Dimensionamento de Rede de Esgoto

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Aula 04
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 I
Rede de Esgoto - Dimensionamento
Rede de Esgoto - Dimensionamento
Consideração 01
1. Dimensionar cada trecho 
da área do projeto.
a) Dimensionamento PV a PV
b) Seta indica a direção do fluxo, sua ponta 
é a jusante
c) A ETE, preferencialmente, deve estar 
localizada na menor cota do terreno.
Rede de Esgoto - Dimensionamento
Consideração 02
CTm
trecho
L I
D
CTj
D
R
CT
CCProfundidade - P
P = R + D
P = CT - CC
1
2
Pm Pj
CC
CTm CTj
Pm Pj
L
I
CCm CCj
Profundidade = 
Recobrimento + diâmetro
Profundidade = Cota do 
Terreno – Cota Coletor
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
2: Definir a geratriz do 
coletor
Mais utilizada
Consideração 02
Cálculo e Preenchimento da Planilha de
Alternativa de planilha de dimensionamento
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
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.
A somatória dos comprimentos dos trechos
resulta no comprimento total da rede 
coletora de esgoto.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
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;
b) Cálculo e preenchimento da planilha 
de dimensionamento
Cálculo e Preenchimento da Planilha de
Alternativa de planilha de dimensionamento
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Equações utilizadas no cálculo das vazões de
início e final de plano
Vazão de esgoto sanitário de início de plano
Qi Qdi Qind Qinf
Em que:
Qi = Vazão do esgoto sanitário inicial (L/s);
Qdi = Vazão doméstica de início de plano (L/s);
Qind = Vazão industrial (L/s);
Qinf = Vazão de infiltração
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
Qind Qinf
C x Pi xqi x K
 86400
Qi 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;
Qdi (L/s)
Vazão doméstica inicial
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
Vazão de esgoto sanitário de início de plano
C x ai x di x qi x K
 86400
Qi 2
Em que:
ai = área esgotada de início de plano, ha ;
di = densidade populacional de início de plano , em habitantes por
hectares (hab/ha)
 Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
 Vazão de esgoto sanitário de início de plano
A vazão doméstica de início de plano também pode
ser calculada em termos de área esgotada e
densidade populacional:
Qdf = Vazão doméstica de final de plano (L/s);
Qind = Vazão industrial (L/s);
Qinf = Vazão de infiltração
 
 Vazão de esgoto sanitário de final de plano
 Qf Qdf Qindf Qinf
Em que:
Qf = Vazão do esgoto sanitário final (L/s);
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
• Determinada com a soma das vazões,
medidas de efluentes industriais ou
com a estimativa do consumo de água
nas indústrias
Vazão de esgoto sanitário de final de plano
Qind QinfQf 2C x Pf x qf 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;
Qdf (L/s)
Vazão doméstica final
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
 
 Vazão de esgoto sanitário de final de plano
A vazão doméstica de final de plano também pode
ser calculada em termos de área esgotada e
densidade populacional:
Qf 2C x af x df x qf x K1 x K
 86400
Em que:
af = área esgotada de final de plano, ha ;
df = densidade populacional de final de plano , em habitantes por
hectares (hab/ha).
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
Cálculo da Vazão de Esgoto Sanitário
A vazão do esgoto sanitário (Início e Final 
de Plano) corresponde à contribuição 
total da área a ser atendida.
c) Coluna 3 – Taxa de contribuição linear inicial (Txi)
Tinf
 Qi
 LT
Qind
 LT
Txi
Qdi
 LT
Txi
Tinf
Qdi
 LT
Txi
Em que:
Tinf = taxa de contribuição de infiltração (L/s.m ou L/s.Km);
LT = Comprimento total da rede coletora;
Qi = Vazão do esgoto sanitário inicial (L/s);
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Quando Qind. = 0
c) Coluna 3 – Taxa de contribuição linear Final (Txf)
TinfTxf
 Qf
 LT
 Qindf
 LT
Qdf
 Tinf
 LT
 Txf
 Qdf
 LT
Txf
Em que:
Tinf = taxa de contribuição de infiltração (L/s.m ou L/s.Km);
LT = Comprimento total da rede coletora;
Qf = Vazão do esgoto sanitário final (L/s);
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Quando Qind. = 0
Cálculo e Preenchimento da Planilha de
Alternativa de planilha de dimensionamento
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
e) Coluna 4 – Vazão montante (Qm)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Qmontante
1.1 
Qtrecho. 1.1 
Qjusante. 1.1 
Na coluna 4 são anotados os valores, em
L/s, da vazões de montante (Qm) dos trechos
a rede coletora de início e final de plano.
 
