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Dissertação sobre sitemas de esgotos

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  • Sistemas Prediais de Drenagem de guas

    Pluviais e Freticas

    Eduardo Joo Vindeirinho Rino

    Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

    Engenharia Civil

    Jri

    Presidente: Professor Augusto Martins Gomes

    Orientadores: Professor Albano Lus Rebelo da Silva das Neves e Sousa

    Professora Maria Cristina de Oliveira Matos Silva

    Vogal: Professora Filipa Maria Santos Ferreira

    Outubro de 2011

  • II

    (Pgina em branco)

  • III

    Resumo

    A presente dissertao pretende reunir informao sobre sistemas prediais de drenagem de

    guas pluviais e freticas. Para tal, foi efectuada uma pesquisa de bibliografia, legislao e

    normalizao nacional e internacional relativa ao tema, a qual permitiu descrever a evoluo

    histrica destes sistemas de drenagem, identificar os diversos sistemas de drenagem

    actualmente disponveis, avaliar as exigncias de cada componente dos sistemas, e definir

    os mtodos de dimensionamento mais adequados a cada situao. A ttulo ilustrativo, os

    diferentes mtodos de dimensionamento analisados foram aplicados a um caso de estudo

    fictcio.

    A presente dissertao pretende ainda constituir um documento de apoio ao projecto de

    redes prediais de drenagem de guas pluviais e freticas, no qual podem ser encontradas

    recomendaes relativas escolha dos traados e materiais da canalizao, bem como um

    conjunto de regras de boa prtica relativas ao conforto dos ocupantes dos edifcios e s

    condies de funcionamento e manuteno dos sistemas. O controlo do rudo, a fixao das

    canalizaes s estruturas e as condies de acesso canalizao para operaes de

    manuteno e limpeza so problemas recorrentes que aqui se abordam.

    Palavras-chave: instalaes prediais; drenagem de gua pluviais e freticas;

    dimensionamento; traado; materiais; tubagens.

  • IV (Pgina em branco)

  • V

    Abstract

    The present thesis aims to gather information on building drainage systems for rain and

    ground water. A review of bibliography, legislation and national and international standards on

    the subject was made and then historical evolution of such drainage systems was described,

    the available drainage systems were identified, the requirements of each system components

    were assessed, and the most adequate design methods for each situation were defined.

    Illustratively, the different analysed design methods were applied to a fictitious case study.

    The present dissertation also aims to constitute a document to support the design of building

    drainage systems for rain and ground water, in which recommendations relative to pipe

    location or materials can be found, as well as a set of good practice rules relative to the

    comfort of building users and the working and maintenance conditions. Noise control, fixation

    of pipes to structures and access conditions for maintenance and cleaning operations are

    recurring problems which are discussed in this thesis.

    Keywords: building services; rain and ground water drainage; design; location; materials;

    pipes.

  • VI (Pgina em branco)

  • VII

    Simbologia

    Smbolo Grandeza Unidades

    ! Peso volmico N/m3

    ! Viscosidade m2/s

    ! Rendimento de uma bomba %

    A rea da seco de passagem do fluxo escoado m2

    Ac rea de contribuio m2

    Acal rea de seco da caleira mm2

    Acrp rea de seco transversal de uma cmara retentora de pesados m

    2

    Adesc rea de seco do descarregador mm2

    Aw rea de superfcie de uma cmara de bombagem m2

    C Coeficiente de escoamento Adimensional

    c Coeficiente de vazo Adimensional

    CMDD Capitao mdia diria l

    D Dimetro da tubagem mm

    di Dimetro interno da tubagem mm

    Ed Espaamento entre drenos tubulares m

    f Grau de enchimento Adimensional

    FL Factor de capacidade Adimensional

    Fs Factor de forma Adimensional

    g Acelerao gravtica m/s2

    H Altura manomtrica m.c.a.

