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SISTEMAS URBANOS DE ESGOTO ............................................................................ 2 UNIDADE I ...................................................................................................................... 2 1. TIPOS DE SISTEMAS DE ESGOTOS ................................................................ 2 2. CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO ............................... 3 3. Água residuária ...................................................................................................... 3 4. Esgoto domestico ................................................................................................... 3 5. Esgoto industrial .................................................................................................... 3 6. Águas de infiltração ............................................................................................... 4 7. importância sanitária.............................................................................................. 4 8. Evolução do sistema de Esgoto ............................................................................. 4 9. Evolução histórica do sistema de esgoto ............................................................... 4 10. Sistemas ............................................................................................................. 5 11. Normas para projetos ......................................................................................... 5 12. Sistemas de coleta e transporte dos esgotos ....................................................... 5 13. ESTUDO DE CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO .... 9 14. Coleta convencional de esgoto sanitário ............................................................ 9 15. ORGÃOS acessórios à rede ............................................................................. 10 16. ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ......................................................................... 11 17. TRAÇADO DA REDE .................................................................................... 20 18. VAZÕES DE ESGOTO SANITÁRIO ............................................................ 21 19. Recomendações para projeto ........................................................................... 23 20. PROFUNDIDADE DOS COLETORES ......................................................... 24 21. DIVISÃO DA ÁREA DO PROJETO EM BACIAS E SUBBACIAS ............ 25 22. MATERIAIS DE TUBULAÇÕES DE ESGOTO ........................................... 25 23. resolução dos exercicios .................................................................................. 25 24. INTERCEPTORES .......................................................................................... 30 25. SIFÕES INVERTIDOS ................................................................................... 34 26. RESOLUÇÃO DE EXERCICIOS ................................................................... 36 SISTEMAS URBANOS DE ESGOTO UNIDADE I 1. TIPOS DE SISTEMAS DE ESGOTOS Sistema de esgotamento Unitário: Também conhecido por sistema combinado, em que as águas residuárias (domésticas e industriais), águas de infiltração e as águas pluviais veiculam por um único sistema. Desvantagens: A mistura prejudica e onera consideravelmente o tratamento de esgotos. Exige desde o início investimentos elevados, devido às grandes dimensões dos condutos e das obras complementares. Sistema de esgotamento separador parcial: Em que parcela das águas de chuva, provenientes de telhados, pátios das economias são encaminhadas juntamente com águas residuárias e águas de infiltração do subsolo para um único sistema de coleta e transporte de esgotos. Sistema separador absoluto: Em que águas residuárias e as águas de infiltração, que consistem o esgoto sanitário, veiculam em um sistema independente, denominado sistema de esgoto sanitário. As águas pluviais são coletadas e transportadas em um sistema de drenagem pluvial totalmente independente. Vantagens: Custa menos, pelo fato de empregar tubos mais baratos, de fabricação industrial. Reduz consideravelmente o custo do afastamento das águas pluviais, pelo fato de permitir o seu lançamento no curso d’água mais próximo, sem a necessidade de tratamento. 2. CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO Entende-se por concepção de esgoto sanitário, o conjunto de estudos e conclusões referentes ao estabelecimento de todas as diretrizes, parâmetros e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do sistema a projetar. 3. ÁGUA RESIDUÁRIA É a massa liquida que apresenta partículas, compostos químicos ou microrganismos que tornam imprópria sua utilização ou aproveitamento, requisitando, por tanto, condicionamento ou tratamento antes do reuso ou destinação final. Esgotos domésticos Efluentes de processos industriais (tratamento prévio- padrões de lançamentos estabelecidos) Líquidos percolados em células de aterro sanitário Água residuária formada por contribuições de: esgoto industrial + esgoto doméstico + águas de infiltração = esgoto sanitário Esgoto sanitário Segundo a ABNT, a NBR 7229/93 define esgoto sanitário como a água residuaria composta de esgoto domésticos, despejo industrial admissível ao tratamento conjunto com o esgoto doméstico e a água de infiltração. 4. ESGOTO DOMESTICO Representa o maior volume do esgoto sanitário. É formado por material fecal e água servidas provenientes de banheiros, cozinhas, outras instalações hidrossanitárias de residências, prédios comerciais, instalações públicas, além de contribuições especiais de estabelecimentos de saúde. 5. ESGOTO INDUSTRIAL É formado por efluentes de processos produtivos e de águas de lavagem de industrias. Apresenta geralmente grande vazão e carga poluidora. De modo geral, o esgotamento dos efluentes industriais deve ser feito, sempre que possível pela rede pública. No entanto, deve ser precedido de certos cuidados (quantidade e qualidade). Regime de lançamento com máxima de até 1,5 vezes a média diária Sem interferência no sistema de tratamento Sem obstrução de tubulações e equipamentos, etc... 6. ÁGUAS DE INFILTRAÇÃO São aquelas que, ao escoar ou infiltrar no terreno penetram nos coletores de esgoto, seja por juntas mal executadas ou aberturas nos componentes da rede coletora de esgoto. 