95061429 coleta e transporte esgoto sanitario modo de compatibilidade

REDE COLETORA DE ESGOTOREDE COLETORA DE ESGOTO

Prof Dr. Rodrigo MoruzziProf Dr. Rodrigo Moruzzi

Fonte: Prof. Dr. Milton Tomoyuki TsutiyaFonte: Prof. Dr. Milton Tomoyuki TsutiyaEscola Politcnica da USPEscola Politcnica da USP

SABESPSABESP

SISTEMA DE ESGOTO SANITRIOSISTEMA DE ESGOTO SANITRIO

Partes constituintes Rede Coletora Interceptor Emissrio Emissrio Estao Elevatria Sifo Invertido Estao de Tratamento Lanamento Submarino

SISTEMA DE ESGOTO SANITRIOSISTEMA DE ESGOTO SANITRIO

Coletor-Tronco, Interceptor e

Emissrio10%

Tratamento15%

Estao Elevatria

Indicadores de custo

Rede e Ligao74%

Elevatria1%

SISTEMA DE ESGOTOSISTEMA DE ESGOTO

Sistema Unitrio Sistema Separador Parcial Sistema Separador Parcial Sistema Separador Absoluto

VARIAO TPICA DE VAZO, EM PERODO SECO VARIAO TPICA DE VAZO, EM PERODO SECO E MIDO, EM UM SISTEMA UNITRIOE MIDO, EM UM SISTEMA UNITRIO

o

Vazo total (guas pluviais + esgoto)

Perodo com chuva

Vazo de esgoto em perodo secoPico de

vazo

Vaz

o

Tempo (dia)10 2 3 4 5

vazo

Infiltrao

SISTEMA UNITRIO NO JAPOSISTEMA UNITRIO NO JAPO

Coletor de esgoto em Tquio, construdo em 1884

Coletor retangular em Osaka, construdo em 1573

CURVAS DE INTENSIDADE DE CHUVACURVAS DE INTENSIDADE DE CHUVABRASIL X EUROPABRASIL X EUROPA

130

120

110

100

90

m

/

h

)

Legenda

Inglaterra Alemanha Frana BrasilBrasilBrasil

- Londres- Berlim- Paris- So Paulo- Rio de Janeiro- Curitiba

80

70

60

50

40

30

20

10

0

I

n

t

e

n

s

i

d

a

d

e

d

a

c

h

u

v

a

(

m

m

Durao da chuva (min)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

BrasilBrasil

- Curitiba- Belo Horizonte

VAZES MXIMAS AFLUENTES S VAZES MXIMAS AFLUENTES S ETES EM PASES EUROPEUSETES EM PASES EUROPEUS

Pas Vazes mximas Blgica 2-5 x QMPS Dinamarca 8-10 x QMPS Frana 4-6 QMPS Alemanha 7 x QMPS Alemanha 7 x QMPS Grcia 3-6 x QMPS Irlanda 6 x QMPS Itlia 3-5 x QMPS Portugal 6 x QMPS Espanha 3-5 x QMPS Inglaterra 6 x QMPS

Pases da Europa: 2 a 10 vezes a vazo de perodo seco

CONTRIBUIO DE GUAS PLUVIAIS E DE CONTRIBUIO DE GUAS PLUVIAIS E DE ESGOTO NA BACIA DE PINHEIROS ESGOTO NA BACIA DE PINHEIROS -- RMSPRMSP

CONTRIBUIES DE GUAS PLUVIAIS EM CONTRIBUIES DE GUAS PLUVIAIS EM SISTEMAS DE ESGOTOSISTEMAS DE ESGOTO

Autor

Local

Ano

Dados originais Taxa de

contribuio de guas pluviais

(l/s.km) Greeley & Hansen

So Paulo 1952 32% sobre QMSP 0,15

Hazen & Sawyer So Paulo 1965 35% sobre QMSP 0,16 Hazen & Sawyer So Paulo 1965 35% sobre QMSP 0,16 Des, Sursan Rio de Janeiro 1959 6,0 l/s.km 6,0 SANESP So Paulo 1973 4,0 l/s.km 4,0 Alonso et al RMSP 1990 1,57 a 12,01 l/s.km 1,57 12,01 Pauli So Paulo 1998 242% sobre QMSP 3,90 Mello Santo Andr 2002 100 a 283% sobre

QMSP nd

AMPI Tatu 1992 31% sobre QMSP 0,27 Tsutiya e Bueno Fca 2003 26,76% sobre

QMSP 2,13 2,2

ABNT Brasil 1992 6,0 l/s.km 6,0 *nd = no disponvel. *QMSP = Vazo Mxima de Perodo Seco.

REGIME HIDRULICO DE ESCOAMENTO EM REGIME HIDRULICO DE ESCOAMENTO EM SISTEMA DE ESGOTOSISTEMA DE ESGOTO

Rede Coletora e Interceptor Condutos livres Sifes Invertidos, Linha de Recalque das

Elevatrias e Emissrios Submarinos Condutos forados (gravidade ou recalque)


Equaes gerais Equao de energia

onde: Z = carga geomtrica, m

= carga piezomtrica, m

2 21 2

1 1 2 2 fV VZ Y Z Y h2g 2g

+ + = + + ++ + = + + ++ + = + + ++ + = + + +

pY ==== = carga piezomtrica, m

= carga cintica, m

hf = perda de carga, m

Equao da continuidadeQ=V1 A1 = V2 A2 = VA = constanteonde: Q = vazo, m3/s

V = velocidade mdia na seo, m/sA = rea da seo de escoamento, m2

pY ====

2V2g

HIDRULICA DOS COLETORES DE ESGOTOHIDRULICA DOS COLETORES DE ESGOTO

Equaes gerais para condutos livres Equao de Chzy (1775)

HV C R I==== onde: V = velocidade mdia do escoamento, m/sRH = raio hidrulico, mI = declividade da linha de energia, m/mC = coeficiente de Chzy

Equao de Manning (1890) Equao de Manning (1890)

onde n o coeficiente de rugosidade de Manning1/ 6

HRCn

====

Frmula Universal (1850)onde: hf = perda de carga, m

f = coeficiente de atritoL = comprimento da tubulao, mV = velocidade mdia, m/sD = dimetro da tubulao, mg = acelerao da gravidade, 9,81 m/s2Q = vazo, m3/s

2

fL Vh f .D 2g

====

CUSTO DE IMPLANTAO DAS REDES CUSTO DE IMPLANTAO DAS REDES COLETORAS DE ESGOTOCOLETORAS DE ESGOTO

Custo

Implantao da Obra

(3,8 %)

Valas

(61,2 %)

Canteiro e locaoTapumes e sinalizaoPassadios

Levantamento de pavimentoEscavaoEscoramentoReaterro

0,6 %2,1 %1,1 %

1,3 %10,6 %38,8 %10,5 %Total

(100%)Assentamento de tubulaes

(25,1 %)

Servios Complementares

(9,9 %)

Reaterro

TransporteAssentamentoPoos de visitaLigaes prediaisCadastroLastros e bases adicionaisReposio do pavimentoRecomposio de G.A.P.

