ESGOTAMENTO SANITÁRIO 2018 FINAL

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MATO GROSSO DO SUL
 ENGENHARIA AMBIENTAL
CLAUDIANNE SANTOS
LETÍCIA KAROLINE 
VANESSA ZEFFIRO
SISTEMA DE DRENAGEM URBANA
DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO COM SOFTWARE CESG®
Dourados – MS 2018
CLAUDIANNE SANTOS
LETÍCIA KAROLINE 
VANESSA ZEFFIRO
DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO COM SOFTWARE CESG®
Trabalho desenvolvido na disciplina de Sistema de Drenagem Urbana sob orientação do Prof. Eng. Dr. Vinícius de Oliveira Ribeiro como pré-requisito para obtenção de nota.
Prof. Eng. Dr. Vinícius de Oliveira Ribeiro
Dourados – MS 2018
MEMORIAL DE CÁLCULO
CRITÉRIOS E PARÂMETROS
Foram dimensionadas as redes coletoras de acordo com os critérios recomendados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, das NBR’s listadas abaixo:
NBR 9648 (ABNT,1986) - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário;
NBR 9649 (ABNT, 1986) - Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário;
NBR 9814 (ABNT, 1987) - Execução de rede coletora de esgoto;
NBR 12208 (ABNT, 1992) – Projeto de estações elevatórias de Esgoto Sanitário;
NBR 7229 (ABNT, 1993) – Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos.
NBR 14486 (ABNT, 2000) – Sistemas enterrados para condução de esgoto sanitário – Projeto de redes coletoras com tubo de PVC.
NBR 7362-1 (ABNT, 2005) – Sistemas enterrados para condução de esgoto – Parte: Requisitos para tubo de PVC com junta elástica.
As realizam dos cálculos foram efetivas com auxílio de computador, através do software CEsg, da Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica de São Paulo.
VAZÃO DE CONTRIBUIÇÃO
Foram considerados os seguintes aspectos a fim de determinar as vazões de contribuição:
 População esgotável e lançamentos pontuais das áreas consideradas (áreas de expansão, industrial, igreja, colégio);
 Águas de infiltração.
A partir das vazões principais que compõem o esgoto sanitário, a vazão de contribuição da área de projeto é composta dos efluentes de três (03) destas fontes sendo: 
Vazão de esgoto doméstico;
Vazão de água de infiltração;
Vazão de despejos industriais.
O coeficiente de retorno (R), que é a relação entre o volume de esgotos recebido na rede coletora e o volume de água efetivamente fornecido à população, adotado foi de 0,8, conforme recomendação da NBR 9649 (ABNT, 1986).
Identificou se as vazões pontuais de valores consideráveis, que determinadas na planta baixa, a qual segue em anexo a este projeto, em valor máximo de esgoto sanitário e o ponto de contribuição.
Na execução dos cálculos, foi adotado o consumo per capita de 220 L/hab.dia, e os coeficientes de variação de vazão k1, k2 e k3(coeficiente de máxima vazão diária = 1,2; coeficiente de máxima vazão horária = 1,5 e coeficiente de mínima vazão horária = 0,5 respectivamente recomendados pela NBR 9649 (ABNT, 1986), que são relevantes para o dimensionamento da rede coletora de esgoto, visto que a vazão não é distribuída uniformemente ao longo do dia.
