Aula Sistema de Esgotamento Sanitário

Prévia do material em texto

SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 
 
PROF. MARCO AURELIO HOLANDA DE CASTRO 
 
• INTRODUÇÃO 
1.1 Partes de um Sistema de Esgotamento Sanitário: 
 
• Rede Coletora: Conjunto de tubulações destinadas a receber e Conduzir os esgotos. A rede coletora é composta de 
coletores secundários, que recebem diretamente as ligações prediais e os coletores tronco ou coletores primários, que 
conduzem o esgoto a um emissário ou a um interceptor. 
• Interceptor: Canalização que recebe coletores primários diretamente ao longo do seu comprimento, não recebendo 
ligações prediais diretas. 
• Emissário: Tubulação de Esgoto que não recebe contribuições ao longo do seu comprimento. 
• Sifão Invertido: Tubulação de Esgoto destinada à transposição de obstáculo, funcionando sob pressão. 
• Corpo de água Receptor: Corpo de água onde são lançados os esgotos. 
• Estação Elevatória: Instalação de Recalque destinada a transferir o esgoto de uma cota mais baixa para uma cota 
mais alta. 
o Órgãos Acessórios da Rede: 
 
• Poço de Visita: São dispositivos que evitam ou minimizam entupimentos nos pontos singulares da rede, tais 
como curvas, pontos de encontro de tubulações, etc., possibilitando ainda o acesso de pessoas e equipamentos a 
esses pontos. Os poços de Visita podem ser executados em alvenaria de tijolos (com revestimento), em concreto 
moldado no local ou em concreto pré-moldado (peças justapostas). Eles se compõe de duas partes: a câmara 
inferior (chamada de balão) e a câmara superior (chamada de caminé). 
Os poços de visita devem ser previstos nos pontos de: 
o Junção de coletores 
o Mudança na direção ou declividade dos coletores. 
o Mudança de diâmetro ou material. 
 
� Ponta Seca (PS) ou Terminal de Limpeza (TL): Tubo que permite a introdução de equipamentos de limpeza e 
substitue o poço de visita no início dos coletores. 
� Tubo de inspeção e Limpeza (TIL): Dispositivo não visitável que permite a inspeção e introdução de 
equipamentos de limpeza. 
• Tubo de Queda: Dispositivo instalado em um PV ligando um coletor que chega numa cota mais alta que a do 
fundo do PV, conforme a figura da página seguinte. Tubos de Queda devem ser previstos em PV´s cuja diferença das 
cotas mencionadas seja superior a 60 cm. Não se deve prever Tubos de Queda em TIL´s. 
 
Base de 
concreto
Brita sobre terreno 
inalterado
Anéis de 
concreto
>1,20m
0,60m
Chaminé
Balão
Laje de 
transição
1,8
0m
Tampão de ferro 
fundido
Tubo de 
queda >0,60m
Extravaso
r
Parede 
extravasora
2. VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO 
 
A Vazão Média de Demanda para início do Projeto (Qdi), medida em l/s, é calculada pela fórmula: 
 
400.86
qPCQ idi = (2.1) 
e a Vazão Média de Demanda para o último ano do Projeto (Qdf), medida em l/s, é calculada pela fórmula: 
 
400.86
qPCQ fdf = (2.2) 
 
onde 
C = Coeficiente de Retorno (0,8) 
Pi = População no primeiro ano do Projeto. (hab) 
Pf = Estimativa da População para o último ano do Projeto. (hab) 
q = Consumo de água per capita (150 
diahab .
l )
As vazões de dimensionamento (em l/s) para o início e fim do projeto são dadas por, respectivamente: 
infdi2i QQKQ += (2.3) 
 
infdf21f QQKKQ += (2.4) 
 
onde 
Qi e Qf = Vazões Máximas (Vazões de Dimensionamento) inicial e final, respectivamente (em l/s). 
K1 = Coeficiente de Vazão Máxima Diária. 
K2 = Coeficiente de Vazão Máxima Horária. 
Qinf = Vazão de Infiltração (em l/s). 
 
TAXA DE CONTRIBUIÇÃO LINEAR (VAZÃO EM MARCHA) 
Taxa de Contribuição Linear para o Início do Projeto: 
inf
di2
i tL
QK
t +=
�
(2.5) 
 
Taxa de Contribuição Linear para o Final do Projeto: 
 
inf
df21
f tL
QKK
t +=
�
(2.6) 
 
onde 
 
ti e tf são as taxas de Contribuição Linear inicial e final, respectivamente, em ms .
l
tinf é a taxa de infiltração, em ms .
l
�L é o comprimento total da rede coletora, em m. 
 
As águas do subsolo penetram na rede coletora através 
das juntas das tubulações 
das paredes das tubulações 
dos PV´s, TIL´s e TL´s, Estações Elevatórias, etc. 
 
As taxas de infiltração dependem de condições do local onde a rede será instalada, tais como Nível do Lençol Freático, 
Tipo de Solo, qualidade da execução da rede (Estanqueidade), material usado na rede e nos órgãos acessórios e tipo de 
junta usado. Segundo a NBR9649 da ABNT 0,00005 
ms .
l < tinf < 0,001 ms .
l .
É comum usar-se em projetos tinf = 0,0001 ms .
l .
3. HIDRÁULICA DE COLETORES DE ESGOTO 
c) Seções Circulares 
 
usando as equações acima em teremos: 
 
2
sen 512
)sen -(g
D
Q
c
3
cc
5
2
�
��
=
com = 2 arc cos �
�
�
	
�
�
D
2y
1 c .
Assim foi possível montar a tabela 3.1 da página seguinte, a partir da qual é possível obter 
as profundidades críticas a partir de valores conhecidos de vazão e diâmetro. 
A velocidade Crítica é dada por: 
Rg6Vc =
onde Vc é a velocidade Crítica, em m/s. 
g = Aceleração da Gravidade, em m/s2.
e R = Raio Hidráulico Considerando a Vazão Final do Trecho do Coletor, em m. 
 
