PROJETO_ESGOTAMENTO_SANITÁRIO_GRUPO_07_FINAL_10

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
SISTEMAS DE ESGOTO E DRENAGEM
	GRUPO7:
	MATRÍCULA:
	Davi Ferreira Leite
	11121230
	Emerson da Silva Fritas
	11121266
	Jubemar Sabino da Silva Júnior
	11128294
	Luiz Henrique Meneses Alverga
	11121264
	Vicente Pessoa de Brito Neto
	11121724
MEMORIAL DE CÁLCULO DESCRITIVO:
PROJETO DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO E ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTO, LOCALIZADO NO BAIRRO VILA NOVA, SANTA RITA – PB.
João Pessoa – PB
Junho de 2016.
DAVI FERREIRA LEITE
EMERSON DA SILVA FRITAS
JUBEMAR SABINO DA S. JÚNIOR
LUIZ HENRIQUE M.ALVERGA
VICENTE PESSOA DE B.NETO
MEMORIAL DE CÁLCULO DESCRITIVO:
PROJETO DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO E ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTO, LOCALIZADO NO BAIRRO VILA NOVA, SANTA RITA – PB.
Memorial de Cálculo Descritivo apresentado ao Prof. Dr. Leonardo Vieira Soares da disciplina de Sistemas de Esgoto e Drenagem, em cumprimento as exigências do Trabalho Final da disciplina, como promoção de crédito para nota nesta unidade.
Prof.: Dr. Leonardo Vieira Soares.
João Pessoa – PB
Junho de 2016.
SUMÁRIO
1.	ESTUDO POPULACIONAL	6
1.1.	Vazão de contribuição	6
2.	DIRETRIZES DO PROJETO	7
3.	ESTIMATIVA POPULACIONAL	7
4.	VAZÃO DE ESGOTO SANITÁRIO PARA INÍCIO E FIM DE PLANO	12
4.1.	Vazão Média de Esgoto Doméstico	12
4.2.	Vazões Singulares	13
4.2.1.	Creche Escolar	13
4.2.2.	Escola M. Paulo Maroja	13
4.2.3.	Escola M. Antônio Ferreira	14
4.2.4.	Centro Comercial Carajás	14
4.2.5.	Edifício Comercial New Center	14
4.2.6.	Matadouro	14
4.2.7.	Hospital	15
4.2.8.	PSF	15
4.3.	Vazão de infiltração	15
5.	CÁLCULO DA VAZÃO DE ESGOSTO SANITÁRIO PARA DIMENSIONAMENTO	15
6.	CONCEPÇÃO DO TRAÇADO DA REDE DE ESGOTO	16
7.	DIMENSIONAMENTO DA REDE COLETORA	16
7.1.	Cálculo das vazões de dimensionamento	16
7.1.1.	Início de plano	16
7.1.2.	Fim de plano	16
7.2.	Taxa de contribuição de esgoto	17
7.2.1.	Início de plano	17
7.2.2.	Fim de plano	17
7.3.	Cálculo e definições das declividades	18
7.3.1.	Declividade do terreno	18
7.3.2.	Declividade mínima	18
7.3.3.	Declividade de projeto	18
7.4.	Cálculo do diâmetro da tubulação	20
7.5.	Verificações hidráulicas	21
7.5.1.	Tensão trativa	21
7.5.2.	Velocidade crítica	21
7.6.	Vazões Singulares	21
7.7.	Coletor Tronco	22
8.	TRATAMENTO PRELIMINAR	23
8.1.	Vazões de dimensionamento	23
8.1.1.	Vazão máxima final	24
8.1.2.	Vazão média inicial	24
8.1.3.	Vazão média final	24
8.1.4.	Vazão mínima	25
8.1.5.	Vazão de bombeamento	25
8.2.	Determinação do medidor	25
8.2.1.	Alturas da lâmina d’água no medidor.	25
8.2.2.	Cálculo do rebaixo Z	26
8.3.	Caixa de Areia	26
8.3.1.	Altura da lâmina na caixa de areia	26
8.3.2.	Dimensões da caixa de Areia	27
8.3.3.	Análise da velocidade na caixa de areia	27
8.3.4.	Verificação da taxa de escoamento superficial	28
8.3.5.	Quantidade de material retido	28
8.3.6.	Altura do depósito de areia	28
8.4.	Grade de Limpeza	28
8.4.1.	Dimensionamento da grade	28
8.4.2.	Área útil de escoamento	28
8.4.3.	Área dos canais das barras (S) e largura (b)	29