7. IMPORTÂNCIA SANITÁRIA Controle e a prevenção de doenças Evitar a poluição do solo e dos mananciais de abastecimento de água Evitar o contato de vetores com as fezes Propiciar a promoção de novos hábitos higiênicos na população Promover o conforto e atender ao senso estético Aumento da vida média do homem, pela redução de mortalidade em consequência da redução dos casos de doenças Diminuição das despesas com tratamento de doenças evitáveis Redução do custo do tratamento da água de abastecimento, pela prevenção da poluição dos mananciais Controle da poluição das praias e dos locais de recreação com o bjetivo de promover o turismo Preservação da fauna aquática, especialmente os criadouros de peixes 8. EVOLUÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTO Homem: hábitos sedentários, convívio em coletividade Recipientes: Fezes e urina e Transporte: homens e animais Crescimento das aglomerações urbanas Necessidade de soluções rápidas e eficiente 9. EVOLUÇÃO HISTÓRICA DO SISTEMA DE ESGOTO Século 5 a.C: Instalados condutos de barro para descarregar as águas servidas das habitações Inglaterra, 1596: Invenção da privada com descarga hídrica Londres, 1815: Autorização do lançamento de esgoto domésticos em galerias de águas pluviais Londres, 1847: Compulsório o lançamento de esgotos nas galerias Inicio do Sistema unitário 10. SISTEMAS Coleta Elevação Tratamento Destinação Final 11. NORMASPARA PROJETOS 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 NBR 12208: Projeto de Estações Elevatórias de Esgoto Sanitário 12. SISTEMAS DE COLETA E TRANSPORTE DOS ESGOTOS Esgotamento Coleta Rápido afastamento Topografia Elevação EEE (de cota mais baixa para outra mais alta Tratamento Caracteristicas? Classificação do corpo receptor? Eficiência? Área e local disponível? Destinação final Dispositivos e tubulações destinados ao recebimento transporte e lançamento do esgoto bruto ou tratado, no corpo receptor 8.1.1 Sistema individual Caracterizado pela coleta e/ou tratamento de pequena contribuição de sgoto sanitário proveniente de imóveis domiciliares, comerciais e públicos de locais normalmente desprovidos de coleta de esgoto. Tanque séptico Efluentes Desaconselhável o lançamento direto em coletores de drenagem pluvial e em corpos d’água Solução coletiva com tanques sépticos: Caixa de passagem Poço de visita Fossa séptica Sumidouro (infiltração no solo) Entre os processos eficientes e econômicos de disposição do efluente liquido das fossas sépticas: Sumidouro (poços absorventes) Vala de infiltração Vala de filtração 8.1.2 Sistema coletivo Crescimento populacional e redução de áreas livres nas habitações Sistema de Esgoto Coletivo Partes constituintes: Rede coletora: É o conjunto de canalizações destinadas a receber e conduzir os esgotos. Composta por coletores secundários, que recebem diretamente as ligações prediais, coletores tronco, coletores de esgoto e acessórios. Coletor predial: Entre a última inserção das tubulações que recebem efluentes de aparelhos sanitários e o coletor de esgoto. É o conjunto de tubulações e dispositivos que interliga a instalação predial do imóvel com rede coletora secundária. É dividido em duas partes. a) Interna: Dentro das propriedades particulares, apresenta as louças sanitárias, tubulações e conexões b) Externa: Na área pública denominada ligação predial. Segundo a NBR 9649/86, ligação predial corresponde ao trecho do coletor predial compreendido entre o limite do terreno e a rede coletora de esgoto. Coletor de esgoto: Coletores prediais rede coletora Coletores tronco: contribuições de outros coletores Acessórios: Dispositivos físicos desprovidos de equipamentos mecânicos, construídos em pontos singulares da rede. Suas finalidades são inspeção, desobstrução e manutenção. Interceptor: são canalizações destinadas a interceptar e receber o fluxo esgotado pelos coletores. Tendo como principais características ter o maior diâmetro, não é permitida conexões de ramais prediais, recebe os coletores tronco, amortece a vazão proveniente dos coletores contribuintes. Ficam situados nas partes baixas da bacia de esgotamento ao longo dos talvegues e ao longo das margens dos cursos d’água, lagoa e oceanos, impedindo o lançamento direto do esgoto nesses corpos d’água. Emissário: Canalização destinada a conduzir os esgotos a um destino conveniente (estação de tratamento e/ou lançamento) sem receber contribuições em marcha (sem receber contribuições ao longo de seu percurso). No geral trata-se de um trecho do interceptor, após a última contribuição de coletores de esgoto, em outros casos, pode ser a tubulação de descarga de uma estação elevatória (emissário de recalque) e é uma tubulação de descarga do efluente de uma ETE. Estação Elevatória Sifão Invertido Estação de Tratamento Lançamento (emissário) Submarino Sistema separador absoluto Sistema convencional Sistema condominial 13. ESTUDO DE CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO Dados e características da comunidade Análise do sistema de esgoto sanitário existente Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo Critérios e parâmetros do projeto Cálculo das contribuições Formulação criteriosa das alternativas de concepção Estudo dos corpos receptores Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas desenvolvidos para a escolha da alternativa Estimativa dos custos das alternativas Comparação técnico-econômica e ambiental das alternativas Alternativa escolhida Peças gráficas do estudo de concepção Memorial de cálculo 14. COLETA CONVENCIONAL DE ESGOTO SANITÁRIO Coletores Secundários Recebem contribuição de esgoto sanitário das ligações prediais em qualquer ponto de sua extensão e normalmente, são instalados no passeio com pequeno diâmetro e extensão. Coletores Primários São tubulações que podem receber e transportar contribuições de esgoto de ligações prediais e de coletores secundários. Geralmente são instalados na rua e denominados: 14..1. Coletor tronco: Quando somente recebem contribuições de coletores secundários. 14..2. Coletor principal: Quando é o coletor de maior extensão na bacia de esgotamento. 15. ORGÃOS ACESSÓRIOS À REDE ** A rede coletora deve funcionar como conduto livre Poço de visita (PV) Dispositivo visitável que pode substituir qualquer um dos dispositivos seguintes. Construídos nos singulares da rede: Inicio de coletores Mudança de direção Reunião de coletores Mudanças de declividades Mudança de material ou diâmetro Alto custo Terminal de limpeza (TL): Tubo que permite a introdução de equipamentos de limpeza e substitui o PV no início dos coletores (pontos de montante da rede) e não permite vistas. Caixa de passagem (CP): câmera sem acesso, utilizadas em mudanças de material, direção e declividade. Dispositivo com uso muito restrito, pois não favorece a desobstrução de manutenção dos tubos e manutenção da Patm nos tubos. Permitida pela NBR 9649/86 Tubo de inspeção e Limpeza (TIL): Dispositivo não visitável, que permite a introdução de equipamentos de limpeza e a inspeção visual. Substitui o PV até uma profundidade máxima de 3 m. Distâncias máximas: 100 m 16. ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Segundo a NBR 12208, estações elevatórias são instalações destinadas ao transporte de esgoto do nível do poço de sucção das bombas ao nível de descarga na saída do recalque, acompanhando aproximadamente as variações da vazão afluente. Aplicáveis sob o ponto de vista técnico e econômico quando não seja possível o transporte de esgoto pela ação da gravidade Na fase de coleta Na fase de transporte No processo de tratamento de esgoto Na disposição final Localização 16..1. Os principais aspectos que devem ser considerados: Dimensões adequadas do terreno Disponibilidade de energia elétrica Terreno de baixo custo e fácil desapropriação Facilidade de acesso Influências nas condições ambientais 16..2. Por tanto, os possíveis casos: Em terrenos planos e extensos, evitando-se que as canalizações atinjam profundidades excessivas Necessidade da rede coletora transpor obstáculos naturais (rio, montanha, etc.) ou artificiais (metrô, avenida, etc.) Reversão de esgotos de uma bacia de contribuição para outra Quando o terreno não apresenta condições satisfatórias para assentamento da rede coletora (áreas alagadas, rochas, etc.) Necessidade de elevação do esgoto coletado para unidade em cota mais elevada, para a descarga em interceptores, emissários, estação de tratamento de esgoto ou da unidade de destino final. 16..3. As EEE refletem em custos Aquisição e implantação de equipamentos Operação (equipe técnica, automação) Consumo de energia Manutenção (reparos em equipamentos eletromecânicos) Conservação e garantia de funcionamento do sistema (rotina de operação, manutenção, treinamento) Desapropriaçãode área Considerações sobre o projeto das elevatórias Para o projeto das estações elevatórias é comum utilizar o período de projeto de 20 anos que, praticamente, coincide com o período de financiamento das obras. 16..1. Valores de vida útil normalmente usados: Tubulações – 50 anos Equipamentos de bombeamento – 25 anos Edificações- 50 anos 16..2. Vazão máxima no fim de plano Seleção dos equipamentos de bombeamento: Tem a finalidade de fixar a capacidade de recalque das bombas Dimensões mínima do poço de sucção: Determinadas a partir da capacidade máxima dos conjuntos, de maneira que o intervalo das partidas não afete os motores. 16..3. Vazão média no inicio de plano Dimensões máximas do poço de sucção: Para que o esgoto não permaneça por demorados períodos, para evitar sua septicidade. Tempo de detenção do esgoto 16..4. De acordo com sua capacidade Pequenas: menos de 50 l/s Médias: 50 a 500 l/s Grande: superior a 500 ls 16..5. De acordo com sua carga Baixas: menos de 10 metros Médias: 10 a 20 metros Altas: superior a 20 metros Grandezas e curvas características das bombas e dos sistemas H= Hg + ∆Hs + ∆Hr ** Normalmente não considera a perda de carga de sucção por que a bomba funciona afogada. Onde: H= altura manométrica Hg= altura geométrica ∆Hs= perda de carga de sucção ∆Hr= perda de carga por recalque Pot= γQH (potência fornecida pela bomba) η = 𝛾𝑄𝐻 𝑃𝑏 (rendimento da bomba, Pb é a potência consumida pela bomba) NPSHd (calculado) > NPSHr (fabricante) para que não ocorra cavitação. ** Cavitação: Redução de pressão de vapor, ocasiona formação de bolhas que quando entram em uma zona de elevada pressão implodem brutalmente, causando espaços vazios e surgimento de microjatos que se chocam violentamente às paredes danificando os rotores. Partes componentes da EEE (estrutura genérica) 16..1. Dispositivos de entrada (canal de acesso) Reduzir a velocidade e direcionar o esgoto para as demais etapas Área útil maior que a do coletor efluente da última singularidade Transição (entrada- canal) - comporta (manutenção) Tubulação extravasora (transbordamento de esgoto) – Paralização Dimensionamento- Vmin de m/s 16..2. Remoção de sólidos – velocidades recomendadas (gradeamento e desarenação) Retenção de sólidos afluentes à elevatória Proteção dos conjuntos motor-bomba Tratamento preliminar dos esgotos Dispositivos ou equipamentos para remoção dos sólidos: Grade de barras, limpeza manual ou mecânica Cesto Triturador Peneira a) Classificação i) Barras Grossas (> 40 mm) ii) Barras médias (20 a 40 mm) iii) Barra fina (10 a 20 mm) Considerações do projeto Velocidade máxima de 1,2 m/s Grade de limpeza manual (inclinação de 45 a 60%)- perda de carga- 50% de obstrução Grade de limpeza mecânica (inclinação de 60 a 90% ) – perda de carga mínima – 0,15 m Medição de vazão de esgoto Em razão de menor custo de implantação- medidor hidráulico parshall Régua Sensor Ultrassonico Poço úmido Poço úmido (ou de sucção) é o compartimento da EEE destinado à acumulação do esgoto, para posterior recalque pelo Conjunto Motor- Bomba (CMB) instalado no poço úmido ou seco. 16..1. De acordo com a localização, capacidade, porte e a disponibilidade de área, a EEE pode apresentar: O canal de acesso, a grade, a caixa de areia e o medidor de vazão podem ser substituídos por entrada direta do coletor no poço úmido com cesto para retenção de sólidos (no inteiro ou em compartimento adjacente) O poço seco pode ser substituído pela instalação do CMB no interior do poço úmido (CMB submerso) Elevatórias convencionais de poço úmido (pequeno e médio porte) Requerem menor área Enterradas e não exalam odores (construídas em regiões densamente povoadas) Custo global inferior- instalações simplificadas Vórtices: Os principais efeitos prejudiciais de escoamento com vórtices são: rotação no escoamento modifica a distribuição de velocidade na entrada do rotor da bomba, resultando em desempenho insatisfatório, quando ocorre arraste de ar, o rendimento da bomba é reduzido, a depender da intensidade pode ocasionar em vibrações estruturais importantes. Dimensionamento A) Volume util (VU)- entra NAmin e NAmáx B) Volume Efetivo (VE)- entre Nfundo e Nmédio C) Poço de Sucção D) Intervalo de tempo entre partidas sucessivas do motor bomba (T- tempo de ciclo) E) Vazão de bombeamento Com duas bombas de rotação constante: ( 1B + reserva) Q ≥ Qa Q: capacidade da bomba (m³/s) Qa: Vazão afluente ao poço ( m³/s) Quando: Qa=Q, bomba permanece ligada Qa=0, bomba permanece desligada T: intervalo de tempo entre duas partidas sucessivas de uma bomba (tempo de ciclo, depende da potência do motor da bomba) T= tp + top onde: tp: tempo necessário para encher o poço do nivel 0 ao nivel 1 top: tempo necessário para esvaziar o poço desde o nivel 1 até o nivel 0 tp= Vol/Qa top= Vol/(Q-Qa) Resulta em: T= Vol/Qa + Vol (Q-Qa) A vazão efluente para qual o tempo do ciclo é minimo decorre de