Recomendações para o Projeto e Dimensionamento. Profª Gersina N.R.C. Junior

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1 Recomendações para o Projeto e Dimensionamento Profª Gersina N.R.C. Junior

2 Vazão; Recomendações Para Projeto Principais recomendações que o projetista deve observar: Diâmetro mínimo; Lâmina d água máxima; Declividade mínima; Tensão trativa; Velocidade de escoamento e velocidade crítica; Profundidade e recobrimento do coletor de esgoto; Poço de visita; Coletores e interceptores; Coeficientes;

3 Recomendações Para Projeto Vazão De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b), Na NBR Caso inexistam dados pesquisados e comprovados, com validade estatística, A menor vazão que deve ser admitida em qualquer trecho no dimensionamento é de 1,5 L/s Corresponde à vazão de uma válvula de descarga de vaso sanitário

4 Vazão Recomendações Para Projeto Efluentes industriais O projetista deve ter dados atualizados da localização e vazão das industrias existentes. Estimativa de expansão do segmento industrial na área esgotada Obs: algumas vezes a vazão de efluente industrial pode ser muito maior do que a contribuição doméstica no trecho.

5 Visitar as industrias, observar horário de lançamento dos efluentes industriais. Vazão Recomendações Para Projeto Efluentes industriais Informações nem sempre fácil de se obter, solicitar auxílio de entidades: Federação ou Associação de Indústrias do estado e do município; CREA; Secretarias de Meio Ambiente (estado e município).

6 Diâmetro mínimo Recomendações Para Projeto De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b), Na NBR É recomendado o diâmetro mínimo de 100 mm Em casos justificados pode ser utilizado 150 mm ou 200 mm como diâmetro mínimo da rede coletora Em coletores auxiliares com vazões pequenas pode ser utilizado o diâmetro de 100 mm.

7 Objetivo: assegurar que a tubulação funcione como conduto livre para a vazão de final de plano Recomendações Para Projeto Lâmina D água Máxima De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b), Na NBR Igual ou inferior a 75% do diâmetro do coletor

8 Recomendações Para Projeto Declividade Mínima A declividade do projeto do coletor é estabelecida a partir do conhecimento da declividade mínima recomendada na NBR 9649 e da declividade do terreno. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b), Na NBR 9649, recomenda a declividade mínima que satisfaça a autolimpeza nas tubulações pelo menos uma vez por dia, de acordo com a seguinte expressão:

9 Expressão: Recomendações Para Projeto Declividade Mínima Imín 0,0055 x Qi -0,47 Em que: Imín = Declividade mínima, m/m; Qi = Vazão de jusante de início de plano, L/s.

10 Recomendações Para Projeto Declividade Mínima A declividade do terreno (It) é calculada pela diferença entre a CTM(conta do terreno a montante) e CTJ(conta do terreno a jusante): It CTM - L CTJ Comprimento do trecho

11 A declividade deve ser a mínima possível, uma vez que a profundidade aumenta ao longo do trecho. Recomendações Para Projeto Declividade Mínima Em terreno com elevação de montante para jusante

12 Em terreno plano Recomendações Para Projeto Declividade Mínima A declividade deve ser a mínima possível, uma vez que a profundidade aumenta ao longo do trecho.

13 Recomendações Para Projeto Declividade Mínima O ideal:coletor em terreno acompanhando com a declividade do terreno

14 Recomendações Para Projeto Declividade Mínima Portanto sempre que possível, o projetista deve aproveitar o topografia do terreno para evitar: Coletores com grandes profundidades; Coletores com grandes diâmetros; Coletores com grandes extensões; Singularidades com profundidade excessiva; Estações elevatórias de esgoto em quantidade e em profundidade excessiva.

15 Recomendações Para Projeto Tensão Trativa Ou Tensão de Arraste Regime permanente é admitido A vazão varia ao longo do tempo As partículas sólidas tendem a depositar-se no fundo do coletor

16 Recomendações Para Projeto Tensão Trativa A tensão trativa é a grandeza física que promove o arraste do material sedimentado. É a força que promove a autolimpeza do conduto atuando junto a parede da tubulação na parcela correspondente ao perímetro molhado A tensão trativa é definida como uma tensão tangencial exercida sobre a parede do conduto líquido escoado.

