Dimensionamento de Rede de Esgoto

Prévia do material em texto

Aula 05
UNIVERSIDADE DE TAUBATÉ - UNITAU
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
I
leonardon.lopes@unitau.br
SANEAMENTO II 
Prof. Leonardo do Nascimento Lopes
SISTEMA DE ESGOTO
DIMENSIONAMENTO DA REDE DE 
ESGOTO – PARTE II
Rede de Esgoto - Dimensionamento
Observações importantes no dimensionamento:
Vazão Em qualquer trecho a norma recomenda 1,5 L/s (mínima)
Diâmetro NBR 9649 – mínimo de 100 mm ou 150 mm
Lâmina D’água Máxima Igual ou inferior a 75% do diâmetro da tubulação
Rede de Esgoto - Dimensionamento
Declividade 
Mínima 
Imín - Declividade Mínima
It - Declividade do Terreno
Ip – Declividade de Projeto
4
Observações importantes no dimensionamento:
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
Exercício de dimensionamento de Rede Coletora de Esgoto
Projetar a rede coletora de esgoto do Esquema, utilizando os seguintes dados:
1. População inicial (Pi) = 1.000 hab. População final = 1.500 hab.
2. Consumo efetivo per capita (q): 200 L/hab.dia
3. Coeficiente de retorno (C) = 0,8
4. Coeficiente de máxima vazão diária (K1) = 1,2
5. Coeficiente de máxima vazão horária (k2) = 1,5
6. Taxa de contribuição de infiltração (Tinf): 0,5 L/s.km
7. Recobrimento mínimo (Rmin): 0,90 m
8. Diâmetro mínimo + espessura (D+e): 150 mm
9. Profundidade mínima na geratriz inferior interna do coletor = Recobrimento 
mínimo + (D+e)
10.Ltotal = 544 m
Rede de Esgoto - Dimensionamento
80m
70m 92m 50m
7
0
m
8
7
m
9
5
m
10,400
10,00
9,300
9,000
10,400
8,500
10,200
8,000
ETE
1.1 1.2 1.3
2.1
2
.2
3
.1
4
.1
a) Coluna 1 -Trechos
São anotados os números dos
trechos, de acordo com a
numeração estabelecida no
traçado da rede coletora
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
b) Coluna 2 - Comprimento
São anotados os valores, em
metros, dos comprimentos
dos trechos da rede.
Cálculo e Preenchimento da Planilha de
Alternativa de planilha de dimensionamento
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
inicial inicial inicial inicial inicial inicial inicial montante montante montante
final final final final final final final jusante jusante jusante
2.2 95
3.1 70
4.1 87
1.2 92
501.3
2.1 80
Cota 
Coletor
Profundidade 
Coletor Prof. Sing. 
(m)
Tensão 
Trativa 
(Pa) 
Veloc. 
Crítica 
(m/s)
1.1 70
Cota 
Terreno
Trecho
Comprimento 
(m) 
Tx 
(L.s/m)
Vazão 
montante 
(L/s)
Vazão 
trecho 
(L/s)
Vazão 
jusante 
(L/s)
Vazão 
projeto 
(L/s)
Diâmetro 
(mm)
Iprojeto 
(m/m)
Y/D
Veloc. 
Final 
(m/s)
Após a definição do traçado, numeração dos trechos e indicação do
sentido de escoamento da rede de esgoto:
Rede de Esgoto - Dimensionamento
a) Cálculo da vazão a ser esgotada nas
etapas inicial e final do projeto;
Cálculo e Preenchimento da Planilha de
Alternativa de planilha de dimensionamento
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
inicial inicial inicial inicial inicial inicial inicial montante montante montante
final final final final final final final jusante jusante jusante
2.2 95
3.1 70
4.1 87
1.2 92
501.3
2.1 80
Cota 
Coletor
Profundidade 
Coletor Prof. Sing. 
(m)
Tensão 
Trativa 
(Pa) 
Veloc. 
Crítica 
(m/s)
1.1 70
Cota 
Terreno
Trecho
Comprimento 
(m) 
Tx 
(L.s/m)
Vazão 
montante 
(L/s)
Vazão 
trecho 
(L/s)
Vazão 
jusante 
(L/s)
Vazão 
projeto 
(L/s)
Diâmetro 
(mm)
Iprojeto 
(m/m)
Y/D
Veloc. 
