automatização de cálculos hidráulicos de

XIX Exposição de Experiências Municipais em Saneamento
De 24 a 29 de maio de 2015 – Poços de Caldas - MG
AUTOMATIZAÇÃO DE CÁLCULOS HIDRÁULICOS DE PROJETOS DE
REDE DE ESGOTO DO MUNICÍPIO DE GUARULHOS
Fernando Cesar Uzan
Graduando em Análise e Desenvolvimento de Sistemas, atualmente trabalha na Coordenadoria
Técnica de Projetos do SAAE Guarulhos.
Karina Mieko Moriguti
Analista e Desenvolvedora de Sistemas.
Fabrício Roberto Campos da Silva
Analista e Desenvolvedor de Sistemas.
Ricardo Agostinho de Rezende Júnior
Graduado em Ciência da Computação, pós graduado em Gestão Empresarial, atualmente
trabalha como docente do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de São Paulo
campus Guarulhos.
Thiago Garcia da Silva Santim
Engenheiro Civil, Mestre em recursos hídricos e tecnologias ambientais, e atualmente trabalha na
Coordenadoria Técnica de Planejamento no SAAE Guarulhos.
Endereço(1): Rua Jacob, 842 – Jd. Tranquilidade – Guarulhos – SP – CEP: 07051-020 – Brasil –
Tel: +55 (11) 2414-4459 – e-mail: [email protected]
RESUMO
O esgotamento sanitário constitui-se pelas atividades, infraestrutura e instalações operacionais de
coleta, transporte, tratamento e disposição final adequadas dos esgotos sanitários.
Na cidade de Guarulhos o órgão responsável pela distribuição e coleta de água e esgoto é o
SAAE (Serviço Autônomo de Água e Esgoto). Através do conhecimento de causa sobre os
procedimentos adotados no SAAE para o desenvolvimento de projetos de extensão de redes de
esgoto, propôs-se o desenvolvimento do programa SCHICAD (Sistema de Cálculos Hidráulicos
Integrado com AutoCAD®). Neste artigo apresenta-se a ideia de automatização dos cálculos
hidráulicos obrigatórios em projetos de extensão de redes de esgoto, automatização dos
comandos repetitivos realizados na criação dos desenhos técnicos de planta e perfil do projeto, e
a
integração
do software com
o
AutoCAD® com
a
utilização
da
linguagem
de
programação AutoLISP.
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O resultado deste estudo de caso é a otimização do tempo de desenvolvimento dos projetos de
extensão na fase de cálculos hidráulicos na Coordenadoria Técnica do SAAE, a diminuição do
retrabalho, e a otimização do tempo de desenvolvimento de desenhos de planta e perfil dos
projetos de redes de esgoto.
Palavras-chave: Sistema de cálculos hidráulicos, extensão de rede de esgoto, SAAE Guarulhos
INTRODUÇÃO/OBJETIVOS
O esgotamento sanitário é uma atividade relacionada ao saneamento básico que visa à coleta,
afastamento e tratamento de todo esgoto produzido pela população, a fim de melhorar a condição
de vida e saúde das pessoas.
Para a execução de uma obra de extensão de esgoto sanitário é necessário que o órgão
responsável desenvolva um projeto. Para a obtenção dos dados essenciais do projeto, são
realizados cálculos regidos por normas técnicas pertinentes. CASTRO e BEZERRA (2008)
recomendam o uso de planilhas eletrônicas para executarem os cálculos, sendo este o método
utilizado no SAAE do município de Guarulhos.
Através de conhecimentos adquiridos no SAAE sobre os procedimentos para a realização dos
cálculos hidráulicos e para a criação dos desenhos de planta e perfil dos projetos, desenvolveu-se
um sistema de computador para automatizar os cálculos realizados em planilhas eletrônicas e os
comandos repetitivos realizados manualmente pelos desenhistas no programa AutoCAD®.
O programa de computador, intitulado de SCHICAD é uma ferramenta que realiza os cálculos
hidráulicos obrigatórios, para os projetos de extensão de rede de esgoto e realiza a integração
com o software AutoCAD®, afim de, semi automatizar o procedimento de criação dos desenhos
técnicos de planta e perfil da rede calculada.
De acordo com a norma NBR 9649/86 – Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário – o cálculo
hidráulico é um requisito para a apresentação de um projeto de esgotamento sanitário.
Segundo TSUTIYA e SOBRINHO (2011), o dimensionamento das redes de esgoto sanitário deve
obedecer a uma ordem lógica, com o objetivo de minimizar os erros decorrentes de etapas não
calculadas.
O desenvolvimento dessa ferramenta objetivou minimizar os erros que ocorrem devido ao elevado
número de informações que são introduzidas em planilhas eletrônicas e minimizar o tempo no
desenvolvimento dos desenhos que são realizados no AutoCAD® pelos desenhistas.
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O presente artigo procura responder a seguinte pergunta: “Como automatizar os cálculos
hidráulicos dos projetos de extensão de redes de esgoto da Coordenadoria Técnica de Projetos
do SAAE Guarulhos?”.
METODOLOGIA
Desenvolvido para automatizar os processos de criação dos projetos de rede de esgoto sanitário,
o SCHICAD leva em conta todo o cálculo técnico e os respectivos desenhos técnicos de planta e
perfil da rede.
Os cálculos do projeto de extensão da rede de esgoto seguem uma sequência pré-determinada,
sendo que a primeira fase de cálculos é realizada para obter-se o valor do diâmetro mínimo a ser
adotado pela tubulação, considerando-se a contribuição mínima e máxima da área analisada,
utilizando dados censitários para determinar as vazões e rede de esgoto a ser projetada. A
segunda fase de cálculos é a determinação da rede de esgoto, onde são determinadas: a
profundidade dos coletores, a velocidade crítica, a tensão trativa, a declividade da rede, a
contribuição do trecho, o diâmetro do trecho da rede projetada e as verificações hidráulicas do
projeto.
No desenvolvimento do programa foram utilizadas as linguagens de programação C#, AutoLISP e
o gerenciador compacto de banco de dados SQLite.
O programa SCHICAD foi desenvolvido no ambiente de desenvolvimento Visual Studio® em
linguagem C# para o sistema operacional Windows® da Microsoft® e, para a criação das
interfaces gráfica utilizou-se a tecnologia WPF (Windows Presentation Foundation) e Windows
Forms. O SCHICAD apresenta 3 interfaces de interação com o usuário:
1. É a interface de inicialização, que é composta por um conjunto de opções que são
apresentadas através de abas, que são compostas de botões que possibilitam a escolha
entre criar um novo projeto, abrir um projeto já existente, adicionar um trecho ao projeto
atual ou exportar os resultados para o AutoCAD® após o témino dos cálculos.
2. É onde inicia-se o processo de cálculos hidráulicos, apresenta às informações necessárias
para a realização dos cálculos de vazão e contribuição dos projetos de extensão de redes
de esgoto. O usuário somente informará os dados variáveis dos cálculos nas caixas de
texto correnspondentes e selecionará nas caixas de opções, os dados já cadastrados no
banco de dados, podendo através de botões, calcular, salvar ou limpar as informações.
3. Apresenta as informações necessárias para os cálculos de cada trecho do projeto de
extensão. As funções de verificação do trecho, armazenamento e limpeza são executadas
através de botões. Nesta interface o programa apresenta dados de trechos existentes e
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disponibiliza ao usuários caixas de opções para a seleção dos dados necessários para os
cálculos.
Figura 2: Cálculo de contribuição e vazão
A Figura 3 apresenta um projeto em andamento ou finalizado. Não é possível fazer os cálculos de
trechos sem antes interligá-los com um projeto, pois são necessários os resultados dos cálculos
de vazão e contribuição.
Figura 3: Cálculo hidráulico da rede de esgoto projetada
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Para uma melhor visualização dos projetos, o SCHICAD oferece uma funcionalidade de
navegação semelhante a uma árvore que contém os cálculos de vazão e contribuição de todos os
trechos criados do projeto.
Para o armazenamento das informações consideradas essenciais nos cálculos e valores antes
armazenados em cada projeto são utilizados dois bancos de dados desenvolvido para funcionar
em SQLite, sendo o primeiro responsável pelo armazenamento dos dados dos novos projetos e o
segundo responsável pelo armazenamento de todos os dados populacionais do município de
Guarulhos até o ano de 2030.