0,7 %9,2 %0,1 %

10,5 %

0,4 %4,1 %15,5 %4,6 %0,5 %

REDES COLETORAS REDES COLETORAS RGOS ACESSRIOSRGOS ACESSRIOS

Poo de Visita (PV) Incio dos coletores TL Mudanas de direo Mudanas de declividade CP Mudanas de declividade CP Mudanas de material TIL Degraus Reunio de coletores Tubo de queda

POO DE VISITA EM ALVENARIA (PV)POO DE VISITA EM ALVENARIA (PV)

Tubulao Balo D E

150 a 450 mm 1,0 m 1,8 m 2,35 m 500 a 800 mm 1,2 m 2,0 m 2,25 m

POO DE VISITA EM ADUELAS DE POO DE VISITA EM ADUELAS DE CONCRETO ARMADO PR MOLDADO (PV)CONCRETO ARMADO PR MOLDADO (PV)

Tubulao B 150 mm a 450 mm 1,0 m 500 mm a 800 mm 1,2 m

NOTAS1) Executar chamin somente

quando H for maior que 2,50 m2) Medidas em metros

500 mm a 800 mm 1,2 mFck > 20 MPa

TUBO DE INSPEO E LIMPEZA (TIL)TUBO DE INSPEO E LIMPEZA (TIL)

TERMINAL DE LIMPEZA TERMINAL DE LIMPEZA -- (TL)(TL)

CAIXA DE PASSAGEM (CP)CAIXA DE PASSAGEM (CP)

A B C D(mm) (m) (m) (m) (m)150 0,45 0,23 0,53 0,18200 0,60 0,30 0,60 0,24250 0,75 0,38 0,68 0,30300 0,90 0,45 0,75 0,36

SISTEMA DE ESGOTO SISTEMA DE ESGOTO -- 100% PLSTICO100% PLSTICO

TIL RADIALTIL RADIAL

LIGAO DOMICILIARLIGAO DOMICILIAR

CONCEPO DO TRAADO DA REDE DE ESGOTOCONCEPO DO TRAADO DA REDE DE ESGOTORede do tipo perpendicular

REDE DO TIPO LEQUEREDE DO TIPO LEQUE

REDE DO TIPO RADIAL OU DISTRITALREDE DO TIPO RADIAL OU DISTRITAL

A INFLUNCIA DOS RGOS ACESSRIOS A INFLUNCIA DOS RGOS ACESSRIOS DA REDE NO SEU TRAADODA REDE NO SEU TRAADO

Orientao do fluxo dos esgotos nos rgos

acessrios

Traado de rede conforme orientao do fluxo

LOCALIZAO DA TUBULAO NA VIA PBLICALOCALIZAO DA TUBULAO NA VIA PBLICA

A escolha da posio da rede em via pblica depende dos seguintes fatores: Conhecimento prvio das interferncias (galerias de guas pluviais, cabos

telefnicos e eltricos, adutoras, redes de gua, tubulao de gs); Profundidade dos coletores; Trfego; Largura da rua; Soleiras dos prdios, etc.

REDE DUPLAREDE DUPLA Vias com trfego intenso: Vias com largura entre os alinhamentos dos lotes igual ou superior a 14m para

ruas asfaltadas, ou 18m para ruas de terras; Vias com interferncias que impossibilitem o assentamento do coletor no leito

carrovel, ou que constituam empecilho execuo das ligaes prediais.

REDE SIMPLESREDE SIMPLES

Utilizada quando no ocorrer nenhum dos casos citados anteriormente.

Os coletores sero lanados no eixo Os coletores sero lanados no eixo carrovel, ou no tero do leito carrovel. Caso em um dos lados da rua existam soleiras negativas, o coletor dever ser lanado no tero correspondente.

OUTROS FATORES QUE INTERFEREM NO OUTROS FATORES QUE INTERFEREM NO TRAADO DA REDE DE ESGOTOTRAADO DA REDE DE ESGOTO

Profundidades mximas e mnimas Interferncias Aproveitamento de canalizaes

existentes Planos diretores de urbanizao

PROFUNDIDADES DOS COLETORESPROFUNDIDADES DOS COLETORES

Passeio 2,0 a 2,5 m Eixo ou tero 3,0 a 4,0 m Coletores situados abaixo de 4,0 m projetar coletores auxiliares

para receber ligaes prediais

Mximas

Proteo da tubulao Permite a ligao predial

Mnimas

Leito 0,90 m

Passeio 0,65 mNorma

ESGOTO SANITRIOESGOTO SANITRIO

Esgoto domstico Esgoto industrial Esgoto industrial gua de infiltrao

VAZESVAZES

Esgoto domsticoA contribuio do esgoto domstico depende dos

seguintes fatores: Populao estudo de crescimento

populacionalpopulacional Consumo de gua efetivo per capita: q Coeficiente de retorno esgoto / gua: C Coeficiente de variao de vazo:

- Coeficiente do dia de maior consumo: K1- Coeficiente da hora de maior consumo: K2

ESTUDO DA POPULAOESTUDO DA POPULAO

Mtodo dos componentes demogrficos

Mtodos matemticos Mtodos matemticos Mtodo de extrapolao grfica


Mtodo dos componentes demogrficos Mtodos matemticos

Mtodos para o estudo demogrfico

Mtodos matemticos Mtodo de extrapolao grfica


Mtodo dos componentes demogrficosP = P0 + (N M) + (I E)

onde: P = populao na data tP0 = populao na data inicial t0N = nascimentos (no perodo t t0)M = bitosI = imigrantes no perodoE = emigrantes no perodoN M = crescimento vegetativo no perodoI E = crescimento social no perodo


- Tendncias scio-econmicas do processo de metropolizao

Aplicao de mtodo dos componentes demogrficos para RMSP

- Tendncias scio-econmicas do processo de metropolizao

- Tendncias demogrficas globais

- Tendncias da mortalidade

- Tendncia da fecundidade

- Tendncia migratria e populao recenseada da RMSP


- Mtodo aritmtico

-

Mtodos matemticos

- Mtodo geomtrico

- Mtodo da curva logstica

ESTUDO DA POPULAO ESTUDO DA POPULAO Mtodo aritmticoMtodo aritmtico

Integrando entre os limites definidos, tem-se:

2 1a

P Pkt t

=

( )2 1 a 2 1P P k t t =

E o resultado geral do mtodo aritmtico:

2 1t t

( )2 a 2P P k t t= + onde t representa o ano da projeo.

ESTUDO DA POPULAO ESTUDO DA POPULAO Mtodo geomtricoMtodo geomtrico

22 1

t tt t

22

1

PP PP

=

( )2 g 2log P log P k t t= +

Mtodo geomtrico utilizando o logaritmo neperiano:

2 1g

2 1

lnP lnPkt t

=

( )g 2k t t2P P e

=

ESTUDO DA POPULAO ESTUDO DA POPULAO Mtodo da curva logsticaMtodo da curva logstica

Populao de saturao

o T = ab

Ano

K

P

o

p

u

l

a

T = b

K2

ESTUDO DA POPULAO ESTUDO DA POPULAO Mtodo da curva logsticaMtodo da curva logstica

20 1 2 1 0 22P PP (P ) (P P )K +=

Equao da curva logstica:

a bTkP

1 e =

+

0 1 2 1 0 22

0 2 1

2P PP (P ) (P P )KP P (P )

+=

( )( )

0 1

1 0

P K P1b log0,4343d P K P

=

0

0

K P1a log

0,4343 P

=

ESTUDO DA POPULAOESTUDO DA POPULAO-- Mtodo da extrapolao grficaMtodo da extrapolao grfica

o

B

C

EPopulao projetada da comunidade A

B, C, D e E representam curvas de crescimento das comunidade maiores com caractersticas semelhantes a A

P

o

p

u

l

a

Ano

A

B D

Comunidade em estudo

Populao em referncia

Mtodo Descrio Forma da curva Taxa de crescimento

Frmula da projeo

Coeficientes (se no for efetuada anlise

da regresso) Projeo aritmtica

Crescimento populacional segundo uma taxa constante. Mtodo utilizado para estimativas de menor prazo. O ajuste da curva pode ser tambm feito por anlise da regresso.

aKdtdP

=

)t.(tKPP 0a0t +=

0202

a ttPPK

=

Projeo geomtrica

Crescimento populacional funo da populao existente a cada instante. Utilizado para estimativas de menor prazo. O ajuste da curva pode ser tambm feito por anlise da regresso.