)sen -1(
4
DR
2
DP
2
sen DB
)sen -(
8
DA
D
y2-1cos arc2
2
�
�
=
�
=
�
=
��=
�
�
�
	
�=�
c�
DIMENSIONAMENTO DE SEÇÕES CIRCULARES TABELA 3.1
Q/QCHEIA V/VCHEIA R/D y/D Q
2/D5 
 Q/QCHEIA V/VCHEIA R/D y/D Q
2/D5 
 Q/QCHEIAV/VCHEIA R/D y/D Q
2/D5 
0.01 0.319 0.045 0.070 0.000 8.76 0.55 1.0220 0.258 0.527 0.73 1.942 1.070 1.120 0.296 0.91 7.2 1.509
0.02 0.396 0.062 0.098 0.001 6.71 0.56 1.0274 0.260 0.534 0.76 1.926 1.073 1.115 0.294 0.92 7.8 1.508
0.03 0.445 0.074 0.118 0.002 5.80 0.57 1.0312 0.262 0.539 0.79 1.915 1.075 1.109 0.292 0.93 8.5 1.507
0.04 0.486 0.085 0.136 0.004 5.19 0.58 1.0357 0.263 0.545 0.83 1.903 1.076 1.103 0.289 0.94 9.3 1.506
0.05 0.521 0.094 0.152 0.006 4.76 0.59 1.0393 0.265 0.550 0.85 1.892 1.075 1.095 0.286 0.95 10.3 1.507
0.06 0.550 0.102 0.166 0.008 4.45 0.60 1.0457 0.267 0.559 0.91 1.874 1.071 1.086 0.283 0.96 11.6 1.509
0.07 0.576 0.109 0.179 0.011 4.20 0.61 1.0499 0.269 0.565 0.95 1.862 1.066 1.075 0.279 0.97 13.6 1.512
0.08 0.598 0.116 0.191 0.014 4.00 0.62 1.0533 0.270 0.570 0.98 1.852 1.057 1.062 0.274 0.98 16.7 1.516
0.09 0.621 0.122 0.203 0.018 3.82 0.63 1.0566 0.272 0.575 1.01 1.842 1.042 1.044 0.267 0.99 23.7 1.524
0.10 0.640 0.128 0.214 0.022 3.67 0.64 1.0599 0.273 0.580 1.05 1.833 1.000 1.000 0.250 1.00 1.548
0.11 0.658 0.133 0.224 0.027 3.54 0.65 1.0631 0.274 0.585 1.08 1.824
0.12 0.674 0.138 0.234 0.032 3.43 0.66 1.0675 0.276 0.592 1.13 1.811
0.13 0.691 0.143 0.244 0.037 3.32 0.67 1.0718 0.277 0.599 1.18 1.799
0.14 0.705 0.148 0.253 0.043 3.23 0.68 1.0742 0.278 0.603 1.22 1.792
0.15 0.720 0.153 0.262 0.049 3.15 0.69 1.0783 0.280 0.610 1.27 1.780
0.15 0.726 0.155 0.266 0.052 3.12 0.70 1.0817 0.281 0.616 1.32 1.770
0.16 0.733 0.157 0.271 0.056 3.08 0.71 1.0845 0.282 0.621 1.36 1.762
0.17 0.746 0.161 0.279 0.06 3.01 0.72 1.0882 0.284 0.628 1.42 1.751
0.18 0.757 0.165 0.287 0.07 2.95 0.73 1.0903 0.285 0.632 1.46 1.745
0.19 0.769 0.169 0.295 0.08 2.89 0.74 1.0939 0.286 0.639 1.52 1.735
0.20 0.780 0.172 0.303 0.09 2.83 0.75 1.0964 0.287 0.644 1.57 1.728
0.21 0.792 0.176 0.311 0.10 2.78 0.76 1.0993 0.288 0.650 1.62 1.719
0.22 0.802 0.180 0.319 0.11 2.73 0.77 1.1039 0.290 0.660 1.72 1.705
0.23 0.813 0.183 0.327 0.12 2.68 0.78 1.1061 0.291 0.665 1.77 1.698
0.24 0.822 0.186 0.334 0.13 2.64 0.79 1.1083 0.292 0.670 1.82 1.692
0.25 0.832 0.190 0.341 0.14 2.60 0.80 1.1104 0.293 0.675 1.88 1.685
0.26 0.840 0.193 0.348 0.15 2.57 0.81 1.1124 0.293 0.680 1.93 1.679
0.27 0.849 0.196 0.355 0.16 2.53 0.82 1.1151 0.294 0.687 2.01 1.670
0.28 0.858 0.199 0.362 0.17 2.49 0.83 1.1173 0.295 0.693 2.08 1.663
0.29 0.866 0.202 0.369 0.19 2.46 0.84 1.1198 0.296 0.700 2.17 1.655
0.30 0.874 0.204 0.376 0.20 2.43 0.85 1.1215 0.2970.705 2.23 1.649
0.31 0.882 0.207 0.382 0.21 2.40 0.86 1.1237 0.298 0.712 2.32 1.641
0.32 0.890 0.210 0.389 0.23 2.37 0.87 1.1258 0.299 0.719 2.41 1.634
0.33 0.897 0.212 0.396 0.24 2.35 0.88 1.1275 0.299 0.725 2.49 1.627
0.34 0.904 0.215 0.402 0.26 2.32 0.89 1.1294 0.300 0.732 2.59 1.620
0.35 0.912 0.218 0.409 0.27 2.29 0.89 1.1308 0.301 0.738 2.67 1.614
0.36 0.919 0.220 0.415 0.29 2.27 0.90 1.1324 0.301 0.745 2.78 1.607
0.37 0.925 0.222 0.421 0.31 2.25 0.91 1.1335 0.302 0.750 2.86 1.603
0.38 0.932 0.225 0.428 0.33 2.22 0.92 1.1344 0.302 0.755 2.93 1.598
0.39 0.938 0.227 0.433 0.34 2.20 0.93 1.1353 0.302 0.760 3.02 1.593
0.40 0.944 0.229 0.440 0.36 2.18 0.94 1.1365 0.303 0.767 3.13 1.587
0.41 0.950 0.232 0.446 0.38 2.16 0.95 1.1376 0.303 0.775 3.27 1.581
0.42 0.956 0.234 0.452 0.40 2.14 0.96 1.1384 0.304 0.782 3.40 1.575
0.43 0.962 0.236 0.458 0.42 2.13 0.97 1.1391 0.304 0.790 3.55 1.569
0.44 0.968 0.238 0.464 0.45 2.11 0.98 1.1397 0.304 0.800 3.75 1.561
0.45 0.973 0.240 0.470 0.47 2.09 0.99 1.1400 0.304 0.807 3.9 1.556
0.46 0.979 0.242 0.476 0.49 2.07 1.00 1.1399 0.304 0.820 4.2 1.548
0.47 0.984 0.244 0.482 0.52 2.06 1.008 1.1397 0.304 0.827 4.3 1.544
0.48 0.988 0.245 0.486 0.53 2.04 1.016 1.1391 0.304 0.835 4.5 1.539
0.49 0.993 0.247 0.492 0.56 2.03 1.026 1.1381 0.304 0.845 4.8 1.533
0.50 1.000 0.250 0.500 0.59 2.01 1.039 1.1358 0.303 0.86 5.2 1.526
0.51 1.004 0.252 0.505 0.62 1.99 1.047 1.1337 0.302 0.87 5.6 1.522
0.52 1.008 0.253 0.510 0.64 1.98 1.054 1.1311 0.301 0.88 5.9 1.518
0.53 1.012 0.255 0.515 0.66 1.97 1.060 1.1280 0.299 0.89 6.3 1.514
0.54 1.018 0.257 0.522 0.70 1.95 1.066 1.1243 0.298 0.90 6.7 1.512
EXEMPLO 
 
