DIMENSIONAMENTO REDE COLETORA DE ESGOTO

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DIMENSIONAMENTO 
REDE COLETORA DE ESGOTO SANITÁRIO 
 
De acordo com as normas 
NBR 9648: Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário 
NBR 9649: Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário 
NBR 12207: Projeto de interceptores de esgoto sanitário 
 
1. - DEFINIÇÕES: 
Ligação Predial ou ramal predial: trecho do coletor predial compreendido entre o 
limite do terreno e o coletor de esgoto. 
Coletor de esgoto: tubulação da rede coletora que recebe contribuição de esgoto 
dos coletores prediais em qualquer ponto ao longo de seu comprimento. 
Coletor principal: coletor de esgoto de maior extensão dentro de uma mesma 
bacia. 
Coletor tronco: tubulação da rede coletora que recebe apenas contribuições de 
esgoto de outros coletores. 
Interceptor: são os coletores que correm nos fundos de vale, margeando cursos 
d’água ou canais. São responsáveis pelo transporte dos esgotos gerados na sub-
bacia, evitando que os mesmos sejam lançados nos corpos d’água. 
Corpos d’água: rios, lagos, açudes, lagoas. 
Emissário: tubulação que recebe esgoto exclusivamente na extremidade de 
montante. 
Rede coletora: conjunto distribuído por ligações prediais, coletores de esgoto e 
seus órgãos acessórios. 
Trecho: segmento de coletor, coletor tronco, interceptor ou emissário, compreendido 
entre singularidades sucessivas. 
Singularidade: qualquer órgão acessório, mudança de direção e variações de 
seção, de declividade e de vazão quando significativa. 
Contribuição singular: é a contribuição, em l/s, de uma singularidade, ou seja, de 
qualquer órgão acessório, mudança de direção e variações de seção, de declividade 
e de vazão quando significativa. 
Diâmetro nominal (DN): simples número que serve para classificar em dimensão os 
elementos de tubulações e acessórios. 
Órgãos acessórios: dispositivos fixos desprovidos de equipamentos mecânicos. 
São órgãos acessórios: PV, TIL, TL, CP, sifão invertido, passagem forçada. 
Poço de visita (PV): câmara visitável através de abertura existente em sua parte 
superior, destinada à execução de trabalhos de manutenção. 
Tubo de inspeção e limpeza (TIL): dispositivo não visitável que permite inspeção e 
introdução de equipamentos de limpeza. 
Terminal de limpeza (TL): dispositivo que permite introdução de equipamentos de 
limpeza, localizado na cabeceira de qualquer coletor. 
Caixa de passagem (CP): câmara sem acesso localizada em pontos singulares por 
necessidade construtiva. 
Sifão invertido: trecho rebaixado com escoamento sob pressão, cuja finalidade é 
transpor obstáculos, depressões do terreno ou cursos d’água. 
Passagem forçada: trecho com escoamento sob pressão, sem rebaixamento. 
Profundidade: diferença de nível ente a superfície do terreno e a geratriz inferior 
interna do coletor. 
Recobrimento: diferença de nível entre a superfície do terreno e a geratriz superior 
externa do coletor. 
Tubo de queda: dispositivo instalado no poço de visita (PV), ligando um coletor 
afluente ao fundo do poço. 
Estação elevatória: estação de bombeamento dos esgotos para um nível mais 
elevado, para que os esgotos possam voltar a fluir por gravidade. 
Estação de Tratamento de Esgoto (ETE): estação destinada ao tratamento do 
esgoto, que consiste na remoção dos seus poluentes. 
Disposição final: após o tratamento, o esgoto poderá ser lançado em um corpo 
d’água ou aplicados ao solo. 
Coeficiente de retorno: relação média entre os volumes de esgoto produzido e de 
água efetivamente consumida (adota-se 0,8). 
 Esgoto produzido 
 C = -------------------------- = 0,8 
 Água consumida 
 
Água de Infiltração (I): água não proveniente do sistema de esgoto. Depende das 
condições locais, tais como: nível da água do lençol freático, natureza do subsolo, 
qualidade da execução da rede, tipo de solo, material da tubulação, tipo de junta 
utilizada, qualidade de assentamento dos tubos. 
Taxa de contribuição de infiltração (TI): adota-se de 0,05 a 1,0 l/s.km. 
Contribuição de infiltração: taxa de contribuição infiltração TI) x comprimento do 
trecho, em km. 
 