.PKdtdP

g=

)t.(tK0t

0g.ePP =

ou )t(t

0t 0i).(1PP +=

0202

g ttlnPlnPK

=

ou

1ei gK =

Regresso multiplicati

va

Ajuste da progresso populacional por regresso linear (transformao logartmica da equao) ou regresso no linear.

-

s00t )tr.(tPP +=

r, s - anlise da regresso ou transformao logartmica

Taxa Premissa de que, medida em 2021210 )P.(PP.P.P2.P +Taxa decrescente de

crescimento

Premissa de que, medida em que a cidade cresce, a taxa de crescimento torna-se menor. A populao tende assintoticamente a um valor de saturao. Os parmetros podem ser tambm estimados por regresso no linear.

P).(PKdtdP

sd =

]e-[1 .. )P-(P+P=P

)t-.(tK-0s0t

0d

2120

202

1210s

P.PP

)P.(PP.P.P2.PP

+=

0tt)]P)/(PPln[(PK

20s2s

d

=

Crescimen-to logstico

O crescimento populacional segue uma relao matemtica, que estabelece uma curva em forma de S. A populao tende assintoticamente a um valor de saturao. Os parmetros podem ser tambm estimados por regresso no linear. Condies necessrias: P0


Populao flutuante

Municpios da Baixada Santista: Domiclios permanentes: 3 habitantes/domiclio Domiclios de uso ocasional: 6,5

habitantes/domicliohabitantes/domiclio

Municpios do Litoral Norte: Domiclios permanentes: 4 habitantes/domiclio Domiclios de uso ocasional: 7

habitantes/domiclio


Distribuio demogrficaDensidades demogrficas e extenses mdias de arruamentos por hectare estimados para a Regio Metropolitana de So Paulo.

Caractersticas urbanas dos bairrosDensidade

demogrfica de saturao (hab/ha)

Extenso mdia de arruamentos/ha (m)

Bairros residenciais de luxo com lote padro de 800 m

100 150

Bairros residenciais mdios com lote padro de 450 m

120 180

Bairros residenciais populares com lote padro de 250 m 150 200

Bairros mistos residencial-comercial da zona central, com predominncia de prdios de 3 e 4 pavimentos 300 150

Bairros residenciais da zona central com predominncia de edifcios de apartamentos com 10 e 12 pavimentos

450 150

Bairros mistos residencial-comercial-industrial da zona urbana com predominncia de comrcio e indstrias artesanais e leves

600 150

Bairros comerciais da zona central com 1000 200

Consumo de gua efetivo per capita e consumo por economia da Unidade de Negcio Pardo e Grande da Vice Presidncia do Interior da Sabesp

Consumo de gua efetivo por economia para os Municpios da Baixada Santista, Estado de So Paulo

Consumo de gua efetivo por categorias de consumidores da rede pblica da Regio Metropolitana de So Paulo Municpio de So Paulo

Valores medidos de contribuio per capita de esgoto sanitrio

Coeficiente de retorno obtidas por medies ou recomendadas para projeto

CURVAS DE VARIAO DE CONSUMOCURVAS DE VARIAO DE CONSUMO

Variao do consumo do ano

K1=QmxQmd

Consumo mximo

C

o

n

s

u

m

o

(

/

h

a

b

.

d

i

a

)

l

J F M A M J J A S O N D

C

o

n

s

u

m

o

(

/

h

a

b

.

d

i

a

)

l

Consumo mdio

Variao do consumo diria

K2=QmxQmd

Vazo mxima

Horas do dia0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

V

a

z

o

(

/

s

)

l

Vazo mdia

Meses do anoJ F M A M J J A S O N D

Coeficientes da variao de vazo de esgoto

GUA DE INFILTRAOGUA DE INFILTRAO

A infiltrao na rede depende das condies locais, tais como:

NA do lenol fretico Tipo de solo Tipo de solo Material da tubulao Tipo de junta Qualidade de assentamento dos tubos

NBR 9649 Taxa de infiltrao: TI = 0,05 a 1,0 L/s x km

Taxas de infiltrao,em L/s.km, em redes de esgotos sanitrios obtidas por medies ou recomendadas para projetos

ESGOTO INDUSTRIALESGOTO INDUSTRIALDecreto n 8.468 Set/76Art. 19Onde houver sistema pblico de esgoto, em condies de atendimento, os efluentes de qualquer fonte poluidora devero ser neles lanados.Art. 18 - VIIIRegime de lanamento com vazo mxima de at 1,5 vezes a vazo Regime de lanamento com vazo mxima de at 1,5 vezes a vazo mdia diria.Art. 19 AOs efluentes de qualquer fonte poluidora somente podero ser lanados em sistemas de esgotos, se obedecerem s seguintes condies:I. pH entre 6,0 e 10,0;II. Temperatura inferior a 40C;III. Materiais sedimentveis at 20 ml/L.

VAZO DE ESGOTO SANITRIOVAZO DE ESGOTO SANITRIO

Q = Qd + Qinf + Qc

onde: Q = vazo de esgoto sanitrio, L/sonde: Q = vazo de esgoto sanitrio, L/sQd = vazo domstica, L/sQinf = vazo de infiltrao, L/sQc = vazo concentrada ou singular, L/s

CURVAS DE VARIACO HORRIA DE VAZO DE ESGOTOSCURVAS DE VARIACO HORRIA DE VAZO DE ESGOTOS

a) Cardoso b) Tatu

c) Regio Metropolitana de So Paulo

COMPOSIO DE ESGOTO SANITRIOCOMPOSIO DE ESGOTO SANITRIO

Esgoto 99,9% - gua 70% - Matria Orgnica Sulfetos(100%) 0,1% - Slidos 30% - Matria Inorgnica Areia

(0,02 0,03 g /l)

TRANSPORTE DE ESGOTO SANITRIOTRANSPORTE DE ESGOTO SANITRIO

Hidrulico Transporte de vazes mximas e mnimas como condutos livres

Reaes Bioqumicas Controle de sulfeto de hidrognioDeposio de Materiais Slidos Ao de autolimpeza

Curva de variao horria da vazo de esgoto da cidade de Cardoso / SP

CLCULOS DAS VAZESCLCULOS DAS VAZES

Mtodos para clculo das vazes: Quando no existirem medies de vazo utilizveis

no projetono projeto Quando existirem hidrogramas utilizveis no projeto Clculo de vazo pelo processo das reas edificadas

QUANDO NO EXISTIREM MEDIES DE QUANDO NO EXISTIREM MEDIES DE VAZO UTILIZVEIS NO PROJETOVAZO UTILIZVEIS NO PROJETO

Para o incio do plano : Qi = K2 Qi + Ii + Qci (No inclui K1) Para o final do plano : Qf = K1 K2 Qf + If + Qcf Onde:Qi , Qf = Vazo mxima inicial e final, L/sK1 = Coeficiente de mxima vazo diriaK2 = Coeficiente de mxima vazo horriaIi , If = Contribuio de infiltrao inicial e final, L/sQci , Qcf = Contribuio singular inicial e final, L/sQi = Contribuio mdia inicial de esgotos domsticos, L/s

Qi = ou Qi =Contribuio mdia final de esgotos domsticos, L/s

CPiqi86.400 86.400

Qf = ou Qf =86.400 86.400

Caidigi

CafdfqfCPfqf

PROJETO DE REDES COLETORAS DE ESGOTOPROJETO DE REDES COLETORAS DE ESGOTO

Dimensionamento Hidrulico: Vazo mnima: 1,5 L/s

Dimetro mnimo: 150 mm

Declividade mnima: Imm = 0,0055 Qi-0,47

Velocidade mxima: 5 m/s Imx = 4,65 Qf-0,67

Lmina dgua mxima: 75% do dimetro

Controle de remanso


Rede Coletora e Interceptor Condutos livres Sifes Invertidos, Linha de Recalque das

Elevatrias e Emissrios Submarinos Condutos forados

(gravidade ou recalque)

TENSO TRATIVA OU TENSO DE ARRASTETENSO TRATIVA OU TENSO DE ARRASTE

F = A LT = F sen T = A L sen

TPL

=

A tenso trativa definida como uma tenso tangencial exercida sobre a parede do conduto lquido escoado.

