Dimensionamento Rede de drenagem

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Universidade Federal do Amazonas 
Departamento de Engenharia Civil 
FTH039 – Macrossistema de esgotamento sanitário Atividade (A14) 
 
Aluna: Isabella do Socorro Neves Mergulhão 
Matrícula: 21850575 
 
1) EXPLIQUE POR QUE FOI LOCADA NAS RESPECTIVAS RUAS OS 
ELEMENTOS DE BL, PV E GALERIAS? QUAL A VERIFICAÇÃO NECESSÁRIA 
PARA LOCAR ESSES ELEMENTOS E PASSO A PASSO. 
De forma geral, uma das grandes premissas seguidas ao locar os elementos 
de drenagem é que o projeto da rede seja econômico e efetivo. 
Os poços de visita (PV) permitem a inspeção e manutenção da rede (limpeza 
e reparos) e são necessários em todas as transições do escoamento, sejam em 
mudanças de seção transversal, em mudanças de declividade, em mudanças de 
direção. Quando não há a previsão de poço de visita, utilizam-se as caixas de ligação. 
No que tange à distância entre PV’s isso depende do diâmetro das tubulações. 
Caso o conduto tenha 30 centímetros de diâmetro, o espaçamento máximo é de 120 
metros, caso tenha de 50 a 90 centímetros de diâmetro, 150 metros e caso tenha 100 
ou mais centímetros de diâmetro, 180 metros. O mais comum, entretanto, é pensar a 
rede com os PV’s espaçados a 100 metros de distância. Por último, os poços de visita 
têm no máximo 4 tubulações, sendo 3 entradas e 1 saída. 
Em relação às galerias, deve-se atentar que a declividade segue, sempre que 
possível, o mesmo sentido de escoamento natural das ruas, de modo a evitar grandes 
profundidades. Junto a isso, procura-se um maior aproveitamento do traçado das 
galerias, para se obter uma área de drenagem maior, com menor comprimento de 
tubulações. Além dessas características existem alguns critérios que devem ser 
cumpridos, mas que variam de acordo com a cidade, com o órgão consultado etc. 
como é o caso da velocidade e da lâmina d’água nos condutos. 
Por fim, as bocas de lobo devem ser posicionadas em ambos os lados da rua, 
não sendo recomendado colocá-las exatamente nas esquinas das ruas. O 
espaçamento entre elas varia entre 40 m e 60 m buscando-se que não se ultrapasse 
a capacidade de descarga da sarjeta ou uma área de rua de 400 a 800 m² por boca 
de lobo, sendo que a capacidade de descarga da sarjeta pode ser obtida a partir da 
equação de Manning, tendo-se o conhecimento do raio hidráulico e da declividade, 
conforme a Equação 1 e considerando um fator de redução em virtude das 
características das sarjetas de acumular detritos ou sedimentos. 
Equação 1 – Equação de Manning 
𝑄 = 
𝐴
𝑛
∗ 𝑅ℎ
2
3 ∗ 𝐼
1
2 
 
2) MEMORIAL DESCRITIVO 
2.1) CONSIDERAÇÕES INICIAIS 
Dada a divisão das áreas de contribuição, as cotas e a localização dos poços 
de visita, as localizações das bocas de lobo e das galerias, os coeficientes de 
escoamento do método racional e o comprimento dos trechos na imagem presente 
no Apêndice A, preenche-se a tabela de dimensionamento, também presente no 
Apêndice A, com esses dados e prossegue-se com os cálculos de acordo com as 
considerações a seguir. 
 
2.2) TEMPO DE CONCENTRAÇÃO 
O tempo de concentração inicial a montante nas áreas contribuintes dos 
trechos iniciais (1-2; 3.1-3 e 5.1-5) considerado foi de 5 minutos. Para os outros 
trechos, esse tempo de concentração a montante corresponde ao tempo de 
concentração à jusante do trecho anterior. 
Nos casos de PV’s que recebem, a montante, contribuições de dois trechos ao 
mesmo tempo, como no caso do PV 3, o tempo de concentração a montante é o maior 
tempo de concentração à jusante dentre os dois em questão. 
Para o cálculo do tempo de percurso, utilizou-se a equação: 𝑡𝑝 =
𝐿
𝑣
. Sendo L a 
extensão do trecho em metros e v a velocidade em m/s. 
Por último, o tempo de concentração à jusante é a soma do tempo de 
concentração inicial do trecho com o tempo de percurso. 
 
2.3) TEMPO DE RETORNO 
Foram consideradas chuvas com recorrência de 10 anos. 
 