Sabendo que, para um determinado tubo: Q = 
9,092 m3/s e D = 2,40 m . Calcule yc .
038,1
D
Q
5
2
=
da tabela 3.1: m39,1y58,0
D
y
c
c =�=
Segundo a equação de chezy: 
0SRcV =
onde: 
V = Velocidade média no coletor (m/s) 
S0 = declividade do coletor (m/m) 
c = coeficiente que depende da natureza das paredes do coletor. 
O Raio Hidráulico, por sua vez, é definido por: 
R = A/P 
onde 
A = Área Molhada de seção do coletor (área onde ocorre o escoamento). (m2)
P = Perímetro Molhado (m) 
 
Resultados experimentais posteriores mostram que a 
proporcionalidade V � S01/2 na razoável, V não dependia de R de acordo com a função 
da fórmula de chezy. Mannining, então, desenvolveu a fórmula: 
 
n
SR
V
2
1
0
3
2
= ou 
 
2
1
0
3
2
SR
n
AQ =
(3.1) 
 
conhecida como fórmula de Manning onde n é um coeficiente que depende da natureza 
das paredes do canal. 
Tabela 3.1 
 
Material do coletor Valores de n 
Cerâmica 0,013 
Concreto 0,013 
PVC 0,010 
Ferro Fundido 0,012 
Usando as fórmulas de A e P para um canal de seção circular: 
 
3
2
2
1
0
3
2 sen -1SD
n52,2
1V �
�
�
	
�
�
�
=
3
5
3
2
2
1
0
3
8 sen SD
n2,20
1Q ��
�
�
	
	
�
�
���
=
Se o canal tiver diâmetro e declividade constante, as 
fórmulas 
acima mostram que a velocidade e a vazão variam apenas com o ângulo �, igualando o 
zero as derivadas destas expressões em relação a �, teremos: 
� para a velocidade máxima: 
 
� = 257o e y = 0,81 D 
� para a vazão máxima: 
� = 308o y = 0,94 D
como vimos no exemplo, em geral nós conhecemos a vazão que deverá passar pela 
seção, e queremos determinar a profundidade y. 
 
Nós podemos escrever: 
 
( )���
�
= sen
2
1
A
A
cheia
 
onde =�=
4
DA
2
cheia área de seção plena e A = área da seção parcialmente cheia, e 
�
�
�=
sen1
R
R
cheia
 onde ==
4
DR cheia raio hidráulico da seção cheia, podemos então 
escrever: 
 
( )
3
2
3
5
3
2
cheiacheiacheia
sen
2
1
R
R
A
A
Q
Q
�
���
�
=��
�
�
		
�
=
onde 
n
SD3117,0Q
2
1
0
3
8
cheia = como �
�
�
	
� �=�
D
y21cos arc 2
valores de 
D
y para vários valores de 
cheiaQ
Q estão contidos na tabela 3.1, portanto, uma 
vez conhecidos Q, S0, n e D, determina-se Q e a razão 
cheiaQ
Q e da tabela 3.1, determina-
se o valor de 
D
y e com este valor determina-se y.
De maneira Similar, se nós quisermos o valor da Velocidade Média na Seção 
( ) 3
2
cheia
sen1
V
V
�
�
�
	
�
�
�
�=
onde 
n52,2
SD
V
2
1
0
3
2
cheia = é a velocidade considerando a seção cheia, uma vez o valor de 
D
y , com este valor determina-se 
cheiaV
V e conseqüentemente, o valor de V. 
EXEMPLO 
 
Q = 1m3/s, D = 2m , S0 = 0,0005 e n = 0,013.
n
SD3117,0
Q
2
1
o
3
8
cheia = = 3,404 m
3/s 
 
cheiaQ
Q = 0,29 �
D
y = 0,369 (Tab. 3.1) 
 
y = 0,74 m e � = 2,62 radianos 
para este valor de 
D
y , da tabela 3.1 
cheiaV
V = 0,87, como 
s
m083,1
n52,2
SD
V
2
1
0
3
2
cheia ==
portanto V = 0,94 m/s
TENSÃO TRATIVA 
A Tensão Trativa ou Tensão de Arraste é definida como a Tensão Tangencial (ou 
Cisalhante), exercida pelo fluido sobre as paredes da canalização. 
0SR�=�
onde 
� = peso específico do Fluido (9806 N/m3 ou para o Esgoto) 
A NBR9649 de 1986 recomenda o valor de 1 Pa (1 N/m2) como a Tensão Trativa 
Mínima aceitável em coletores de Esgoto. 
Usando a equação (3.1) e a equação da Tensão Trativa, nós podemos obter: 
 
R
QnS
3
20 �
�
�
�
�
�
	
	
�
=
(3.2) 
 
Através da equação acima, é possível determinar um valor da declividade do coletor, S0,
de modo que � > 1 Pa.Esta será chamada declividade mínima. 
As expressões, para vários valores do Coeficiente de Manning, serão apresentadas na 
seguinte tabela: 
Tabela 3.2 
 
Material do coletor Valores de n Declividade Mínima (m/m) 
Cerâmica ou Concreto 0,013 Q0055,0S -0,47imin =
PVC 0,010 Q0061,0S 49,0imin
�=
Ferro Fundido 0,012 Q0056,0S 48,0imin
�=
Obs: Qi em l/s 
 
4. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE COLETORES 
4.1 Vazão Mínima 
A Norma NBR 9649 recomenda que, em qualquer coletor da rede, a vazão mínima seja 
de 1,5 l/s, desta forma, sempre que a vazão calculada em um trecho de coletor for 
menor que este valor, deve-se usar 1,5 l/s. 
 