8.4.4.	Verificação da velocidade entre as barras	29
8.4.5.	Medição da perda de carga entre as barras.	30
8.4.6.	Quantidade de material retido	30
8.4.7.	Definição do rebaixo Z’	30
9.	DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTO (EEE)	31
9.1.	Diâmetro da tubulação	31
9.2.	Cálculo do Volume Útil	32
9.3.	Dimensionamento do poço de sucção	33
9.4.	Níveis operacionais	33
9.4.1.	Nível Máximo	33
9.4.2.	Nível mínimo	34
9.4.3.	Cota de fundo do poço de sucção	34
9.5.	Volume efetivo (Ve)	34
9.6.	Tempo de detenção	34
9.7.	Altura manométrica	35
9.8.	NPSH disponível	37
9.9.	Bomba selecionada para estação elevatória	39
9.10.	Potência da bomba	39
9.11.	Potência instalada	39
9.12.	Curva do sistema e escolha da bomba	40
10.	DIMENSIONAMENTO DE TRECHO POR GRAVIDADE DO EMISSÁRIO (EEE).	41
1
1. ESTUDO POPULACIONAL
Para estudo e concepção do sistema de esgotamento sanitário é preciso, além dos dados referentes as características da comunidade, saber a partir de estimativas de cálculos para um horizonte de projeto definido, a quantidade de habitantes que serão beneficiados pelo sistema. Essa população futura deverá ser determinada de acordo com os critérios da NBR 12211/1992, que são:
i- O emprego de métodos que considerem os índices de natalidade, mortalidade, crescimento vegetativo e correntes migratórias;
ii- Mediante extrapolação de tendências de crescimento, definidas por dados estatísticos suficientes para construir uma série histórica, observando-se a aplicação de modelos matemáticos (mínimos quadrados) aos dados censitários do IBGE, escolhendo como curva representativa de crescimento, aquela que mais se adequar aos dados censitários.
1.1. Vazão de contribuição
A vazão de contribuição de uma rede coletora de esgoto sanitário pode ser entendida como a soma dos despejos gerados pelo: esgotamento doméstico, consumidores singulares e pela infiltração.
i- Vazão do esgoto doméstico: Corresponde à fração de despejo lançado pelas economias familiares de determinada cidade ou comunidade. Ela é obtida a partir de uma estimativa de produção de despejos por habitantes dia, onde o mesmo depende do nível econômico da população, bem como da qualidade de infraestrutura, educação e perfil social da população local. 
ii- Vazões singulares: de acordo com a NBR 9648/1986 (ABNT), vazão singular é “uma vazão de esgoto concentrada em um ponto da rede coletora, significativamente maior que o produto da taxa de contribuição por superfície esgotada, pela área responsável pelo lançamento”.
iii- Vazões de infiltração: Segundo a NBR 9648/1986, água de infiltração é toda aquela proveniente do subsolo, indesejável ao sistema separador e que penetra nas canalizações pelas juntas ou paredes e através das estruturas dos poços de visita, tubos de inspeção e limpeza dos demais acessórios. A vazão considerada é determinada partir da multiplicação da taxa de infiltração ao longo da tubulação pelo comprimento da mesma, que será toda extensão das ruas beneficiadas. 
2. DIRETRIZES DO PROJETO
	PROJETO DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO (GRUPO 7)
	1. IDENTIFICAÇÃO
	MUNICÍPIO: Santa Rita – PB.
	LOCALIDADE: Bairro Nova Vila.