O coeficiente de infiltração adotado foi de 0,5 L/s.km.
POPULAÇÃO DE FINAL DE PLANO
A aferição da população inicial (Pi) foi realizada a partir da contagem dos lotes existentes na área de projeto, e a taxa de ocupação de 5 hab/domicilio.
Contudo para à população prevista para o final de plano, a estimativa foi feita a partir da contagem dos lotes que ainda não estavam definidos na área de projeto, tendo um acréscimo de 15,1%, totalizando 2180 habitantes.
VAZÃO DE ESGOTO SANITÁRIO
Os cálculos das vazões necessárias para o dimensionamento da rede coletora foram realizados utilizando os componentes descritos anteriormente no item 1.2.
As vazões foram obtidas aplicando as seguintes equações: 
Para Vazão Doméstica Média: 
 Equação 1
Onde:
q= Coeficiente de consumo per capita (L/hab.dia); C= Coeficiente de retorno
P= população de projeto
Por meio desta equação, foi possível calcular todas as demais vazões por meio dos coeficientes de variação de consumo (k1, k2 e k3). Para a vazão de início de plano utilizou-se a população de início de plano na equação 1 e multiplicou se pelo coeficiente K2. Para a vazão máxima, a população utilizada é a de final de plano, e multiplicou-se pelos coeficientes k1 e k2. Para vazão mínima utilizou-se k3 (vazão necessária para o cálculo de parada máxima da bomba na estação elevatória de esgoto bruto).
 A vazão de infiltração é função do comprimento da rede coletora pela taxa de infiltração adota (0,8 L/s.km).
Equação 2
Onde:
Ltotal de rede = Comprimento total da rede coletora (km); 
Txinf = Taxa de infiltração (L/s.km)
Para se estimar a vazão de esgoto sanitário, realizou se a soma da vazão de infiltração encontrada aplicando a equação 2 com a vazão de esgoto doméstico, encontrada aplicando a equação 1 em qualquer variação de vazão (máxima e média).
Sempre que a vazão a jusante do trecho for inferior a 1,5 L/s, para os cálculos hidráulicos desde trecho deve-se usar o valor de 1,5 L/s conforme recomendação da NBR 9649 (ABNT, 1986).
A vazão a jusante de um trecho resultou da soma da parcela de montante com a contribuição ao longo deste trecho. A vazão de montante é aquela proveniente do trecho anterior, acrescida ou não das contribuições laterais de coletores tributários, e de vazões singulares ou concentradas, quando existirem.
TENSÃO TRATIVA E CRITÉRIO DE AUTO-LIMPEZA
Em todos os trechos da rede foram analisadas as tensões trativas médias (T), não devendo a de início do plano ser inferior a 0,10 kg/m² ou 1,0 Pa, para garantir a as condições de autolimpeza quanto à deposição sólida. A NBR 9649 (ABNT, 1986) recomenda que para a velocidade inicial variando entre 0,50 e 0,60 m/s, a relação y/D deverá ser superior a 20%, sendo y a lâmina correspondente à vazão de dimensionamento para início de plano. 
Para velocidades acima de 0,60 m/s podem ser tolerados enchimentos menores que 20%.
As tensões trativas médias (T), expressas em Pascal foram calculadas pela relação:
	