1.1 - REDES COLETORAS – ÓRGÃOS ACESSÓRIOS 
● Poço de visita (PV): 
- no início dos coletores; 
- nas mudanças de direção; 
- nas mudanças de declividade; 
- nas mudanças de diâmetro; 
- nas mudanças de material. 
- na reunião de coletores; 
- onde há degraus. 
● Terminal de Limpeza (TL): pode substituir o PV: 
- no início dos coletores. 
● Caixa de Passagem (CP): pode substituir o PV: 
- nas mudanças de direção; 
- nas mudanças de declividade; 
- nas mudanças de material; 
- nas mudanças de diâmetro. 
● Tubo de Inspeção e Limpeza (TIL): pode substituir o PV: 
- no início dos coletores; 
- nas mudanças de direção; 
- nas mudanças de declividade; 
- nas mudanças de material; 
- nas mudanças de diâmetro; 
- nos degraus; 
- na reunião de coletores. 
 
2. - CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO: 
2.1 - Condutos Livres ou Não Forçados 
São tubulações de seção aberta (por exemplo, canais) ou fechada (por exemplo, 
rede coletora de esgoto) sujeitas à pressão atmosférica em pelo menos um ponto de 
sua seção de escoamento. 
 
Considera-se que toda a rede coletora de esgoto (coletor de esgoto, coletor 
principal, coletor tronco, interceptor e emissário) trabalha como conduto livre, não 
forçado. 
 
A tubulação de esgoto trabalha como um conduto livre, ou seja, como um canal, ou 
seja, sujeita à pressão atmosférica em pelo menos um ponto de sua seção de 
escoamento. 
 
Portanto, a seção da tubulação de esgoto não trabalha em seção cheia. 
 
2.2 – Fórmula de Chésy 
No dimensionamento da rede coletora de esgoto, grandezas como velocidade, 
rugosidade do conduto, seção do conduto, declividade e vazão são levadas em 
consideração. 
 
A velocidade do líquido efluente em uma tubulação é função da declividade, da sua 
dimensão e da rugosidade das paredes internas, ou seja, do material de que é feita 
essa tubulação. 
 
Considerando regime uniforme de escoamento, uma das fórmulas que pode ser 
usada é a Fórmula de Chésy: 
 
 1 
V = -------- . RH 
2/3 . i 1/2 
 n 
 
V = velocidade, em m/s 
n = coeficiente de Manning = 0,013 (para tubulações de esgoto) 
(número que mede a influência da rugosidade do canal no escoamento) 
Sm 
RH = raio hidráulico = --------------- , em m. 
 Pm 
 
Sm = área molhada, em m
2 
Pm = perímetro molhado, em m 
i = declividade, em m/m 
 
2.2.1 - Coeficiente de Manning (n): 
É o número que mede a influência da rugosidade do canal no escoamento. O valor 
de “n” foi estabelecido por medições em laboratórios e em escoamento de rios. E 
vale aproximadamente: 
n = 0,011 – canal de perfeita construção transportando água limpa; 
n = 0,013 – canal revestido de concreto transportando água de rio; 
n = 0,015 – canal de terra transportando água de rio. 
Para o dimensionamento de tubulações de rede coletora de esgoto a Norma NBR 
9649, da ABNT, recomenda adotar n = 0,013. 
 
2.2.2 – Raio Hidráulico: 
É a relação entre a seção molhada (Sm) e o perímetro molhado (Pm) de conduto ou 
canal. É necessário o seu cálculo no dimensionamento da rede coletora de esgoto. 
 