= RH I

HALsen R sen

PL

= =

onde: = tenso trativa mdia, Pa;F = peso do lquido de um trecho L, N;T = componente tangencial de F, N; = ngulo de inclinao da tubulao, grau; = peso especfico do lquido, 104 N/m3 para o esgoto;RH = raio hidrulico, m;I = declividade da tubulao, m/m.

DETERMINAO DA EQUAO DA DETERMINAO DA EQUAO DA DECLIVIDADE MNIMADECLIVIDADE MNIMA

0,01

0,1

D

e

c

l

i

v

i

d

a

d

e

(

m

/

m

)

Equaes utilizadas : Tenso trativa: = RHI

Chzy:

Manning:HQ CA R I====

1/ 6H

1C Rn

====

I = 0,0055Q-0,47

0,0001

0,001

1 10 100Vazo (l/s)

D

e

c

l

i

v

i

d

a

d

e

(

m

/

m

)

Ajuste para = 1Pa e n = 0,013, para dimetros variando de 100 mm a 400 mm e Y/D 0,75

DETERMINAO DAS EQUAES I EM FUNO DE Q PARA DETERMINAO DAS EQUAES I EM FUNO DE Q PARA 1 Pa E PARA DIVERSOS COEFICIENTES DE MANNING 1 Pa E PARA DIVERSOS COEFICIENTES DE MANNING

VELOCIDADE CRTICAVELOCIDADE CRTICA

Norma da ABNT NBR 9649/19865.1.5.1 Quando a velocidade final vf superior a velocidade crtica vc, a maior lmina admissvel deve ser 50% do dimetro do coletor, assegurando-se a ventilao do trecho; a velocidade crtica definida por:

Vc = 6 (g RH) 1/2 onde g = acelerao da gravidade

O Fenmeno

Estudos realizados por VOLKART (Alemanha) 1980

Incio do escoamento aeradoAdimensional: Nmero de BOUSSINESQ

Mistura gua-ar inicia quando B = 6,0 portanto:H

VB g R

====

HH

VcB 6,0 Vc 6,0 gRgR

= = == = == = == = =

MECANISMOS DE ENTRADA DE ARMECANISMOS DE ENTRADA DE AR

Seo longitudinal de uma tubulao com grande declividade

Formao de uma bolha de ar pela queda de uma gota

dgua

SEO TRANSVERSAL DE UM CONDUTO SEO TRANSVERSAL DE UM CONDUTO COM MISTURA GUACOM MISTURA GUA--ARAR

CAPACIDADE DE TRANSPORTE DA TUBULAO EM FUNO DA CAPACIDADE DE TRANSPORTE DA TUBULAO EM FUNO DA DECLIVIDADE PARA O ESCOAMENTO AERADO E NO AERADODECLIVIDADE PARA O ESCOAMENTO AERADO E NO AERADO

ESCOAMENTO EM TUBULAES COM ESCOAMENTO EM TUBULAES COM GRANDE DECLIVIDADEGRANDE DECLIVIDADE

MATERIAIS PARA AS REDES DE ESGOTOMATERIAIS PARA AS REDES DE ESGOTO

Fatores que influem na escolha:

resistncia a cargas externas resistncia abraso e ao ataque qumico

resistncia abraso e ao ataque qumico facilidade de transporte disponibilidade de dimetros necessrios custo do material custo de transporte custo de assentamento

MATERIAIS UTILIZADOS PARA AS REDES DE MATERIAIS UTILIZADOS PARA AS REDES DE ESGOTOESGOTO

Tubo cermico Tubo de concreto Tubo de plstico Tubo de PVC Tubo de PVC

Tubo de polietileno de alta densidadeTubo de polister armado com fios de vidroTubo de ferro fundido

Tubo de ao

RUGOSIDADE DAS TUBULAESRUGOSIDADE DAS TUBULAESValores do coeficiente n de Manning

Valores de K da Frmula Universal

DIMENSIONAMENTO DE UMA REDE COLETORADIMENSIONAMENTO DE UMA REDE COLETORA

Traado dos coletores Distncia entre singularidades Numerao dos trechos Clculo da taxa de contribuio linear Clculo das vazes no trecho do coletor Profundidade mnima dos coletores Profundidade mnima dos coletores Dimetro mnimo Vazo mnima de dimensionamento Determinao do dimetro e declividade do trecho Verificao da lmina, tenso trativa e velocidade

crtica Preenchimento da planilha de clculo

TABELAS PARA O DIMENSIONAMENTO DAS TABELAS PARA O DIMENSIONAMENTO DAS TUBULAES DE ESGOTOTUBULAES DE ESGOTO

Dimensionamento e verificao das tubulaes de esgotodas tubulaes de esgoto

Determinao do raio hidrulico em funo de Y/D

DIMENSIONAMENTO E VERIFICAO DAS DIMENSIONAMENTO E VERIFICAO DAS TUBULAES DE ESGOTOTUBULAES DE ESGOTO

DETERMINAO DO RAIO HIDRULICO EM DETERMINAO DO RAIO HIDRULICO EM FUNO DE Y/DFUNO DE Y/D

PROJETO PROJETO HIDRULICO HIDRULICO SANITRIOSANITRIO

RUA

5

RUA

9

RUA

13

RUA

15

RUA

17

RUA 28

RUA 26

RUA 24

RUA 22

RUA 20

Qp2

LEGENDA

RUA

19

RUA

5

RUA

7

RUA

11

RUA 32

RUA 30Qp1

DETERMINAO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO DETERMINAO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO PARA CLCULO DAS REDES COLETORASPARA CLCULO DAS REDES COLETORAS

Rede simples Rede dupla Rede dupla Rede simples e dupla

CLCULO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO PARA REDES SIMPLESCLCULO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO PARA REDES SIMPLESTaxa por unidade de comprimento (L/s.m ou L/s.km) Taxa de contribuio linear para o incio do plano

Taxa de contribuio linear para o final do plano

onde: Li, Lf = comprimento da rede de esgotos inicial e final, m ou km

d.i2xi inf

i

K QT TL

= += += += +

d.f1 2xf inf

f

K K QT TL

= += += += +

Tinf = taxa de contribuio de infiltrao, L/s.m ou L/s.km

Taxa por unidade de rea (L/s ha) Taxa de contribuio inicial

Taxa de contribuio final

onde: ai, af = rea abrangida pelo projeto, haTinf.a = taxa de contribuio de infiltrao por unidade de rea, L/s.ha

d.i2ai inf .a

i

K QT Ta

= += += += +

d.f1 2af inf .a

f

K K QT Ta

= += += += +

CLCULO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO CLCULO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO PARA REDES DUPLAPARA REDES DUPLA

Taxa de contribuio linear para o incio do planoTxdi (L/s.m ou L/s.km)

d.i2xdi inf

di

K QT TL

= += += += +

Taxa de contribuio linear para o final do planoTxdf (L/s.m ou L/s.km)

onde: Ldi, Ldf = comprimento da rede dupla inicial ou final, m ou km

d.f2xdf inf

df

K QT TL

= += += += +

CLCULO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO PARA REDES CLCULO DAS TAXAS DE CONTRIBUIO PARA REDES SIMPLES E DUPLASIMPLES E DUPLA