4.2 Diâmetro Mínimo 
A Norma NBR 9649 admite o diâmetro de 100 mm como mínimo, entretanto, para a 
CAGECE o diâmetro mínimo aceitável é de 150 mm. 
 
4.3 Declividade Mínima 
A declividade mínima a ser adotada para cada trecho de coletor deverá ser tal que 
assegure uma Tensão Trativa no Trecho considerado de, no mínimo, 1 Pa. Para tanto, 
deve-se usar as fórmulas da tabela 3.2. 
 
4.4 Lâmina d’água Máxima 
No caso de Escoamento Subcrítico no Trecho do Coletor considerado, ou seja, y > yc
ou V <Vc , de acordo com a Norma NBR 9649, a máxima lâmina d’água no trecho 
deve corresponder a 75% do diâmetro, ou seja, y/D = 0,75. 
No caso de Escoamento Supercrítico no Trecho do Coletor considerado, ou seja, y < yc
ou V > Vc, de acordo com a Norma NBR 9649, a máxima lâmina d’água no trecho deve 
corresponder a 50% do diâmetro, ou seja, y/D = 0,5. 
4.4.1 Dimensionamento de Seções Circulares 
 
Nós podemos fazer esse dimensionamento de maneira simplificada a partir da fórmula 
de Manning: 
ou 
3/2
2/1
0
3/5
Pn
SA
Q =
ou 
3/2
3/5
2/1
0 P
A
S
Qn
=
Se agora nós usarmos as fórmulas para A e P para seções circulares: 
3
8
3/23
13
3/5
2/1
0
D
D2
)sen -(
S
Qn ��
=
rearranjando os termos na expressão acima: 
375,0
2/1
0
0,625
25,0
S
Qn
)sen -(
084,3D ��
�
�
		
�
��
�
= (4.1) 
Denominando: 
0,625
25,0
)sen -(
084,3
��
�
=
e
375,0
2/1
0S
Qn
��
�
�
		
�
=�
Destaforma, a equação (4.1) pode ser reescrita como: 
 
�
=D (4.2) 
Se nós quisermos deixar uma “folga” ou espaço livre de escoamento para uma 
determinada vazão, se nós não quisermos que a seção do coletor esteja completamente 
cheia, nós devemos seguir o seguinte procedimento: 
• Determinar o valor de y/D desejado. 
n
SRA
Q
2/1
0
3/2
=
• Para este valor, consultar a tabela 3.1 para determinação do 
 correspondente. 
• Calcular o valor de � .
• Finalmente, determinar o valor do Diâmetro através da fórmula: D = 
�.
EXEMPLO 
Considere um interceptor de esgoto para o qual n=0,024, 
Q = 2m3/s, D = 0,90 m, L = 30 m e S0 = 0,001
Dimensione o interceptor para que se tenha um espaço livre correspondente a 25% do 
diâmetro. 
Para uma seção cheia, y/D = 0,75, para este valor, de acordo com a tabela 3.1: 
 = 1,603.
( )
416,1
S
nQ
375,0
2
1
0
=
�
�
�
�
�
�
�
�
=�
e usando a fórmula 3.4: D = 
� = 2,27 m. 
 
Nós podemos chegar a fórmulas simplificadas para a determinação do diâmetro 
considerando como material usado o PVC (n = 0,010) : 
Para y/D = 0,75 (Escoamento Subcrítico), da Tabela 3.1, 
= 1,603, portanto, a eq. (4.2) 
pode ser reescrita como: 
 
375,0
0
f
S
Q
0427,0D �
�
�
�
	
	
�
= (4.3) 
 
e para y/D = 0,5 (Escoamento Supercrítico), 
= 2,01, portanto: 
 
375,0
0
f
S
Q
0536,0D �
�
�
�
	
	
�
= (4.4) 
 
Obs: Qf em m3/s.
4.5 Profundidade Mínima do Coletor 
A profundidade mínima de assentamento de um coletor de esgoto deve satisfazer a dois 
critérios: 
• Atendimento das ligaões prediais. 
• Proteção contra cargas externas. 
A profunidade mínima deve ser a menor considerando os dois critérios. 
No que se refere à proteção contra carregamentos externos, a CAGECE recomenda uma 
profundidade mínima de 1,05 m. 
A profundidade mínima do coletor visando atender as cotas das ligações prediais deve 
ser determinada através da seguinte equação: 
 
chhLiap +++= (4.5) 
onde 
p = profunidade mínima do coletor (m). 
a = distância geratriz inferior interna do coletor público e a geratriz inferior interna do 
ramal predial (m). 
i = declividade do ramal predial (m) 
L = distância entre o coletor público e a caixa de inspeção (m) 
h = desnível entre a via pública e o aparelho sanitário de cota mais baixa (m). 
hc = altura da caixa de inspeção (m). 
5. EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DE REDE COLETORA: 
 
População Inicial: Pi = 2.000 hab 
População Final: Pf = 3.500 hab 
Consumo de água per capita: q= 160 
diahab .
l
Coeficiente de Retorno: C = 0,8. 
K1 = Coeficiente de Vazão Máxima Diária = 1,2 
K2 = Coeficiente de Vazão Máxima Horária = 1,5. 
Taxa de Contribuição de Infiltração = tinf = 0,0001 ms .
l
Material dos Coletores: PVC 
 
O passo inicial é conceber o sistema, traçar e numerar os coletores e os trechos. O maior 
coletor recebe o número 1 e seu primeiro trecho será denominado 1, numerando-se 
sucessivamente todos os outros trechos deste coletor. O primeiro coletor que chegar ao 
coletor 1 será o coletor 2 e assim sucessivamente. 
 
