3.8 - Diretrizes para Concepção da Rede Coletora de Esgoto

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1 3.8 - Diretrizes para Concepção da Rede Coletora de Esgoto a) Prever as vazões Estudo da população a ser atendida; Separar pontos de grandes contribuições singulares (indústrias, hospitais, etc.); b) Fazer um traçado preliminar, observando: topografia (mapa escala mínima 1:2.000, com curvas de nível de metro em metro) e obstáculos superficiais e subterrâneos; c) Profundidades de coletores de esgoto na via pública: Profundidades máximas dos coletores: Passeio: de 2,0 a 2,5 m, dependendo do tipo de solo; Via de Tráfego e nos terços: de 3,0 a 4,0 m. Profundidades mínimas dos coletores de esgoto: Passeio: recobrimento superior a 0,90 m; Via de Tráfego: recobrimento superior a 0,65 m.

2 3.9 Dimensionamento a) Requisitos hidráulicos e sanitários Capacidade das tubulações de conduzir: Regime de escoamento: Livre: coletores e interceptores Forçado: sifões invertidos e linhas de recalque Q máximas Q mínimas Garantir auto-limpeza nas tubulações (Declividade mínima) Critério da Velocidade estabelece uma velocidade mínima de transporte da matéria sólida, sendo que essa velocidade deve ser tal que garanta que a lâmina mínima seja sempre atendida. Critério da Tensão Trativa é a tensão tangencial exercida pelo líquido escoando sobre a parede do tubo, onde o valor crítico da mesma, denominado Tensão Trativa Crítica, é aquele valor mínimo capaz de iniciar o movimento das partículas depositadas nas tubulações. Velocidade máxima deve ser obedecida: não causar abrasão nos tubos.

3 Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento b) Vazões de Projeto para Rede Coletora Vazão máxima horária de um dia qualquer de início de plano: Q i,max Definir capacidade de auto-limpeza das tubulações Q i, máx K2Qd, i Qinf, i Qc, i (não inclui K 1, por que não se refere especificamente ao dia de maior contribuição. Autolimpeza deve ocorrer pelo menos uma vez ao dia) Vazão máxima de final de plano: Q f, max Definir os diâmetros dos trechos da rede coletora Capacidade que deve atender o coletor Q f, máx K1K2Qd, f Qinf, f Qc, f

4 c) Taxa de contribuição linear Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento REDE SIMPLES Ocupação homogênea Início de projeto: T x,i = K 2Q D,i L i + T inf Fim de projeto: T x,f = K 1K 2 Q D,f L f + T inf L: comprimento da rede Subíndices i e f correspondem ao início e fim do projeto, respectivamente Obs.: Taxa de contribuição também pode ser por área

5 Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento REDE DUPLA Ocupação homogênea Início de projeto T x,i = K 2Q D,i L d,i + T inf Fim de projeto T x,f = K 1K 2 Q D,f L d,f + T inf L d : comprimento da rede dupla Subíndices i e f correspondem ao início e fim do projeto, respectivamente

6 Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento REDE SIMPLES E DUPLA Comprimento virtual da rede (L v ): L v = L s + L d 2 Ocupação homogênea L s : comprimento da rede simples L d : comprimento da rede dupla Subíndices i e f correspondem ao início e fim do projeto, respectivamente Taxa de contribuicao linear (T x ): Rede simples Rede Dupla Início de projeto Fim de projeto T x,i = K 2Q D,i + T L inf T x,i = K 2Q D,i v,i 2L v,i T x,f = K 1K 2 Q D,f L v,f + T inf T x,f = K 1K 2 Q D,f 2L v,f + T inf + T inf

7 Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento d) Vazões de Projeto para Trechos de Tubulação QT QM QJ L t Vazão de Montante Vazão de Contribuição no Trecho Vazão de Jusante Inicial QM i = vazões iniciais de montante + QS QT i = T x,i. L t QJ i = QM i + QT i Final QM f = vazões finais de montante + QS QT f = T x,f. L t QJ f = QM f + QT f QS Vazão de contribuição singular (hotel, escola, hospital, etc) no trecho i Q mínima de 1,5 L/s (NBR 9649/86) Vazão de uma descarga de vaso sanitário

8 Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento e) Determinação da Declividade (I) Declividade do projeto: MAIOR entre: Declividade econômica: Que deve evitar o aprofundamento desnecessário dos coletores, fixando a profundidade mínima admitida no projeto. Declividade mínima: Satisfaz a condição de tensão trativa mínima de 1Pa e n de Manning de 0,013 I min = 0,0055.Q i,max -0,47 m/m L/s Declividade máxima admissível: Para manter a velocidade final máxima em 5m/s, pode ser utilizada a expressão aproximada da declividade máxima (para n=0,013): I máx = 4,65Q f 0,67