Equação 3
Onde:
T = tensão trativa média (Pa);
γ = peso específico do líquido, 104 N/m³ para o esgoto; Rh = raio hidráulico (m);
I = declividade da tubulação (m/m).
 DECLIVIDADE MÍNIMA
Em alguns momentos, nas pontas das canalizações, o trecho fica sem esgoto. Esta realidade inviabiliza o cálculo para definir o comportamento da canalização com a vazão mínima. No nível de projeto, a fixação da declividade com essas vazões conduziria a valores exagerados, inaceitáveis.
Para possibilitar a fixação mais realista da declividade, admite-se que a quantidade mínima de esgoto a circular nas extremidades do sistema seja igual à contribuição de uma válvula de descarga de um vaso sanitário. Assim, a vazão para fixação da declividade mínima é igual 1,5 L/s, conforme normatizado pela NBR 9649 (ABNT, 1986) e NBR 14486 (ABNT, 2000).
A declividade mínima de cada trecho, admissível para satisfazer a tensão trativa média igual a 1,0 Pa no início do plano (considerando menor valor de vazão para qualquer trecho da rede igual a 1,5 L/s), foi calculada pela seguinte expressão:
 Equação 4
Onde:
Qi= Vazão de jusante do trecho no início de plano (Normatizada em 1,5 L/s).
Por sua vez, a declividade máxima foi limitada pela velocidade máxima de 5 m/s no final de plano.
DIÂMETRO MÍNIMO
Os coletores usados na rede pública de esgoto terão seção circular com diâmetro não inferior a DN 100. Visto que a seção requerida for superior àquela dos tubos de fabricação normalmente encontrados no mercado, adotou se diâmetro comercial imediatamente superior.
LÂMINA D’ÁGUA
Para os cálculos das lâminas d’água foram admitidos o escoamento em regime uniforme e permanente, sendo o seu valor máximo, para a vazão final igual ou inferior a 75% do diâmetro do coletor.
Devido que a velocidade final (Vf) apresentou um resultado superior à velocidadecrítica, a maior lâmina a ser considerada admissível foi de 50% do diâmetro do coletor, de modo a assegurar a ventilação do trecho.
A equação que defini a velocidade crítica é:
Vc = 6. 	
Equação 5
Onde:
g= aceleração da gravidade;
Rh= Raio hidráulico para vazão final.
RECOBRIMENTO MÍNIMO
A fim de proteger contra a ação de cargas externas, principalmente as acidentais, estabeleceu se o recobrimento mínimo dos coletores, em relação à geratriz superior externa dos tubos, o valor de 0,90 m e no passei o recobrimento mínimo deve ser igual ou superior a 0,60m. a profundidade máxima empregada foi de 4,5 m.
ESCORAMENTO
Para valas de profundidade superior a 1,25 m, se torna obrigatório escoramento conforme a portaria nº. 3214 do Ministério do Trabalho, de 08/06/1978, regulamentada pela NR 18 e pela portaria n° 17, de 07/07/83:
“Os taludes instáveis das escavações com profundidade superior a 1,25 m (um metro e vinte e cinco centímetros) devem ter sua estabilidade garantida por meio de estruturas dimensionadas para este fim”.
Em razão da profundidade (m) e da presença ou não de água, para escoramento das valas serão utilizados os seguintes critérios:
	0,00
	a
	1,30 (sem água) dispensado
	1,31
	a
	1,80 (sem água) pontaleteamento
	1,81
	a
	2,50 (sem água) descontínuo em madeira
	2,51
	a
	5,00 (sem água) contínuo em madeira
	0,00
	a
	5,00 (com água) especial (macho / fêmea).
CÁLCULOS DO DIMENSIONAMENTO SANITÁRIO
Dados para o cálculo de dimensionamento hidráulico:
Número de lotes para início de plano: 356
Número de lotes para início de plano: 436
População para início de plano: 1780 habitantes
População para final de plano: 2180 habitantes
População da escola: 300 alunos
População Igreja: 100 lugares
Coeficiente de máxima vazão diária (k1): 1,2