e) Coluna 4 – Vazão montante (Qm)
 Caso 1: Trecho de cabeceira (Qm = 0)
A vazão de montante (Qm) no primeiro trecho do coletor
(trecho de cabeceira) é igual à zero, já que não existem
contribuições anteriores, exemplo:
Qm sem trecho anterior
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
 
e) Coluna 4 – Vazão montante (Qm)
 Caso 2: Outros trechos
Quando um trecho da rede recebe contribuição de um ou mais
trechos, a vazão de montante é:
 Igual à vazão de jusante (Qj) do trecho anterior, exemplo:
Qm com 1(uma) contribuição de esgotos
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
 
e) Coluna 4 – Vazão montante (Qm)
 Caso 2: Outros trechos
 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
 
e) Coluna 4 – Vazão montante (Qm)
 Caso 2: Outros trechos
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
d) Coluna 5 – Vazão do trecho no início do plano (Qti)
Qti Txi x Lt
Em que:
Txi = taxa de contribuição linear de início do plano (L/s.m);
Lt = comprimento do trecho (m)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Na determinação da vazão do trecho é considerado que
exista contribuição de esgoto em cada metro da rede
coletora.
Na coluna 5 são anotados os valores, em L/s, das vazões
dos trechos no início e final de plano.
d) Coluna 5 – Vazão do trecho no final do plano (Qtf)
Txf x LtQtf
Em que:
Txf = taxa de contribuição linear
de final do plano (L/s.m);
Lt = comprimento do trecho (m)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
f) Coluna 6 – Vazão jusante (Qj)
Equação:
Qj = Qm + Qt
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Na coluna 6 são anotados os valores das vazões
de jusante (Qj) dos trechos da rede coletora de
início e final de plano, calculados com a seguinte
expressão:
f) Coluna 6 – Vazão jusante (Qj)
Qj com 1(uma) contribuição de esgotos
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
f) Coluna 6 – Vazão jusante (Qj)
Qm com 2(duas)
contribuições de esgotos
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
f) Coluna 6 – Vazão
jusante(Qj)
Qm com 3 (três)
contribuições de esgotos
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
g) Coluna 7 – Vazão de Projeto (Qp)
Podem ocorrer dois casos:
✓Caso 1: Adotar 1,5 L/s,
quando a vazão de jusante for
menor que esse valor;
✓Caso 2: Utilizar o valor da
vazão de jusante quando este
valor for maior ou igual a 1,5 L/s.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
g) Coluna 7 – Vazão de Projeto (Qp)
Exemplo desses dois casos:
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Cálculo e Preenchimento da Planilha de
Alternativa de planilha de dimensionamento
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
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 xQpiCTM - CTJ
 Lt
It
h) Coluna 9 – Declividade de projeto (Ip)
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;
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Qpi = vazão de projeto de início de plano
 Declividade do Terreno - IT
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
CTM - CTJ
 Ltrecho
It =
Pj
Pm
CTM
CTJ
CCj
IT
L
Imínimo
Imín 0,0055 xQi
Declividade mínima (Imín) (m/m)
 -0,47
=
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Imín 0,0055 x Qi -0,47
Declividade mínima (Imín) (m/m)
 =
Manning = (n=0,013)
Imín 0,0035 x Qi -0,47=
Manning = (n= 0,010)
h) Coluna 9 – Declividade de projeto (Ip)
✓Normalmente, o dimensionamento é iniciado com
o maior valor da declividade.
✓Caso esse valor resulte em elevada profundidade
(coluna 14) ou não atenda o valor do recobrimento, é
recomendado que a declividade de projeto seja
alterada para o valor no intervalo Imín ≤ Ip < It
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Cálculo e Preenchimento da Planilha de
Alternativa de planilha de dimensionamento
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
i) Coluna 8 – 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
 