sua derivada, em relação à vazão afluente, igualada a zero: dT/dQa= 0 Resulta em Qa= Q/2 e significa que T é minimo. Assim: T=4V/Q e VUmin= QT/4 Com duas bombas de rotação constante: V (volume util do poço de sucção)= QT/4 Com duas bombas (operação alternada)- usual T1- tempo que a bomba está ligada T2- tempo que abomba está desligada Tempo do ciclo será: T= 2T1 + 2T2, com t= T/2 V: Volume util do poço de susção (m³)= QT/8 Sequência de opração I e II: 3 bombas ( 2 bombas + 1 reserva) Se a Qa < B1, operação igual ao esquema anterior Volume efetivo: Ve= Qm. Td onde Ve= Volume efetivo do poço de sucção, m³ Qm= Vazão média do projeto, afluenete à elevatória no inio de operação, m³/min Td= Tempo de detenção no poço, min. (deve ser inferior a 30 min) Conjunto motor e bomba e suas tubulações (sucção e recalque) É comum a automação do acionamento do conjunto motro-bomba e a instalação de dispositivo de segurança. Soluções de emergência Gerador de emergência Extravasor por gravidade Bombas utilizadas em EEE Bombas centrifugas: sólidos em suspensão e vazões variáveis; rotores abertos; bombas afogadas/ submersas ou auto escorvantes (sem válvula de pé), tem eixo horizontal afogadas e escorvantes e eixo vertical afogadas (poço seco) e submersas. São automatizadas (partidas e paradas frequentes). São utilizadas em elevatórias convencionais. Sua rotação especifica é: 𝑁𝑞 = 𝑁√𝑄 𝐻 3 4 Onde Nq= Rotação especifica N= rotação da bomba, rpm Q= Vazão, m³/s H= Altura manométrica Bombas parafusos: possuem eixos rotativos e lâminas helicoidais. Possuem ângulo de inclinação ente 22° e 40º, rotações entre 30-50 rpm, altura de elevação máxima de 9 metros e rendimento de pequeno porte de 60 a 65% e maior porte de 75%. Elevatória de bombas parafuso são utilizadas próximas a estação de tratamento de esgoto localizadas fora da área urbanizada. Vantagens: pode conduzir esgoto muito poluído sem maiores problemas. Ejetores pneumáticos: Possuem vazões entre 2 a 38 l/s- não ultrapassar os 20 l/s (aumento de energia), em condições normais tem rotação de 1 ciclo/mim- enchimento em 30 segundos, capacidade de 45 a 680 l/s e um rendimento de 15%. Elevatória de ejetores pneumáticos são utilizados para recalcar pequenas vazões a alturas manométricas reduzidas. Suas principais vantagens: não há escape de gás do esgoto, funcionamento automático, não são obstruídos facilmente, não necessita de prévio gradeamento Projeto de Estações elevatórias 16..1. Número de conjuntos elevatórios Pequena elevatória (menor que 50 l/s): 2 bombas (1+ 1 reserva) Média elevat´ria (50-500 l/s): 3 bombas(2+ 1 reserva) Grande elevatória (> 500 l/s): várias bombas Rede coletora Estação Elevatória Rede coletora Corpo receptor Rede coletora Estação Elevatória Corpo receptor Rede coletora Estação Elevatória Estaçaõ de tratamento Corpo receptor O tempo de permanência do esgoto é relacionado com as dimensões do poço umido A capacidade do conjunto motor- bomba (CMB) deve garantir o atendimento à cariação diária do volume de esgoto armazenado A vazão de bombeamento apresenta valores relativamente constantes, de acordo com a rotina de operação do CMB 16..2. Considerações Vazão máxima no fim do plano Seleção dos equipamentos de bombeamento Dimensões minimas do poço de sucção Vazão média no inicio do plano Dimensões máximas do poço de sucção Tempo de detenção do esgoto Limites de velocidade normalmente considerados Sucção: 0,6 a 1,5 m/s (um diametro comercial imediatamente superior ao diametro de recalque) Barrilete: 0,6 a 3,00 m/s (usar peças metálicas) Recalque: 0,6 a 3,00 m/s (diametro minimo= 100 mm) Como nas adutoras, o dimensionamento é feito em cojunto com o bombeamento, deve-se considerar a condição de minimo custo ( aquisição e assentamento dos tubos e peças, moto-bomba, operação, manutenção e consumo de energia, amorização e juros) Proteção contra transientes Dimensionamento do poço de sucção Evitar vortices Posicionamento de bombas, tubulações, etc. O volume deve ser o menor possivel para não resultar tempo elevado de detenção do esgoto (TDH 30 min- vazão média no inicio de plano), função do volume efetivo (entre o fundo do poço e o nivel medio de operação) Mas quanto menos o volume, mais frequente são as partidas e paradas das bombas (vazão máxima no final de plano), deve ser respeitado um tempo de ciclo minimo (evitar superaqeucimento do motores), função volume util. Deve-se dimensionar o volume util (entre NAmin e NAmax para operação nromal das bombas) Bombas Rotação constante Rotação Variavel (com inversor de frequeência) Metododos para controle de vortices Vórtice: é um escoamento giratório onde as linhas de corrente apresentam um padrão circular ou espiral. 16..1. Vortice superficial Submergencia adequada Eliminação de escoamento não uniforme Modificação nas condições de aproximação do fluxo Diminuição da velocidade através do aumento da perda de carga (anteparo, aprede perfurada, etc.) Instalação de aparelhos supressores de vórtices Aproximação não uniforme do fluxo devido a geometria do poço Turbulência ocasionada por obstruções, tais como pilares e tubulações de sucção das bombas 16..2. Vortice subsuperficial Redução rotacional do fluxo- bomba Observação de vários fluxos formando redemoinhos no poço de sucção 17. TRAÇADO DA REDE Traçado perpendicular Em cidades atravessadas ou circundadas por cursos d’água. Compõem-se de vários coletores troncos independentes, com traçado mais ou menos perpendicular ao curso d’água. Um interceptor marginal deverá receber esses coletores, levando os efluentes ao destino adequado. Traçado em leque É traçado próprio de terrenos acidentados. Os coletores troncos correm pelos fundos dos vales ou pela parte baixa das bacias e nele incidem os coletores secundários, com um traçado de forma de leque ou fazendo lembrar uma espinha de peixe. Traçado Radial ou Distrital É o sistema característico de cidades planas. A cidade é dividida em distritos ou setores independentes, em que em cada um criam-se pontos baixos, para onde são dirigidos os esgotos. Dos pontos baixos, o esgoto é recalcado, ou para o distrito vizinho, ou para o destino final. Traçado x Acessórios A influência dos órgãos acessórios da rede no seu traçado O início da canalização se faz sempre com pontas secas no terminal de limpeza (Qm=Qj=0) Localização da tubulação na via pública A rede coletora pode ser assentada em cinco posições diferentes, ou seja, eixo, terço par, terço ímpar, passeio par e passeio ímpar (par ou ímpar é da numeração dos prédios) 17..1. Do que depende a escola da localização Conhecimento prévio das interferências (galerias de águas pluviais, cabos telefônicos e elétricos...) Profundidade dos coletores Tráfego Largura da rua Soleira dos prédios Rede dupla Utilizada na ocorrência de pelo menos um dos seguintes casos: Vias com tráfego intenso Vias com interferência que impossibilite o assentamento do coletor no leito carroçável, ou que constituam algum empecilho à execução das ligações prediais. Nesses casos, a tubulação poderá ser assentada no passei, desde que sua largura seja de preferência superior a 2,0 m ou a 2,5 m, dependendo do tipo de solo, e que não existam interferências que dificultem a obra. Pode estar situada no passeio, no terço ou uma rede no passeio e outra no terço da rua. Vias com largura entre os alinhamentos dos lotes > 14 m para ruas afastadas, ou 18 m para ruas de terra Rede Simples Utilizada quando não precisa de rede dupla. Os coletores são lançados no eixo carroçável, ou no terço do leito carroçável. Caso em um dos lados das ruas existam soleiras negativas, o coletor deverá ser lançado no terço correspondente. 