Clculo do comprimento virtual da rede para a rea de ocupao homognea

onde: Lvi, f = comprimento virtual da rede inicial ou final, m ou kmLsi, f = comprimento da rede simples inicial ou final, m ou kmLdi, f = comprimento da rede dupla inicial ou final, m ou km

Taxa de contribuio linear para rede simples Incio do plano - Txis (L/s.m ou L/s.km)

di,fvi,f si,f

LL L

2= += += += +

K Q

Final do plano - Txdf (L/s.m ou L/s.km)

Taxa de contribuio linear para rede dupla Incio do plano - Txid (L/s.m ou L/s.km)

Final do plano - Txfd (L/s.m ou L/s.km)

d.i2xis inf

vi

K QT TL

= += += += +

d.f1 2xfs inf

vf

K K QT TL

= += += += +

d.i2xid inf

vi

K QT T2L

= += += += +

d.f1 2xfd inf

vf

K K QT T2L

= += += += +

LIGAES PREDIAISLIGAES PREDIAIS

Sistema ortogonal - ligao simples

LIGAES DE ESGOTOS QUANTO A POSIO LIGAES DE ESGOTOS QUANTO A POSIO DA REDE COLETORADA REDE COLETORA

Ligao no tero adjacente Ligao no passeio adjacente

Ligao no eixo

SISTEMA RADIAL SISTEMA RADIAL LIGAES MLTIPLASLIGAES MLTIPLAS

LIGAES PREDIAIS UTILIZADOS NA LIGAES PREDIAIS UTILIZADOS NA BAIXADA SANTISTABAIXADA SANTISTA

DIMENSIONAMENTO DA LIGAO PREDIALDIMENSIONAMENTO DA LIGAO PREDIAL

Declividades mnimas dimetro de 100 mm (DN 100): 2% ou 0,020 m/m dimetro de 150 mm (DN 150): 0,7% ou 0,007 m/m dimetro de 200 mm (DN 200): 0,5% ou 0,005 m/m dimetro de 200 mm (DN 200): 0,5% ou 0,005 m/m

Dimetro mnimo 100 mm (DN 100)

Vazes em funo do dimetro e da declividade

Dimetro do ramal predial em funo do nmero de unidades habitacionais

DETERMINAO DA PROFUNDIDADE MNIMA DO COLETOR DETERMINAO DA PROFUNDIDADE MNIMA DO COLETOR PBLICO PARA ATENDER LIGAO PREDIALPBLICO PARA ATENDER LIGAO PREDIAL

Unidades Hunter de contribuio dos aparelhos sanitrios

Dimensionamento do ramal predial

PROFUNDIDADE MNIMA DO COLETORPROFUNDIDADE MNIMA DO COLETOR

p = a + iL + h + hcOnde: p = profundidade mnima do coletor pblico, m

a = distncia entre a geratriz inferior interna do coletor pblico at a geratriz inferior interna do ramal predial, m

i = declividade do rama predial, m/mL = distncia entre o coletor pblico e a caixa de inspeo, mh = desnvel entre a via pblica e o aparelho sanitrio mais desfavorvel, mh = altura da caixa de inspeohc = altura da caixa de inspeo

Valores de a e i para diferentes dimetros do ramal predial e do coletor pblico

PROJETO EXECUTIVO DE REDES DE ESGOTOSPROJETO EXECUTIVO DE REDES DE ESGOTOS

POSIES PARA LOCAO DOS COLETORESPOSIES PARA LOCAO DOS COLETORES

Largura de faixa de servido para implantao de coletores

PROFUNDIDADE MNIMAS DAS REDESPROFUNDIDADE MNIMAS DAS REDES

SISTEMAS ALTERNATIVOS PARA COLETA E SISTEMAS ALTERNATIVOS PARA COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITRIOTRANSPORTE DE ESGOTO SANITRIO

Sistema condominial de esgoto

Redes pressurizadas e a vcuo Redes pressurizadas e a vcuo

Dispositivo gerador de descarga

SISTEMA CONDOMINIALSISTEMA CONDOMINIAL

Origem: Rio Grande do Norte Caractersticas:

Forma de concepo do traado de redes Formao de condomnio Operao e manuteno condomnio Dimensionamento hidrulico mtodo

convencional

Declividade mnima: 0,006 m/m

SISTEMA CONDOMINIALSISTEMA CONDOMINIALTraado da rede de esgotos

CARACTERSTICAS TCNICASCARACTERSTICAS TCNICAS

Dimetro da ligao ao ramal condominial: 100 mm, com declividade mnima de 1%;

Dimetro mnimo do ramal condominial: Dimetro mnimo do ramal condominial: 100 mm, com declividade mnima de 0,006 m/m;

Utilizao das caixas de inspeo no interior das quadras, com recobrimento mnimo de 0,30 m.

COMPARAO ENTRE O SISTEMA COMPARAO ENTRE O SISTEMA CONDOMINIAL E O CONVENCIONALCONDOMINIAL E O CONVENCIONAL

Sistema convencional

Sistema condominial

REDES PRESSURIZADASREDES PRESSURIZADAS

Parmetros de projeto para o dimensionamento de redes pressurizadas.

Parmetros do Projeto Faixa de Valores Valor TpicoBomba, kW 0,75 1,5 1,12Presso na bomba, kN/m 200 275 240Dimetro de recalque, mm 25 50 30Dimetro da tubulao principal, mm 50 300 *

Fonte: Metcalf & Eddy (1981)

REDES A VCUOREDES A VCUO

Parmetros de projeto para o dimensionamento de redes a vcuo.

Parmetros do Projeto Faixa de Valores Valor TpicoAltura do nvel de gua na vlvula de 75 1000 750descarga a vcuo, mmDimetro da tubulao a vcuo, mm 75 125 100Vcuo mantido no tanque da elevatria, mm Hg 300 500 400

Fonte: Metcalf & Eddy (1981)

REDES A VCUOREDES A VCUO

REDES A VCUO REDES A VCUO -- CMARA DE COLETACMARA DE COLETA

FIG. 1

FIG. 3

FIG. 2

FIG. 4

DISPOSITIVO GERADOR DE DESCARGA DISPOSITIVO GERADOR DE DESCARGA (DGD)(DGD)

Concepo bsica do funcionamento de redes coletoras de baixa declividade, com a utilizao do DGD.

Detalhe de instalao do Dispositivo Gerador de Descarga. (DGD) na cabeceira da rede.

DETALHES DA INSTALAO DO DGDDETALHES DA INSTALAO DO DGD

Sistema de Esgoto SanitrioGuaruj

MANUTENO EM REDES COLETORAS DE MANUTENO EM REDES COLETORAS DE ESGOTOSESGOTOS

PV de CONCRETOLigao

DomiciliarTIL

(PV DE Plstico)

TIPOS DE MANUTENOTIPOS DE MANUTENO

Manuteno PreventivaServios para obter melhor desempenho do sistema antecipando-se ao problema.

Manuteno CorretivaServios para corrigir problemas de obstrues ou rompimento de ramais e coletores.

