Avaliação do desempenho hidráulico de um sistema de drenagem de águas pluviais urbanas / Evaluation of the hydraulic performance of an urban stormwater drainage system

RESUMO A ausência de planejamento e da integração entre as entidades responsáveis pelo gerenciamento da infraestrutura urbana associada à ocupação inadequada do espaço da cidade ocasiona sobrecargas em determinados trechos da rede pluvial. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o desempenho hidráulico do sistema de drenagem de águas pluviais urbanas do Campus Universitário "Professor Zeferino Vaz", de tal forma que sejam identificados quais trechos apresentam sobrecarga e eventualmente inundações locais. Normalmente, em áreas urbanas, os dados hidrológicos disponíveis restringem-se aos dados pluviométricos. Dessa forma, são necessários métodos de transformação de chuva-vazão para o cálculo das vazões afluentes à rede de drenagem. Após a determinação das vazões afluentes, foram avaliadas as condições hidráulicas de operação em regime permanente variado. Por meio de índices de desempenho hidráulico reportados na literatura, foram avaliados graus de sobrecarga em cada trecho da rede de drenagem urbana. Além disso, a elaboração da matriz da contribuição hidráulica da rede de drenagem possibilitou identificar as causas das sobrecargas em cada trecho. As avaliações das redes do campus realizadas com período de retorno de 5 anos mostraram que o campus possui pelo menos 12 pontos de alagamento. Nesse sentido, o índice de desempenho hidráulico e a matriz de contribuições poderão constituir um importante instrumento também para uma eventual reabilitação dessas redes.

ABSTRACT The lack of effective planning and integration between the urban infrastructure administrations associated with the widespread soil development provokes surcharge over the storm sewer pipe network. This work aimed to assess the hydraulic performance of an urban stormwater sewer pipe network located at the main campus of the State University of Campinas, São Paulo, Brazil, in such a manner that it is possible to identify those surcharged reaches and eventually local floods. Since flow rates are not available in urban watersheds, the overland flow was estimated by rainfall-runoff transformation methods. Next, the steady state hydraulic analysis was used to estimate the hydraulic heads in the pipe network. Hydraulic performance index, the ratio of overcharge in each pipe network segment and the hydraulic contribution matrix showed what segments cause each manhole surge. The results for the five-years return period rainfall show that there are at least 12 manhole surge locations in the area, which are vulnerable to local floods. In this sense, the hydraulic performance index and the contribution matrix may be important instruments also for an eventual rehabilitation work to the stormwater sewer pipe network in this area.

Gotejadores aplicando proporções de tempo de irrigação com efluente da suinocultura e água de abastecimento / Drippers applying proportions of irrigation time with swine wastewater and water supply

Este trabalho objetivou analisar os efeitos de proporções de tempo de irrigação com água residuária da suinocultura (ARS) e água de abastecimento (AA) na alteração de indicadores de desempenho hidráulico de sistemas de irrigação com três modelos de gotejadores (G1 - não autocompensante de 2,0 L h-1, G2 - não autocompensante de 1,7 L h-1 e G3 - autocompensante de 3,6 L h-1). O experimento foi realizado junto ao Departamento de Engenharia Agrícola (DEA/UFV) em Viçosa-MG, tendo os seguintes tratamentos: i) 1E3A(1 h de ARS e 3 h de AA); ii) 2E2A (2 h de ARS 2 h de AA); iii) 3E1A (3 h de ARS e 1 h de AA); e iv 4E (4 h de ARS). As características físico-químicas e biológicas da ARS e AA foram determinadas a cada 20 h e 80 h, respectivamente. Os valores do coeficiente de variação de vazão (CVq), coeficiente de uniformidade estatística (Us) e coeficiente de vazão relativa média (DRA) foram obtidos a cada 20 h, durante 160 h de operação do sistema. Após 160 h, gotejadores e linhas laterais foram dissecados para investigação do material ocasionar de obstrução. A obstrução por biofilme foi mais acentuada nas combinações G1 x 2E2A e G1 x 3E1A, enquanto as combinações G2 x 1E3A e G3 x 4E apresentaram os maiores valores de desempenho hidráulico, minimizando a obstrução nas unidades de irrigação com biofilme.