18. VAZÕES DE ESGOTO SANITÁRIO Vazão mínima de dimensionamento: Qmin= 1,5 l/s; descarga vaso sanitário Qtrecho < 1,5 l/s; Qdim = 1,5 l/s Diâmetro Mínimo De acordo com a ABNT, na NBR 9649, é recomendado o diâmetro mínimo de 100mm, em casos justificados pode ser utilizado 150 mm ou 200 mm como o diâmetro mínimo da rede coletora. Esgoto doméstico Calculada com base no consumo de água da respectiva localidade (residência, comércio e instituições) Consumo de água função da população de projeto e do consumo médio per capita (QPC) 18..1. Coeficiente de retorno esgoto/água: C 18..2. Coeficiente de variação da vazão: Coeficiente do dia de maior contribuição: K1 Coeficiente da hora de maior contribuição: K2 **Coeficiente da hora de menor contribuição: K3 (Em alguns casos a interesse em determinar o coeficiente de mínima vazão horária (estações de tratamento de esgoto) Variação do consumo anual K1 = Qmáxima dia no ano / Qmédia diária no ano Variação do consumo diário K2= Qmáxima horaria no dia/ Qmedia horaria no dia K3= Qminima horaria no dia/ Qméda horaria no dia (norma 0,5) Em que: Q= Qd + Qind + Qinf Q= ((C.P.q.K2)/8400) + Qind + Q inf Em que: Q: Vazão do esgoto sanitário inicial e final (L/s) P (i,f): População (hab) (a.d) onde: a é a área esgotada pelo plano (ha) e d é a densidade populacional (hab/ha) q(i,f): per capita (L/hab.dia) K2: Coeficiente de máxima vazão horária C: Coeficiente de retorno Qind: Vazão Industrial (l/s) Qinf: Vazão de Infiltração (L/s.Km) Qd: Vazão doméstica de inicio e final de plano (L/s) ** Adicionar K1 no cálculo da QesgotoFinal Cálculo das taxas de contribuição para redes simples Taxa de contribuição Linear Tx= ((K2.Qd)/L) + Tinf Em que: T inf (i,f): Taxa de contribuição de infiltração (l/s.m ou l/s.Km) L (i,f): Comprimento total da rede coletora, m ou Km Qd (i,f): Vazão do esgoto sanitário (l/s) **Adicionar K1 no cálculo da taxa de contribuição Final Esgoto Industrial Água de Infiltração 19. RECOMENDAÇÕES PARA PROJETO 19.1.Principais recomendações que o projetista deve observar: Vazão Diâmetro mínimo Lamina d’água máxima Declividade mínima Tensão Trativa Velocidade de escoamento e velocidade critica Profundidade e recobrimento do coletor de esgoto Poço de visita Coletores e interceptores Coeficientes Rede Dupla 20. PROFUNDIDADE DOS COLETORES 20.1. Máximas Passeio: 2,0 a 2,5 m Eixo outerço: 3,0 a 4,0 m Coletores situados abaixo de 4,0 m: projetar coletores auxiliares para receber ligações prediais 20.2. Mínimas Proteção da tubulação Permite ligação predial Norma: recobrimento mínimo de 0,90 m no leito e 0,65 m no passeio p= a + i.L + h + hc onde: p= profundidade mínima do coletor publico L= distância entre o coletor público e a caixa de inspeção (m) H= desnível entre o leito da via pública e o piso do compartimento a esgotar (m) Hc= altura da caixa de inspeção (normalmente igual a 0,5 m) a= distância entre a geratriz interna do coletor público e a geratriz interna do ramal predial (m) 21. DIVISÃO DA ÁREA DO PROJETO EM BACIAS E SUBBACIAS Essa atividade depende de características da área esgotada Definir a população contribuinte Localizar as demais unidades do SES (estação elevatória e de tratamento) Definir o traçado da rede coletora A tendência de crescimento devido ao surgimento de novos loteamento e conjuntos habitacionais em áreas de onde o corpo receptor ainda se encontra preservado. 22. MATERIAIS DE TUBULAÇÕES DE ESGOTO Tubos de ferro fundido dúctil: diâmetro de 150 a 1200 mm – Junta elástica (linhas de recalque) Sensíveis a corrosão Escoamentos livres: passagens sob rios, aéreas, etc... Tubos de polietileno de alta densidade: diâmetro de 63 a 1200 mm (linha sde recalque, emissários submarinos) Tubos de poliéster reforçados com fibra de vidro (PRFV): diâmetro de 150 a 3000 mm- junta elástica (rede e linhas de recalque) Tubos cerâmicos: diâmetros de 100, 150, 200, 250, 300, 350, 375, 400 mm- juntas: asfalto/ elástica (redes coletoras) Alta resistência a meios ácidos e à corrosão Frágil com facilidade de quebra Tubos PVC: diâmetros de 100 a 400 mm – Junta elástica (redes coletoras e linhas de recalque) Alta resistência à corrosão Utilizados em redes coletoras – mesma faixa de tubos cerâmicos Tubos de concreto: diâmetros de 400 a 2000 mm- Junta elástica (coletores tronco, emissários e interceptores) Devem ser submetidos por amostragem aos ensaios 23. RESOLUÇÃO DOS EXERCICIOS 23.1. Cálculo das taxas de contribuição linear para uma rede coletora Dados: Pi, Pf, q, C, K1, K2, Tinf, Ls (comprimento da rede simples) e Ld (comprimento da rede dupla). 23.1.1. Vazão Doméstica inicial 𝑄𝑑𝑖 = 𝑃𝑖. 𝐶. 𝑞𝑖. 𝐾2 86400 23.1.2. Comprimento Virtual Inicial 𝐿𝑣𝑖 = 𝐿𝑑𝑖 2 + 𝐿𝑠𝑖 23.1.3. Taxa de Contribuição Linear inicial Rede Simples 𝑇𝑥𝑖 = 𝑄𝑑𝑖 𝐿𝑣𝑖 + 𝑇𝑖𝑛𝑓 Rede Dupla 𝑇𝑥𝑖 = 𝑄𝑑𝑖 2. 𝐿𝑣𝑖 + 𝑇𝑖𝑛𝑓 23.1.4. Vazão Doméstica Final 𝑄𝑑𝑓 = 𝑃𝑓. 𝐶. 𝑞𝑓. 𝐾2. 𝐾1 86400 23.1.5. Comprimento Virtual final (do mesmo jeito que calcula o inicial) 23.1.6. Taxa de contribuição linear final para a rede simples e dupla (do mesmo jeito que calcula o inicial) 23.2.Exemplo de dimensionamento de uma rede coletora Dados: Pi, Pf, q, C, K1, K2, Tinf, contribuição localizada (Qp), planta da rede com especificações de trecho e comprimento. (Questão da planilha) 23.2.1. Numeração dos trechos 23.2.2. Qd inicial 23.2.3. Extensão da rede coletora inicial (somatório do comprimento de todos os trechos) 23.2.4. Taxa de contribuição linear inicial ( da mesma maneira que calcula para rede simples, mas utiliza o comprimento total da rede) 23.2.5. Qd final 23.2.6. Extensão da rede coletora final (somatório do comprimento de todos os trechos, incluindo dos que ainda serão construidos) 23.2.7. Taxa de contribuição linear final ( da mesma maneira que calcula para rede simples, mas utiliza o comprimento total da rede) 23.2.8. Cálculo das vazões do trecho coletor Vazão a montante: Qm= Qtrecho + Qp (Q do trecho antecedente a montante) Vazão de contribuição do trecho: Qt= Txi;f.L (L é o comprimento do trecho) Vazão a montante: Qj= Qm + Qt 23.2.9. Profundidade mínima dos coletores A profundidade dos coletores é dada na planta mas deve ser respeitado o limite mínimo. p= a+ iL+ h+ hc Normalmente adota-se h=0. i e o a são tabelados. 