j) Coluna 10 – Altura da lâmina liquida (Y/D)
Calcular a relação:
Qp
 Ip
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Na coluna 10 são anotados os valores da relação da 
altura da lâmina líquida (Y/D) de início e final de 
plano.
Esses valores são obtidos da seguinte maneira:
Ir na tabela 10 – Dimensionamento e verificação das 
tubulações de esgoto.
 
 j) Coluna 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
k) Coluna 11 – Velocidade final de escoamento (Vf) de início e final de plano.
• Anotar o valor da relação
Vf
 Ip
Para o diâmetro (coluna 8) e Y/D (coluna10)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Na coluna 11 são anotados os valores, em m/s, de
velocidade final de escoamento (Vf) do início e de final de
plano. Esses valores são obtidos da seguinte maneira:
Qp
 Ip
= 0,0133 e Y/D = 0,200Exemplo : considerar D = 150mm e
Anotar a relação Vf
 = 5,3
 Ip
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
k) Coluna 11 – Velocidade final de escoamento (Vf) de início e final de plano.
 Calcular a velocidade final:
Vf = valor encontrado x Ip
✓Caso o valor de Vf seja superior a velocidade crítica
(coluna 17), deve se alterada a declividade de projeto
(coluna 9) ou o diâmetro do coletor (coluna 8)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
k) Coluna 11 – Velocidade final de escoamento (Vf) de início e final de plano.
l) Coluna 12 – 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
COTA – Representação numérica de um nível ou altitude em relação a determinado referencial.
PROFUNDIDADE – Representação numérica da distância entre dois pontos, sendo um superior e outro inferior.
m) Coluna 13 – Cota do coletor
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Verificar os casos:
Na coluna 13 são anotados os valores das 
cotas do coletor (montante e jusante), 
tendo os seguintes casos:
m) Coluna 13 – Cota do coletor
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
RmPm
CCm
P = R + D
P = CT - CC
CCm = CTm - P CCj
Rj
Pj
CCm
CCj = CCm do trecho seguinte
Psing.
 
 m) Coluna 13 – Cota do coletor
Caso 1- Cota do coletor a montante (CCM) no trecho inicial ou de cabeceira.
Expressão:
CCM = CTM - PM
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Calcular a CCM:
m) Coluna 13 – Cota do coletor
Caso 1- Cota do coletor a montante (CCM) no trecho inicial ou de cabeceira.
PM= Profundidade de montante
PM= R + D
Onde:
R = recobrimento de no mínimo 0,60 e 0,90 m para coletor assentado no passeio e na rua, 
respectivamente;
D = Diâmetro em metro (0,15 m)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
CCJ do trecho 1.1
 
 m) Coluna 13 – Cota do coletor
 Caso 2- Cota do coletor a jusante (CCJ).
 CCJ = CCM – (Ip x Lt)
PM =
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
CCM = Cota Coletor Montante
Ip = Declividade de projeto
Lt = comprimento do trecho
m) Coluna 13 – Cota do coletor
Caso 2- Cota do coletor a jusante (CCJ).
CCJ = CCM – (Ip x Lt)
Em que:
CCM = cota do coletor a montante;
Ip = declividade de projeto;
Lt = comprimento do trecho.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
m) Coluna 13 – Cota do coletor
Caso 3- Cota do coletor a montante (CCM) – 1 entrada e 1 saída.
✓Quando o trecho da rede coletora de esgoto possuir
apenas 1 contribuição, a CCM é igual a CCJ do trecho
anterior, conforme mostrado no esquema:
=1,2
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
m) Coluna 13 – Cota do coletor
Caso 4- Cota do coletor de montante – 2 ou 3
entradas e 1 saída (CCM).
✓Quando o trecho da rede coletora possuir 2 ou 3
contribuições no poço de visita, a cota do coletor a
montante será igual à menor CCJ entre os trechos
anteriores.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
m) Coluna 13 – Cota do coletor
Caso 4- Cota do coletor de montante – 2 ou 3
entradas e 1 saída (CCM).
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
n) Coluna 14 – Profundidade do coletor
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
Na coluna 14 são anotados os 
valores, em m, da profundidade 
do coletor, tendo 4 casos:✓Adotar o recobrimento de no mínimo 0,60 e 0,90 m
para coletor assentado no passeio e na rua
respectivamente.
 