Após a Concepção, traçado e numeração dos trechos e dos PV´s, podemos determinar o 
comprimento total da rede coletora, �L = 2.877 m. Em seguida, podemos 
determinar: 
 
5.1 Taxa de Contribuição Linear 
A Vazão de Demanda Doméstica para início do Projeto (Qdi), 
 
s
4,4
400.86
qPCKQ i2di
l
==
A Vazão de Demanda Doméstica para final do Projeto (Qdf), 
 
s
33,9
400.86
qPCKKQ f21df
l
==
Taxa de Contribuição Linear para o Início do Projeto: 
m.s
00164,0t
L
Q
t inf
di
i
l
=+=
�
Taxa de Contribuição Linear para o Final do Projeto: 
 
m.s
00334,0t
L
Q
t inf
df
f
l
=+=
�
5.2 Vazões em cada Trecho de Coletor 
 
Ela é determinada somando-se as vazões de contribuição dos trechos a montante à vazão 
de contribuição do trecho, que é determinada multiplicando-se a Taxa de Contribuição 
Linear pelo Comprimento do Trecho. 
 
5.3 Profundidade Mínima dos Coletores 
Admitindo-se que a Cota do Ponto de Esgoto Predial mais baixo é a mesma da rua (h=0) 
e que a altura da Caixa de Ligação é de 0,5 m (hc),a = 0,2 m, i = 0,02 m/m e L = 25 m. 
 
m20,1hhLiap c =+++=
como p calculado >1,05 m (profundidade mínima segundo a CAGECE), adotaremos 
como profundidade mínima de assentamento dos coletores 1,20 m. 
 
TRECHO 1-1 
Vazão a montante: Qim = 0 l/s e Qfm = 0 l/s 
 
Comprimento: L = 89 m 
 
Vazão no Trecho: qi = 0,00164 x 89 = 0,146 l/s 
 e qf = 0,00334 x 89 = 0,297 l/s 
 
Vazão a Jusante: 
Qi = 0,146 l/s 
 e Qf = 0,297 l/s 
 
como tanto Qi quanto Qf são menores que 1,5 l/s, adotaremos como vazão de 
dimensionamento: 
Qi = Qf = 1,5 l/s 
 
Cota do Terreno a montante: 502,05 m 
Cota do Terreno a Jusante: 498,00 m 
 
Declividade do Terreno: 
 
m/m0455,0
89
00,49805,502S0 =
�
=
Declividade Mínima do Coletor 
 
Q0061,0S 49,0imin
�= = 0,0050 m/m 
 
como S0 > Smin adotaremos como a declividade do coletor a declividade do terreno. 
Diâmetro do Coletor: 
Usando a eq. (4.3) (admitindo escoamento Subcrítico) 
 
m0478,0
S
Q
0427,0D
375,0
0
f =�
�
�
�
	
	
�
=
como este diâmetro é menor que o mínimo adotado (150 mm), 
usaremos D = 150 mm. 
 
Lâminas d’água e Velocidades 
n
SD3117,0
Q
2
1
o
3
8
cheia = = 0,422 m
3/s = 422 l/s 
 
cheia
i
Q
Q = 0,0036 �
D
yi = 0,136 (Tab. 3.1) 
 
yi = 0, 02 m = 20 mm 
para este valor de 
D
yi , da tabela 3.1 
cheia
i
V
V = 0,486, como 
s
m39,2
n52,2
SD
V
2
1
0
3
2
cheia ==
portanto Vi = 1,16 m/s 
Tensão Trativa 
 
Da tabela 3.1, Ri/D = 0,085 m, portanto, Ri = 0,013 m 
e
0SRi �=�
=
=9.810 N/m3 x 0,013 m x 0,0455 = 5,69 Pa > 1 Pa OK 
 
Velocidade Crítica: 
iic Rg6V = = 2,12 m/s > Vi ==� Escoamento subcrítico, suposição inicial OK. 
TRECHO 1-7 
Vazão a montante: Qim = 5,786 l/s e Qfm = 6,624 l/s 
 
Comprimento: L = 100 m 
 
Vazão no Trecho: qi = 0,00164 x 100 = 0,164 l/s 
 e qf = 0,00334 x 100 = 0,334 l/s 
 
Vazão a Jusante: 
Qi = 0,164 + 5,786 = 5,950 l/s 
 e Qf = 0,334 + 6,624 = 6,958 l/s 
 
como tanto Qi quanto Qf são maiores que 1,5 l/s. 
 
Cota do Terreno a montante: 485,5 m 
 
Cota do Terreno a Jusante: 484,9 m 
 
Declividade do Terreno: 
 
m/m0060,0
100
5,4859,484S0 �=
�
=
Observe que o terreno sobe. 
Declividade Mínima do Coletor 
 
Q0061,0S 49,0imin
�= = 0,0025 m/m 
 
a qual será adotada como declividade de assentamento do coletor 
Usando a eq. (4.3) (admitindo escoamento Subcrítico) 
 
m145,0
S
Q
0427,0D
375,0
0
f =�
�
�
�
	
	
�
=
como este diâmetro é menor que o mínimo adotado (150 mm), 
usaremos D = 150 mm. 
 
Lâminas d’água e Velocidades 
n
SD3117,0
Q
2
1
o
3
8
cheia = = 0,0099 m
3/s = 9,9 l/s 
 
cheia
i
Q
Q = 0,601 �
D
yi = 0,559 (Tab. 3.1) 
 
yi = 0, 084 m = 84 mm 
para este valor de 
D
yi , da tabela 3.1 
cheia
i
V
V = 1,046, como 
s
m56,0
n52,2
SD
V
2
1
0
3
2
cheia ==
portanto Vi = 0,59 m/s 
 
Tensão Trativa 
 
Da tabela 3.1, Ri/D = 0,267 m, portanto, Ri = 0,040 m 
e
0i SRi �=�
=
=9.810 N/m3 x 0,040 m x 0,0025 = 0,98 Pa ˜ 1 Pa OK 
 
Velocidade Crítica: 
iic Rg6V = = 3,76 m/s > Vi ==� Escoamento subcrítico, suposição inicial OK. 
cheia
f
Q
Q = 0,703 �
D
yf = 0,616 (Tab. 3.1) 
 
yf = 0, 092 m = 92 mm 
para este valor de 
D
yf , da tabela 3.1 
cheia
f
V
V = 1,0817, como 
portanto Vf = 0,61 m/s 
 
Tensão Trativa 
 
Da tabela 3.1, Rf/D = 0,281 m, portanto, Rf = 0,042m 
e
0f SRf �=�
=
=9.810 N/m3 x 0,0422 m x 0,0025 = 1,03 Pa ˜ 1 Pa OK 
 
Velocidade Crítica: 
ffc Rg6V = = 3,86 m/s > Vf ==� Escoamento subcrítico, suposição inicial OK. 
5. TRATAMENTO PRELIMINAR: GRADEAMENTO REMOÇÃO DE 
SEDIMENTOS PESADOS ATRAVÉS DAS CAIXAS DE AREIA E MEDIÇÃO 
DE VAZÃO ATRAVÉS DA CALHA PARSHALL. 
 