23.2.10. Diâmetro mínimo O diâmetro dos coletores é dado na planta mas deve ser respeitado o limite mínimo. Normalmente utiliza-se Dmin= 150 mm 23.2.11. Vazão mínima de dimensionamento A vazão é calculada (Qj), e caso ou Qji (Qi) ou Qjf (Qf) sejam menores que a vazão mínima que é de 1,5 l/s (NBR 9649/86), deve-se usar a vazão mínima para posteriores cálculos. 23.2.12. Determinação do diâmetro, declividade e velocidade Conhecidas as vazões iniciais e finais (Qj), a declividade e o diâmetro, da tabela para dimensionamento e verificação das tubulações de esgoto, obtêm-se as relações Y/D (lâmina d’água) e as velocidades relativas à vazão inicial e final. Declividade do terreno 𝐼𝑡 = 𝑐𝑡𝑚 − 𝑐𝑡𝑗 𝐿 Ct = cota L= comprimento do trecho Declividade mínima do coletor 𝐼𝑚𝑖𝑛 = 0,0055. 𝑄𝑖−0,47 Onde Qi é Qji Se It> Imin, usa-se It para posteriores cálculos Se Imin > It, adota-se Imin, para Y/D menores que 0,75. Caso seja maior que 0,75 se aumenta a declividade ou o diâmetro. Cálculo das lâminas e velocidades (pela tabela) 23.2.13. Cálculo da tensão trativa e velocidade critica Cálculo da tensão trativa Para o calculo da tensão trativa sera necessário o uso de uma outra tabela que fará uma relação entre Y/D e β, que dará o Rh. Encontrando o Rh, calcula-se a tensão trativa: 𝜎 = 𝛾. 𝑅ℎ. 𝐼 Cálculo da velocidade critica 𝑉𝑐 = 6. √𝑔. 𝑅ℎ 23.3. Exemplo de dimensionamento de uma estação elevatória com 3 conjuntos motor-bomba. Dados: ct do NAmáx, ct do NAmin, ct de lançamento, ct de fundo, Hd máximo e mínimo, Vazões medias e máximas de início, meio e fim de plano. 23.3.1. Escolha do diâmetro Para a escolha do diâmetro utiliza-se a vazão máxima de fim de plano. 𝐷 = 𝑘. √𝑄 Faz-se a análise para ver se está dentro do limite de velocidade que deve ser entre 0,6 m/s e 3,0 m/s. Q=V.A 23.3.2. Cálculo das velocidades para cada vazão: Q= V.A (para cada vazão uma velocidade) 23.3.3. Cálculo das perdas de carga localizadas (hL) Faz-se o somatório para o início do plano (1) Faz-se o somatório para o meio do plano (2), somado a (1) Faz-se o somatório para o final do plano (3), somado a (1) e (2) ℎ𝐿 = ∑ 𝐾 𝑉² 2. 𝑔 Utiliza-se as perdas de carga da associação das 3 bombas para fazer a curva do sistema 23.3.4. Cálculo das perdas de carga distribuídas (∆h) ∆ℎ = 𝑓. 𝐿. 𝑉2 𝐷. 2. 𝑔 𝑂𝑛𝑑𝑒 ∶ 𝑓 = 1,325 (ln ( 𝜀 3,7. 𝐷 + 5,74 𝑅𝑒0,9 )) 2 𝑒 𝑅𝑒 = 𝑉. 𝐷 𝑣 ∴ 𝑣 = 10−6 𝑚/𝑠 23.3.5. Cálculo da Altura manométrica H= Hg + ∆Hs + ∆Hr Onde: ∆Hs= 0 (perda de carga da sucção), já que a bomba é afogada. ∆Hr = hL + ∆h Hmáx = Hg máx + ∆Hr máx Hmin = Hg min + ∆Hr min 23.3.6. Curva do sistema Faz-se duas curvas do sistema, uma para Hmáx e outra para H min (HxQ) 23.3.7. Cálculo do rendimento (η) Encontrada pelo gráfico de bombas disponibilizados 23.3.8. Cálculo da potência A partir do rendimento é possível fazer o cálculo da potência: 𝑃𝑜𝑡 = 9,8. 𝑄. 𝐻 𝜂 23.3.9. Cálculo de NPSHd 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = 𝑃𝑎 − 𝑃𝑣 𝛾 + 𝐻𝑔, 𝑠 − ∆𝐻𝑠 ∆Hs=0 Pa e Pv são tabelados NPSHd > NPSHr 23.3.10. Cálculo do Volume útil 𝑉𝑜𝑙 = 𝑄. 𝑇 4 T= tempo do ciclo (s) Q= Vazão da interseção da curva de Hmin com a curva da bomba 1. 23.4. Questão do slide de verificação do Td (tempo de detenção) Deve ser maior que 30 s 𝑇𝑑 = 𝑉𝑒 𝑄𝑚 Ve= Volume efetivo do poço, m³ Qm= vazão média afluente à elevatória no início da operação, m³/min Td= Tempo de detenção do esgoto no poço, min (deve ser menor que 30 min) 24. INTERCEPTORES São canalizações destinadas a interceptar e receber o fluxo esgotado peloscoletores. Tendo como principais características ter o maior diâmetro, não é permitida conexões de ramais prediais, recebe os coletores tronco, amortece a vazão proveniente dos coletores contribuintes. Ficam situados nas partes baixas da bacia de esgotamento ao longo dos talvegues e ao longo das margens dos cursos d’água, lagoa e oceanos, impedindo o lançamento direto do esgoto nesses corpos d’água. Interceptor é uma canalização que recebe coletores ao longo de seu comprimento, não recebendo ligações prediais diretas e geralmente localizado próximo de cursos d’água ou lagos. Os interceptores de pequeno diâmetro são dimensionados como redes coletoras, no entanto os de grandes dimensões não. Segundo a NBR 568/1989, interceptor é definido como a canalização cuja principal função é receber e transportar o esgoto sanitário coletado, e é caracterizado pela defasagem das contribuições, da qual resulta o amortecimento das vazões máximas. 24.1.Determinação das vazões 24.1.1. Vazões de esgoto Para cada trecho do interceptor devem ser estimadas as vazões inicial e final. Vazão do trecho n 𝑄𝑖 𝑜𝑢 𝑓,𝑛 = 𝑄 𝑖 𝑜𝑢 𝑓,𝑛−1 + 𝑄𝑖 𝑜𝑢 𝑓,𝑎 Onde: Q i ou f, n = Vazão inicial ou final do trecho n; Q i ou f, n-1 = Vazão inicial ou final do trecho a montante; Q i ou f, a = Vazão inicial ou final do coletor afluente ao PV de montante do trecho n 24.1.2. Contribuição de tempo seco Trata do lançamento permanente ou temporário de vazões provenientes de curso de água ou do sistema de drenagem superficial, não incluídas as águas de precipitação pluvial da bacia correspondente em casos específicos (particularmente quando a vazão inicial é muito pequena para o interceptor) Admitido pela norma NB 568/1989 da ABNT. A contribuição deve ser feita através de dispositivo que evite a entrada de material grosseiro, detritos e areia e não deverá superar 20% da vazão final do trecho a jusante do ponto de admissão. 24.1.3. Amortecimento Seu dimensionamento é em função de dois principais fatores: a) Amortecimento em marcha produzido pelo balanço de volumes no interior de grandes coletores e também pelas variações do regime de escoamento; b) Defasagem em marcha resultante das adições sucessivamente defasadas das contribuições dos coletores tronco. É a mais levada em conta na prática. Pode ser calculada através de dois critérios: I. Diminuição do coeficiente de pico (K= K1.K2) A medida que as áreas de contribuição crescem, os picos de vazão diminuem. Segundo a SABESP/1986- Para ser utilizado nas regiões de vazões predominantemente residencial, comercial e público e tem o seguinte equacionamento: Para Qm> 751 l/s 𝐾 = 1,20 17,4485 𝑄𝑚 0,5090 Para Qm≤ 751 l/s K= 1,80 Sendo Qm a somatória das vazões médias de uso predominantemente residencial, comercial, público, incluídos, também, as vazões de infiltração, em l/s. Coeficiente de pico aplicáveis a vazão de indústria: K= 1,1 II. Composição de Hidrogramas Composição de hidrogramas dos coletores tronco, defasados pelo tempo de percurso. 