Sm 
RH = raio hidráulico = --------------- , em m. 
 Pm 
 
Sm = área molhada, em m
2 
Pm = perímetro molhado, em m 
i = declividade, em m/m 
 
Significado do Raio Hidráulico: 
• Junto às margens e ao fundo do canal, o atrito da água contra essas 
superfícies sólidas, reduz a velocidade. 
• No centro do canal, um pouco abaixo da superfície (devido à resistência 
oferecida pelo ar na superfície), a velocidade será máxima. 
Então, quanto maior o Raio Hidráulico,melhor o escoamento do líquido. 
 
O raio hidráulico será considerado para, no máximo 75% do diâmetro do coletor, ou 
seja, o coletor não trabalha com seção cheia, mas no máximo o correspondente a 
75% do diâmetro. 
 
 
 
 
2.3 - Vazões 
O dimensionamento da rede coletora de esgoto é feito por trecho. Cada trecho 
possui uma vazão inicial (Qi) e uma vazão final (Qf), devido às contribuições de 
esgoto das edificações no decorrer do trecho. 
 
● A vazão inicial será útil para dimensionar a declividade mínima. 
● A vazão final será útil para dimensionar o diâmetro da tubulação. 
 
O item 5.1.1.1 da NBR 9649 diz que: Inexistindo dados pesquisados e comprovados, 
com validade estatística, recomenda-se como o menor valor de vazão 1,5 l/s em 
qualquer trecho. 
 
Portanto, adota-se uma vazão inicial de 1,5 l/s para o início do 1º. trecho do coletor. 
 
2.4 – Quanto à declividade: 
Deve ser um valor compreendido entre os limites da declividade mínima e máxima. 
 
3. - DIMENSIONAMENTO: 
 
Roteiro: 
1º.) Vazão Inicial 
2º.) Vazão Final 
3º.) Declividade Mínima 
4º.) Diâmetro 
5º.) Declividade Máxima 
6º) Declividade do terreno 
7º.) Velocidade Crítica 
8º.) Velocidade Final 
 
3.1 - VAZÃO INICIAL (Qi): 
a) Vazão inicial do 1º. Trecho: Qi = 1,5 l/s 
 
b) Demais trechos (à jusante): 
Qi = ( k2 . Qmi ) + I + ∑ Qci 
 
Qi = vazão inicial, em l/s 
Qmi = contribuição média inicial de esgoto doméstico, em l/s 
Qci = contribuição singular inicial, em l/s 
K2 = coeficiente de máxima vazão horária = 1,5 
I = contribuição de infiltração, em l/s (taxa de infiltração = 0,05 a 1,0 l/s.km) 
 
 C . N . qi C . a . d . qi 
Qmi = -------------------- ou Qmi = -------------------------- onde: 
 86.400 86.400 
 
C = coeficiente de retorno = 0,8 
N = número de pessoas ou unidades de contribuição 
qi = contribuição de despejos, em litro/pessoa.dia ou em litro/unidade de 
contribuição.dia de acordo com a Tabela 1 da NBR 7229. 
a = área, em m2 
d = densidade demográfica, em pessoas / m2. 
 
3.2 - VAZÃO FINAL (Qf): 
Qf = ( k1. k2 . Qmf ) + I + ∑ Qcf 
 
Qf = vazão final, em l/s 
Qmf = contribuição média final de esgoto doméstico, em l/s 
Qcf = contribuição singular final, em l/s 
K1 = coeficiente de máxima vazão diária = 1,2 
K2 = coeficiente de máxima vazão horária = 1,5 
I = contribuição de infiltração, em l/s (taxa de infiltração = 0,05 a 1,0 l/s.km) 
 
 C . N . qf C . a . d . qf 
Qmf = -------------------- ou Qmi = -------------------------- onde: 
 86.400 86.400 
 
C = coeficiente de retorno = 0,8 
N = número de pessoas ou unidades de contribuição 
qf = contribuição de despejos, em litro/pessoa.dia ou em litro/unidade de 
contribuição.dia de acordo com a Tabela da NBR 7229. 
a = área, em m2 
d = densidade demográfica, em pessoas / m2. 
 
3.3 – DECLIVIDADE MÍNIMA (Io mín): 
Declividade mínima admissível será dada pela fórmula: 
 Io mín = 0,0055 Qi 
-0,47, sendo Io mín em m/m e Qi em l/s. 
 