Figura 5.1
Grades em 
série 
Calha 
Parshall 
Caixas de Areia em 
paralelo
Coletor 
Estação 
elevatória 
ou ETE 
Perda de carga 
na grade hf
Rebaixo na Calha 
Parshall Z 
Lâmina d´água na Calha 
Parshall Hmáxima 
Lâmina d´água na 
grade hmáxima 
Grades em 
série 
Calha 
Parshall 
Coletor de 
Esgoto 
Tanque 
Estação 
elevatória 
5.1 DIMENSIONAMENTO DA CALHA PARSHALL 
 
A calha de Parshall ou Vertedor Parshall usa os princípios 
de um vertedor de parede espessa e é largamente usada para medir a vazão em canais 
abertos. Este vertedor foi projetado por R. L. Parshall em 1920. A calha Parshall foi 
desenvolvida usando as unidades do sistema inglês. As calhas tem dimensões que 
variam de acordo com as vazões mínima e máxima de projeto . 
De acordo com essas vazões mínima e máxima deve-se 
usar as dimensões da tabela 9. Equações empíricas que relacionam a altura do poço de 
leitura (Ha) com a vazão medida podem também ser encontradas na tabela 10. 
Quando a razão entre as leituras Hb/Ha (razão de 
submergência) excedem os seguintes valores: 
0,50 para calhas com W = 1”, 2” ou 3” 
0,60 para calhas com W = 6” ou 9” 
0,70 para calhas com W = 1 f t a 8 f t 
0,80 para calhas com W > 10 f t 
 
O escoamento é chamado de submerso. O efeito dessa submersão à jusante é 
uma diminuição da vazão na calha. Neste caso, a vazão calculada pela equação (tabela) 
deve ser corrigida de acordo com os gráficos da figura 5.2. 
 
Tabela 5.1 
 
W Q (L/s) Ha (m) 
 
Vazão (L/s) 
Pé 
(’) 
Pol 
 (”) 
 MIN. MAX. 
0 6 381,2 1,580aH 1,42 110,44 
- 9 535,4 1,530aH 2,55 252,02 
1 0 691,0 1,522aH 3,11 455,90 
1 6 1.057 1,538aH 4,25 696,60 
2 0 1.428 1,550aH 11,89 937 
3 0 2.184 1,566aH 17,27 1.427 
4 0 2.954 1,578aH 36,81 1.922 
5 0 3.732 1,587aH 45,31 2.423 
6 0 4.519 1,595aH 73,62 2.930 
7 0 5.307 1,6aH 84,95 3.437 
8 0 6.065 1,6aH 99,11 3.950 
10 0 7.462 1,6aH 170 5.663 
12 0 8.860 1,6aH 227 9.911 
15 0 10.957 1,6aH 227 16.990 
20 0 14.451 1,6aH 283 28.317 
25 0 17.945 1,6aH 425 33.980 
30 0 21.440 1,6aH 425 33.980 
40 0 28.428 1,6aH 526 56.634 
50 0 35.417 1,6aH 7.079 84.951 
Tabela 5.2 
 
W A
(cm) 
B
(cm) 
C
(cm) 
D
(cm) 
F
(cm) 
G
(cm) 
N
(cm) 
6” 15,2 cm 61,0 61,0 39,4 40,3 30,5 61,0 11,4 
9” 22,9 cm 88,0 86,4 38,0 57,5 30,5 45,7 11,4 
1’ 30,5 cm 137,2 134,4 61,0 84,5 61,0 91,5 22,9 
1’ ½” 45,7 cm 144,9 142,0 76,2 102,6 61,0 91,5 22,9 
2’ 61,0 cm 152,5 149,6 91,5 120,7 61,0 91,5 22,9 
3’ 91,5 cm 167,7 164,5 122,0 157,2 61,0 91,5 22,9 
f t m cfs l /s cfs l /s cfs l /s cfs l /s cfs l /s cfs l /s cfs l /s cfs l /s cfs l /s cfs l /s
0.300 0.091 0.067 1.897 0.072 2.039 0.077 2.180 0.083 2.350 0.089 2.520 0.100 2.832 0.110 3.115 0.120 3.404 0.132 3.726 0.157 4.446
0.400 0.122 0.070 1.982 0.076 2.152 0.083 2.350 0.092 2.605 0.101 2.854 0.116 3.285 0.133 3.766 0.149 4.219 0.173 4.887 0.218 6.173
0.500 0.152 0.076 2.152 0.083 2.350 0.091 2.577 0.103 2.917 0.117 3.313 0.135 3.823 0.160 4.531 0.188 5.321 0.225 6.374 0.290 8.212
0.600 0.183 0.082 2.322 0.092 2.605 0.105 2.968 0.119 3.373 0.138 3.908 0.160 4.531 0.200 5.663 0.232 6.558 0.290 8.212 0.366 10.364
0.800 0.244 0.100 2.832 0.117 3.313 0.139 3.936 0.165 4.672 0.200 5.663 0.232 6.558 0.300 8.495 0.346 9.809 0.438 12.411 0.580 16.424
1.000 0.305 0.126 3.568 0.154 4.347 0.181 5.111 0.225 6.371 0.286 8.099 0.350 9.911 0.426 12.066 0.513 14.527 0.640 18.123 0.820 23.220
1.500 0.457 0.254 7.192 0.310 8.778 0.393 11.129 0.498 14.102 0.584 16.537 0.700 19.822 0.840 23.786 1.070 30.299 1.286 36.415 1.650 46.723
2.000 0.610 0.442 12.516 0.540 15.291 0.671 19.001 0.803 22.738 0.979 27.722 1.220 34.547 1.430 40.493 1.719 48.677 2.177 61.646 2.620 74.190
2.500 0.762 0.671 19.001 0.819 23.191 1.039 29.421 1.242 35.170 1.515 42.900 1.821 51.559 2.295 64.987 2.631 74.499 3.184 90.161 3.900 110.436
a 0.2
b 2
L 5.8
l 5.1
cfs 1.515
Valores Numéricos referentes a:Calhas PARSHALL - Fatores de Correção para W = 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 6.0 e 8.0
Hb / Ha 88%80% 82% 84% 86%78%70% 72% 74% 76%
Calhas PARSHALL - Fatores de Correção
0.01
0.10
1.00
1 10 100Correção (l /s)
A
l
t
u
r
a
 