Coeficiente de máxima vazão horária (K2): 1,5
Taxa de infiltração (Tinf): 0,5 l/s.km
Consumo médio de água (q): 220 l/hab.dia
Adensamento populacional: 5 hab/lote
CÁLCULOS DAS VAZÕES PARA ÁREA DO PROJETO
População para início de plano e final de plano
População início de plano = Lotes x Adensamento Pop = 356
Pop = 1780 hab
População final de plano = Lotes x Adensamento Pop = 436
Pop = 2180 hab
Vazão média para início de plano
 Vazão média para final de plano
Onde:
 Vazão média (m³/d) ou (L/s);
C= Coeficiente de retorno esgoto/água; 
q= Consumo médio de água;
Pop= População de projeto (hab).
Vazão máxima para início de plano
 Vazão máxima para final de plano
Onde:
= Vazão máxima (m³/d) ou (L/s);
C = Coeficiente de retorno esgoto/água; q = Consumo médio de água;
Pop = População de projeto (hab);
k1 = Coeficiente de máxima vazão diária (1,2); 
K2 = Coeficiente de máxima vazão horária (1,5);
K 3 = Coeficiente da hora de menor consumo (0,5).
Vazão mínima para início de plano
 Vazão mínima para final de plano
Onde:
𝑄𝑚𝑖𝑛= Vazão mínima (m³/d) ou (L/s);
𝑄𝑚𝑒𝑑= Vazão média (m³/d) ou (L/s);
K3 = Coeficiente da hora de menor consumo (0,5).
Tabela 3: Resumo dos cálculos das vazões
	Vazão média de início de plano
	4,0 l/s
	 Vazão média de final de plano
	4,4 l/s
	 Vazão máxima de início de plano
 Vazão máxima de final de plano
	6,5 l/s
8,0 l/s
	 Vazão mínima de início de plano
	1,8 l/s
LANÇAMENTOS PONTUIAIS (COLÉGIO E IGREJA)
Escola;
 100 alunos/turno;
 3 turnos.
Igreja;
100 lugares.
CÁLCULOS DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTO BRUTO – EEEB
O cálculo do comprimento de rede, teve como seguinte resultando:
Lrede = Comprimento de rede (m) ou (Km) = 1002,95 m
População total do trecho da elevatória início de plano
Pop = ∑ hab. quadras + Pop 
Pop = 108814 hab
Onde:
Pop = habitantes que contribuem para a estação elevatória (hab)
∑ hab. quadras = somatória dos habitantes da rede coletora que contribuem para estação elevatória (hab).
 Vazão média de esgoto sanitária; 
 Qmedsan= Qmed + Qinf
 Qmedsan= 0,16 l/s + 0,50 l/s
 Qmedsan= 0,66 l/s
Onde:
Qmed san = Vazão média sanitária (m³/d) ou (L/s);
Qmed= Vazão de média (m³/d) ou (L/s);
Qinf = Vazão de infiltração (m³/d) ou (L/s).
 Vazão doméstica máxima de início de plano
Onde: 
= Vazão doméstica máxima de contribuição (m³/d) ou (L/s);
= Vazão doméstica máxima (m³/d) ou (L/s);
K1 = Coeficiente de máxima vazão diária (1,2); 
K2 = Coeficiente de máxima vazão horária (1,5)
Vazão doméstica mínima de início de plano
 Onde:
 𝑄𝑑𝑜𝑚 𝑚𝑖𝑛= Vazão doméstica mínima de contribuição (m³/d) ou (L/s); 
K3= Coeficiente da hora de menor consumo (0,5);
𝑄𝑚𝑒𝑑 = Vazão de média (m³/d) ou (L/s).
 Vazão doméstica máxima de final de plano
Onde: 
= Vazão doméstica máxima de contribuição (m³/d) ou (L/s);
= Vazão doméstica máxima (m³/d) ou (L/s);
K1 = Coeficiente de máxima vazão diária (1,2); 
K2 = Coeficiente de máxima vazão horária (1,5)
Vazão doméstica mínima de final de plano
 Onde:
 𝑄𝑑𝑜𝑚 𝑚𝑖𝑛= Vazão doméstica mínima de contribuição (m³/d) ou (L/s); 
K3= Coeficiente da hora de menor consumo (0,5);
𝑄𝑚𝑒𝑑 = Vazão de média (m³/d) ou (L/s).
 Vazão doméstica máxima do cesg
Onde: 
= Vazão doméstica máxima de contribuição (m³/d) ou (L/s);
= Vazão doméstica máxima (m³/d) ou (L/s);
Qinf = Vazão de infiltração (m³/d) ou (L/s);
Vazão doméstica mínima de final do cesg
 Onde:
 𝑄𝑑𝑜𝑚 𝑚𝑖𝑛= Vazão doméstica mínima de contribuição (m³/d) ou (L/s); 
K3= Coeficiente da hora de menor consumo (0,5);
𝑄𝑚𝑒𝑑 = Vazão de média (m³/d) ou (L/s).
Quadro 4: Resumo dos cálculos das vazões
	Vazões Estação elevatória (l/s)
	