3.4 – DIÂMETRO (D): 
Com o valor da vazão final Qf, determina-se o diâmetro indicado de acordo com a 
tabela de dimensionamento do fabricante em função do tipo de material (aço 
revestido, ferro cimento, concreto, PVC etc), não perdendo de vista que o menor 
diâmetro a empregar é 100mm. 
 
D = 0,3145 (Qf / Io 
½
) 3/8 
Qf = vazão final, em m3/s 
Io = declividade mínima 
 
3.5 – DECLIVIDADE MÁXIMA (Imáx): 
Declividade máxima admissível será aquela para a qual se tenha a velocidade final 
Vf = 5 m/s. Para o dimensionamento da declividade máxima, utiliza-se a fórmula de 
Chésy. 
 
3.6 – DECLIVIDADE DO TERRENO (Iterreno): 
Deverá ser levada em conta a declividade do terreno. Para uma melhor operação e 
instalação, a declividade da tubulação deverá seguir a mesma declividade do 
terreno, desde que dentro dos limites das declividades: mínima e máxima. Será 
necessário conhecer, através de um levantamento topográfico, as cotas inicial e final 
de cada trecho para se determinar a declividade do terreno. 
 
 cota final, em “m” – cota inicial, em “m” 
Iterreno = ----------------------------------------------------------- 
 comprimento do trecho 
 
 
 
3.7 – VELOCIDADE CRÍTICA (Vc): 
Velocidade crítica é aquela em que acima desse valor, começa a haver o arraste e a 
mistura de ar com as águas servidas. Como essa mistura ar/líquido tem um volume 
bem maior do que o do líquido livre de ar, a seção de escoamento não deverá ser 
superior a 50% do diâmetro. 
 
A velocidade crítica é definida por: 
Vc = 6 ( g . RH ) 
1/2 , onde: 
 
g = aceleração da gravidade = 9,8 m/s2 
RH = raio hidráulico 
 
3.8 – VELOCIDADE FINAL (Vf): 
A velocidade final do esgoto em um determinado trecho é obtida pela seguinte 
fórmula: 
 Qf 
Vf = ------------------- 
 Sm 
Vf = velocidade final 
Qf = vazão final 
Sm = área da seção 
 
Quando a velocidade final Vf é superior à velocidade crítica Vc, a maior lâmina 
admissível deve ser 50% do diâmetro do coletor, assegurando-se a ventilação do 
trecho. 
 
Portanto, deve ser verificado se: Vf < Vc 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplos de Raio Hidráulico 
Exemplo1: Calcular o Raio Hidráulico de um canal de seção trapezoidal com base 
menor = 0,45 m e base maior = 1,65 m e lâmina d’água de 0,35 cm de altura. 
Calcule também a vazão e a velocidade que se pode prever. Para isso, adote uma 
declividade do canal: i = 0,0025 m/m e coeficiente de Manning: n = 0,013. 
 
Raio Hidráulico: 
 
0,45 + 1,65 
Sm = -------------------- . 0,35 = 0,3675 m
2 
 2 
 
O lado inclinado do canal chamaremos de “L”. Então: 
 
L2 = 0,352 + 0,602 . Então, L = 0,69 m 
 
 
Pm = 0,45 + 0,69 + 0,69 = 1,83 m 
 
 0,3675 
RH = -------------- = 0,20 m 
 1,83 
 
Velocidade: 
 
 1 
V = ------------ . (0,20) 2/3 . (0,0025)1/2 = 1,32 m/s 
 0,013 
 
Vazão: 
 
Q = Sm. V = 0,3675 . 1,32 = 0,4851 m
3/s = 485,1 litros/s 
 
Exemplo2: Em um canal de seção retangular com base = 0,65 m; i = 0,002 m/m e n 
= 0,013 vai passar a vazão de 140 l/s. Qual a velocidade e a altura da lâmina 
d’água? 
Solução: 
0,140 1 0,65 . h 
----------- = --------- . ( -------------- ) 2/3 . ( 0,002 ) 1/2 
0,65 x h 0,013 0,65 + 2h 
 
