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

SIFES INVERTIDOS

INTRODUO

Escoamento em conduto forado, por gravidade

Clculo da perda de carga distribuda Frmula Universal: K = 2mm

Frmula de Hazen-Williams: C = 100

Frmula de Manning: n = 0,015

Clculo da perda de carga localizada

HIDRULICA DO SIFO INVERTIDO

SIFES INVERTIDOS

SIFES INVERTIDOS

LIMPEZA - BUCKET MACHINES

PERDA DE CARGA

Velocidade

Garantir auto limpeza das tubulaes, pelo menos uma vez

por dia

Velocidade mnima:

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

PARMETROS PARA DIMENSIONAMENTO

PERFIL DO SIFO

CMARA DE MONTANTE - CONTROLE DE VAZO

POR STOP-LOG

CMARA DE MONTANTE - CONTROLE DE VAZO

POR VERTEDOR LATERAL

DETALHES DA CMARA DE MONTANTE

DETALHES DA CMARA DE JUSANTE - CONTROLE

POR STOP-LOG

VENTILAO DO SIFO INVERTIDO

Dimetro da tubulao de ventilao:

SI2

1vent.SI

10

1

Ventilao na cmara de montante Ventilao por tubulao interligando cmara de

montante e jusante

SIFES INVERTIDOS

MATERIAIS

Ferro fundido dctil Concreto armado Ao Plstico

PROJETO DE UM SIFO INVERTIDO

Elaborar o projeto de um sifo invertido com

os seguintes dados:

Vazes de projetoAs 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 na

tabela 1.

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

* 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

SIFES INVERTIDOS

VAZES (l/s)

ETAPASMDIA

MXIMA HORRIA *DIA QUALQUER

MXIMA

Imediata(Implantao)

80 111 130

Primeira Etapa(aps 10 anos)

200 283 336

Segunda Etapa(aps 20 anos)

328 446 534

Soluo:

1. Clculo das tubulaes do sifo invertido

Admitindo-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 a

tubulao 1 atendero a primeira etapa e a tubulao 3 e as demais atendero

a 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

horria de um dia qualquer, velocidade igual ou superior a 0,9 m/s).

- Determinao do dimetro da tubulao 1 para atender o incio de operao

do sifo.

Para a vazo mdia de 80 l/s.

SIFES INVERTIDOS

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

SIFES INVERTIDOS

- 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

m0,4120,133 x 41

s4

1D

mm 400 1

D em resulta tambmque 2m 0,123 0,90

0,111

1S

2m 0,200 0,60

0,120

V2

Q

2S

m ,50500,0200 x 4

24S

2

D

SIFES INVERTIDOS

Adotando-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, em

primeira aproximao.

Para Qmed = 328 l/s

Q3 = 328 - 200 = 128 l/s

2m 0,213 0,60

0,128

V

3Q

3S

0,213 x 4

4S3

3D

SIFES INVERTIDOS

Adotando-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,

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 0,50

2 curvas 45o

0,40

sada 1,00

1,90ks

SIFES INVERTIDOS

A perda de carga localizada ser calculada atravs da seguinte expresso:

g

V

290,1H

2

L

As tubulaes do sifo sero de ferro fundido dctil classe k-7.

As perdas de carga sero calculadas pela frmula Universal, com coeficiente de

rugosidade uniforme equivalente (K) igual a 2,0 mm. Considerando que o

comprimento do sifo de 40 metros, as perdas de carga totais sero determinadas

atravs das tabelas 3 e 4.

Tabela 3 - Perda de carga total, em funo da vazo para o sifo com tubulao

de 400 mm.

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

Velocidade(m/s) Localizada Distribuda Total

30 0,24 0,01 0,01 0,02

60 0,48 0,02 0,04 0,06

90 0,71 0,05 0,08 0,13

120 0,95 0,09 0,14 0,23

150 1,19 0,14 0,22 0,36

180 1,43 0,20 0,32 0,52

210 1,67 0,27 0,44 0,71

SIFES INVERTIDOS

Tabela 4 - Perda de carga total, em funo da vazo para o sifo com tubulao

de 500 mm

Na figura 6 foram traadas as curvas caractersticas do sifo, determinando-se a

curvas de perda de carga para as tubulaes de 400 mm e de 500 mm, e suas

respectivas velocidades.