Final 
(m/s)
(Tinf x Ltotal)
C x Pi x q x K
86400
Qesi 2
Em que:
Pi = População de início de plano ( hab);
qi = Per capita inicial (L/hab.dia);
K2= Coeficiente de máxima vazão horária;
C = Coeficiente de retorno;
Tinf = Taxa de infiltração (L/s.Km);
Li = Comprimento da rede no início do plano (Km)
Qdi (L/s)
Vazão doméstica inicial
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
a) Vazão de esgoto sanitário de início de plano
Qes = Qd + Qi + Qinf
Vazão de esgoto sanitário de final de plano
Qesf
2C x Pf x q x K1 x K
86400
Em que:
Pf = População de final de plano ( hab);
qf = Per capita final (L/hab.dia);
K1 = Coeficiente de máxima vazão diária;
K2= Coeficiente de máxima vazão horária;
C = Coeficiente de retorno;
Tinf = Taxa de infiltração (L/s.Km);
Lf = Comprimento da rede no final do plano (Km)
Qdf (L/s)
Vazão doméstica final
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
(Tinf x Ltotal)
b) Taxa de contribuição linear inicial (Txi) e (Txf)
Cálculo da Taxa de Contribuição Linear
𝑇𝑥i =
𝑄𝑒𝑠𝑖
𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
=
L
s
x m
𝑇xf =
𝑄𝑒𝑠𝑓
𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
=
L
s
x m
Cálculo e Preenchimento da Planilha deCálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
inicial inicial inicial inicial inicial inicial inicial montante montante montante
final final final final final final final jusante jusante jusante
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
2.2 95
3.1 70
4.1 87
1.2 92
501.3
2.1 80
Cota 
Coletor
Profundidade 
Coletor Prof. Sing. 
(m)
Tensão 
Trativa 
(Pa) 
Veloc. 
Crítica 
(m/s)
1.1 70
Cota 
Terreno
Trecho
Comprimento 
(m) 
Tx (L.s/m)
Vazão 
montante 
(L/s)
Vazão 
trecho 
(L/s)
Vazão 
jusante 
(L/s)
Vazão 
projeto 
(L/s)
Diâmetro 
(mm)
Iprojeto 
(m/m)
Y/D
Veloc. 
Final 
(m/s)
Cálculo e Preenchimento da Planilha deCálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
inicial inicial inicial inicial inicial inicial inicial montante montante montante
final final final final final final final jusante jusante jusante
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
2.2 95
3.1 70
4.1 87
1.2 92
501.3
2.1 80
Cota 
Coletor
Profundidade 
Coletor Prof. Sing. 
(m)
Tensão 
Trativa 
(Pa) 
Veloc. 
Crítica 
(m/s)
1.1 70
Cota 
Terreno
Trecho
Comprimento 
(m) 
Tx (L.s/m)
Vazão 
montante 
(L/s)
Vazão 
trecho 
(L/s)
Vazão 
jusante 
(L/s)
Vazão 
projeto 
(L/s)
Diâmetro 
(mm)
Iprojeto 
(m/m)
Y/D
Veloc. 
Final 
(m/s)
e) Cálculo das vazões
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Qmontante
1.1 
Qtrecho. 1.1 
Qjusante. 1.1 
Trecho 1.1
Qmi = 0 e Qmf = 0 
Cálculo da vazão no trecho 1.1
Qti = 0.00561 x 70 = 0,39 L/s
Qtf= 0,00969 x 70 = 0,68 L/s
Cálculo da vazão a jusante de início (Qji) e final de plano (Qjf)
Qji = 0 + 0,39 = 0,39 L/s
Qjf = 0 + 0,68 = 0,68 L/s
Para atender ao valor mínimo recomendado na 
NBR 9648/96, as vazões de projeto (de início e 
final de plano serão de 1,5 L/s.
Cálculo da vazão a montante de início (Qmi) e final de plano (Qmf)
0
0
0,39 0,39
0,68 0,68
1,50
1,50
70 m
Vazão de Projeto (Qp)
Exemplo desses dois casos:
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
LEMBRANDO QUE:
Igual à soma das vazões de jusante dos trechos anteriores,
exemplos:
Qm com 2(duas) contribuições de esgotos
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Qm com 3(três) contribuições de esgotos
h) Coluna 9 – Declividade de projeto (Ip)
É necessário calcular a
declividade do terreno (It) e a
declividade mínima (Imín) do
coletor, devendo adotar o valor
que resulte em menor
escavação do terreno.