This study aimed to analyze the effects of irrigation time with swine wastewater (ARS) and water supply (AA) on alteration of hydraulic performance indicators in irrigation systems with three models drippers (G1 - non pressure compensating for 2.0 L h-1, G2 ­ non pressure compensating for 1.7 h L-1 and G3 - pressure compensating for 3.6 h L-1). The experiment was conducted at the Agricultural Engineering Department (DEA/UFV) in Viçosa-MG, with the following treatments: i) 1E3A (ARS 1 h and 3 h AA); ii) 2E2A (ARS 2 h and 2 h AA); iii) 3E1A (ARS 3 h and 1 h of AA); and iv 4E (ARS 4 h). The physico-chemical and biological characteristics of ARS and AA were determined every 20 h and 80 h, respectively. The coefficient of variation of discharge (CVq), coefficient of statistical uniformity (Us) and coefficient of relative mean flow (Dra) were obtained every 20 h, during 160 h of operation. After 160 h, drippers and lateral lines were dissected to investigate the material cause of obstruction. The obstruction by biofilm was more pronounced in combinations G1 x 2E2A and G1 x 3E1A, while the combinations G2 x 1E3A and G3 x 4E showed higher hydraulic performance, minimizing the obstruction on irrigation units with biofilm.

Desempenho de um injetor de fertilizantes do tipo venturi para fins de fertirrigação

The hydraulic performance of a fertilizer injector (Venturi-type) was evaluated. The tested injector is made of polyethylene, T-shaped, MAZZEI 1078 model, has 200 mm length, 19.6 mm inside diameter in the normal pipe passage and 7,6 mm in the cylindric body (throat). The injector was tested with input pressures of 10, 15, 20, 25 and 30 m.w.c. and their respective differential pressures: 2, 3 and 4; 4, 5 and 6; 4, 5 and 6; 6 and 7 and 7 and 8 m.w.c. The performance parameters analysed were suction-flow versus suction-tension and efficiency. Pairs of these were submitted to regression analysis and the linear model fitted best. With the purpose of evaluating injector efficiency, an equation was developed from the expression that defines cinetic and piezometric energies, based on the motive and useful power concepts. The efficiency decreased with the increase in suction tension, for all input pressures and differential pressures. The greatest efficiency (16.28%) was observed at the input pressure of 10 m.w.c. differential pressure of 2 m.w.c. and tension pressure of 1.43 m.w.c. The lowest efficiency (1.87%) was at the input pressure of 20 m.w.c., pressure diferential of 4 m.w.c. and suction tension of 1.91 m.w.c.

Com o objetivo de avaliar as características hidráulicas de um injetor de fertilizantes do tipo Venturi, construído de polietileno, realizou-se um teste de desempenho em laboratório. O injetor utilizado foi o modelo Mazzei 1078, possuindo 200 mm de comprimento, 19,6 mm de diâmetro interno nas seções de entrada e saída e 7,6 mm de diâmetro interno no corpo cilindrico ("garganta"). Os testes foram realizados às pressões de alimentação de 10, 15, 20, 25 e 30 m.c.a., com os respectivos diferenciais de pressão: 2, 3 e 4; 4, 5 e 6; 4, 5 e 6; 6 e 7; 7 e 8 m.c.a.. Os parâmetros de desempenho analisados foram curvas de vazão de sucção versus tensão de sucção e rendimento. Os pares de valores de vazão de sucção e tensão de sucção foram submetidos à análise estatística de regressão, sendo o modelo linear o que melhor se ajustou aos valores observados. Para uma pressão de alimentação constante, a vazão de sucção aumentou com o aumento do diferencial de pressão e, para um diferencial de pressão constante, a vazão de sucção diminuiu com o acréscimo da pressão de alimentação. Para avaliar o rendimento do injetor foi desenvolvida, a partir das expressões que definem as energias piezométrica e cinética, uma equação utilizando os conceitos de potência motriz e potência útil. Para todos os diferenciais de pressão e pressão de alimentação estudados, o rendimento diminuiu com o aumento na tensão de sucção. O maior rendimento (16,28%) foi verificado para pressão de alimentação de 10 m.c.a., diferencial de pressão de 2 m.c.a. e tensão de sucção de 1,43 m.c.a. e o menor (1,87%) ocorreu para pressão de alimentação de 20 m.c.a., diferencial de pressão de 4 m.c.a. e tensão de sucção de 1,91 m.c.a..