 
0,0626077 0,65 . h 
--------------- = ( --------------- ) 2/3 
 h 0,65 + 2h 
 
Solução: Por tentativa 
1ª. Tentativa: altura da lâmina d’água h = 0,40 m, temos: 
Raio Hidráulico: 
 
Sm = 0,65 . 0,40 = 0,26 m
2 
 
Pm = 0,65 + 0,40 + 0,40 = 1,45 m 
 
 0,26 
RH = -------------- = 0,18 m 
 1,45 
 
Velocidade: 
 1 
V = ------------ . (0,18) 2/3 . (0,0002)1/2 = 0,35 m/s 
 0,013 
 
Vazão: 
 
Q = Sm . V = 0,26 . 0,35 = 0,091 m
3/s = 91 litros/s 
 
Vemos que a altura da lâmina d’água h = 0,40 m é insuficiente, pois, para esta 
altura, a vazão correspondente é 91 litros/s, que é menor que Q = 140 litros/s. 
 
2ª. Tentativa: altura da lâmina d’água h = 0,80 m, temos: 
Raio Hidráulico: 
 
Sm = 0,65 . 0,80 = 0,52 m
2 
 
Pm = 0,65 + 0,80 + 0,80 = 2,25 m 
 
 0,52 
RH = -------------- = 0,23 m 
 2,25 
 
Velocidade: 
 1 
V = ------------ . (0,23) 2/3 . (0,0002)1/2 = 0,41 m/s 
 0,013 
 
Vazão: 
 
Q = SM . V = 0,52 . 0,41 = 0,2132 m
3/s = 213,2 litros/s 
 
Vemos que a altura da lâmina d’água h = 0,80 m foi demais, pois, para esta altura, a 
vazão correspondente é 213,2 litros/s, queé maior que Q = 140 litros/s. 
 
3ª. Tentativa: altura da lâmina d’água h = 0,60 m, temos: 
Raio Hidráulico: 
 
Sm = 0,65 . 0,60 = 0,39 m
2 
 
Pm = 0,65 + 0,60 + 0,60 = 1,85 m 
 
 0,39 
RH = -------------- = 0,21 m 
 1,85 
 
Velocidade: 
 1 
V = ------------ . (0,21) 2/3 . (0,0002)1/2 = 0,38 m/s 
 0,013 
 
Vazão: 
 
Q = SM . V = 0,39 . 0,38 = 0,1482 m
3/s = 148,2 litros/s 
 
Vemos que a altura da lâmina d’água h = 0,60 m foi demais, pois, para esta altura, a 
vazão correspondente é 148,2 litros/s, que é maior que Q = 140 litros/s. 
 
4ª. Tentativa: altura da lâmina d’água h = 0,55 m, temos: 
Raio Hidráulico: 
 
Sm = 0,65 . 0,55 = 0,3575 m
2 
 
Pm = 0,65 + 0,55 + 0,55 = 1,75 m 
 
 0,3575 
RH = -------------- = 0,20 m 
 1,75 
 
Velocidade: 
 1 
V = ------------ . (0,20) 2/3 . (0,0002)1/2 = 0,37 m/s 
 0,013 
 
Vazão: 
 
Q = SM . V = 0,3575 . 0,37 = 0,1322 m
3/s = 132,3 litros/s 
 
Vemos que a altura da lâmina d’água h = 0,55 m é insuficiente, pois, para esta 
altura, a vazão correspondente é 132,3 litros/s, que é menor que Q = 140 litros/s. 
 
5ª. Tentativa: altura da lâmina d’água h = 0,57 m, temos: 
Raio Hidráulico: 
 
Sm = 0,65 . 0,57 = 0,3705 m
2 
 
Pm = 0,65 + 0,57 + 0,57 = 1,79 m 
 
 0,3705 
RH = -------------- = 0,21 m 
 1,79 
 
Velocidade: 
 1 
V = ------------ . (0,21) 2/3 . (0,0002)1/2 = 0,38 m/s 
 0,013 
 
Vazão: 
 
Q = SM . V = 0,3705 . 0,38 = 0,14079 m
3/s = 140,79 litros/s 
 
Podemos verificar que a altura da lâmina d’água será de 0,57 m = 57 cm, pois a 
vazão para esta altura é 140,79 litros/s. 
 