 
 
2.4) EQUAÇÃO DE CHUVA 
A equação de chuva (curva IDF) pode ser obtida possuindo a série histórica do 
posto pluviométrico que corresponde a área de influência, aplicando-se a distribuição 
normal para estabelecer os parâmetros da chuva a partir do teste de Kolmogorov-
Sminorv. Utilizando essa metodologia e os dados referentes a estação 00359005 – 
CPRM – SUREG/AM no período de 1997 – 2020 encontrou-se a seguinte equação 
para Manaus, a qual foi utilizada nos cálculos: 
𝑖 =
1100,67 ∗ 𝑇𝑅
0,11
(𝑡 + 9,496)0,717
 
Sendo 𝑇𝑅 o tempo de retorno e 𝑡 o tempo de concentração. 
2.5) VAZÃO 
Para o cálculo da vazão considerou-se o método racional e utilizou-se a 
seguinte equação: 𝑄 = 0,278 ∗ 𝐶 ∗ 𝑖 ∗ 𝐴, sendo 𝐶 o coeficiente de escoamento, 𝑖 a 
intensidade da chuva e 𝐴 a área. 
Nos trechos que não são iniciais acrescenta-se a vazão do trecho anterior para 
obter-se a vazão real à qual a galeria deve estar dimensionada para atender. 
 
2.6) DECLIVIDADE 
A declividade foi obtida a partir da expressão 𝐼 =
𝐶𝑡𝑚−𝐶𝑡𝑗
𝐿
, sendo 𝐶𝑡𝑚 e 𝐶𝑡𝑗 as 
cotas do terro e 𝐿 o comprimento do trecho. 
 
2.7) DIÂMETRO 
Para o cálculo do diâmetro necessário para a passagem da vazão calculada 
utiliza-se a expressão: 𝐷 = 1,55 ∗ (
𝑛∗𝑄
𝐼0,5
)
3
8⁄
, sendo 𝑛 o coeficiente de rugosidade, 𝑄 a 
vazão e 𝐼 a declividade. 
Neste dimensionamento o coeficiente de rugosidade considerado é de 0,015. 
Tendo-se o diâmetro calculado é possível descobrir qual o diâmetro comercial 
a ser utilizado, o qual deve ser igual ou superior ao valor calculado para atender à 
demanda necessária além de possuir no mínimo 400 milímetros. 
 
 
2.8) VAZÃO COM SEÇÃO PLENA 
Para o cálculo de vazão com seção plena utiliza-se a equação de Manning 
abaixo: 
𝑄𝑝𝑙𝑒𝑛𝑎 =
𝜋 ∗ 𝐷²
4 ∗ 𝑛
∗ (
𝐷
4
)
2
3⁄
∗ 𝐼0,5 
Após o cálculo da vazão com seção plena, realiza-se a divisão entre Q e Qp e 
observa-se a tabela com relações baseadas na equação de Manning, disponível junto 
à planilha do Excel, a fim de obter as relações y/d e v/vp, as quais possibilitam 
encontrar os valores de y (altura da lâmina d’água no conduto) e v (velocidade). 
 
2.9) ALTURA DA LÂMINA D’ÁGUA (y) 
A altura da lâmina d’água é obtida a partir da multiplicação da relação y/d pelo 
diâmetro adotado, sendo que y/d não deve ultrapassar 75% de acordo com a 
literatura. 
 
2.10) VELOCIDADE 
A velocidade plena pode ser obtida a partir da expressão abaixo: 
𝑣𝑝𝑙𝑒𝑛𝑎 = 
𝑄𝑝𝑙𝑒𝑛𝑎
𝐴
=
4 ∗ 𝑄𝑝𝑙𝑒𝑛𝑎
𝜋 ∗ 𝐷²
 
A velocidade é calculada a partir da multiplicação entre a relação v/vp obtida 
na tabela pela velocidade plena. 
Neste dimensionamento foi utilizado o limite do DNIT para este parâmetro que 
consiste na velocidade variando entre 1 e 4,5, ou seja, 1,0 ≤ 𝑣 ≤ 4,5. 
 
2.11) RECOBRIMENTO DO CONDUTO 
O recobrimento mínimo do conduto considerado é de 1 metro. 
 
2.12) COTA INFERIOR DA GALERIA 
A cota inferior da galeria consiste na subtração da cota do terreno menos o 
recobrimento menos o diâmetro adotado menos duas vezes a espessura do conduto, 
conforme a expressão abaixo: 
𝐶𝑜𝑡𝑎 𝑖𝑛𝑓. 𝑑𝑎 𝑔𝑎𝑙𝑒𝑟𝑖𝑎 = 𝐶𝑡 − 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑏𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑜 − 𝐷 𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜 − 2 ∗ 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑜 
No presente dimensionamento a espessura do conduto considerada equivale 
a 5 centímetros. 
2.13) PROFUNDIDADE DA GALERIA 
Para obter-se a profundidade da galeria realiza-se a subtração entre a cota do 
PV no terreno e a cota inferior da galeria, sendo que o a profundidade máxima 
admitida é de 3 metros. 
 
3) PASSO A PASSO 
O primeiro passo no dimensionamento consiste em nomear os trechos e alocá-
los na tabela junto com os comprimentos, com as áreas de contribuição, com os 
tempos de concentração iniciais, com as cotas do terreno e com os coeficientes de 
runoff. 
Em seguida calcula-se a inclinação e posteriormente a intensidade das chuvas. 
A partir dessas informações pode-se obter em sequência a vazão, o diâmetro 
necessário e adotado, a vazão para seção plena, a razão entre vazão e vazão plena, 
os valores de y/D ev/vp e a velocidade real. 
Tendo-se a velocidade real é possível calcular o tempo de percurso e 
consequentemente, o tempo de concentração à jusante. Feito esses passos deve-se 
observar se os parâmetros determinados foram atendidos. 
Para obtenção da cota inferior da galeria preenche-se inicialmente a coluna do 
recobrimento mínimo e realiza-se o procedimento descrito em 2.12 e para obtenção 
da profundidade da galeria realiza-se o que está descrito em 2.13. 
 
4) RESULTADOS 
A tabela com o dimensionamento completo está disposta no Apêndice A. 
Tr (anos) Tc (min) n
Tc inicial 
(min)
10 5,0000 0,015 5
T D calc.
D 
adot.
Q com 
seccao 
plena 
V em 
seccao 
plena
V
TRECHO ACUM. MONT. TRECHO JUS. anos (m) (m) (m³/s)
Vp 
(m/s)
 (m/s) MONT. JUS. MONT. JUS. MONT. JUS. MONT. JUS.
1-2 73 0,62 0,62 5,00 0,41 5,41 10 0,4 208 0,144 0,27 0,40 0,400 0,35959 0,42 0,168 0,9239 3,18 2,94 782,50 778,92 0,04904 781,00 777,42 1,50 1,50 1,00 1,00
2-3 60 0,50 1,12 5,41 0,31 5,72 10 0,5 204 0,286 0,36 0,40 0,368 0,77552 0,67 0,268 1,1083 2,93 3,25 778,92 776,42 0,04167 777,42 774,92 1,50 1,50 1,00 1,00
3.1 - 3 92 0,80 0,80 5,00 0,63 5,63 10 0,4 208 0,185 0,34 0,40 0,285 0,64985 0,59 0,236 1,0663 2,27 2,42 778,72 776,42 0,02500 777,22 774,92 1,50 1,50 1,00 1,00
3-4 90 0,76 2,68 5,72 0,41 6,13 10 0,5 201 0,684 0,53 0,60 0,952 0,71840 0,63 0,378 1,0893 3,37 3,67 776,42 773,54 0,03200 774,72 771,84 1,70 1,70 1,00 1,00
4-5 45 0,82 3,50 6,13 0,28 6,41 10 0,6 198 0,954 0,74 0,80 1,196 0,79778 0,68 0,544 1,1124 2,38 2,65 773,54 773,05 0,01089 771,64 771,15 1,90 1,90 1,00 1,00
5.1 - 5 100 0,87 0,87 5,00 0,75 5,75 10 0,4 208 0,202 0,37 0,40 0,249 0,81066 0,69 0,276 1,1162 1,98 2,21 774,95 773,05 0,01900 773,45 771,55 1,50 1,50 1,00 1,00
 5- rio 35 0,78 5,15 6,41 0,15 6,57 10 0,6 195 1,409 0,75 0,80 1,700 0,82917 0,70 0,560 1,1198 3,38 3,79 773,05 772,28 0,02200 771,15 770,38 1,90 1,90 1,00 1,00
APÊNDICE A - DIMENSIONAMENTO
ÁREA DE 
CONTRIBUIÇÃO 
(ha)
COTA PV NO 
TERRENO (m)
COTA INF. DA 
GALERIA
PROF. 
GALERIA (m)
TRECHO L (m) C
i 
(mm/
min)
Q 
(m³/s)
Tc (min)
RECOBRIMENTO 
DO CONDUTO
Q/Qp Y/D
Y - 
LÂMINA 
D'ÁGUA
V/Vp It (m/m)