17 Recomendações Para Projeto Tensão Trativa A tensão trativa calculada pela é equação: x RH x Ip m que: = tensão trativa média [Pa] RH = raio hidráulico [m] I p = declividade de projeto da tubulação [m/m] = peso específico do esgoto, 10 4 [N/m 3 ] Ou 10 4 kgf/m 3 Representa um valor médio da tensão ao longo do perímetro molhado da seção transversal considerada

18 Tensão Trativa e o Arraste do Materiais Sólidos Material sólido encontrado no esgoto: Partículas orgânicas e Inorgânicas Gravidade Partículas

19 Tensão Trativa e o Arraste do Materiais Sólidos Estudo da deposição dessas partículas Bastante complexo Vazão do esgoto varia ao longo do tempo O movimento do líquido é na realidade variado Embora se admita para o dimensionamento das tubulações de esgoto, movimento permanente e uniforme

20 Tensão Trativa e o Arraste do Materiais Sólidos A tensão trativa crítica é definida como uma tensão mínima necessária para o início do movimento das partículas depositadas nas tubulações de esgoto Valor normalmente determinado através de pesquisa em campo, depende de vários fatores: Peso específico da partícula e do líquido; Dimensões da partícula; Viscosidade do líquido.

21 Tensão Trativa e o Arraste do Materiais Sólidos Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b), na NBR 9649, cada trecho da rede coletora deve ser dimensionado pelo critério da tensão trativa com valor maior ou igual a: Equação x RH x Ip

22 Tensão Trativa e o Controle de Sulfeto O sulfeto de hidrogênio(h 2 S) ou gás sulfidrico. É o mais importante gás observado em sistemas de coleta e transporte de esgoto sanitário, associado à produção de odores desagradáveis, corrosão e toxidez. H 2 S Odor característico de ovo podre, é extremamente tóxico, é corrosivo a metais como ferro, zinco, cobre, chumbo e cádmio, precursor de ácido sulfúrico(h 2 SO 4 ).

23 Tensão Trativa e o Controle de Sulfeto Sulfeto em Esgoto Sanitário Provenientes: Despejos industriais; Águas de infiltração; Decomposição anaeróbia da matéria orgânica contendo enxofre Principal origem de sulfeto em esgoto sanitário é devido a ação de bactérias que reduzem o sulfato para obter energia para sua manutenção e crescimento.

24 Tensão Trativa e o Controle de Sulfeto Em tubulações curtas e esgoto fresco encontramos bastante oxigênio dissolvido. Não apresentam problemas relativos a sulfetos de hidrogênio(h 2 S) ou gás sulfidrico.

25 Tensão Trativa e o Controle de Sulfeto Redes extensas e velocidades baixas o oxigênio dissolvido diminui, prevalecendo conduções anaeróbias no esgoto o que propicia nos coletores-tronco, interceptores e emissários o aparecimento de sulfetos e o desprendimento de sulfetos de hidrogênio.

26 PROCESSOS QUE OCORREM EM CONDUTOS DE ESGOTO COM OXIGÊNIO SUFICIENTE PARA PREVENIR A ENTRADA DO SULFETO NO ESGOTO

27 PROCESSOS QUE OCORREM EM CONDUTOS DE ESGOTO SOB CONDIÇÕES DE FORMAÇÃO DO SULFETO

28 Corrosão Causada Por Sulfeto De Hidrogênio Representação esquemática de desenvolvimento típico de concreto armado de corrosão em tubo

29 Corrosão Causada Por Sulfeto De Hidrogênio DISTRIBUIÇÃO DESIGUAL DA CORROSÃO EM TUBO DE CONCRETO DEVIDO AO ÁCIDO SULFÚRICO

30 EXEMPLO: INTERCEPTOR RETANGULAR CORROÍDO POR ÁCIDO SULFÚRICO

31 Recomendações Para Projeto Velocidade de Escoamento e Velocidade Crítica Para determinado conduto A velocidade de escoamento e a vazão são tanto maiores quanto mais acentuada for a sua declividade Velocidade máxima tolerada solução mais econômica?

32 Recomendações Para Projeto Velocidade de Escoamento e Velocidade Crítica Pelo fato das declividades elevadas contribuírem para grandes profundidades e entrada de bolhas no escoamento, na NBR 9649, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b), sugere que a máxima declividade admissível é aquela para a qual se tenha velocidade final de escoamento de 5m/s.