DESOBSTRUO DE RAMAL PREDIALDESOBSTRUO DE RAMAL PREDIALFlexi-Cleaner

DESOBSTRUO DE REDE COLETORADESOBSTRUO DE REDE COLETORALimpeza com Sewer Jet (Hidrojateamento)

DESOBSTRUO DE REDE COLETORADESOBSTRUO DE REDE COLETORA

Equipamento a vcuo

DESOBSTRUO DE REDE COLETORADESOBSTRUO DE REDE COLETORAEquipamento combinado: hidrojateamento e vcuo

Definio de interceptor - Norma NBR 12 207/1992

Canalizao que recebe e transporta esgoto

Interceptores

Canalizao que recebe e transporta esgoto Caracterizada pela defasagem das contribuies Amortecimento das vazes mximas

Dimensionamento Hidrulico

Regime de escoamento no interceptor gradualmente variado Dimensionamento hidrulico regime permanente e uniforme Critrios para auto-limpeza

- Vazo inicial: i 1,5 Pa (n = 0,013)Imin = 0,00035 Qi -0,47Imin = 0,00035 QiOnde:Imin = declividade mnima, m/mQi = vazo inicial, m3/s

Velocidade mxima:5 m/sImx = 4,65 Qf- , Qf em I/s

Lmina mxima: 85% do dimetro Estudo do remanso hidrulico

Aspecto de um interceptor de esgoto corrodo por cido sulfrico

Diminuio dos coeficientes de pico (K = K1xK2)Figura: Coeficiente de pico (K) em funo da vazo mdia por diversos autores.

1-HAZEN & SAWYER - Para So Paulo

2-A.S.C.E -Limite Superior

3-GREELEY & HANSEN - Para So Paulo

4-FLORES - K = (P=Total de Habitantes)5-D.A.E. So Paulo - K =2,25 (Portaria nGDG/1/606-BABBIT - K = (P=Populao em milhares)

0,10p

7

0,205

Vazo Mdia (I/s)

6-BABBIT - K = (P=Populao em milhares)7-(A.GUERREE) - K = 1,5 + (Qm=Vazo mdia, I/s)8-SURSAN/E.S. - Plano Diretor Rio de Janeiro

9-SABESP/1974 - K = 1,2 + (Qm=Vazo mdia m/s)10-SABESP/1986 - K = 1,20 + Para Qm >751 I/s, sendo Qm = VazoMdia Total, incluindo infiltrao, I/s (Exceto mdias e grandes industrias)

0,20p

VQm5,2

0,1049,1+Qm

50900448517,Qm

,

Composio de hidrogramasUtilizao de modelo matemtico

Qtrecho = (K1.K2 - 1) Qm sen + Qm + Q1 + K1.Q1

Figura - Hidrograma padro sonoidal

Variao de K2 em funo da vazo mdia da bacia de esgotamentoVazo Mdia da

Bacia(L/s)

Coeficiente de MximaVazo Horria

K2 0 - 100 1,7101 - 500 1,6

501 1.000 1,5 1.001 2.000 1,4 1.001 2.000 1,4

2.001 10.000 1,3

Medies diretaComposio de hidrogramas singelos

Dimensionamento de um Interceptor de EsgotoProjetar os trechos I-15 e I-16 de um interceptor de esgotos, conforme planta com os seguintes dados:- Cota do fundo do PV a montante do trecho I-15: 595,30 m- Contribuies ao interceptor:

Contribui-es

Vazo M diainicial (L/s)

Vazo M diafinal (L/s)

Extenso darede inicial (m )

Extenso darede final (m )

I 14 310 525 56.364 68.182CT 1* 75 118 13.636 15.325CT 1* 75 118 13.636 15.325CT 2* 113 189 20.545 24.545

*CT = Coletor Tronco

Para determinar o coeficiente de pico (K = K1 x K2) utilizar a seguinte expresso:- para Q > 751 L/s K = 1,20 +

- para Q 751 L/s K = 1,80- taxa de infiltrao: 0,1 L/s x Km- taxa de contribuio pluvial parasitria: 3 L/s x Km

50900448517,Q

,

Planta com os dados topogrficos para o exerccio de dimensionamento do interceptorSoluo:a) Trecho I - 15- Clculo de vazo inicialA vazo inicial ser determinada atravs da seguinte expresso:Qi = I

iQ

1KK

+

Onde:

Qi = vazo inicial L/s;

K = coeficiente de pico, conforme expresso recomendada;

K1 = coeficiente de mxima vazo diria = 1,20;

Qi = contribuio mdia inicial de esgoto domstico, L/s;Qi = contribuio mdia inicial de esgoto domstico, L/s;

I = contribuio de infiltrao, L/s;

Qi = (310 + 75) = 385 L/s;

Q = Qi + I = 385 + 0,0001 x 70.000 = 392 L/s;

Como Q 751 L/s K = 1,80

A vazo inicial ser de:

585L/s7 385 x 1,201,80

iQ =+=

- Clculo da vazo finalSem considerar a contribuio pluvial parasitria

Para determinar a vazo final necessrio calcular o coeficiente de pico (K), que funo da vazo mdia ( Q ). Pela frmula, na vazo mdia, dever ser includa a vazo de infiltrao.dever ser includa a vazo de infiltrao.Q = Qf + I = ( 525 + 118 ) + 0,0001 x 83.507 = 651 l/sComo Q 751 L/s K = 1,80A vazo final ser de:

Qf = 1,80 x 643 + 8 = 1.165 L/sConsiderando contribuio pluvial parasitria a contribuio ser de:

Qf = 3 x 83,51 = 251 L/sPortanto, a vazo final ser de:Qf = 1165 + 251 = 1416 L/s

Clculo da declividade mnimaImin = 0,00035 Qi -0,47 = 0,00035 (0,585) -0,47 = 0,00045 m/mComo a declividade de 0,00045 m/m muito pequena, ser adotada uma declividade maior, que permitir o assentamento adequado da tubulao.Portanto, a declividade a ser adotada ser de:I = 0,00070 m/mClculo do dimetroClculo do dimetro

1500 m

Clculo das lminas e velocidadesPara a vazo inicial

= Yi/D = 0,40Vi = 0,94 m/s

44,03 0,00071.165

IfQ

==

tabela

22,11 0,000700,585

IfQ

==tabela

Para a vazo finalYf/D = 0,58Vf = 1,11 m/s

Clculo de tenso trativa (i)Para Yi/D = 0,40 RHi = 0,3225 mi = RHi I = 1000 x 0,3225 x 0,00070 = 0,226 kgf/m2

44,03 IfQ

=tabela

i = 2,26 PaClculo da velocidade crtica (Vc)Para Yf/D = 0,58 RHf = 0,4092 mVc = 6 = 6 = 12,02 m/sAnlise do funcionamento da tubulao, considerando a contribuio pluvial parasitria.Ser verificado se com a contribuio pluvial o interceptor funciona como conduto livre. Para isso necessrio o clculo da lmina.

HfR g 920,40 x 9,81

0,000701,416

IQp

= = 53,52 Yp/D = 0,65 tabela

Trecho I-16Clculo da vazo inicialQi =

= (310 + 75 + 113) = 498 L/sIiQK

K1

+

iQ = (310 + 75 + 113) = 498 L/s= + I = 498 + 0,0001 x 90.545 = 507 L/s

Como 751 l/s K = 1,80

A vazo inicial ser de:

Qi =

i

Q

iQ

Q

l/s 7569 498 x 1,201,80

=+

Clculo da vazo finalSem considerar a contribuio pluvial parasitria

= + I = (525 + 118 + 189) + 0,0001 x 108,052= 843 L/s

Clculo do coeficiente de pico (K):

K = 1,20 + = 1,766

Q

fQ

Q

4485,17K = 1,20 + = 1,766

A vazo final ser de:Qf = 1,766 x 832 + 11 = 1480 L/sConsiderando a contribuio pluvial parasitriaQp = 3 x 108,85 = 324 L/sQf = 1480 + 324 = 1804 L/s

5090,0)843(4485,17

Clculo da declividade mnimaImin = 0,00035 Qi -0,47 = 0,00035 (0,756)-0,47 = 0,00040 m/mSer adotada uma declividade maior pois a cota do PV de jusante do trecho I-16 maior. Para se ter um recobrimento adequada da tubulao ser adotada a declividade de I = 0,0020 m/m.Clculo do dimetro