d
e
 
M
o
n
t
a
n
t
e
 
(
H
a
 
(
m
)
)
70 72 74 76 78 80 82 84 86
70 72
88
74 76 78 80
90 92 94 96
82 84 86 8888 90 92
5.2 GRADEAMENTO 
 
Grade de Barras: São dispositivos constituídos por barras metálicas, igualmente 
espaçadas. Destinam-se a reter sólidos grosseiros em suspensão e corpos flutuantes. 
As dimensões principais de uma grade são estabelecidas para que se tenha uma seção de 
escoamento com velocidade adequada. Velocidades muito baixas podem causar um entupimento 
na grade e velocidades muito altas induzem a passagem de sólidos que deveriam ficar retidos na 
grade. 
Normalmente, recomenda-se que, através de grade, 0,50 m/s < V < 0,75 m/s. 
Esses valores devem ser verificados para vazões mínimas, médias e máximas. 
Estabelecida a velocidade aceitável do escoamento do esgoto através da grade, pode-se 
determinar a área útil ou área livre: 
max
max
u V
Q
A = (5.1) 
 
Conhecendo-se o espaçamento entre as barras da grade (a), bem como o diâmetro da barra, 
pode-se determinar a área total ou seção de escoamento a montante da barra: 
E
A
S u= (5.2) 
onde E é a eficiência da grade, a qual é função de a e de t, de acordo com a tabela: 
 E (Eficiência) 
t a = ¾” (20 mm) a = 1” (25 mm) a =1 ¾” (30 mm) 
t = ¼” (6 mm) 0,750 0,800 0,834 
t = 5/16” (8 mm) 0,730 0,768 0,803 
t = 3/8” (10 mm) 0,677 0,728 0,770 
t = ½” (13 mm) 0,600 0,667 0,715 
A perda de carga através da grade pode ser determinada por: 
( )
g2
vV43,1h
22
f
�
= (5.3) 
onde 
hf = perda de carga (m) 
V = Velocidade através das barras (m/s) 
v = E V = Velocidade a montante da grade (m/s) 
g = Aceleração da gravidade (9,806 m/s2)
5.3 CAIXAS DE AREIA 
 
Caixas de areia são unidades destinadas a reter areia e/ou outros detritos minerais inertes 
e pesados que se encontram em suspensão nos esgotos. 
 Nas caixas de areia, a velocidade recomendável é de 0,30 m/s, com tolerância de ± 20 %. 
 A área da caixa de areia deve ser tal que garanta taxas de 600 a 1.200 m3 de esgoto por 
m2 de superfície. 
Se H é profundidade ou lâmina d’água na caixa de areia, 
V é a velocidade de escoamento (0,30 m/s), 
b é a largura da caixa, 
L = comprimento da Caixa 
S é a área da seção transversal ao escoamento e 
A é a área da caixa de areia em planta baixa (A = b L), 
Desta forma 600 < Q/A < 1.200 
dia.m
m
2
3
, teremos: 
 
L
VH
Lb
VHb
A
VHb
A
VS
A
Q
====
ou seja: 
 
A/Q
HVL = (5.4) 
para Q/A de 1.200 
dia.m
m
2
3
, (0,0138 
s.m
m
2
3
) V = 0,30 m/s 
H5,22L =
na prática, usa-se H25L = (5.5) 
 
A largura da Caixa de Areia é dada por 
 
VH
Qb = (5.6) 
 
Na prática , a caixa de areia geralmente está associada a uma Calha Parshall. Como a largura da 
Garganta da Calha Parshall (W) é menor que a largura da Caixa de Areia, a calha Parshall deve 
ser instalada com um “rebaixamento” em relação a Caixa de Areia, de acordo com a figura: 
 
O valor de do rebaixamento z é calculado da seguinte forma: 
• Calcula-seHa min e Ha max correspondentes a Qmin e Qmax.
• Determina-se z: 
 
zHa
zHa
Q
Q
max
min
max
min
�
�
= (5.7) 
 
• Determina-se H na Caixa de Areia: 
H = Ha max – z (5.8) 
 
EXEMPLO 
 
Vazão média diária = 12,32 l/s 
 
- Vazão mínima diária:= 7,59 l/s 
 
- Vazão máxima diária = 19,88 l/s 
 
Para a vazão máxima de 19,88 l/s, verifica-se que o menor vertedor Parshall 
aplicável é a largura (W) igual a 15,2 cm (G”) adotando-se este tamanho as demais dimensões 
do vertedor são: 
 
A = 61,0cm, B = 61,0cm, 
C = 89,4cm, D = 40,3cm, 
F = 30,5cm, G = 61,0, 
N = 11,4cm, 
 
(Ver figura do vertedor Parshall). 
 Para este vertedor, as alturas de água Ha são: 
 
Para Q max = 19,88 l /s => Hamax = 15,8cm 
 
Para Q min = 7,59 l /s => Hamin = 8,3cm 
 
A Calha Parshall deve ser construída em posição rebaixada de Z metros. 
O rebaixamento é dado por: 
zHa
zHa
Q
Q
max
min
max
min
�
�
=
0,00759 = 0,083 - z
0,01988 = 0,158 - z 
 
z = 0,037 m = 3,7 cm 
 
DIMENSIONAMENTO DA CAIXA DE AREIA: 
 