33 Escoamento Em Tubulações Com Grande Declividade

34 Detalhes do Lançamento de Gotas D água Devido a Turbulência na Superfície do Escoamento

35 Escoamento Aerado

36 Recomendações Para Projeto QuandoVelocidade a velocidade final de (Vf) Escoamento é superior à velocidade e crítica (Vc), a maior lâmina de água admissível deve ser de 50% dovelocidade diâmetro coletor. Crítica Para o caso de se ter Y/D > 0,5 geralmente o mais adequado é aumentar o diâmetro do coletor. A velocidade crítica é definida por: Vc Velocidade de Escoamento e 6 Velocidade Crítica g x RH onde: Vc = velocidade crítica, m/s; RH= raio hidráulico para a vazão final, m; g= aceleração da gravidade, m/s 2

37 Recomendações Para Projeto Profundidade Mínima do Coletor Predial Para que ocorra adequada conexão do coletor predial com o coletor de esgoto sanitário, o projetista deve atentar para a profundidade mínima no ponto de conexão, e é relacionada com:

38 Recomendações Para Projeto Profundidade Mínima do Coletor Predial p = a + il + h + h c Onde: p = profundidade mínima do coletor público, m a = distância entre a geratriz inferior interna do coletor público até a geratriz inferior interna do ramal predial, m i = declividade do rama predial, m/m L = distância entre o coletor público e a caixa de inspeção, m h = desnível entre a via pública e o aparelho sanitário mais desfavorável, m h c = altura da caixa de inspeção

39 Recomendações Para Projeto Profundidade Mínima do Coletor Predial Valores de a e i para diferentes diâmetros e declividades do ramal predial e do coletor público

40 Recomendações Para Projeto Profundidade e Recobrimento do Coletor de Esgoto

41 Profundidade e Recobrimento do Coletor de Esgoto O conhecimento do subsolo será indispensável para se ter idéia da presença de rochas, solos de baixa resistência, lençol freático e outros problemas Ideal Recomendações Para Projeto Reconhecimento completo do subsolo - Sondagens Custo elevado

42 Profundidade e Recobrimento do Coletor de Esgoto Para a norma NBR 9649: Recomendações Para Projeto A rede coletora não deve ser aprofundada para atendimento de economia com cota de soleira abaixo do nível da rua. As profundidades mínimas são estabelecidas para atender as condições de recobrimento mínimo, para proteção da tubulação e, também permitir que a ligação predial seja executada adequadamente

43 Recomendações Para Projeto Profundidade e Recobrimento do Coletor de Esgoto Profundidade não < 0,65 Profundidade não < 0,90 Localização dos coletores na via pública.

44 Recomendações Para Projeto Profundidades do Coletor de Esgoto Máximas Passeio 2,0 a 2,5 m Eixo ou terço 3,0 a 4,0 m Mínimas Proteção da tubulação Permite a ligação predial Norma Leito 0,90 m Passeio 0,65 m

45 Recomendações Para Projeto Poço de Visita A Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b), recomenda na NBR 9649 que as dimensões dos poços de visita devem obedecer aos seguintes limites: Diâmetro mínimo do tampão deve ser de 0,60 m; Dimensão mínima da câmara de 0,80 m. Distância entre PVs seja aquela que possibilite o alcance dos instrumentos de limpeza. Projetistas Distâncias da ordem de 100 m

46 Recomendações Para Projeto Poço de Visita Quando o coletor afluente apresentar um desnível com altura maior ou igual a 0,50 m em relação ao coletor efluente NBR 9649 Utilização de tubo de queda

47 Recomendações Para Projeto Coeficientes O projetista nem sempre dispõe de informações importantes ao projeto relacionadas com o final do empreendimento, para garantir segurança ao dimensionamento da rede coletora devem ser utilizados os seguintes valores de coeficientes:

48 Recomendações Para Projeto Coeficientes Valor do consumo médio per capita de água (q) É o volume médio diário anual de água utilizada por um habitante, calculada por: Em que: q V P x 365 q = consumo médio per capita de água em determinado período, em L/hab.dia; V = volume consumido de água no período, em L; P = população abastecida, em hab.