	POPULAÇÃO EM 2015: 18.125 habitantes.
	CONSUMO PER CAPITA (qc):120 l/hab.dia
	TAXA DE INFILTRAÇÃO:0,3 l/s.km
	COMPRIMENTO DA REDE: 25.390,35 metros
	2. CONSUMIDORES SINGULARES
	Ed. Comercial New Center
	NÚMERO DE SALAS:750 salas
	Creche Escolar
	NÚMERO DE ALUNOS: 650 alunos
	E. M. Paulo Maroja
	NÚMERO DE ALUNOS: 875 alunos
	Hospital Dr. Plínio Sampaio
	NÚMERO DE LEITOS: 650 leitos
	E. M. Antônio Ferreira
	NÚMERO DE ALUNOS: 690 alunos
	PSF (atendimentos diários)
	NÚMERO DE ATENDIMENTO: 580 atend./dia
	Centro Comercial Carajás
	NÚMERO DE LOJAS: 1.000 lojas
	Matadouro
	NÚMERO DE BOIS: 600 bois/dia
	3. COEFICIENTES PARA DIMENSIONAMENTO (NBR 9649/1986)
	COEFICIENTE DE RETORNO:0,8
	COEFICIENTE DO DIA DE MAIOR CONSUMO (K1): 1,2
	COEFICIENTE DA HORA DE MAIOR CONSUMO (K2): 1,5
	COEFICIENTE DA MÍNIMA VAZÃO HORÁRIA (K3): 0,5
	4. PERÍODO CONSIDERADO ELABORAÇÃO DO PROJETO
	INÍCIO DE PLANO:2020
	FIM DE PLANO:2050
3. ESTIMATIVA POPULACIONAL
O cálculo do crescimento populacional do Bairro Vila Nova foi efetuado adotando a taxa de crescimento populacional da cidade de Santa Rita, onde foram coletados dados do IBGE referentes aos Censos Demográficos de 1991, 2000 e 2010; e das Contagens Populacionais de 1996 e 2007 apresentados na TABELA 1, conforme os dados dos últimos cinco Censos realizados pelo IBGE.
TABELA1 - Últimos Censos da cidade de Santa Rita - PB. Fonte IBGE.
	ANO
	POPULAÇÃO
	1985
	80.120*
	1991
	96.413
	1996
	105.543
	2000
	115.844
	2007
	122.454
	2010
	120.310
*População da cidade de Santa Rita – PB com base no DATSUS (Ministério da Saúde, Tecnologia da Informação a Serviço do SUS).
Utilizando software Excel®, aplicou-se o Método dos Mínimos Quadrados para extrapolação dos dados e optando pela reta que mais se ajustou aos resultados (valor do coeficiente de correlação - R² mais próximo de 1,00), adotou-se a equação que representaa estimativa da população para um dado ano. Foi considerado para o cálculo, o ano de 1991 com sendo o ano 6. As equações obtidas estão apresentadas na TABELA 2, e asFIGURAS1 a 4 apresentam a tendência de crescimento da população de Santa Rita - PB segundo as curvas linear, exponencial, logarítmica e potencial.
FIGURA 1 - Representação da população segundo uma curva linear.
FIGURA 2 - Representação da população segundo uma curva exponencial.
FIGURA 3 - Representação da população segundo uma curva logarítmica.
FIGURA 4 - Representação da população segundo uma curva potencial.
TABELA 2 - Curvas, funções e coeficientes de correlação obtidos a partir das Figuras 1 a 4.
	Curva
	Função
	R²
	Linear
	y = = 1325,9x + 91163
	0,8936
	Exponencial
	y = 92236e0,0121x
	0,8854
	Logarítmica
	y =18596ln(x) + 62990
	0,9565
	Potencial
	y= 71148x0,1707
	0,9581
A partir do maior valor do Coeficiente de Correlação a equação utilizada será a da função Potencial, onde:
 (1)
y= população estimada;
x = diferença entre o ano futuro e o ano inicial (1991), considerando que o ano de 1991 será o primeiro valor, assim para este ano x=6, para 2020 x=35 e para 2050 x=65.