DESEMPENHO DE UM INJETOR DE FERTILIZANTES DO TIPO VENTURI PARA FINS DE FERTIRRIGAÇÃO

The hydraulic performance of a fertilizer injector (Venturi-type) was evaluated. The tested injector is made of polyethylene, T-shaped, MAZZEI 1078 model, has 200 mm length, 19.6 mm inside diameter in the normal pipe passage and 7,6 mm in the cylindric body (throat). The injector was tested with input pressures of 10, 15, 20, 25 and 30 m.w.c. and their respective differential pressures: 2, 3 and 4; 4, 5 and 6; 4, 5 and 6; 6 and 7 and 7 and 8 m.w.c. The performance parameters analysed were suction-flow versus suction-tension and efficiency. Pairs of these were submitted to regression analysis and the linear model fitted best. With the purpose of evaluating injector efficiency, an equation was developed from the expression that defines cinetic and piezometric energies, based on the motive and useful power concepts. The efficiency decreased with the increase in suction tension, for all input pressures and differential pressures. The greatest efficiency (16.28%) was observed at the input pressure of 10 m.w.c. differential pressure of 2 m.w.c. and tension pressure of 1.43 m.w.c. The lowest efficiency (1.87%) was at the input pressure of 20 m.w.c., pressure diferential of 4 m.w.c. and suction tension of 1.91 m.w.c.

Com o objetivo de avaliar as características hidráulicas de um injetor de fertilizantes do tipo Venturi, construído de polietileno, realizou-se um teste de desempenho em laboratório. O injetor utilizado foi o modelo Mazzei 1078, possuindo 200 mm de comprimento, 19,6 mm de diâmetro interno nas seções de entrada e saída e 7,6 mm de diâmetro interno no corpo cilindrico ("garganta"). Os testes foram realizados às pressões de alimentação de 10, 15, 20, 25 e 30 m.c.a., com os respectivos diferenciais de pressão: 2, 3 e 4; 4, 5 e 6; 4, 5 e 6; 6 e 7; 7 e 8 m.c.a.. Os parâmetros de desempenho analisados foram curvas de vazão de sucção versus tensão de sucção e rendimento. Os pares de valores de vazão de sucção e tensão de sucção foram submetidos à análise estatística de regressão, sendo o modelo linear o que melhor se ajustou aos valores observados. Para uma pressão de alimentação constante, a vazão de sucção aumentou com o aumento do diferencial de pressão e, para um diferencial de pressão constante, a vazão de sucção diminuiu com o acréscimo da pressão de alimentação. Para avaliar o rendimento do injetor foi desenvolvida, a partir das expressões que definem as energias piezométrica e cinética, uma equação utilizando os conceitos de potência motriz e potência útil. Para todos os diferenciais de pressão e pressão de alimentação estudados, o rendimento diminuiu com o aumento na tensão de sucção. O maior rendimento (16,28%) foi verificado para pressão de alimentação de 10 m.c.a., diferencial de pressão de 2 m.c.a. e tensão de sucção de 1,43 m.c.a. e o menor (1,87%) ocorreu para pressão de alimentação de 20 m.c.a., diferencial de pressão de 4 m.c.a. e tensão de sucção de 1,91 m.c.a..