Atendendo aos critérios de
dimensionamento da lâmina
líquida (Y/D), da tensão trativa
e da velocidade crítica.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Imín 0,0055 xQpi
CTM – CTJ
Lt
It
Declividade do terreno (It) (m/m) Declividade mínima (Imín) (m/m)
-0,47
Em que:
CTM = cota do terreno de montante;
CTJ = cota do terreno de jusante;
Lt = Comprimento do trecho;
Qpi = vazão de projeto de início de plano
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
𝑰𝒕 =
10,00−9,00
70
= 0,0143 m/m 𝑰𝒎𝒊𝒏 = 0,0055 𝑥 (1, 5−0,47) = 0,0045m/m
✓Normalmente, o dimensionamento é iniciado com
o maior valor da declividade.
Declividade de projeto (Ip)
Vazão de projeto
Cota do terreno
São anotados as cotas do
terreno a montante(CTM) e
cota do terreno a jusante
(CTJ)
✓São obtidas na planta com
o traçado da rede coletora de
esgoto
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
10,00
9,00
Cálculo da cota do coletor de montante (Ccm) e jusante (Ccj)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Cota do coletor
Cálculo da Cota do coletor a montante (Ccm) no trecho inicial ou de cabeceira
Expressão:
Ccm = Ctm - Pm
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
PM = Profundidade de montante
Adotar: 1,05 m𝐶𝑐𝑚 = 10,00 − 1,05 = 8,95 𝑚
Cálculo da Cota do coletor a jusante (Ccj)
Expressão:
Ccj = Ccm – (Ip x Lt) 𝐶𝑐𝑗 = 8,95 − 0,0045 𝑥 70 = 8,635 m
Cálculo da profundidade de jusante (Pj)
Expressão:
Pj = Ctj - Ccj 𝑃𝑗 = 9,00 − 8,635 = 0,365 𝑚
• Verificação de recobrimento
𝑅𝑗 = 𝑃𝑗 − (𝐷 + 𝑒)
𝑅𝑗 = 0,365 − 0,150 = 0,215 𝑚
Mínima
Como o recobrimento recobrimento de jusante no trecho 1.1 é menor do que o valor 
mínimo estabelecido (0,90), é preciso utilizar o valor da declividade do terreno.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Cálculo da Cota do coletor a jusante (Ccj)
Expressão:
Ccj = Ccm – (Ip x Lt) 𝐶𝑐𝑗 = 8,95 − 0,0143 𝑥 70 = 7,95 m
Cálculo da profundidade de jusante (Pj)
Expressão:
Pj = Ctj - Ccj 𝑃𝑗 = 9,00 − 7,95 = 1,05 𝑚
• Verificação de recobrimento
𝑅𝑗 = 𝑃𝑗 − (𝐷 + 𝑒)
𝑅𝑗 = 1,05 − 0,15 = 0,90 𝑚
Adotando o valor da Declividade do Terreno (It) no trecho 1.1:
o) Coluna 15 – Profundidade da singularidade de jusante
✓Caso 1- Trecho inicial(cabeceira) é
igual ao valor da profundidade a
jusante do coletor.
✓Caso 2 -2 a 3 trechos contribuintes
A profundidade da singularidade é
igual à maior profundidade de jusante
entre os coletores contribuintes.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Diâmetro do coletor (D)
✓Para o primeiro trecho do coletor
(cabeceira) deve ser utilizado o diâmetro
mínimo estabelecido no projeto (100
mm, NBR 9649/1986 ou 150 mm usado
em algumas companhias de saneamento)
✓Nos demais trechos do coletor deve
ser utilizado diâmetro igual ou maior do
que o do coletor contribuinte ao PV
montante.
✓O valor do diâmetro pode ser
modificado caso não atenda a relação
Y/D, a velocidade final e a tensão trativa.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Altura da lâmina liquida (Y/D) e Velocidade Final (Vf) para início e final de plano
Calcular a relação:
Qp
Ip
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
𝑄𝑝𝑖/1000
𝐼𝑝
=
1,5/1000
0,0143
= 0,0125 → Tabela 10 → 0,0133
0,0133 →
𝑌
𝐷
= 0,200;
0,0133 →
𝑉
𝐼𝑝
= 5,30 = 5,30 x 0,00143 = 0,63 m/s
Como as vazões de projeto são iguais no início e no final de plano, os valores 
de Y/D, Vf, σ, Vc são os mesmos para o início e o final de plano.