Logo, a população da cidade de Santa Rita - PB, nos anos de 2020 e 2050, será:
TABELA 3 - Projeção da população de João Pessoa para os anos de 2020 e 2050.
	População em 2020
	71148x35 0,1707
	130.538 habitantes
	População em 2050
	71148x65 0,1707
	145.087 habitantes
A taxa média de crescimento populacional da cidade de Santa Rita – PB, pode ser calculada pela Eq. (2).
Onde:
P = população futura (fim de plano),
P0 = populaçãopresente(início de plano), 2015.
taxa/100 = taxa de crescimento populacional,
t – t0: diferença entre os anos de final de plano e início de plano. (2050 – 2020 = 30)
Logo, pela Eq. (2), a taxa de crescimento populacional de Santa Rita - PB é de 0,353%.
De acordo com o que foi indicado nas diretrizes do projeto, a população do Bairro de Vila Nova, em 2015, é de 18.125 habitantes. Logo para os anos de início e fim de plano, respectivamente, 2020 e 2050, e adotando a taxa de crescimento populacional de Santa Rita - PB, tem-se:
TABELA4 - Projeção da população da Comunidade São Pedro para os anos de 2015 e 2045.
	População em 2015
	-
	18.125 habitantes
	População em 2020
	18.125 x (1 + 0,00353)5
	18.448 habitantes
	População em 2050
	18.125 x (1 + 0,00353)35
	20.504habitantes
4. VAZÃO DE ESGOTO SANITÁRIO PARA INÍCIO E FIM DE PLANO
Conforme a NBR 9648/1986 - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário - Procedimento, o Esgoto Sanitário é todo despejo líquido (água residuária) constituído de esgotos domésticos, resíduos líquidos industriais, águas de infiltração e águas pluviais parasitárias.
Sendo assim, a vazão de esgoto é dada por:
Onde: 
: vazão de esgoto sanitário (l/s);
: vazão de esgoto doméstico (l/s);
: somatório das vazões singulares (l/s);
: a vazão de infiltração (l/s);
4.1. Vazão Média de Esgoto Doméstico
A vazão média de esgoto doméstico é calculada através da Eq. (4):
Onde: 
: vazão média de esgoto doméstico (l/s);
P: população a ser atendida (hab.);
qe: consumo efetivo per capita (l/hab. dia);
C: coeficiente de retorno.
Portanto, para o início e fim de plano, obtém-se:
Já as vazões máximas horárias de início e fim de plano são calculadas majorando as vazões médias através dos coeficientes K1 e K2. Deste modo:
4.2. Vazões Singulares
As vazões singulares irão compreender um Condomínio, uma Escola, duas Indústrias, um Hospital e um Clube esportivo. Para a determinação da contribuição de esgoto dos consumidores singulares, tomaram-se os dados tabelados na NBR 7229/1993 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos e norma técnica da Sabesp.
4.2.1. Creche Escolar
O número de alunos existente em 2015 é de 650. Considerou-se que para as datas de projeto a quantidade de alunos cresceria com a mesma taxa da comunidade. Logo, a quantidade de alunos atendidos no início e fim de projeto será conforme a seguinte tabela.
TABELA 5 - Projeção da quantidade de alunos atendidos na Creche Escolar.
	Número de alunos em 2020
	650 x (1 + 0,00353)5
	662 alunos
	Número de alunos em 2050
	650 x (1 + 0,00353)35
	735 alunos
Portanto, para o início e fim de plano, obtém-se:
4.2.2. Escola M. Paulo Maroja
O número de alunos existente em 2015 é de 875. Considerou-se que para as datas de projeto a quantidade de alunos cresceria com a mesma taxa da comunidade. Logo, a quantidade de alunos atendidos no início e fim de projeto será conforme a seguinte tabela.
TABELA 6 - Projeção da quantidade de alunos atendidos na E. M. Paulo Maroja.