49 Recomendações Para Projeto Consumo per capita (q). Parâmetro extremamente variável entre diferentes localidades, depende de diversos fatores: Hábitos higiênicos e culturais da comunidade; A quantidade de micro-medições nos sistemas de abastecimento; As instalações e equipamentos hidráulicos-sanitários dos imóveis; Os controles exercidos sobre o consumo; O valor da tarifa; A abundância ou escassez de mananciais; A intermitência ou regularidade de abastecimento; A temperatura média da região A renda familiar Coeficientes A disponibilidade de equipamentos domésticos que utilizam água em quantidade apreciável...

50 Recomendações Para Projeto Coeficientes Consumo per capita (q). Consumo per capita de água (q). Porte da comunidade Faixa da população (hab.) Consumo per capitaq (l/hab.dia) Povoado rural < Vila Pequena localidade Cidade média Cidade Grande >

51 Recomendações Para Projeto Consumo per capita (q). Coeficientes É o consumo médio diário de água de um indivíduo Contribuição per capita de esgoto. É o consumo efetivo de água per capita multiplicado pelo coeficiente de retorno (C)

52 Recomendações Para Projeto Coeficientes coeficiente de retorno (C) A Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986b),na NBR 9649 define o coeficiente de retorno como: é a relação média entre o volume de esgotos produzido e o volume de água efetivamente fornecido à população

53 Recomendações Para Projeto Depende de fatores como: Localização e tipo de residência; Condições de arruamento; Tipo de clima; Conservação das redes de água e esgoto; Existência de fontes particulares de abastecimento. Situa-se entre 0,5 e 0,9 Coeficientes coeficiente de retorno (C) norma brasileira: 0,8 na falta de valores medidos em campo.

54 Consumo ( /hab.dia) Recomendações Para Projeto Coeficientes Coeficiente de máxima vazão diária (K 1 ) Corresponde ao dia de maior consumo de água É a relação entre a maior vazão diária verificada no ano e a vazão média anual (norma: 1,2) Consumo máximo Variação do consumo do ano Consumo médio J F M A M J J A S O N D Meses do ano K 1 Q Q Máxima Média

55 Vazão ( /s) Coeficientes Recomendações Para Projeto Coeficiente de máxima vazão horária (K 2 ) Corresponde à hora de maior consumo de água É a relação entre a maior vazão observada em um dia e a vazão média horária no mesmo dia (norma: 1,5) Vazão máxima Variação do consumo diário Vazão média Horas do dia K 2 Q Q Máxima Média

56 Recomendações Para Projeto Os valores dos coeficientes são admitidos constante ao longo do tempo, qualquer que seja a população existente na área. Coeficientes Coeficiente de mínima vazão horária (K 3 ) Em alguns casos a interesse em determinar o coeficiente de mínima vazão horária (estações de tratamento de esgoto). relação entre a vazão mínima e a vazão média anual (norma: 0,5)

57 CURVAS DE VARIACÃO HORÁRIA DE VAZÃO DE ESGOTOS a) Cardoso(5.000hab) b) Tatuí(20.000hab) Observar que quanto menor a localidade maior a variação c) Região Metropolitana de São Paulo

58 Consumo per capita medido em outros países (l/hab.dia) Consumo per capita efetivo nas capitais brasileiras RMSP: Região Metropolitana de São Paulo

59 Recomendações Para Projeto Taxa de Contribuição de Infiltração As contribuições indevidas nas redes de esgoto podem ser originárias do subsolo. Genericamente designadas como infiltrações Ou podem provir do encaminhamento acidental ou clandestino de águas pluviais. A NBR 9649 da ABNT recomenda que apenas a infiltração seja considerada na elaboração dos projetos hidráulico-sanitários das redes coletoras de esgoto.

60 Recomendações Para Projeto Taxa de Contribuição de Infiltração A NBR 9649 da ABNT recomenda que a taxa de contribuição de infiltração depende das condições locais, tais como: Nível de água do lençol freático; Natureza do subsolo; Qualidade da execução da rede; Material da tubulação e; Tipo de junta utilizada.

61 Recomendações Para Projeto Taxa de Contribuição de Infiltração As águas do subsolo penetram nos sistemas através dos seguintes meios: Pelas juntas das tubulações; Pelas paredes das tubulações; Através das estruturas dos poços de visita, tubos de inspeção e limpeza, terminal de limpeza, caixas de passagem, estações elevatórias etc. NBR Taxa de infiltração: TI = 0,05 a 1,0 L/s x km

62 Taxas de infiltração,em L/s.km, em redes de esgotos sanitários obtidas por medições ou recomendadas para projetos

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