Pratica918087_4_Projeto_Infraestrutura_Urbana

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ROTEIRO DE PRÁTICA LABORATORIAL Nº 918087-3 
 
 
1. Componente curricular: Projeto de Infraestrutura Urbana 
 
 
2. Título do roteiro de aula prática: 
 
PROJETO DE COLETA DE ESGOTO SANITÁRIO. 
 
 
3. Tempo previsto: 3 horas-aula 
 
 
4. Objetivos 
 
• Construir conhecimentos referentes à elaboração de projetos de coleta de esgoto sanitário. 
 
 
5. Referencial teórico 
 
Figura 1 – Exemplo de um sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário 
 
 
 
 
 
O correto dimensionamento do projeto de coleta de esgoto de uma cidade é muito 
importante para que o transporte dos dejetos ocorra de forma adequada. Isso traz grandes 
benefícios para a saúde e a qualidade de vida da população. É responsabilidade do engenheiro civil 
projetar e executar esses sistemas hidráulicos. 
No dimensionamento das instalações de coleta de esgoto sanitário, deve-se seguir a 
metodologia que está exposta a seguir. 
 
 
a) Cálculo da vazão do trecho: 
 
Vazão máxima populacional do trecho → Qmax = (𝑃 ∗ 𝑞 ∗ 𝐾1 ∗ 𝐾2 ∗ 𝐶)/86400 
Sendo: Qmax = vazão máxima de dimensionamento ( l/s ) 
 P = população que será abastecida a jusante deste trecho (incluindo o trecho) 
 q = consumo per capita (l/hab*dia) 
 K1 = coeficiente de dia de maior consumo 
 K2 = coeficiente de hora de maior consumo 
 C = taxa de retorno 
 
Vazão mínima populacional do trecho → Qmin=(P*q*K3*C)/86400 
 Sendo: Qmin = vazão mínima de dimensionamento ( l/s ) 
 P = população que será abastecida a jusante deste trecho (incluindo o trecho) 
 q = consumo per capita (l/hab*dia) 
 K3 = coeficiente mínima horária 
 C = taxa de retorno 
 
Vazão de infiltração → Qinf = Σ (rede montante)*Ti 
Sendo: Qinf = vazão de infiltração (l/s) 
 Ti = Taxa de infiltração = 0,1 l/s*km 
 
Vazão máxima de dimensionamento → Qmax dim = Qmax + Qinf 
 
Vazão mínima de dimensionamento → Qmin dim = Qmin 
 
 
b) O próximo passo é dimensionar a rede coletora de esgoto. A máxima altura da lâmina de água 
será de 75% do diâmetro para escoamento subcrítico e 50% do diâmetro para escoamento 
supercrítico. Para determinar a área da seção de escoamento da água e o raio hidráulico, utiliza-
se a Tabela 1 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1 – Elementos geométricos da seção circular 
 
 
 
 
 
Sendo: y – altura da lâmina de água 
 A – área da seção molhada 
 D – Diâmetro do tubo 
 Rh – Raio Hidráulico 
 Q – Vazão da chuva 
 Qp = Vazão à seção plena (seção cheia do tubo) 
 
Para determinar a vazão à seção plena utiliza-se a fórmula de maning : 
𝑄 = (
𝐴
𝑛
) ∗ (𝑅ℎ
2
3) ∗ √𝐼 
 
Sendo: Q – vazão da capacidade da calha (m³/s) 
 A – Área da seção do tubo – 𝐴 =
𝜋∗𝐷2
4
 (m²), sendo D o diâmetro do tubo. 
 Rh – Raio Hidráulico - 𝑅ℎ = (
𝐴
𝑃
) (m), 
 P – Perímetro Molhado – 𝑃 = 𝜋 ∗ 𝐷 – (m) 
 I – Declividade do conduto (m/m) 
 n – coeficiente de rugosidade de maning 
 
O próximo passo é determinar a relação : 
𝑄
𝑄𝑝
 
Com o valor da relação de Q/Qp (onde Q é a vazão de coleta do esgoto e Qp a vazão do tubo a 
seção plena), pode-se extrair da Tabela 1 os valores de: 
Y/D = s 
A/D² = t 
Rh/D = u, 
 
O valor da área da seção molhada ou área da seção do escoamento (A esc) será: A esc = r*D² 
 
O valor do Raio Hidráulico para a seção do escoamento (Rh esc) será : Rh esc = u*D 
 
c) O próximo passo calcular a velocidade de escoamento 
𝑉 =
𝑄
𝐴𝑒𝑠𝑐
 
 
d) O cálculo da velocidade crítica é realizada da seguinte maneira: 
 
𝑉𝑐𝑟 = 6 ∗ √𝑔 ∗ 𝑅ℎ𝑒𝑠𝑐 
 
 
 
 
 
Sendo: Vcr – velocidade crítica 
 g – aceleração da gravidade 
 Rhesc – raio hidráulico da seção de escoamento 
 
e) O próximo passo é determinar o valor do Rhmin. 
Inicialmente, determina-se a relação : 
𝑄𝑚𝑖𝑛
𝑄𝑝
 
Com o valor da relação de Qmin/Qp (onde Qmin é a vazão mínima de coleta do esgoto e Qp a 
vazão do tubo a seção plena), pode-se extrair da Tabela 1 os valores de: Rhmin/D =x, 
O valor do Raio Hidráulico minimo para a seção do escoamento na condição de vazão mínima 
(Rhmin) será, então: 
Rhmin = x*D 
 
f) Para determinar a Tensão de Arraste, serão utilizados os parâmetros de escoamento na condição 
da vazão mínima. 
𝑇𝑎 = 𝛾 ∗ 𝑅ℎ𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝐼 
 
Sendo: Ta – tensão de arraste, 
 Rhmin – raio hidráulico para o escoamento na condição de vazão mínima. 
 I – declividade do trecho analisado (m/m) 
 ᵞ – peso específico da água (9.800 N/m³) 
 
 
6. Equipamentos necessários 
 
6.1 Para as aulas ministradas com projeto impresso 
 
 
Tabela 1 – Relação de equipamentos utilizados na aula prática com projeto impresso 
 
Item Quant. Descrição 
1 1 / aluno * Calculadora científica 
2 1 / aluno * Escalímetro 
3 1 / aluno ** Prancheta 
(*) Material a ser trazido pelos alunos 
(**) Quantidade determinada pela diretriz institucional. Equipamento fornecido pelo polo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.2 Para as aulas ministradas com projeto digital 
 
Tabela 2 – Relação de equipamentos utilizados na aula prática com projeto digital 
 
Item Quant. Descrição 
1 1 / aluno * Computador pessoal 
2 1 / computador * Programa CAD 
3 1 / computador * Programa MS Excel 
(*) Quantidade determinada pela diretriz institucional. 
 
 
7. Insumos necessários 
 
Tabela 3 – Relação de insumos utilizados na aula prática (para cada grupo de até 3 alunos, 
segundo diretriz institucional) 
 
Item Quant. Descrição 
1 1 Projeto urbanístico de um loteamento, preferencialmente em formato A3 
 
 
 
8. Procedimentos experimentais 
 
 
O professor deverá dividir os alunos em grupos de até 3 alunos, que receberão a folha com 
o projeto urbanístico. Para melhor rendimento da aula e correção das atividades dos alunos, a 
planta urbanística deve conter a locação e a numeração dos poços de visita, além das cotas do 
terreno e dos lotes. 
a) De posse do traçado da rede coletora e da locação dos poços de visita, o próximo passo é 
numerar os trechos. Cada tubulação que interliga dois poços de visita será considerada um 
trecho. 
b) A seguir, é descrito o processo a ser desenvolvido para um único trecho. Este processo deve 
ser repetido para todos os trechos do projeto. 
c) À medida que os trechos forem sendo dimensionados, os resultados dos cálculos devem ser 
lançados na Tabela 4. Considerar que a tubulação do projeto será de PVC. Portanto, o valor 
de coeficiente de rugosidade de maning utilizado (n) será igual a n = 0,011. 
d) Roteiro para dimensionamento de um trecho 
 
d.1) Determinar a vazão máxima e mínima de dimensionamento de cada trecho. Lembrar 
sempre de considerar a população a montante de cada trecho. Em projetos de rede de coleta de 
esgoto, nenhuma vazão (tanto a vazão máxima com a vazão mínima) pode ser inferior a 
1,5 l/s. Caso isso aconteça, adotar o valor da vazão igual a 1,5 l/s. 
 
 
 
d.2) A seguir, deve-se dimensionar o diâmetro, que será calculado pela seguinte fórmula: 
𝐷𝑡𝑒𝑛𝑡 = (
0,0353 ∗ 𝑄𝑚𝑎𝑥
√𝐼
)
3
8 
 
Onde: Qmax – vazão máxima de dimensionamento 
 I – Declividade do trecho 
O diâmetro adotado (D) será o comercial com dimensão imediatamente acima do valor de 
Dtent. 
 
d.3) O Passo seguinte é determinar o valor de Qpleno. Com o valor do Qmax / Qpleno extrair 
os valores de y/D, A/D² e Rh/D. 
d.4) Determinar o valor da velocidade de escoamento e da velocidade crítica. Classifique da 
seguinte maneira: 
Se Vesc < Vcr, o regime de escoamento será Subcrítico e portanto deve ser 
atendida a seguinte condição: Y/D < 0,75. 
Caso esta condição não seja atendida, alterar o valor de D para um diâmetro 
comercial acima e retornar ao item c. 
Se Vesc > Vcr o regime de escoamento será Supercrítico e portanto deve ser 
atendida a seguinte condição: Y/D < 0,50.Caso esta condição não seja atendida, alterar o valor do D para um diâmetro 
comercial acima e retornar ao item c. 
d.5) O máximo valor de Vesc é igual a 5,00 m/s. Caso esta condição não seja atendida, retornar 
ao item C e alterar o valor da declividade do trecho, reduzindo o seu valor. 
d.6) O mínimo valor da Ta, sendo que : Ta> 1 Pa. Caso esta condição não seja atendida, 
retornar ao item C e alterar o valor da declividade do trecho, aumentado o seu valor. 
 
O dimensionamento estará finalizado quando todos os trechos da rede atenderem 
simultaneamente às condições dos itens d.3, d.4, d.5 e d.6. 
 
 
9. Cálculos e análises de resultados 
 
Seguindo os procedimentos descritos no tópico 8, os alunos terão feito o dimensionamento 
de rede coletora de esgoto. Os valores calculados devem ser preenchidos na Tabela 4. 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 4 – Dimensionamento de Rede de Coleta de Esgoto Sanitário 
 
 
 
 
9. Referências 
 
AZEVEDO NETO, JOSÉ M.D. Manual de Hidráulica. São Paulo: E. Blücher, 1982. 
TSUTIYA, M. T.; ALEM SOBRINHO, P. Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário. 2. ed. São 
Paulo: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da 
Universidade de São Paulo, 2000. 
BAPTISTA, MÁRCIO. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. Belo Horizonte. UFMG. 2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Elaboração do roteiro: Prof. Me. Cristiano Dorça Ferreira Data: 17/02/2018 
Revisão: Prof. Me. Plauto Riccioppo Filho Data: 06/03/2018 
Organização: Prof. Me. Plauto Riccioppo Filho Data: 06/03/2018