= = 33,09 1500 mmQ f 1,480

tabela= = 33,09 1500 mm

Clculo das lminas e velocidadesPara a vazo inicial

= = 16,90 Yi/D = 0,33Vi = 1,45 m/s

IQ f

0,00201,480

tabela

IQi

0,00200,756

tabela

Para a vazo final= 33,09 Yi/D = 0,48

Vf = 1,76 m/sClculo de tenso trativa (i)Para Yi/D = 0,33 RHi = 0,2772 m

i = RHi I = 1000 x 0,2772 x 0,0020 = 0,554 kgf/m2 = 5,54 Pa

IQ f

tabela

i = RHi I = 1000 x 0,2772 x 0,0020 = 0,554 kgf/m2 = 5,54 PaClculo da velocidade crtica (Vc)Para Yf/D = 0,48 RHf = 0,3654 mVc = 6 = 6 = 11,36 m/sAnlise do funcionamento da tubulao considerando a contribuio pluvial parasitria

= = Yp/D = 0,55

HfgR 0,3654 x 9,81

IQp

0,00201,804

tabela

Verificao do RemansoFoi admitido que as junes so feitas em 45em planta e concordando com os eixos das tubulaes.As perdas de carga nas junes foram calculadas pela equao:h = c

Sendo V1 e V2 as velocidades para as profundidades normais nas sees 1 e 2 da figura abaixo e c = 0,2, o coeficiente de perda de carga.

( )2gV

-

2gV 22

2

1

As linhas dgua so apresentadas nas folhas anexas a seguir, tendo sido calculados a partir da seo conhecida a jusante de cada trecho.Pode-se observar que em nenhuma situao a lmina dgua supera 85% do dimetro da tubulao em cada trecho. Portanto, o projeto adequado.

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSINTRODUO

Alternativas para transposio do obstculo:

por gravidade, aprofundando a tubulao

por recalque, atravs de elevatria

por gravidade, travessia area (depende do caso) por sifo invertido

Escoamento em conduto forado, por gravidade Clculo da perda de carga distribuda

Frmula Universal: K = 2mm Frmula de Hazen-Williams: C = 100

HIDRULICA DO SIFO INVERTIDOHIDRULICA DO SIFO INVERTIDO

Frmula de Manning: n = 0,015

Clculo da perda de carga localizada

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOS

SIFES INVERTIDOS SIFES INVERTIDOS

LIMPEZA LIMPEZA -- BUCKET MACHINESBUCKET MACHINES

PERDA DE CARGAPERDA DE CARGA

Velocidade

Garantir auto limpeza das tubulaes, pelo menos uma vez por dia Velocidade mnima:

PARMETROS PARA DIMENSIONAMENTOPARMETROS PARA DIMENSIONAMENTO

V > 0,6 m/s, para vazo mdia V > 0,9 m/s, para vazo mxima de um dia qualquer

Velocidade mxima: 3,0 a 4,0 m/s Dimetro mnimo: 150 mm Nmero de tubulaes

Mnimo = 2 Grandes variaes de vazes > 2

PERFIL DO SIFOPERFIL DO SIFO

CMARA DE MONTANTE CMARA DE MONTANTE -- CONTROLE DE VAZO CONTROLE DE VAZO POR STOPPOR STOP--LOGLOG

CMARA DE MONTANTE CMARA DE MONTANTE -- CONTROLE DE VAZO CONTROLE DE VAZO POR VERTEDOR LATERALPOR VERTEDOR LATERAL

DETALHES DA CMARA DE MONTANTEDETALHES DA CMARA DE MONTANTE

DETALHES DA CMARA DE JUSANTE DETALHES DA CMARA DE JUSANTE -- CONTROLE CONTROLE POR STOPPOR STOP--LOGLOG

VENTILAO DO SIFO INVERTIDOVENTILAO DO SIFO INVERTIDOVentilao na cmara de montante Ventilao por tubulao interligando cmara de

montante e jusante

Dimetro da tubulao de ventilao:

SI21

vent.SI101

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSMATERIAIS

Ferro fundido dctil Concreto armado Ao Plstico

PROJETO DE UM SIFO INVERTIDOPROJETO DE UM SIFO INVERTIDOElaborar o projeto de um sifo invertido com os seguintes dados: Vazes de projeto

As vazes afluentes ao sifo ao longo dos anos, ser de acordo com os valores mostrados na figura 5.

Figura 5 - Vazes afluentes ao sifo ao longo dos anos

Pela figura, tm-se as vazes para cada etapa do projeto, as quais so mostradas natabela 1.

Tabela 1 - Vazes afluentes em funo das etapas de implantao do sifo


VAZES (l/s)ETAPAS MDIA MXIMA HORRIA *DIA QUALQUER MXIMAImediata

(Implantao) 80 111 130Primeira Etapa 200 283 336

** Vazo mxima horria dia qualquer - utilizada para verificao da auto - limpeza

Comprimento do sifo: 40 m Caractersticas do coletor que aflui ao sifo:

- dimetro: 800 mm- declividade: 0,0036 m/m- cota da soleira do coletor afluente: 384,00 m

Primeira Etapa(aps 10 anos) 200 283 336Segunda Etapa(aps 20 anos) 328 446 534

Soluo:1. Clculo das tubulaes do sifo invertidoAdmitindo-se que o sifo invertido ser constitudo de 3 tubulaes (1, 2 e 3),de modo que a tubulao 1 atender a etapa imediata, a tubulao 2 mais atubulao 1 atendero a primeira etapa e a tubulao 3 e as demais atenderoa segunda etapa, a seguir sero determinados seus dimetros, considerando-se para a vazo mdia velocidade superior a 0,6 m/s (para a vazo mxima


se para a vazo mdia velocidade superior a 0,6 m/s (para a vazo mximahorria de um dia qualquer, velocidade igual ou superior a 0,9 m/s).- Determinao do dimetro da tubulao 1 para atender o incio de operaodo sifo.Para a vazo mdia de 80 l/s.

2133,060,0

080,011

mV

QS ===

Adotando-se o dimetro comercial mais prximo, resulta em D1 = 400mm.Alternativamente, para vazo mxima horria de um dia qualquer, de 111 l/s


- Determinao do dimetro da tubulao 2 para atender a primeira etapa, em

m0,4120,133 x 41s4

1D ===

pipi

mm 400 1

D em resulta tambmque 2m 0,123 0,900,111

1S ===

- Determinao do dimetro da tubulao 2 para atender a primeira etapa, em primeira aproximao.

Para Qmed = 200 l/s Q2 = 200 - 80 = 120 l/s

2m 0,200 0,60

0,120

V2

Q

2S ===

m ,50500,0200 x 4 24S

2D ===

pipi

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSAdotando-se o dimetro comercial mais prximo, resulta em D2 = 500 mm.Alternativamente, para a vazo mxima horria de um dia qualquer, de 283 l/s.

Q2 = 283 - 111 = 172 l/s

2m 0,1910,9

0,172

2S == , que tambm resulta em D2 = 500 mm

- Determinao do dimetro da tubulao 3 para atender a segunda etapa, emprimeira aproximao.primeira aproximao.Para Qmed = 328 l/s

Q3 = 328 - 200 = 128 l/s

2m 0,213 0,600,128

V3

Q3

S ===

pipi

0,213 x 4

4S3 3

D ==

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSAdotando-se o dimetro comercial mais prximo, resulta em D3 = 500 mm.Alternativamente, para a vazo mxima horria de um dia qualquer, de 446 l/s.Q3 = 446 - 283 = 163 l/s

mm 500 D em resulta tambm que,m ,1810 90,0 0,163

S 3

2 3 ===

2. Clculo da curva caracterstica e a forma de se operar o sifo.Para determinar a curva caracterstica do sifo so calculadas as perdas de carga,Para determinar a curva caracterstica do sifo so calculadas as perdas de carga,que se compem de perdas de carga localizada e perdas de carga distribuda.