    h Altura de gua mm

    Ha Altura manomtrica de aspirao m

    Hatm Altura manomtrica representativa da presso atmosfrica m

    Hc Altura manomtrica de compresso m

    hk Altura de precipitao em cada dia mm

    HMA Altura mxima de aspirao m

    Hn Altura da napa acima os drenos m

    I Intensidade de precipitao l/min.m2

  • VIII

    Smbolo Grandeza Unidades

    i Inclinao m/m

    Ja Perda de carga na tubagem de aspirao m

    Jc Perda de carga na tubagem de compresso m

    K Rugosidade da tubagem m1/3.s-1

    k Coeficiente de perda de carga Adimensional

    k0 Coeficiente de sada Adimensional

    Kf Permeabilidade m/s

    Lw Comprimento do descarregador sobre o qual a gua pode escoar mm

    N Nmero horrio de arranques de um elemento de bombagem Adimensional

    Nest Nmero de pessoas numa habitao Adimensional

    NPSH Net positive suction head capacidade de aspirao m

    NS Dimenso nominal de um separador de hidrocarbonetos Adimensional

    p Presso Pa

    P Potncia de uma bomba W

    Psub,pl Percentagem do consumo de gua pluvial %

    Q Caudal escoado m3/s

    Qa Caudal afluente numa cmara de bombagem l/s

    Qb Caudal escoado por um elemento de bombagem l/s

    Qc Caudal de clculo m3/s

    Qcal Capacidade de uma caleira l/s

    Qeq Capacidade de uma caleira rectangular equivalente l/s

    Qramal Capacidade de um ramal de descarga l/s

    QTQ Capacidade de um tubo de queda l/s

    Rh Raio hidrulico m

    S Diferena entre volume de gua pluvial consumido e captado m3

    Svd Seco de uma vala drenante m2

    v Velocidade de escoamento m/s

    Vcons,pl Volume de gua pluvial consumido m3

    Vpl,anual Volume anual de gua pluvial m3

  • IX

    Smbolo Grandeza Unidades

    VRippl Volume do reservatrio segundo o mtodo de Rippl m3

    Vut Volume til de uma cmara de bombagem m3

    z Cota geomtrica m

  • X

    (Pgina em branco)

  • XI

    ndice

    1. INTRODUO ................................................................................................................... 1 1.1. Motivao e objectivos ............................................................................................. 1 1.2. Estrutura geral ........................................................................................................... 1

    2. CONTEXTO HISTRICO .................................................................................................. 3 2.1. Redes urbanas ........................................................................................................... 3 2.2. Redes Prediais ........................................................................................................... 7

    3. INSTALAO E TRAADO DA REDE DE DRENAGEM PLUVIAL ................................ 9 3.1. Introduo .................................................................................................................. 9 3.2. Lanamento de guas na rede pblica ................................................................. 10 3.3. Sistemas bsicos de drenagem de guas pluviais .............................................. 11

    3.3.1. Drenagem gravtica ............................................................................................. 11 3.3.2. Drenagem com elevao .................................................................................... 12 3.3.3. Sistema misto ..................................................................................................... 12

    3.4. Constituio dos Sistemas ..................................................................................... 12 3.4.1. Regras de instalao e traado .......................................................................... 13

    3.4.1.1. Componentes lineares (de tubagem) do sistema ......................................... 14 3.4.2. Acessrios .......................................................................................................... 16

    3.4.2.1. Ralos ............................................................................................................ 16 3.4.2.2. Sifes ........................................................................................................... 17 3.4.2.3. Cmaras de inspeco ................................................................................. 17 3.4.2.4. Cmara de ramal de ligao ........................................................................ 18 3.4.2.5. Descarregadores e orifcios ......................................................................... 18

    3.4.3. Instalaes complementares ao sistema ............................................................ 19 3.4.3.1. Sistemas elevatrios .................................................................................... 19 3.4.3.2. Cmaras de reteno ................................................................................... 21

    4. DIMENSIONAMENTO DA REDE DE DRENAGEM PLUVIAL ........................................ 25 4.1. Introduo ................................................................................................................ 25 4.2. Noes bsicas de hidrulica ................................................................................ 25

    4.2.1. Tipos de escoamento .......................................................................................... 25 4.2.2. Caudal ................................................................................................................. 25 4.2.3. Teorema de Bernoulli .......................................................................................... 26 4.2.4.