𝑄𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ𝑜 = (𝐾1. 𝐾2 − 1)𝑄𝑚. 𝑠𝑒𝑛𝜑 + 𝑄𝑚 + 𝑄𝑖𝑛𝑓 + 𝐾𝐼 . 𝑄𝐼 Onde: Qtrecho é a vazão de montante de um trecho, no instante de fase; K1 coeficiente de máxima vazão diária (K1= 1,1); K2 coeficiente de máxima vazão horária; Φ é o ângulo de fase da senóide (24 horas= 360º); Qm é a vazão média de esgotos domésticos, comerciais, do serviço público e de pequenas industrias; Qinf é a vazão de infiltração; QI é a vazão proveniente das grandes industrias; KI é o coeficiente de pico para as vazões industriais (KI= 1,1). 24.1.4. Contribuição Pluvial Parasitária Segundo a norma da NB 568/1989 da ABNT, a contribuição pluvial parasitária deve ser adicionada à vazão final para análise de funcionamento do interceptor e para o dimensionamento dos extravasores. Todavia, para o dimensionamento em si, do interceptor, a vazão parasitária não é levada em consideração. Inexistindo medições locais, pode-se adotar uma taxa que não deve superar 6 l/s.km de coletor contribuinte ao trecho em estudo. 24.2.Dimensionamento Hidráulico O regime de escoamento no interceptor é gradualmente variado e não uniforme, entretanto, para o seu dimensionamento hidráulico, geralmente se considera regime permanente e uniforme. 24.2.1. Critérios de autolimpeza a) Para vazão inicial deve-se garantir: I. Tensão trativa média não inferior a 1,5 Pa (0,15 kgf/m²) Além de garantir a condição de autolimpeza do interceptor, irá diminuir a formação da película de limo nas paredes das tubulações e, consequentemente, a geração de sulfetos. II. Declividade com o coeficiente de Manning n= 0,013 𝐼𝑚𝑖𝑛 = 0,00035 𝑄𝑖 −0,47 Sendo: Qi a vazão inicial em m³/s e Imin a declividade mínima do interceptor, em m/m. Todavia, a declividade mínima adequada para implantação da obra é limitada a 0,0005 m/m. III. Declividade máxima admissível é aquela para qual se tenha velocidade de 5 m/s para o final de plano. Para coeficiente de Manning n= 0,013 𝐼𝑚á𝑥 = 4,65 𝑄𝑓 −2 3⁄ , 𝑄𝑓 𝑒𝑚 𝑙/𝑠 ** Se Vf > Vc a lâmina máxima admissível (Y/D) deve ser de 50% do diâmetro do tubo, assegurando- se a ventilação do trecho. Sendo a velocidade critica definida por: 𝑉𝑐 = 6. √𝑔. 𝑅𝐻 24.3.Materiais utilizados em interceptores 24.3.1. Tubos de concreto Para diâmetros iguais ou superior a 400 mm 24.3.2. Tubos de ferro fundido Usado em linhas de recalque e travessias 24.3.3. Tubos de aço Usados em linha de recalque e travessias 24.4.Poços de visita Nos interceptores sempre são utilizados os poços de visita (PV). 24.5.Dissipadores de energia Para as tubulações de esgoto com diâmetros maiores ou iguais a 400 mm, onde geralmente são utilizados os tubos de concreto, às vezes, torna-se necessário a dissipação de energia nos caso relacionados a seguir: a) Quando houver um desnível razoável entre o coletor de montante e o de jusante; b) Quando o coletor recebe contribuições de outros coletores em cota superior; c) Quando a declividade do terreno for maior que máxima recomendada para se limitar a velocidade a 5 m/s. 8.1.3 Alternativas adotadas para a dissipação de energia Para casos em que a declividade da tubulação é maior que máxima recomendada, por tanto, a velocidade é maior que 5 m/s. a) Vários poços de visita com tubos de queda para a diminuição da declividade. É a alternativa mais utilizada em redes coletoras. b) Projeção do coletor com degraus, de modo que a energia seja dissipada e a velocidade de escoamento fique abaixo dos valores máximos recomendados. c) Poço de visita com degraus para a dissipação de energia É um dos mais simples de ser executado e operado com êxito. Entretanto, como os degraus ocupam um grande espaço no PV, geralmente seu custo de execução é bastante caro. d) Colchão de água para amortecer a queda d’água do coletor afluente como dissipador de energia. 25. SIFÕES INVERTIDOS 25.1.Alterativas para transposição de obstáculos I. Por gravidade, aprofundamento da tubulação; II. Por recalque, através de elevatória; III. Por gravidade, com travessia aérea (depende do caso); IV. Por gravidade, com sifão invertido. 25.2.Definição Sifão invertido é uma tubulação utilizada para transposição de um obstáculo por baixo. Trata de uma tubulação aprofundada e após o obstáculo elevada outra vez até atingir uma cota apensa ligeiramente inferior a cota da tubulação logo a montante do aprofundamento, a fim de vencer o obstáculo. Nesse caso o escoamento se dá por conduto forçado e a obra de transposição do obstáculo é denominada também de falso sifão. Por ser uma obra de custo relativamente elevado que a apresenta dificuldade de limpeza e de desobstrução, o sifão invertido deve ser utilizado somente após um estudo comparativo com outras alternativas.25.3. Hidráulica do sifão invertido I. Escoamento se dá por gravidade em conduto forçado, sendo o nível de água da câmara de entrada superior ao da câmara de saída. II. Cálculo da perda de carga distribuída através da fórmula universal com K (coeficiente de rugosidade)= 2 mm, fórmula de Hazen-Williams com C=100 e fórmula de Manning com n= 0,015. Fórmula Universal: ∆𝐻 = 𝑓. 𝐿 𝐷 . 𝑉² 2. 𝑔 Sendo: 𝑓 = 1,325 [ln (𝑘 3,7. 𝐷⁄ + 5,74 𝑅𝑒0,9 ⁄ )]² E 𝑅𝑒 = 𝑉. 𝐷 10−6 III. Cálculo da perda de carga localizada ∆𝐻𝐿 = 𝑉² 2. 𝑔 . ∑ 𝐾𝑠 IV. ΔHt = ΔN.A 25.4.Velocidade 25.4.1. Garantir autolimpeza Garantir condições de escoamento que, pelo menos uma vez por dia, propicie a autolimpeza das tubulações ao longo do período de projeto. 25.4.2. Velocidades mínimas I. Para vazão média (Qm), V > 0,6 m/s II. Para máxima de esgoto de um dia qualquer (Qmáx), V ≥ 0,9 m/s. Nesse caso não se deve incluir o coeficiente do dia de maior contribuição (K1). Sendo Qmáx= Qm (sem infiltração) . K2 ** Para cálculo das perdas utiliza-se a vazão máxima com velocidade definida. 25.4.3. Velocidades máximas De 3 a 4 m/s. 25.5.Diâmetro mínimo Dmin= 150 mm 25.6.Número de tubulações a) Mínimo de duas tubulações b) Para grandes variações de vazões, número de tubulações maior que 2. 25.7.Perfil do sifão As perdas de carga, a facilidade de limpeza e o espaço são os aspectos que devem ser considerados para a definição do perfil de um sifão a) Construído obliquamente b) Misto c) Misto d) Verticalmente 25.8.Câmaras visitáveis O sifão invertido deve ser projetado com duas câmaras visitáveis: câmara de montante ou de entrada e câmara de jusante ou de saída. 