DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - UFPEL CENTRO DE ENGENHARIAS - CENG DISCIPLINA: SISTEMAS URBANOS DE ÁGUA E ESGOTO DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO Prof. Hugo Alexandre Soares Guedes hugo.guedes@ufpel.edu.br Website: wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/ 2º semestre de 2014

2 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

3 PROFUNDIDADE MÍNIMA DOS COLETORES P mín = 1,5 m; P ótimo entre 1,8 m e 2,5 m; P máx = 4,5 m Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

4 PROFUNDIDADE MÍNIMA DOS COLETORES Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

5 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).

6 LIGAÇÕES DE ESGOTO QUANTO A POSIÇÃO DA REDE COLETORA Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

7 LIGAÇÕES DE ESGOTO QUANTO A POSIÇÃO DA REDE COLETORA Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

8 LIGAÇÕES DE ESGOTO QUANTO A POSIÇÃO DA REDE COLETORA Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

9 ESGOTO SANITÁRIO Esgoto doméstico Esgoto industrial Água de infiltração

10 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: K 1 Coeficiente da hora de maior contribuição: K 2

11 VARIAÇÃO DO CONSUMO Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

12 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)

13 DESOBSTRUÇÃO DE REDE COLETORA Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

14 DESOBSTRUÇÃO DE REDE COLETORA Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

15 DESOBSTRUÇÃO DE REDE COLETORA Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

16 CÁLCULO DAS VAZÕES

17 DETERMINAÇÃO DAS TAXAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA CÁLCULO DAS REDES COLETORAS Rede Simples Rede Dupla Rede Mista (simples e dupla)

18 TAXAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA REDES SIMPLES Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

19 TAXAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA REDES DUPLAS Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

20 TAXAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA REDES SIMPLES E DUPLAS Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

21 CÁLCULO DAS VAZÕES NOS TRECHOS Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

22 Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

23 Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

24 Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

25 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)

26 DECLIVIDADE MÍNIMA Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

27 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, I 0 = declividade, em [m/m] Q f = vazão final de jusante do trecho, em [m³/s] d 0 = diâmetro, em [m]

28 DIÂMETRO, VELOCIDADE MÁXIMA E DECLIVIDADE MÁXIMA Para todos os trechos da rede devem ser estimadas as vazões de início e fim de plano (Q i e Q f ). 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.

29 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: I min em m/m e Q f em L/s. A declividade de cada trecho da rede coletora não deve ser inferior à mínima admissível e nem superior à máxima calculada.

30 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)

31 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)

32 COMO CALCULAR A DECLIVIDADE... Se o coletor a montante está acima da profundidade ou recobrimento mínimo e a declividade do terreno > I min : procura retornar para a profundidade ou recobrimento mínimo se o I resultar em valor inferior a mínima, utilizar a I min Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

33 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 TILs Fonte: ALEM SOBRINHO & CONTRERA (2013)

34 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 (altura 0,50), cuja ocorrência obriga a utilização de PV e anotação na coluna referente às observações.

35 CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular

36 CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular

37 CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular

38 CÁLCULO DA LÂMINA: seção circular Usando a Tabela...

39 VELOCIDADE FINAL DE ESCOAMENTO DE INÍCIO E FINAL DE PLANO Usando a Tabela...

40 VELOCIDADE DE ESCOAMENTO DE INÍCIO E FINAL DE PLANO Usando a Tabela... Calcular a velocidade de escoamento: V = valor encontrado x I p Caso o valor de V seja superior a velocidade crítica, deve ser alterada a declividade de projeto ou o diâmetro do coletor.

41 VELOCIDADE CRÍTICA Norma da ABNT NBR 9649/1986: Quando a velocidade final V f é superior à velocidade crítica V c, 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 R H, o raio hidráulico.

42 VELOCIDADE CRÍTICA

43 TENSÃO TRATIVA

44 EXEMPLO DE TABELA DE DIMENSIONAMENTO

45 EXEMPLO DE TABELA DE DIMENSIONAMENTO

46 DETALHAMENTO E INFORMAÇÕES

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