ou cidade passará ter água 24 h/dia. E em alguns casos a obra de ampliação chega e o problema não é resolvido, pois o desperdício é diretamente proporcional a oferta.

                                                               Vazamento em ramal

O RAMAL DE PROJETO

Nas condições de rede de diâmetro mínimo adotado de 60 mm, assenta-se um colar de tomada e faz-se um furo com uma broca de diâmetro igual a 1/2" (meia polegada); ajusta-se um adaptador e conecta-se o ramal em tubo de polietileno de alta densidade (PAD) em diâmetro de 1/2", a seguir conecta-se um adaptador e é instalado um cavalete em ferro galvanizado no diâmetro de 3/4" conforme desenho abaixo.


VAZÃO DE CAMPO REAL

Quando o engenheiro estabeleceu a vazão de projeto através do Per Cappta Residencial, ele fundamentou-se em alguns parâmetros comportamentais, que somente serão alcançados se houver controladores de consumo, onde se destaca o hidrômetro, que vinculará custa a previlégios de se ter uma maior quantidade de água para utilização. Ou seja:

A VAZÃO DE PROJETO SOMENTE SE REALIZARÁ SE HOUVER O CONTROLE COM LIMITADOR DE CONSUMO OU HIDROMETRO NA LIGAÇÃO DOMICILIAR.

Os sistemas são projetados e implantados com a metodologia do controle da hidrometração, porem são postergados a instalação dos medidores e os resultados são sempre insatisfatórios, pois não havendo controle e conseqüente custo, o limite de utilização será proporcional a oferta que são geralmente elevadas, visto que o ramal e cavalete utilizados, serve tanto para o per capta inferior como superior, pois o único regulador é o hidrômetro, ou seja, o ramal que atende um barraco na favela é o mesmo que atende uma luxuosa residência na cidade, uma grande escola, ou até um edifício de apartamentos. A razão disto é que estes ramais de ½” são superdimensionados para atendimentos de ligações sem hidrômetros, conforme demonstra o quadro a seguir, que foi obtido a partir de um experimento prático, onde um ramal com furo na rede de ½”, alimentou um reservatórioi localizado em uma altura de 3,80 m, e foi-se variando a presssão na entrada do cavalete, e medindo a vazão em uma torneira de jardim e na chegada do reservatório.


VAZÃO DE CAMPO X VAZÃO DE PROJETO

Em nosso estado a categoria de consumidores residenciais representam 95 do universo de todas as ligações, apresentando uma média de consumo medido inferior a 15.000 l/mês, o que representa um per capta médio de 120 l/hab/dia para uma densidade populacional de 4,2 hab/residência. E nesta condição destacamos:

1. A oferta de água em um cavalete com uma pressão de 15 mca, representa um volume de 38.376 litros/dia....ou 1.151.280 litros/mês

2. O que se disponibiliza, e que pode ser desperdiçado em um residência sem medidor, onde um reservatório vaza diariamente, representa o consumo mensal de 77 ligações medidas.

3. Nada do que foi projetado será realizado

4. Pensar em K1, K2, per capta, é sonhar pois sem controle da ligação haverá previlégios das áreas baixas em detrimento das áreas altas, ocorrendo em conseqüência a falta d´água.

Conclusão:

EM SISTEMAS NÃO MEDIDOS NADA SE REALIZA DO QUE É PROJETADO

REDES DE DISTRIBUIÇÃO

As redes são projetadas com o diâmetro mínimo de 50 mm, e as vazões são perfeitamente balanceadas sob uma ótica virtual, pelo método mais comum de Hardy Cross, que se atendidas as condições pré estabelecidas e normatizadas deve funcionar como projetado. Porém o primeiro fator que descaracteriza o projeto, é a não ocorrência do per capta estabelecido, e daí para frente é só problemas, descarecterizando assim todo preciosismo teórico.

Como forma de minizar os problemas decorrentes das redes de distribuição onde as ligações são desprovidas de controle, bem como reduzir os custos de implantação e de manutenção, além de eliminar os transtornos das paradas para manutenção envolvendo grandes áreas, criamos uma alternativa tecnológica, cuja viabilidade se revela como solução técnica de menor custo e de facilidades de execução, tanto em redes novas como na recuperação de setores de cidades com redes deterioradas, surgindo aí o PROJETO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO POR QUADRAS.

CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO

• Áreas de baixa renda, com ligações desprovidas de hidrômetros

• Cavalete projetado com filtro e placa de orifício

• Os cavaletes são identificados por cores, em função do diâmetro do furo

• Os limitadores de consumo são instalados em função da pressão na rede, sendo:

• Pressão <= 5mca.....Furo 32 mm

• Pressão >5e < 15 mca.....Furo 25 mm

• Pressão > 15mca.....Furo 1,5 mm

• As Residências devem dispor de reservatórios

A escassez de recursos, associado a forte onda de modernização, com ênfase principalmente a minimização de perdas, fortalece a idéia de construção de redes por quadras em ligações dotadas de hidrômetros, pois além de facilitar as intervenções de manutenção, reduz custo de sua implantação, com as redes adjacentes ao meio fio.


terça-feira, 12 de abril de 2011

VAZÃO EM RIOS

VAZÃO DE RIOS

A medida de vazão em uma seção transversal de um Rio é efetuada, normalmente, com o auxílio de “molinete”, com o qual se obtém a medida da velocidade da corrente em pontos preestabelecidos.

Medidor de vazão mecânico



O molinete é um equipamento destinado a medir a velocidade da água em qualquer profundidade do curso d’água. Este equipamento assemelha-se a um cata-vento, cujas hélices giram com maior ou menor velocidade, dependendo da velocidade do vento. O molinete hidráulico faz o mesmo e suas hélices giram mais rapidamente conforme a velocidade do fluxo de água que passa pelas mesmas. Existem molinetes que são utilizados para ambientes com baixa velocidade de fluxo de vazão e outros para ambientes de alto fluxo de vazão, os resultados obtidos podem ser digitais ou analógicos.



                                                               



                                              Medidor de vazão acústico Doppler Portátil

Os molinetes podem ser montados em suportes ou serem suspensos por cabos. Para efetuar-se a tomada das medidas, coloca-se o molinete em uma determinada seção do curso d’água, variando as posições, não só ao longo da seção, mas também ao longo da profundidade. Antes da utilização do molinete, para a tomada de dados, o mesmo deve ser aferido em um laboratório de hidráulica, para que se tenha uma perfeita relação entre o número de voltas dadas pela hélice do molinete com a velocidade da água, em um intervalo de tempo considerado. Para isso o molinete deve ser aplicado em velocidades de correntes conhecidas, contando-se assim, o número de voltas que o mesmo dá em 60 segundos. Destes testes resultam tabelas ou gráficos que serão aplicados nas medições efetuadas em campo

A velocidade da corrente de um fluxo é, normalmente, maior na parte central de um rio do que em suas margens. Em função dessa variação da velocidade

da corrente em diferentes pontos da seção transversal, devem-se obter medidas em diversos pontos tanto na superfície da seção transversal como em diversos níveis.

 

Quando a medição da vazão não exigir elevada precisão pode-se utilizar o método do flutuador, aplicando-se a seguinte equação.

Vazão = (AxLxC)/T (m³/s)

Onde:
A= média da área do rio (distância entre as margens multiplicada pela profundidade do rio).

L= comprimento da área de medição

C= coeficiente ou fator de correção (0,8 para rios com fundo pedregoso ou 0,9 para rios com fundo barrento). O coeficiente permite a correção devido ao fato de a água se deslocar mais rápido na superfície do que na porção do fundo do rio.

T= tempo, em segundos, que o flutuador leva para deslocar-se no comprimento L.

Noticias - A vazão dos maiores rios do planeta caiu nos últimos 50 anos, com mudanças significativas afetando cerca de 30% dos principais cursos d'água.
Uma análise dos 925 maiores rios, de 1948 a 2004, mostra um declínio no fluxo total. Só a redução do volume de água despejado no Oceano Pacífico equivale ao desaparecimento do Rio Mississipi,.