- Perda de carga localizada

Tabela 2 - Coeficiente de perda de carga localizada, em funo das peas do sifo Pea ks

entrada 0,502 curvas 45o 0,40sada 1,00

=1,90ks

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSA perda de carga localizada ser calculada atravs da seguinte expresso:

gV2

90,1H2

L =

As tubulaes do sifo sero de ferro fundido dctil classe k-7.As perdas de carga sero calculadas pela frmula Universal, com coeficiente derugosidade uniforme equivalente (K) igual a 2,0 mm. Considerando que ocomprimento do sifo de 40 metros, as perdas de carga totais sero determinadasatravs das tabelas 3 e 4.atravs das tabelas 3 e 4.Tabela 3 - Perda de carga total, em funo da vazo para o sifo com tubulaode 400 mm.

Perdas de carga (m)Vazo(l/s)

Velocidade(m/s) Localizada Distribuda Total

30 0,24 0,01 0,01 0,0260 0,48 0,02 0,04 0,0690 0,71 0,05 0,08 0,13

120 0,95 0,09 0,14 0,23150 1,19 0,14 0,22 0,36180 1,43 0,20 0,32 0,52210 1,67 0,27 0,44 0,71

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSTabela 4 - Perda de carga total, em funo da vazo para o sifo com tubulaode 500 mm

Perdas de carga (m)Vazo(l/s)

Velocidade(m/s) Localizada Distribuda Total

30 0,15 0,01 0,01 0,0260 0,31 0,01 0,01 0,0290 0,46 0,02 0,03 0,05

120 0,61 0,04 0,05 0,09150 0,76 0,06 0,07 0,13180 0,92 0,08 0,10 0,18210 1,07 0,10 0,14 0,24240 1,22 0,14 0,18 0,32

Na figura 6 foram traadas as curvas caractersticas do sifo, determinando-se acurvas de perda de carga para as tubulaes de 400 mm e de 500 mm, e suasrespectivas velocidades.O traado da curva de perda de carga para as associao das tubulaes, foi feitograficamente, considerando-se para uma determinada perda de carga a soma devazes de cada tubulao. Pela distribuio das vazes ao longo do perodo deprojeto e considerando-se as velocidades de auto-limpeza nas diversas tubulaes dosifo, pode-se admitir uma perda de carga mxima de 0,35 metro.

240 1,22 0,14 0,18 0,32270 1,37 0,18 0,22 0,40300 1,52 0,22 0,27 0,49330 1,68 0,27 0,33 0,60


Legenda: H - Perda de Carga, m V - Velocidade, m/s (1) Tubulao de 400 mm (2) Tubulao de 500 mm (3) Tubulao de 500 mm

A forma de operar o sifo, de modo a manter velocidades adequadas, apresentadana figura 6 e na tabela 5.

Figura 6 - Curva caracterstica do sifo invertido e suas condies de operao


Tabela 5 - Variao das velocidades e das perdas de carga nas tubulaes dosifo, em funo do intervalo das vazes.

Intervalo devazes (l/s)

Tubulao emoperao

Variao de velocidades(m/s)

Variao das perdasde carga (m)

80 150 (1) 0,64 1,19 0,10 0,35150 250 (2) ou (3) 0,76 1,27 0,13 0,35

0,74 1,19 no tubo 1250 400 (1)+(2) ou (1)+(3) 0,74 1,19 no tubo 1

0,80 1,27 no tubo 2 ou 30,14 0,35

400 500 (2)+(3) 1,02 1,27 0,23 0,35

500 - 650 (1)+(2)+(3) 0,90 1,19 no tubo 10,99 1,27 nos tubos 2 e 3

0,21 0,35

Pelo que se observa na tabela 5, a condio crtica de operao do sifo situa-se nafase inicial, onde a velocidade para a vazo mdia de 0,64 m/s. Para a vazomxima horria de um dia qualquer de 111 l/s, no incio da operao a velocidade serde 0,88 m/s. Pelo exposto no item 3, para essa velocidade pode-se admitir que haverauto-limpeza nas tubulaes do sifo.

Considerando a forma de operar o sifo e as vazes afluentes, pode-se prever,conforme apresentado na figura 7, o perodo de operao das diversas tubulaes dosifo. (tabela 6).


Figura 7 - Determinao do perodo de operao do sifo em funo da vazo

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSTabela 6 - Perodo de operao das tubulaes do sifo.

Tubulao do Sifo Perodo de operao (anos)(1) 0 1

(2) ou (3) 1 5(1) + (2) ou (1) + (3) 5 13

(2) + (3) 13 18(1) + (2) + (3) 18 - 25(1) + (2) + (3) 18 - 25

3. Nveis de gua nas cmaras do sifo

- Cmara de montantePara a determinao dos nveis de gua nas cmaras do sifo, foram consideradasas vazes que ocasionam as perdas de cargas mximas (DH=0,35 m), conforme seobserva na figura 6. Na tabela 7, esto determinadas as cotas dos nveis de gua nacmara de montante para essas vazes.

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSTabela 7 - Nveis de gua na cmara de montante

Q(L/s)

Y/D(m)

Cota do NA na cmara de montante(m)

150 0,30 384,24

250 0,39 384,31

400 0,50 384,40

500 0,57 384,46

650 0,69 384,55

Na figura 8 so apresentados os detalhes da cmara de montante e o nvel de guamximo.

Figura 8 - Detalhes da cmara de montante

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOS- Cmara de jusanteO nvel de gua na sada do sifo resultante do nvel de gua de montante, menos aperda de carga. Considerando as vazes transportadas pelo sifo que ocasionam asperdas de carga mxima, tem-se os nveis de gua na cmara de jusante, conformeapresentado na tabela 8.Tabela 8 - Nveis de gua na cmara de jusante

Q(L/s)

Cota do NA na cmarade montante (m)

Perda decarga (m)

Cota do NA na cmarade jusante (m)

150 384,24 0,35 383,89150 384,24 0,35 383,89

250 384,31 0,35 383,96

400 384,40 0,35 384,05

500 384,46 0,35 384,11

650 384,55 0,35 384,20

A cota do fundo da cmara de jusante ser definida de modo a no afogar o coletorefluente do sifo. Como o dimetro e a declividade do coletor efluente sero iguais aosdo coletor afluente cmara de montante, as alturas de lminas de gua sero iguais.Assim, a cota do fundo da cmara de jusante dever ser:cota de fundo = 384,00 _ 0,35 = 383,65m.

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSNa figura 9 so apresentados os detalhes da cmara de jusante, inclusive o nvelmximo de gua.

Figura 9 - Detalhes da cmara de jusante

4. Ventilao do sifo4. Ventilao do sifoSer projetada uma tubulao para a ventilao do sifo a ser localizada na cmara demontante, pois est se admitindo que os gases expulsos no afetaro as condiesambientais do local. Seu dimetro ser equivalente a um dcimo das tubulaes dosifo.

222

1 m 0,126 4) 0,40 (

4D

S mm 400 1 =pi=pi=

222

2 m 0,393 4) 0,50 ( 2

4D 2 S mm 500 2 =pi=pi=

A rea equivalente das tubulaes do sifo ser de 0, 519 m2. Portanto a rea datubulao de ventilao do sifo ser de 0,0519 m2 e seu dimetro ser de 250 mm.

SIFES INVERTIDOSSIFES INVERTIDOSNa figura 10 apresentado um esquema da soluo final do exerccio.

Figura 10 - Projeto do Sifo Invertido

MUITO

OBRIGADO!OBRIGADO!

95061429 coleta e transporte esgoto sanitario modo de compatibilidade

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