Vazão média 
	 0,028
	Vazão de infiltração
	0,50
	
Vazão média de esgoto sanitário
	
0,83
	Vazão doméstica média
	
0,33
	
Vazão doméstica máxima
	
0,59
	
Vazão doméstica máxima de projeto
	0,29
	
Vazão doméstica mínima de projeto
	0,16
	Vazão média do esgoto de projeto
	 0,67
Dimensionamento do poço de sucção; 
Admitindo como tempo de parada, tp= 300s
Volume útil estimado
Onde:
 = Volume útil estimado ( l ) ou (m³);
tp= tempo de parada estimado (s) ou (min);
= Vazão doméstica média de contribuição (m³/d) ou (L/s);
	
Tempo de parada máximo
Onde:
𝑡𝑝 𝑚á𝑥= tempo de parada máximo (s) ou (min);
𝑉𝑢 = Volume útil estimado (L) ou (m³);
𝑄𝑑𝑜𝑚 𝑚𝑖𝑛= Vazão doméstica mínima de contribuição (m³/d) ou (L/s).
Tempo de funcionamento mínimo
Número máximo de paradas por hora;
Onde:
 N= número máximo de paradas por hora (ciclos);
𝑡𝑝𝑚𝑎𝑥= tempo de parada máximo (s) ou (min);
tfmin= tempo 5 funcionamento mínimo (s) ou (min).
Sabe-se que o número máximo de partidas permitido é de 4 partidas por hora, para o cálculo deste dimensionamento obteve-se 2 partidas por hora. Desta maneira conclui-se que o volume do poço satisfaz as condições evitando fadiga nas partes elétricas das instalações.
Geometria do poço
𝑉𝑢 = 0,20 m3
hútil = 0,35 m ( valor adotado)
Vutil = A x hútil
Diâmetro do recalque sugerido
Vazão de bombeamento = Vazão máxima sanitária
𝐷𝑠𝑢𝑗 = 𝐾1 𝑥√𝑄mon = 0,034 𝒎
Onde:
𝐷𝑠𝑢𝑗 = Diâmetro do recalque sugerido (mm) ou (m);
 K1 = Coeficiente de máxima vazão diária (1,2);
𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏 = Vazão de bombeamento (m³/d) ou (L/s);
*Usar a vazão de montante em m³/s.
Velocidade econômica
Onde:
𝑣 = velocidade econômica;
𝐷𝑠𝑢𝑗 = Diâmetro do recalque sugerido (mm) ou (m);
𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏 = Vazão de bombeamento (m³/d) ou (L/s).
Perda de carga unitária
Segundo Porto (2006), dentre as fórmulas empíricas mais utilizadas, principalmente na prática, encontra-se a fórmula de Hazen-Wiliiams, para determinar a perda de carga unitária, logo o coeficiente de rugosidadeutilizado para tal dimensionamento foi C=140 para PVC usado.
Onde:
J= Perda de carga (mm/mm) ou (m/m);
𝐷𝑠𝑢𝑗 = Diâmetro do recalque sugerido (mm) ou (m);
C = Coeficiente de rugosidade que depende da natureza e estado das paredes do tubo;
𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏 = Vazão de bombeamento (m³/d) ou (l/s);
*Usar a vazão de bombeamento em m³
Perda de carga no trecho da canalização do recalque; 
hfrec= J x Lv
 hfrec= 0,00064 x 346,6
hfrec= 0,22 m 
Onde:
hfrec = Perda de carga no trecho da canalização do recalque (m); 
J = Perda de carga (mm/mm) ou (m/m);
Lv = Comprimento da rede.
Altura manométrica;
 Δg = 2m
HMT= Δg (m) + J 
HMT= 2 + 0,22
HMT= 2,22 m
Onde:
HMT= Altura manométrica (mm) ou (m); J= Perda de carga (mm) ou (m);
Δg = corresponde à diferença de cotas onde está localizada a estação elevatória (m) ou (Km).
Potência da bomba;
 Nb= 50% 
Onde:
Pb= Potência da bomba (cv);
𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏 = Vazão de bombeamento (m³/d) ou (L/s); HMT= Altura manométrica (mm) ou (m);
ηb = Coeficiente de rendimento da bomba (%).
Potência do conjunto;
nc = 80%
	
Onde:
 Pm= Potência do conjunto(hp);
 Pb =Potência da bomba (cv);
ηc = coeficiente de rendimento do conjunto (%).
Potência com folga 
Para bombas de até 2 HP Azevedo Netto (1998) recomenda uma folga de 50%.
Pf= 1,5+ 𝑃𝑚
Pf= 1,5 + 0,073
Pf= 0,11 hp
 Onde:
Pf= Potência com folga (hp); 
Pm= potência do conjunto (hp).
Potência Instalada (2bombas);
Pi= 2* Pf
 Pi= 2 x 0,11
Pi= 0,22 hp
Onde:
Pi= Potência instalada (hp);
 Pf= Potência com folga (hp)
2. REFERÊNCIAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR-9648 - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR-9649 – Projeto de rede coletoras de esgoto sanitário – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1986.
 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR-9814 – Execução de rede coletora de esgoto sanitário – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1987. 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR-12208 – Projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR-14486 – Sistemas enterrados para condução de esgoto sanitário – Projeto de redes coletoras com tubo de PVC – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2000. 
AZEVEDO NETTO, M. J.; et al. Manual de hidráulica. 8ª ed atualizada. Editora Edgar Bluchet Ltda. São Paulo, 1998. 
BRASIL, Resolução CONAMA n°357, de 17 de março de 2005. Classificação de águas, doces, salobras e salinas do Território Nacional. Publicado no D.O.U. 
BRASIL, Lei n°11.445, de 5 de janeiro de 2007. Estabelece as diretrizes nacionais para o saneamento básico e para política federal de saneamento básico. Publicado no D.O.U. 
DraftSight, Inc., site: <www.draftsight.com>.Acesso em 10 DE junho de 2018.
 
GAMEIRO, L. F. S.; RIBEIRO, V. O. Curso para elaboração de projetos de redes coletoras de esgoto com a utilização do software Cesg ®. 2012. 
TSUTIYA, M. T.; SOBRINHO, P. A.; Coleta e Tranporte de Esgoto Sanitário. 2ª ed. (2000).
Manual do Usuário, Software para Projeto de Redes de Esgoto Sanitário – Cesg® – Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica - FCTH, São Paulo/SP, 2001.