O traado da curva de perda de carga para as associao das tubulaes, foi feito

graficamente, considerando-se para uma determinada perda de carga a soma de

vazes de cada tubulao. Pela distribuio das vazes ao longo do perodo de

projeto e considerando-se as velocidades de auto-limpeza nas diversas tubulaes do

sifo, pode-se admitir uma perda de carga mxima de 0,35 metro.

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

Velocidade(m/s) Localizada Distribuda Total

30 0,15 0,01 0,01 0,02

60 0,31 0,01 0,01 0,02

90 0,46 0,02 0,03 0,05

120 0,61 0,04 0,05 0,09

150 0,76 0,06 0,07 0,13

180 0,92 0,08 0,10 0,18

210 1,07 0,10 0,14 0,24

240 1,22 0,14 0,18 0,32

270 1,37 0,18 0,22 0,40

300 1,52 0,22 0,27 0,49

330 1,68 0,27 0,33 0,60

SIFES INVERTIDOS

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

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

A forma de operar o sifo, de modo a manter velocidades adequadas, apresentada

na figura 6 e na tabela 5.

SIFES INVERTIDOS

Tabela 5 - Variao das velocidades e das perdas de carga nas tubulaes do

sifo, 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 0,35

150 250 (2) ou (3) 0,76 1,27 0,13 0,35

250 400 (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 1

0,99 1,27 nos tubos 2 e 30,21 0,35

Pelo que se observa na tabela 5, a condio crtica de operao do sifo situa-se na

fase inicial, onde a velocidade para a vazo mdia de 0,64 m/s. Para a vazo

mxima horria de um dia qualquer de 111 l/s, no incio da operao a velocidade ser

de 0,88 m/s. Pelo exposto no item 3, para essa velocidade pode-se admitir que haver

auto-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 do

sifo. (tabela 6).

SIFES INVERTIDOS

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

SIFES INVERTIDOS

Tabela 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

3. Nveis de gua nas cmaras do sifo

- Cmara de montante

Para a determinao dos nveis de gua nas cmaras do sifo, foram consideradas

as vazes que ocasionam as perdas de cargas mximas (DH=0,35 m), conforme se

observa na figura 6. Na tabela 7, esto determinadas as cotas dos nveis de gua na

cmara de montante para essas vazes.

SIFES INVERTIDOS

Tabela 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 gua

mximo.

Figura 8 - Detalhes da cmara de montante

SIFES INVERTIDOS

- Cmara de jusante

O nvel de gua na sada do sifo resultante do nvel de gua de montante, menos a

perda de carga. Considerando as vazes transportadas pelo sifo que ocasionam as

perdas de carga mxima, tem-se os nveis de gua na cmara de jusante, conforme

apresentado na tabela 8.

Tabela 8 - Nveis de gua na cmara de jusante

Q

(L/s)Cota do NA na cmara

de montante (m)Perda decarga (m)

Cota do NA na cmarade jusante (m)

150 384,24 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 coletor

efluente do sifo. Como o dimetro e a declividade do coletor efluente sero iguais aos

do 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 INVERTIDOS

Na figura 9 so apresentados os detalhes da cmara de jusante, inclusive o nvel

mximo de gua.

Figura 9 - Detalhes da cmara de jusante

4. Ventilao do sifo

Ser projetada uma tubulao para a ventilao do sifo a ser localizada na cmara de

montante, pois est se admitindo que os gases expulsos no afetaro as condies

ambientais do local. Seu dimetro ser equivalente a um dcimo das tubulaes do

sifo.2

22

1 m 0,126 4

) 0,40 (

4

D S mm 400 1

222

2 m 0,393 4

) 0,50 ( 2

4

D 2 S mm 500 2

A rea equivalente das tubulaes do sifo ser de 0, 519 m2. Portanto a rea da

tubulao de ventilao do sifo ser de 0,0519 m2 e seu dimetro ser de 250 mm.

SIFES INVERTIDOS

Na figura 10 apresentado um esquema da soluo final do exerccio.

Figura 10 - Projeto do Sifo Invertido