A altura máxima na caixa de areia (e na grade ) é dada por: 
H = Ha max - z = 15,8 - 3,7 = 12,1 cm. 
Deve-se usar uma velocidade em torno de V = 0,30 m/s na caixa de areia, nesse 
caso, a largura é dada por: 
b = Q 0,01988 = 0, 548 m 
 ( H ) ( V ) ( 0,121) (0,30) 
Vamos usar b = 0,60 m 
- Comprimento da caixa de areia 
L = 25 H = 25 x 0,121 = 3,025 m
Adotaremos L = 3 m 
Área (Superfície): 
3 x 0,6 = 1,8 m2
Taxa de escoamento superficial: 
Q med = 12,32 l/s = 1.064 m3 
dia 
Q med =
1.064 
 = 591 m3 / m2 . dia 
A 1,8
- Quantidade de material retido: 
 Espera-se, em média o seguinte volume de detritos (areia): 
 Base admitida 30 litros / 1000m3
591 ( 30 ) = 18 litros / dia = 0, 018 
m3
1000 1,8 
Admitindo uma limpeza por mês, a profundidade de depósito inferior máxima ( P 
) será dada por: 
 
P = 0,018 x 30 = 0,30 m = 30 cm 
 1,8 
DIMENSIONAMENTO DA GRADE: 
 
A grade será de barras de aço de seção retangular de 10mm x 40 mm ( 3/8” x 1 
1/2”) com abertura de 30 mm. Para estes melhores de espessura e abertura da grade, a eficiência 
é de E = 0,77 
 - Velocidade máxima adotada na grade: Vmax = 0,65 m/s 
 - Á útil necessária: Au = Q max
Vmax 
Au = 0,0198 = 0, 031 m2 
 0,65 
 
- Área total: S Au = 0 ,031 = 0,040 m2 
 E 0, 77
- Largura do canal: b = 5 onde H é o mesmo da caixa de areia 
 H
b = 0,040 = 0,33 m adotaremos b = 40 cm 
 0,121
Para este valor , será verificada a velocidade para diferentes vazões: 
 
Q
m3/s) 
 
H
( m )
S = b H
( m2 ) 
 
Au = S.E 
 
V = Q
Au 
( m/s ) 
 
Q max = 0,0198 
 
0,121 
 
0,048 
 
0,037 
 
0,54 
Q min = 0,00759 
 
0,046 
 
0,018 
 
0,014 
 
0,54 
Verifica-se que a velocidade ( 0,54 m/s ) esta situado entre o valor mínimo ( 
Vmin ) de 0,40 m/s e o valor máximo de 0,75 m/s . 
- Determinação da perda de carga máxima ( hf ) 
Vamos considerar a grade 50 % suja, neste caso, V = 2 x v max 
 V = 2 ( 0,65 ) = 1,3 m/s 
 
hf = 1,43 [ V2 - ( E . V )2 ] onde E = 0,77 e g = 9,81 m / s2
2g 
 
hf = 1,43 [( 1,3 )2 ] - ( 0,77 x 1,3 )2 ] hf = 0,050 m = 5 cm 
 ( 2 ) ( 9,81 )
Assim construindo-se um canal com rebaixamento ( r ) de 5 cm, não haverá sob 
relevação de água no interior do conduto. 
 
EXEMPLO 
 
Uma calha Parshall com W = 4 f t é instalada para medir a vazão 
de um sistema de Esgotomento Sanitário. 
Sabendo que Ha = 0,76 m e Hb = 0,61 m, determine a vazão que 
passa pelo canal. 
Da tabela: Q = 2954 Ha1,578 assim Q = 1.916 l/s 
como a submergência = 80%
H
H
a
b = , o valor acima de vazão deve ser corrigido. 
Do gráfico da figura : 
para Ha = 0,76 m = 2,5 f t, nós obtemos um valor de 1,9 s
tf 3 =
53,8 l/s, para um vertedor de W = 4 f t , a vazão de correção é dada por (�Q)c = 3,1 x 53,8 =
167 l/s , portanto a vazão corrigida, Qc = Q – (�Q)c = 1749 l/s. 
.
	PROF. MARCO AURELIO HOLANDA DE CASTRO
	Material do coletor
	EXEMPLO
	Q = 1m3/s, D = 2m , S0 = 0,0005 e n = 0,013.
	� = 3,404 m3/s
	para este valor de �, da tabela 3.1 �= 0,87, como
	�
	portanto V = 0,94 m/s� TENSÃO TRATIVA
	A NBR9649 de 1986 recomenda o valor de 1 Pa (1 N/m2) como a Tensão Trativa Mínima aceitável em coletores de Esgoto.
	Material do coletor
	Nós podemos fazer esse dimensionamento de maneira simplificada a partir da fórmula de Manning:
	EXEMPLO
	Para uma seção cheia, y/D = 0,75, para este valor, de acordo com a tabela 3.1:
	 ( = 1,603.
	População Inicial: Pi = 2.000 hab
	Consumo de água per capita: q= 160 �
	TRECHO 1-1
	Vazão a montante: Qim = 0 (/s e Qfm = 0 (/s
	Comprimento: L = 89 m
	Vazão no Trecho: qi = 0,00164 x 89 = 0,146 (/s
	 e qf = 0,00334 x 89 = 0,297 (/s
	Qi = 0,146 (/s
	 e Qf = 0,297 (/s
	como tanto Qi quanto Qf são menores que 1,5 (/s, adotaremos como vazão de dimensionamento:
	Qi = Qf = 1,5 (/s
	� = 0,422 m3/s = 422 (((/s
	para este valor de �, da tabela 3.1 �= 0,486, como
	�
	TRECHO 1-7
	Vazão a montante: Qim = 5,786 (/s e Qfm = 6,624 (/s
	Comprimento: L = 100 m
	Vazão no Trecho: qi = 0,00164 x 100 = 0,164 (/s
	 e qf = 0,00334 x 100 = 0,334 (/s
	Qi = 0,164 + 5,786 = 5,950 (/s
	 e Qf = 0,334 + 6,624 = 6,958 (/s
	como tanto Qi quanto Qf são maiores que 1,5 (/s.
	� = 0,0099 m3/s = 9,9 (((/s
	para este valor de �, da tabela 3.1 �= 1,046, como
	�
	para este valor de �, da tabela 3.1 �= 1,0817, como
	Tabela 5.1
	Tabela 5.2
	W