25.8.1. Câmara de montante Destinada a encaminhar o escoamento para as canalizações que constituem o sifão. As distribuições de fluxo para as tubulações na câmara de montante poderá ser feita através de vertedores laterais ou da operação de stop-logs ou comportas, que permite manobras para controlar as vazões, isolando ou liberando as tubulações. Em geral tem sido mais utilizadas as operações com stop-logs que possui a vantagem de poder distribui melhor as vazões, de modo a manter sempre uma velocidade mínima de autolimpeza. A desvantagem é que requer entrada de pessoas na câmara de montante para efetuar a sua operação. No caso dos vertedores laterais, tem a vantagem de dispensar a entrada frequente de pessoas na câmara, porem ocasiona maior perda de carga, pois pode ser considerado um obstáculo submerso quando o escoamento passa sobre ele. 25.9.Ventilação Devido a interrupção do fluxo de gases, que acontecem nos coletores que funcionam como conduto livre, na câmara de montante do sifão invertido, uma vez que seu escoamento é por conduto forçado, ocorre o acumulo desses gases. Que poderá dar origem a uma pressão positiva na câmara, de modo a provocar escape de gases com odor desagradável através de frestas e orifício dos tampões de acesso. Para minimizar os problemas causados por esse acumulo de gases nas câmaras, pode-se: a) Interligar a câmara de montante à câmara de saída, por meio de tubulação, com o diâmetro variando de um decimo até a metade do diâmetro do sifão (0,1Ds<Dv<0,5Ds) e em paralelo as tubulações do sifão. Nesse caso, os gases são transferidos para a câmara de jusante e arrastados pelo fluxo de esgotos a jusante do sifão. b) Os gases poderão ser lançados diretamente na atmosfera, desde que as condições ambientais não sejam afetadas. Nesse caso, não haverá necessidade de interligação. 26. RESOLUÇÃO DE EXERCICIOS 26.1.Dimensionamento de um interceptor de esgoto Dados: especificação dos trechos a serem dimensionados, cota do fundo do PV a montante de um trecho, contribuições ao interceptor (Qdoméstica inicial e final, Extensão da rede inicial e final), dados para determinação do coeficiente de pico, taxa de infiltração e taxa de contribuição linear. 26.1.1. Cálculo da vazão inicial 𝑄𝑖 = 𝐾 𝐾1 . 𝑄𝑑.𝑖̅̅ ̅̅ ̅ + 𝑄𝑖𝑛𝑓 Onde: Qi é a vazão inicial; K é coeficiente de pico, conforme expressão recomendada; K1 é o coeficiente de máxima vazão diária; 𝑄𝑑.𝑖̅̅ ̅̅ ̅ é a contribuição média inical de esgoto doméstico em l/s; 𝑄�̅� = 𝑄𝑑.𝑖̅̅ ̅̅ ̅ + 𝑄𝑖𝑛𝑓 , sendo Qinf = txinf . L dos trechos contribuintes. 26.1.2. Cálculo da vazão final I. Sem considerar a contribuição pluvial parasitária 𝑄𝑓.1 = 𝐾. 𝑄𝑑.𝑓̅̅ ̅̅ ̅ + 𝑄𝑖𝑛𝑓 Onde: Qf é a vazão final; K é coeficiente de pico, conforme expressão recomendada; K1 é o coeficiente de máxima vazão diária, mas não é considerado para a vazão final. 𝑄𝑑.𝑓̅̅ ̅̅ ̅ é a contribuição média final de esgoto doméstico em l/s; 𝑄𝑓.1̅̅ ̅̅ ̅ = 𝑄𝑑.𝑓̅̅ ̅̅ ̅ + 𝑄𝑖𝑛𝑓 , sendo Qinf = txinf . L dos trechos contribuintes. II. Considerando a contribuição pluvial parasitária Nesse caso a vazão final será somada a vazão de contribuição pluvial parasitária: 𝑄𝑓 = 𝑄𝑓.1 + 𝑄𝑝 Sendo 𝑄𝑝 = 𝑡𝑥𝑝. 𝐿𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑛𝑡𝑒𝑠 26.1.3. Cálculo da declividade mínima 𝐼𝑚𝑖𝑛 = 0,00035 𝑄𝑖 −0,47 26.1.4. Cálculo do diâmetro 𝑄𝑓 √𝐼 → 𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 4.3 R 26.1.5. Cálculo das laminas e velocidades inicial e final (sem contribuição pluvial) 𝑄 √𝐼 → 𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 4.3 𝑌 𝐷 → 𝑉 ** Os diâmetros para início e fim de plano devem ser o mesmo. 26.1.6. Cálculo da tensão trativa 𝑌𝑖 𝐷 → 𝑅𝐻𝑖 → 𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 4.4 𝜎 = 𝛾. 𝑅𝐻𝑖 . 𝐼 > 1,5 𝑃𝑎 26.1.7. Cálculo da velocidade critica (Vc) 𝑌𝑓 𝐷 → 𝑅𝐻𝑓 → 𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 4.4 𝑉𝑐 = 6. √𝑔. 𝑅𝐻𝑓 > 𝑉𝑓 26.1.8. Análise do funcionamento da tubulação, considerando a contribuição pluvial parasitária 𝑄𝑓 √𝐼 → 𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 4.3 → 𝑌𝑖 𝐷 ≤ 0,85. 𝐷 26.2.Projeto de um sifão invertido Dados: Vazões média, máxima horária dia qualquer e máxima para implantação e etapas seguintes; comprimento do sifão; diâmetro, declividade e cota da soleira do coletor que aflui ao sifão. 26.2.1. Cálculo das tubulações do sifão invertido I. Adota o número de tubulações que constitui o sifão, sendo o mínimo de 2. De preferência, uma tubulação para cada etapa do projeto, incluindo a implantação. 1 irá atender a etapa imediata, a 2 mais a 1 atenderão a 1ª etapa... II. Determinação do diâmetro de cada etapa, considerando a velocidade mínima para a vazão média de 0,6 m/s e para a vazão máxima de uma dia qualquer a velocidade mínima é de 0,9 m/s. 𝐴 = 𝑄 𝑉 → 𝐴 = 𝜋𝐷² 4 ** Para as etapas subsequentes é necessário subtrair a vazão da etapa anterior, por que as vazão são somadas até o final de plano. III. Cálculo da curva característica e a forma de se operar o sifão a) Adota-se intervalos de vazões a que apresenta a vazão dada para o diâmetro de cada tubulação. b) Perdas de carga localizada de cada vazão do intervalo ∆𝐻𝐿 = 𝑉² 2. 𝑔 . ∑ 𝐾𝑠 c) Perda de carga distribuída de cada vazão do intervalo ∆𝐻 = 𝑓. 𝐿 𝐷 . 𝑉² 2. 𝑔 Sendo: 𝑓 = 1,325 [ln (𝑘 3,7. 𝐷⁄ + 5,74 𝑅𝑒0,9 ⁄ )]² E 𝑅𝑒 = 𝑉. 𝐷 10−6 d) Perda de carga total de cada vazão do intervalo ∆𝐻𝑇 = ∆𝐻 + ∆𝐻𝐿 e) Traça as curvas de vazão x perda de carga de cada etapa e suas combinações. f) Admite-se um valor de perda de carga máxima e traça suas interseções em cada curva, encontrando os valores de vazão máxima para cada etapa e suas combinações. g) Determina o período de operação do sifão encontrando a interseção da vazão de maior perda de carga (perda de carga máxima) com a reta de vazão máxima no gráfico ano x vazão. 26.2.2. Níveis de água nas câmaras do sifão I. Câmara de montante a) Encontra-se os níveis d’água a câmara de montante utilizando as vazões que causam a perda de carga máxima Tendo a vazão, o diâmetro e a declividade do coletor afluente: 𝑄 √𝐼 → 𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 4.3 𝑌𝐷 b) Encontra-se a cota do N.A na câmara de montante, que vai ser a cota da soleira do coletor afluente somado à o Y. II. Câmara de jusante III. Encontra-se os níveis d’água a câmara de jusante utilizando as vazões que causam a perda de carga máxima e seus respectivos níveis d1água na câmara de montante. Subtrai-se o nível d’água na câmara de montante pela perda de carga máxima. IV. Encontra-se a cota do fundo da câmara de jusante que será a diferença da cota de funda da câmara de montante e a perda de carga máxima. 26.2.3. Ventilação do sifão I. Cálculo do diâmetro: Seu diâmetro será equivalente a um décimo das tubulações do sifão. a) Calcula-se a área de cada tubulação do sifão que serão somadas e multiplicadas por 0,1, e a partir disso, encontra-se o diâmetro correspondente a ventilação.
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