Exemplos de cálculo de declividade 
Exemplo1: Calcular a declividade máxima (para a velocidade de 5 m/s), para um 
coletor de esgoto Ø 100mm ( = 0,100 m). 
 
 π . D2 3,14 . ( 75% . 0,10m)2 
Am = --------------- = --------------------------------- = 0,0044156 m
2 
4 4 
 
Pm = π . D = 3,14 . (75% . 0,10m) = 0,2355 m 
 
 
 0,0044156 
RH = ------------------- = 0,0187498 m 
 0,2355 
 
Então, utilizando a fórmula de Chésy: 
 1 
5 = ------------ . (0,0187498) 2/3 . i 1/2 
 0,013 
 
i = 0,85 m/m = 85 cm / m. 
 
Exemplo2: Calcular a declividade máxima (para a velocidade de 5 m/s), para um 
coletor de Ø 150mm ( = 0,15m). 
 
 π . D2 3,14 . ( 75% . 0,15m)2 
Am = --------------- = --------------------------------- = 0,0099351 m
2 
4 4 
 
Pm = π . D = 3,14 . (75% . 0,15m) = 0,35325 m 
 
 
 0,0099351 
RH = ------------------- = 0,0281248 m 
 0,35325 
 
 
Então: 
 1 
5 = ------------ . (0,0281248) 2/3 . i 1/2 
 0,013 
 
i = 0,50 m/m = 50 cm / m. 
 
Exemplo3: Calcular a declividade máxima (para a velocidade de 5 m/s), para um 
coletor de Ø 200mm ( = 0,20m). 
 π . D2 3,14 . ( 75% . 0,20m)2 
Am = --------------- = --------------------------------- = 0,0176625 m
2 
 4 4 
 
Pm = π . D = 3,14 . (75% . 0,20m) = 0,471 m 
 
 
 0,0176625 
RH = ------------------- = 0,0375 m 
 0,471 
 
Então: 
 1 
5 = ------------ . (0,0375) 2/3 . i 1/2 
 0,013 
 
imáx = 0,34 m/m = 34 cm / m. 
 
Exemplo4: Determine as declividades do trecho de uma tubulação de esgoto com as 
seguintes características: 
Qi = 6 l/s 
Ø 300 mm ( = 0,3 m) 
Cota inicial do terreno = 100 m 
Cota inicial do terreno = 102 m 
Comprimento da tubulação = 200 m 
Solução: 
Declividade mínima = 0,2369 m/m 
Declividade máxima = 0,196 m/m 
Declividade do terreno = 0,01 m/m (Adotaremos esta) 
 
Exemplo5: Determine as declividades do trecho de uma tubulação de esgoto com as 
seguintes características: 
Qi = 8 l/s 
Ø 500 mm ( = 0,5 m) 
Cota inicial do terreno = 489 m 
Cota inicial do terreno = 487 m 
Comprimento da tubulação = 100 m 
Solução: 
Declividade mínima = 0,00207 m/m 
Declividade máxima = 0,0992 m/m 
Declividade do terreno = 0,02 m/m (Adotaremos esta) 
 
Exemplos de cálculo da Velocidade Crítica: 
Exemplo1: Calcular a velocidade crítica para um coletor de Ø 100mm ( = 0,10m). 
Vc = 6 ( 9,8 . 0,0187498) 
½ = 2,57 m/s 
 
Exemplo2: Calcular a velocidade crítica para um coletor de Ø 150mm ( = 0,15m). 
Vc = 6 ( 9,8 . 0,0281248 ) 
½ = 3,15 m/s 
 
Exemplo3: Calcular a velocidade crítica para um coletor de Ø 200mm ( = 0,20m). 
Vc = 6 ( 9,8 . 0,0375 ) 
½ = 3,64 m/s 
 
 
EXERCÍCIOS: 
Dimensione cada trecho da rede conforme figura abaixo, considerando: 
d = densidade demográfica = 100 pessoas / ha. 
Cada quadra (área residencial) = 100 x 50 metros 
 
345 344
343
342
ETE
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXOS: