dimensionamento de sistemas de esgoto sanitÁrio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - UFPEL CENTRO DE ENGENHARIAS - CENG DISCIPLINA: SISTEMAS URBANOS DE ESGOTO DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO Prof. Hugo Alexandre Soares Guedes E-mail: [email protected] Website: wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/

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Page 1: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - UFPEL

CENTRO DE ENGENHARIAS - CENG

DISCIPLINA: SISTEMAS URBANOS DE ESGOTO

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS

DE ESGOTO SANITÁRIO

Prof. Hugo Alexandre Soares Guedes

E-mail: [email protected]

Website: wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/

Page 2: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

PROFUNDIDADE DOS COLETORES

• Máximas:

➢ Passeio: 2,0 a 2,5 m

➢ Eixo ou terço: 3,0 a 4,0 m

➢ Coletores situados abaixo de 4,0 m: projetar coletores

auxiliares para receber ligações prediais

• Mínimas:

➢ Proteção da tubulação

➢ Permite a ligação predial

NORMA: recobrimento mínimo de 0,90 m no leito e

0,65 m no passeio

Page 3: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

PROFUNDIDADE MÍNIMA DOS

COLETORES

Pmín = 1,5 m; Pótimo entre 1,8 m e 2,5 m; Pmáx = 4,5 m

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 4: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

PROFUNDIDADE MÍNIMA DOS

COLETORES

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 5: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

MATERIAIS UTILIZADOS EM TUBULAÇÕES

DE ESGOTO

• Tubos cerâmicos: Ø 100, 150, 200, 250, 300, 350, 375, 400 mm (redes

coletoras)

• Tubos de PVC: Ø 100 a 400 mm (redes coletoras e linhas de recalque)

• Tubos de concreto: Ø 400 a 2000 mm (coletores tronco, emissários e

interceptores)

• Tubos de ferro fundido dúctil: Ø 150 a 1200 mm (linhas de recalque)

• Tubos de polietileno: Ø 63 a 1200 mm (linhas de recalque, emissários

submarinos)

• Tubos de poliéster reforçados com fibra de vidro (PRFV): Ø 150 a

3000 mm (redes coletoras e linhas de recalque)

.

Page 6: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

LIGAÇÕES DE ESGOTO QUANTO A

POSIÇÃO DA REDE COLETORA

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 7: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

LIGAÇÕES DE ESGOTO QUANTO A

POSIÇÃO DA REDE COLETORA

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 8: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

LIGAÇÕES DE ESGOTO QUANTO A

POSIÇÃO DA REDE COLETORA

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 9: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

ESGOTO SANITÁRIO

• Esgoto doméstico

• Esgoto industrial

• Água de infiltração

Page 10: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

VAZÕES

• A contribuição do esgoto doméstico depende dos

seguintes fatores:

➢ População: estudo do crescimento populacional

➢ Consumo de água efetivo “per capita”: q (sem as perdas

físicas)

➢ Coeficiente de retorno esgoto / água: C = 0,80

➢ Coeficientes de variação de vazão:

Coeficiente do dia de maior contribuição: K1

Coeficiente da hora de maior contribuição: K2

Page 11: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

VARIAÇÃO DO CONSUMO

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 12: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

ÁGUA DE INFILTRAÇÃO

• A infiltração na rede depende das condições locais, tais

como:

➢ NA do lençol freático

➢ Tipo de solo

➢ Material da tubulação

➢ Tipo de junta

➢ Qualidade de assentamento dos tubos

NBR 9649: Taxa de infiltração TI = 0,05 a 1,0 L / (s.km)

Page 13: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DESOBSTRUÇÃO DE REDE COLETORA

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 14: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DESOBSTRUÇÃO DE REDE COLETORA

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 15: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DESOBSTRUÇÃO DE REDE COLETORA

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 16: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

CÁLCULO DAS VAZÕES

Page 17: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DETERMINAÇÃO DAS TAXAS DE

CONTRIBUIÇÃO PARA CÁLCULO DAS

REDES COLETORAS

• Rede Simples

• Rede Dupla

• Rede Mista (simples e dupla)

Page 18: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

TAXAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA

REDES SIMPLES

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 19: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

TAXAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA

REDES DUPLAS

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 20: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

TAXAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA

REDES SIMPLES E DUPLAS

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 21: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

CÁLCULO DAS VAZÕES NOS TRECHOS

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 22: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 23: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 24: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 25: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DECLIVIDADE MÍNIMA

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 26: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DIÂMETRO, VELOCIDADE MÁXIMA E

DECLIVIDADE MÁXIMA

• Critério de projeto: Lâmina máxima (y/D) = 0,75 ou 75%, e

para manter essa lâmina, o diâmetro mínimo necessário pode

ser calculado diretamente por (n = 0,013):

em que,

I0 = declividade, em [m/m]

Qf = vazão final de jusante do trecho, em [m³/s]

d0 = diâmetro, em [m]

Page 27: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DIÂMETRO, VELOCIDADE MÁXIMA E

DECLIVIDADE MÁXIMA

• Para todos os trechos da rede devem ser estimadas as

vazões de início e fim de plano (Qi e Qf).

