Aplicação do método de Hardy Cross: estudo, análise e proposta de reestruturação de um sistema de distribuição de água na comunidade de Macundú – Rio Claro/RJ

Abstract

A análise do equilíbrio hidráulico de sistemas de distribuição de água malhados é baseada nas duas leis fundamentais da mecânica dos fluidos, a da continuidade (Lei de Conservação da Massa) e a da Lei de Conservação da Energia e, além disso, numa relação entre a vazão (ou velocidade) e a perda de carga (ou variação de pressão), estabelecida através das equações de Darcy - Weisbach (fórmula universal da perda de carga) ou Hazen - Williams. Em termos gerais, esta análise requer a resolução de um sistema de equações não lineares, frequentemente com um elevado número de incógnitas, dependendo da dimensão e da complexidade do sistema de distribuição de água em jogo. O primeiro método de solução aproximada para este tipo de problema (correções de vazões operadas individualmente para cada malha) foi apresentado por HARDY CROSS, no ano de 1936, sendo o mais antigo e, provavelmente, aquele que maior divulgação teve até o momento. O método de Hardy Cross é o mais utilizado dentre os métodos de aproximações sucessivas para o cálculo de rede malhadas, por possibilitar o desenvolvimento dos cálculos, em sistemas simples, além de ser um método provido de significado físico, que facilita a análise dos resultados intermediários obtidos. No presente trabalho, para o dimensionamento do sistema de distribuição de água, em malhas, de MACUNDÚ, foi aplicado o método de HARDY CROSS através do programa computacional REDEM.EXE desenvolvido pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP, São Carlos, SP), que permite o dimensionamento ou verificação de uma rede de distribuição com até cem (100) trechos com um ou mais reservatórios de alimentação. O programa aceita como equações de resistência a equação de Hazen-Williams, ou a fórmula universal, ambas foram aplicadas, para efeito de comparação e análise. O sistema de distribuição considera-se resolvido quando são conhecidas as cotas piezométricas nos nós e as vazões em todas as tubagens, com o rigor pretendido. Os resultados obtidos estão apresentados em formas de gráficos e tabelas, e mostram-se consistentes com as condições físicas impostas para determinação das vazões individuais de cada trecho da malha analisada. O trabalho apresenta uma metodologia de execução exequível e refinada para sistemas de malhas de médio e grande porte.