 n) Coluna 14 – Profundidade do coletor
Caso 1- Profundidade de montante (PM) - Início de trecho.
 PM = R + (D)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
 
 n) Coluna 14 – Profundidade do coletor
Caso 2- Profundidade a jusante (PJ)
 É calculada por:
PJ = CTJ - CCJ
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
CTm CTj
Pm Pj
L
I
CCJ = CCM – (Ip x Lt)
 
 n) Coluna 14 – Profundidade do coletor
Caso 3- Profundidade de montante (PM)- 1 entrada e
1 saída.
✓É igual a profundidade de jusante do trecho
anterior
✓A profundidade de montante para um trecho que
recebe apenas uma contribuição é igual a
Profundidade de jusante do trecho contribuinte.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
 
 n) Coluna 14 – Profundidade do coletor
Caso 3- Profundidade de montante (PM)- 1 entrada e 1 saída.
PM1.2 = PJ1.1
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
 
 n) Coluna 14 – Profundidade do coletor
Caso 4- Profundidade de montante (PM- até 3 entradas e 1 saída).
✓A profundidade de montante para um trecho que
recebe 2 ou 3 contribuições é igual à maior
profundidade de jusante entre os trechos
contribuintes.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
 
 n) Coluna 14 – Profundidade do coletor
Caso 4- Profundidade de montante (PM)- até 3 entradas e 1 saída.
2 entradas e 1 saída.
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
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
✓O Valor de Y/D (coluna 10) é
utilizado na tabela 11 para verificar
o valor de β;
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
p) Coluna 16 – Tensão trativa.
Na coluna 16 são anotados o valores, em 
Pascal, da Tensão Trativa, no início e final de 
plano. 
p) Coluna 16 – Tensão trativa.
Tabela 11- Raio Hidráulico (RH)
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
p) Coluna 16 – Tensão trativa.
✓Anotar o valor do diâmetro;
✓Calcular o valor do Rh na expressão:
 Rh = β x D
✓Calcular a tensão trativa na
seguinte expressão:
 xRh xIp
Em que:
 = 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
q) Coluna 17 – Velocidade crítica
Expressão:
Vc 6 x Rh.g
Em que:
Vc = velocidade crítica, m/s;
g = aceleração da gravidade, (9,8 m/s2) m/s2;
RH = raio hidráulico.
Segundo a NBR 9649/1986, o valor da
velocidade final de escoamento não deve
ser menor que o valor da velocidade crítica
Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento
71
EXERCÍCIOS
1. Calcular as vazões inicial e final, o diâmetro e a declividade de um trecho de extensão L=180,00 
m, com os seguintes dados relativos a rede coletora:
• Densidade populacional inicial di = 180 hab./ha df= 210 hab./ha
• Consumo efetivo de água inicial e final = qi = qf = 160 L/hab.dia
• Coeficiente de retorno C – 0,80
• K1 = 1,2 e K2 = 1,5
• Taxa de infiltração Ti = 0,0005 L/s
• Comprimentos médios de tubos inicial e final *Li = *Lf = 200 m/ha
• Contribuição inicial e final do trecho a montante Qmi = 1,27 L/s e Qmf = 1,97 L/s
• Cotas do terreno: a montante = 152,60 e a jusante = 151,35
• Profundidade mínima no trecho = 120 m
Exercício
MAPA MENTAL
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