• Inexistindo dados pesquisados e comprovados, com

qualidade estatística, recomenda-se como o menor valor de

vazão, 1,5 L/s em qualquer trecho.

• Os diâmetros a empregar devem ser previstos nas normas e

especificações brasileiras relativa aos diversos materiais. A

NBR 9649 (NB 567) de 1986 da ABNT admite o diâmetro

mínimo DN 100.

Page 28: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DIÂMETRO, VELOCIDADE MÁXIMA E

DECLIVIDADE MÁXIMA

• Para manter a velocidade máxima em 5 m/s, pode ser

utilizada a expressão aproximada da declividade máxima

(válida para n = 0,013):

em que: Imin em m/m e Qf em L/s.

• A declividade de cada trecho da rede coletora não deve

ser inferior à mínima admissível e nem superior à máxima

calculada.

Page 29: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

COMO CALCULAR A DECLIVIDADE...

• Quando o coletor a montante está com a profundidade

ou recobrimento mínimo e a declividade do terreno é

maior ou igual a declividade mínima:

• a declividade no trecho fica igual a declividade do terreno

• e a profundidade tanto a montante, como a jusante, igual ao

recobrimento mínimo mais o diâmetro da tubulação.

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 30: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

COMO CALCULAR A DECLIVIDADE...

• Quando a declividade do terreno é menor que a

declividade mínima (plano ou até negativa):

• a declividade no trecho fica igual a declividade mínima

• e a profundidade (ou o recobrimento) a jusante pode ser

calculada.

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 31: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

COMO CALCULAR A DECLIVIDADE...

• Se o coletor a montante está acima da profundidade ou

recobrimento mínimo e a declividade do terreno > Imin:

• procura retornar para a profundidade ou recobrimento

mínimo

• se o I resultar em valor inferior a mínima, utilizar a Imin

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 32: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

COMO CALCULAR A DECLIVIDADE...

• Quando a declividade do terreno for muito acentuada:

• utilizar declividade máxima nos trechos

• utilizar degraus ou PVs com tubos de queda

• pode ser necessário reduzir a distância entre os PVs ou TILsFonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 33: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

PROFUNDIDADE DO PV/PI A JUSANTE (m)

• Anota-se o maior valor entre as profundidades de

jusante dos trechos concorrentes a essa singularidade.

• Sua utilidade é detectar eventuais degraus que

necessitem tubos de queda (declividade do terreno maior

que a declividade máxima), cuja ocorrência obriga a

utilização de PV e anotação na coluna referente às

observações.

Page 34: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular

Page 35: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular

Page 36: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular

Page 37: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular

Usando a Tabela...

Page 38: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

VELOCIDADE FINAL DE ESCOAMENTO DE

INÍCIO E FINAL DE PLANO

Usando a Tabela...

Page 39: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

VELOCIDADE DE ESCOAMENTO DE INÍCIO E

FINAL DE PLANO

Usando a Tabela...

• Calcular a velocidade de escoamento:

V = valor encontrado x √Ip

• Caso o valor de V seja superior a velocidade crítica,

deve ser alterada a declividade de projeto ou o diâmetro

do coletor.

Page 40: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

VELOCIDADE CRÍTICA

• Norma da ABNT NBR 9649/1986:

➢ Quando a velocidade final Vf é superior à velocidade

crítica Vc, a maior lâmina admissível deve ser 50% do

diâmetro do coletor, assegurando-se a ventilação do

trecho.

➢ A velocidade crítica é definida por:

sendo g a aceleração da gravidade e RH, o raio hidráulico.

Page 41: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

VELOCIDADE CRÍTICA

Page 42: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

TENSÃO TRATIVA OU TENSÃO DE ARRASTE

A tensão trativa é definida com uma tensão tangencial

exercida sobre a parede do conduto pelo líquido escoado.

Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

Page 43: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

TENSÃO TRATIVA

Page 44: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

EXEMPLO DE TABELA DE

DIMENSIONAMENTO

Page 45: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

EXEMPLO DE TABELA DE

DIMENSIONAMENTO

Page 46: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

DETALHAMENTO E INFORMAÇÕES

Page 47: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

REFERÊNCIAS

ALEN SOBRINHO, P.; CONTRERA, R.C. Sistemas de Esgoto Sanitário.Apresentação da disciplina Saneamento II. São Paulo. EscolaPolitécnica da Universidade de São Paulo. Acesso em: 16/12/2013.