A única região do mundo onde o fluxo de água aumentou foi o Ártico, onde o aquecimento do clima aumenta o derretimento de neve e gelo, dizem pesquisadores liderados por Aiguo Dai, do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica.
 
Entre os rios que apresentam vazão declinante, vários servem a grandes populações. Entre eles, o Rio Amarelo, o Ganges, o Níger e o Colorado.
 
Houve considerável variação anual na vazão de muitos rios, mas a tendência geral foi de queda: a descarga de água doce anual no Oceano Pacífico caiu cerca de 6%, ou 526 quilômetros cúbicos. No Índico, a queda foi de 3%, ou 140 quilômetros cúbicos. Em contraste, a descarga anual no Oceano Ártico aumentou 10%, ou 460 quilômetros cúbicos.

Fonte: Site Tratamento de Água

Em mato Grosso o Rio Cuiabá, apresenta uma máxima entre 1.500 e 2.000 m³/s, tendo uma mínima superior a 100 m³/s devido ao controle do Manso.


O rio amazonas, na cidade de óbidus 700 Km da foz, apresenta uma vazão mínima de 85.500 m³/s, elevando-se na foz, para 205.000 m³/s no período de cheias. (A cidade de Óbidus está localizada na parte mais estreita e profunda do Rio Amazonas Óbidos, está localizado na chamada Garganta do Rio Amazonas, local onde o Rio se estreita (1.500m) e se aprofunda (93m).)


                                                       




O Rio madeira em sua foz apresenta uma vazão mínima de 8.500 m³/s, nele serão construidas as usinas de Jirau, e Santo Antonio.
                                                                  Medição da secção do Rio

terça-feira, 5 de abril de 2011

CLP SEM SEGREDOS

CLP SEM SEGREDOS

O CLP nasceu dentro da industria automobilística, especificamente na General Motors, em 1968, seguindo uma especificação que refletia as necessidades de muitas indústrias manufatureiras.

A idéia inicial do CLP foi de um equipamento com as seguintes características resumidas:

1. Facilidade de programação;

2. Facilidade de manutenção com conceito plug-in;

3. Alta confiabilidade;

4. Dimensões menores que painéis de Relês, para redução de custos;

5. Envio de dados para processamento centralizado;

6. Preço competitivo;

7. Expansão em módulos;

8. Mínimo de 4000 palavras na memória.

A roda viva da atualização, da qual fazemos parte, movimenta e impulsiona o mercado mundial atualmente. Os profissionais buscam conhecimentos para se tornarem mais versáteis, adequando-se às necessidades das empresas, que por sua vez, buscam maior variedade e rapidez de produção para atender ao cliente, que se torna cada vez mais exigente.

As empresas estão se reorganizando para atender as necessidades atuais de aumento de produtividade, flexibilidade e redução de custos. Destas necessidades surgiram as necessidades de os equipamentos se adequarem rapidamente às alterações de configurações necessárias para produzirem diversos modelos de produtos, com pequenas alterações entre si.

Em princípio, qualquer grandeza física pode ser controlada, isto é, pode ter seu valor intencionalmente alterado. Obviamente, há limitações práticas; uma das inevitáveis é a restrição da energia de que dispomos para afetar os fenômenos: por exemplo, a maioria das variáveis climatológicas poder ser medida mas não controlada, por causa da ordem de grandeza da energia envolvida.

O controle manual implica em se ter um operador presente ao processo criador de uma variável física e que, de acordo com alguma regra de seu conhecimento, opera um aparelho qualquer (válvula, alavanca, chave, ...), que por sua vez produz alterações naquela variável.

No início da industrialização, os processos industriais utilizavam o máximo da força da mão-de-obra. A produção era composta por etapas ou estágios, nos quais as pessoas desenvolviam sempre as mesmas funções, especializando-se em certa tarefa ou etapa da produção. Assim temos o princípio da produção seriada.

O mesmo ocorria com as máquinas de produção, que eram específicas para uma aplicação, o que impedia seu uso em outras etapas da produção, mesmo que tivesse características muito parecidas.