Tabela 10
Altura da lâmina liquida (Y/D) de início e final de plano.
Tabela 10- Dimensionamento e verificação das tubulações de esgoto
Exemplo : considerar D = 150mm e Qp
Ip
= 0,0130
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
j) Coluna 10 – Altura da lâmina liquida (Y/D)
✓Caso o valor da relação Y/D seja maior que 0,75,
ou seja não atender a NBR 9649/1986, deve ser
utilizado diâmetro maior e repetido o procedimento
para determinar Y/D.
✓Caso o valor da relação Y/D atenda a NBR 9649/1986,
anotar o valor na coluna 10.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
✓O Valor de Y/D (0,200) é
utilizado na tabela 11 para verificar
o valor de β;
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Cálculo da tensão trativa σ de início (σi) e de final (σf) de plano 
✓Anotar o valor do diâmetro;
✓Calcular o valor do Rh na
expressão:
Rh = β x D
p) Coluna 16 – Tensão trativa.
Tabela 11- Raio Hidráulico (RH)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Tensão trativa.
✓Calcular a tensão trativa na
seguinte expressão:
xRh xIp
= Tensão trativa Pa;
= Peso especifico
do líquido, N/m;
Rh = Raio hidráulico, m;
Ip = Declividade de projeto
da tubulação, m/m
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
𝑌
𝐷
=0,200 → Tabela 11 → β = 0,121 → Rh = β x D = 0,121 X 0,15 = 0,018
σ = γ . Rh . Ip
σi = 1000 . 0,018 . 0,0143 = 0,257 kgf/m² = 2,57 Pa
σf = 1000 . 0,018 . 0,0143 = 0,257 kgf/m² = 2,57 Pa
Cálculo da Velocidade crítica de início (Vci) e final (Vcf) de plano
Expressão:
Vc 6 x Rh.g
Em que:
Vc = velocidade crítica, m/s;
g = aceleração da gravidade, (9,8 m/s2);
RH = raio hidráulico.
Segundo a NBR 9649/1986, o valor a
velocidade final de escoamento não deve
ser menor que o valor da velocidade crítica
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Velocidade crítica Expressão: Vc 6 x Rh.g
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
𝑉𝑐𝑖 = 6 . 𝑔. 𝑅ℎ
𝑉𝑐𝑖 = 6 . 9,8.0,018 = 2, 52 m/s
𝑉𝑐𝑓 = 6 . 9,8.0,018 = 2, 52 m/s
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
inicial inicial inicial inicial inicial inicial inicial montante montante montante
final final final final final final final jusante jusante jusante
0,00561 0,00 0,39 0,39 1,50 0,200 0,63 10,00 8,95 1,05 2,57 2,52
0,00969 0,00 0,68 0,68 1,50 0,200 0,63 9,00 7,95 1,05 2,57 2,52
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561 0,00 0,45 0,45 1,50 0,200 0,62 10,40 9,35 1,05 2,48 2,52
0,00969 0,00 0,78 0,78 1,50 0,200 0,62 9,30 8,25 1,05 2,48 2,52
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
0,00561
0,00969
Cota 
Terreno
Trecho
Comprimento 
(m) 
Tx (L.s/m)
Vazão 
montante 
(L/s)
Vazão 
trecho 
(L/s)
Vazão 
jusante 
(L/s)
Vazão 
projeto 
(L/s)
Diâmetro 
(mm)
Iprojeto 
(m/m)
Y/D
Veloc. 
Final 
(m/s)
1.1 70 150,00 0,0143 1,05
Cota 
Coletor
Profundidade 
Coletor Prof. Sing. 
(m)
Tensão 
Trativa 
(Pa) 
Veloc. 
Crítica 
(m/s)
1.2 92
501.3
2.1 80
2.2 95
3.1 70
4.1 87
150,00 0,0138 1,05
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
REFERÊNCIAS
Pereira. A.R e Silva M. S. S. – Rede Coletora de Esgoto Sanitário: Projeto, Concepção, Construção 
e Operação. 3ª edição. Belém, 2018.