9 Profundidade mínima do coletor (p) p h desnível entre a via pública e o piso do compartimento a esgotar h c altura da caixa de inspeção i declividade do ramal predial (m/m) L distância entre o coletor público e a caixa de inspeção a distância entre a geratriz inferior interna do coletor público até a geratriz inferior interna do ramal predial

10 Cálculo: Declividade Coletor a montante está com a profundidade ou recobrimento mínimo; e Declividade do terreno é maior que declividade mínima Declividade no trecho igual à declividade do terreno Profundidade a montante e a jusante igual ao recobrimento mínimo mais diâmetro da tubulação. Fonte: EPUSP

11 Declividade do terreno é menor que a declividade mínima (ou negativa) Declividade no trecho igual à declividade mínima Profundidade (ou o recobrimento) a jusante pode ser calculada Fonte: EPUSP

12 f) Determinação do Diâmetro Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento Para manter a lâmina máxima igual a 0,75D, o diâmetro mínimo necessário pode ser calculado (para n=0,013): m 3 /s Por norma: Q f, max [Y/D] max = 0,75 n = 0,013 Equação de Manning D = m 0,046 Q f I 0,375 Diâmetro mínimo: D min = 100 mm (NBR 9649/86) Na prática temse usado D mín =150 Y lâmina de água

13 Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento i) Determinação da Tensão Trativa i =. R H,i. I Declividade da tubulação (m/m) Raio hidráulico início de plano (m) Peso específico do líquido ( = 1000 kgf / m 3 ) Tensão trativa média (kgf / m 2 ) Raio hidráulico inicial, pois são nas condições de início de plano que interessa avaliar a condição de auto-limpeza. A recomendação é garantir: c, min = 0,10 kgf / m 2 para coletores e c, min = 0,15 kgf / m 2 para interceptores

14 j) Velocidade crítica Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento O número de Boussinesq é que melhor representa o fenômeno de entrada de ar no meio líquido [Sobrinho & Tsuya]: B = V / (g. R H ) 0,5 B = 6 inicia-se o processo de mistura ar líquido. Logo: V = V c Para B > 6,0 V > V c V c = 6 (g. R H, f ) 0,5 A entrada de ar no meio líquido tende a aumentar a altura da lâmina de água na tubulação. Passa a ocorrer uma oscilação entre o regime livre e a força que pode danificar. Se V f > V c Maior lâmina admissível deverá ser de 50% do diâmetro do coletor: Y f / D 0,5.

15 Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento g) Determinação dos Raios Hidráulicos Inicial (R Hi ) e Final (R Hf ) Aplicação da equação de Manning. R Hi importante para definir a Tensão Trativa Crítica R Hf importante para definir a Velocidade Crítica Parâmetros e valores da Eq. de Manning Tabela Para determinação do raio hidráulico em função de Y/D Tabela auxiliar Ou ábaco

16 Y/D n=0,013 Q (m³/s) I (m/m) V (m/s) Relação entre Raio Hidráulico e Lâmina do Escoamento Y/D = R H /D Y/D = R H /D 0,025 0,016 0,550 0,265 0,050 0,033 0,600 0,278 0,075 0,048 0,650 0,288 0,100 0,064 0,700 0,297 0,125 0,079 0,750 0,302 0,150 0,093 0,775 0,304 0,175 0,107 0,800 0,304 0,200 0,121 0,825 0,304 0,225 0,134 0,850 0,304 0,250 0,147 0,875 0,301 0,300 0,171 0,900 0,299 0,350 0,194 0,925 0,294 0,400 0,215 0,950 0,287 0,450 0,234 0,975 0,277 0,500 0,250 1,000 0,250

17

18 Projeto Traçado da rede Escala: 1:2.000 Curvas de nível: 1 em 1m

19 Inverte e aprofunda

20

21

22 Exemplo Sobrinho & Tsutiya, 1999.

23 Planilha de cálculo Campos verde: preenchidos pelo usuário Restante: preenchidos automaticamente

24

25 Fonte: EPUSP Projeto executivo

26 Programas

27 Fonte: EPUSP Software: ESGOTO

28 Fonte: EPUSP

29 Software: CEsg

30 CESG

31 Referências Tsutiya & Sobrinho Coleta e transporte de esgoto. NBR Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário NBR9649 Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário Santos, Daniel Caderno de Saneamento Ambiental. Cap.4 Sistemas de Esgotamento Sanitário EPUSP: Fonte: EPUSP

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