Com o passar do tempo e a valorização do trabalhador, foi preciso fazer algumas alterações nas máquinas e equipamentos, de forma a resguardar a mão-de-obra de algumas funções inadequadas à estrutura física do homem. A máquina passou a fazer o trabalho mais pesado e o homem, a supervisioná-la.

Com a finalidade de garantir o controle do sistema de produção, foram colocados sensores nas máquinas para monitorar e indicar as condições do processo. O controle só é garantido com o acionamento de atuadores a partir do processamento das informações coletadas pelos sensores.

O controle diz-se automático quando uma parte, ou a totalidade, das funções do operador é realizada por um equipamento, freqüente mas não necessariamente eletrônico.

Controle automático por realimentação é o equipamento automático que age sobre o elemento de controle, baseando-se em informações de medida da variável controlada. Como exemplo: o controle de temperatura de um refrigerador.

O controle automático por programa envolve a existência de um programa de ações, que se cumpre com base no decurso do tempo ou a partir de modificações eventuais em variáveis externas ao sistema. No primeiro caso temos um programa temporal e no segundo um programa lógico.

Automatizar um sistema, tornou-se muito mais viável à medida que a Eletrônica avançou e passou a dispor de circuitos capazes de realizar funções lógicas e aritméticas com os sinais de entrada e gerar respectivos sinais de saída. Com este avanço, o controlador, os sensores e os atuadores passaram a funcionar em conjunto, transformando processo em um sistema automatizado, onde o próprio controlador toma decisões em função da situação dos sensores e aciona os atuadores.

Os primeiros sistemas de automação operavam por meio de sistemas eletromecânicos, com relés e contatores. Neste caso, os sinais acoplados à máquina ou equipamento a ser automatizado acionam circuitos lógicos a relés que disparam as cargas e atuadores.

As máquinas de tear são bons exemplos da transição de um sistema de automação rígida para automação flexível. As primeiras máquinas de tear eram acionadas manualmente. Depois passaram a ser acionadas por comandos automáticos, entretanto, estes comandos só produziam um modelo de tecido, de padronagem, de desenho ou estampa.

A introdução de um sistema automático flexível no mecanismo de uma máquina de tear, tornou possível produzir diversos padrões de tecido em um mesmo equipamento. Com o avanço da eletrônica, as unidades de memória ganharam maior capacidade e com isso armazenam todas as informações necessárias para controlar diversas etapas do processo. Os circuitos lógicos tornaram-se mais rápidos, compactos e capazes de receber mais informações de entrada, atuando sobre um número maior de dispositivos de saída.

Chegamos assim, aos microcontroladores responsáveis por receber informações das entradas, associá-las às informações contidas na memória e a partir destas desenvolver um a lógica para acionar as saídas.

Toda esta evolução nos levou a sistemas compactos, com alta capacidade de controle, que permitem acionar diversas saídas em função de vários sinais de entradas combinados logicamente.

Um outra etapa importante desta evolução é que toda a lógica de acionamento pode ser desenvolvida através de software, que determina ao controlador a seqüência de acionamento a ser desenvolvida. Este tipo de alteração da lógica de controle caracteriza um sistema flexível. Os CLPs são equipamentos eletrônicos de controle que atuam a partir desta filosofia.



PROGRAMAÇÃO

A evolução tem exigido dos fabricantes uma interface cada vez mais amigavel, assim a programação ladder utiliza lógica de relé, com contatos e bobinas, e por isso é a linguagem de programação de CLP mais simples de ser assimilada para quem já tenha conhecimento de circuitos de comando elétrico.

Compõe-se de vários circuitos dispostos horizontalmente, com a bobina na extremidade direita, alimentada por duas barras verticais laterais. Por esse formato é que recebe o nome de ladder que significa escada em inglês.

Cada uma das linhas horizontais é uma sentença lógica onde os contatos são as entradas das sentenças, as bobinas são as saídas e a associação dos contatos é a lógica.

Baixe um manual completo em:
http://www.infiniumautomacao.com.br/arquivos/manual-controlador-programavel-conn-flex.pdf

Baixe o programador ladder em:

http://www.infiniumautomacao.com.br/arquivos/sion.rar