A integração com o AutoCAD® é realizada após o término de todas as fases de cálculos, quando
o usuário exporta os resultados para um arquivo “.LSP”. Esse arquivo é carregado no software
AutoCAD®, através do comando appload, posteriormente é realizada a chamada do método
desenho, criado em linguagem de programação AutoLISP, que da início a automatização dos
comandos.
Como embasamento prático de análise de técnicas para o desenvolvimento do SCHICAD, utilizouse três módulos do sistema UFC (Universidade Federal do Ceará), onde foi desenvolvido pelo
Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, sendo que os módulos utilizados no UFC2,
UFC3 e UFC9, realizam tarefas referentes aos traçados e dimensionamento hidráulico de redes
de água e esgoto sanitário, e dados do SAAE obtidos através de uma autorização.
RESULTADOS
O SCHICAD teve uma relevante avaliação, segundo uma pesquisa de satisfação aplicada na
Coordenadoria Técnica de Projetos (CTPRO) do SAAE, onde foram entrevistados 3 funcionários,
que representam 50% do setor, sendo um engenheiro, um desenhista e um coordenador, todos
participantes do desenvolvimento de projetos de extensão de redes de esgoto.
A funcionalidade do programa foi avaliada como funcional por 100% dos entrevistados que
utilizaram o programa pela primeira vez, e que avaliaram o SCHICAD como tendo uma estética
agradável e com suas informações apresentadas de forma intuitiva.
Através da pesquisa de satisfação, atestou-se a funcionalidade do programa, e através de um
teste de tempo para criação de um projeto de extensão de rede de esgoto com 5 (cinco) trechos e
6 (seis) poços de visita atestou-se a otimização do tempo com o uso de SCHICAD em 50% do
tempo gasto com o método manual utilizado no SAAE com planilhas eletrônicas e AutoCAD®.
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DISCUSSÃO
O SCHICAD foi comparado ao programa UFC9, do conjunto UFC de programas. O método
utilizado no programa UFC9 inicia-se no traçado da rede no AutoCAD®, através do traçado inicial
são calculadas as taxas de contribuição linear e exportados os dados resultantes para uma
planilha, onde são verificadas as necessidades de modificações dessas variáveis de projeto. Caso
haja modificação a rede de coleta de esgoto é recalculada e exportada para o AutoCAD® que
redesenhará a rede com as modificações.
O programa UFC9 difere do SCHICAD pois esse inicia-se pelos cálculos obrigatórios que resultam
em dados para que seja feito o traçado da rede de esgoto. Não sendo necessário o trabalho
manual para os desenhos de planta e perfil, bem como minimizando o retrabalho de correções
nas planilhas e dos desenhos feitos no AutoCAD®.
CONCLUSÃO
O uso do SCHICAD na criação de um projeto de rede de esgoto foi atestado pelos usuários,
sendo classificado como funcional e intuitivo, otimizando o tempo dos cálculos hidráulicos,
diminuindo o retrabalho e automatizando parte do procedimento de criação do desenho de planta
e perfil do projeto, assim agilizando todo o processo do projeto de extensão.
Este projeto denotou organização, responsabilidade e gerenciamento de tempo e, proporcionou
aos autores lições que só são aprendidas com a prática e com a convivência através do trabalho
em grupo.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9649 Projetos de redes coletoras de
esgoto sanitário. Rio de Janeiro. 1986
CASTRO, M. A. Holanda; BEZERRA, A. Alessandro. Modelos computacionais para projetos de
sistemas de esgotos. In: Esgotamento sanitário: Projetos e construção de sistemas de
esgotamento sanitário: guia do profissional em treinamento: nível 2 / Secretaria Nacional de
Saneamento
Ambiental
(org).
–
Salvador:
ReCESA,
2008.
183p.
Disponível
em:
http://www.unipacvaledoaco.com.br/ArquivosDiversos/projeto_e_construcao_de%20_sitemas_
de_esgotamento_sanitario.pdf .Acesso em: 07 fev. 2014.
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TSUTIYA, M. T.; SOBRINHO, P. A. Coleta e transporte de esgoto sanitário. 3ª Ed. Bahia: ABES,
2011. 574 p.
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