	Número de alunos em 2020
	875 x (1 + 0,00353)5
	891 alunos
	Número de alunos em 2050
	875 x (1 + 0,00353)35
	990 alunos
Portanto, para o início e fim de plano, obtém-se:
4.2.3. Escola M. Antônio Ferreira
O número de alunos existente em 2015 é de 690. Considerou-se que para as datas de projeto a quantidade de alunos cresceria com a mesma taxa da comunidade. Logo, a quantidade de alunos atendidos no início e fim de projeto será conforme a seguinte tabela.
TABELA 7 - Projeção da quantidade de alunos atendidos na E. M. Paulo Maroja.
	Número de alunos em 2020
	690 x (1 + 0,00353)5
	702 alunos
	Número de alunos em 2050
	690 x (1 + 0,00353)35
	781 alunos
Portanto, para o início e fim de plano, obtém-se:
4.2.4. Centro Comercial Carajás
Para o cálculo da vazão do Centro Comercial Carajás, temos 1.000 salas, considerou-se 4 pessoas/sala a uma produção de esgoto de 50 l/pessoa. dia, assim obtemos:
4.2.5. Edifício Comercial New Center
Para o cálculo da vazão do Edifício Comercial New Center, temos 750 salas, considerou-se 4 pessoas/sala a uma produção de esgoto de 50 l/pessoa. dia, assim obtemos:
4.2.6. Matadouro
Para o cálculo da vazão do Matadouro foi considerado a sua produção de 600bois/dia, o coeficiente de retorno dado em projeto (E/A= 0,80) e o consumo de água por tonelada produzida (0,40 m³/boi).
4.2.7. Hospital
Para o cálculo da vazão do Hospital foi considerado o número de leitos (650) e o consumo por leito (250 l/dia). A vazão de 250 l/dia já é a contribuição de esgoto, fornecida pela NBR 7229. Veja na fórmula abaixo.
4.2.8. PSF
Para o cálculo da vazão do PSF foi considerado o número de atendimentos (650) e o consumo por atendimento (25 l/dia). A vazão de 25 l/dia foi considerada como sendo já a contribuição de esgoto, fornecida pela Sabesp. Veja na fórmula abaixo.
4.3. Vazão de infiltração
Após o lançamento da rede chegou-se a um comprimento total de 25.390,35 metros, considerando a taxa de infiltração de 0,3 l/s.km,de acordo com a Eq (5), temos:
5. CÁLCULO DA VAZÃO DE ESGOSTO SANITÁRIO PARA DIMENSIONAMENTO
A partir da Eq (3) calculam-se as vazões totais de esgoto para início e fim de plano, cujos resultados encontram-se abaixo, ajustados conforme a norma pelos coeficientes de K1e K2. 
a) Situação de Início de Plano – 2020: vazão máxima horária de um diaqualquer de início de plano (não inclui K1), que é utilizada parase verificar as condições de autolimpeza do coletor, que deveocorrer pelo menos uma vez ao dia.
b) Situação de Fim de Plano – 2050: vazão máxima de final deplano, que define a capacidade que deve atender o coletor.
6. CONCEPÇÃO DO TRAÇADO DA REDE DE ESGOTO
No processo de concepção do traçado da rede coletora de esgotamento sanitário do Bairro Vila Nova, inicialmente optou-se por fazê-lo acompanhando a topografia do terreno com o objetivo de termos uma solução o mais viável técnica e economicamente possível. Com isso, os fluxos foram adotados de acordo com as declividades imposta pelo terreno, da cota mais elevada para a mais baixa. Algumas poucas exceções foram impostas, sendo necessário em alguns trechos colocar o fluxo contrario as declividades, opção adotada para que houvesse uma compatibilização do fluxo de forma a cada Poço de Visita (PV) tivesse apenas uma saída.
Como inicialmente o tipo de rede adotada para atender o Bairro Vila Nova foi do tipo simples e foi imposta uma forma de que todo o fluxo da rede funcionassecomo escoamento por gravidade, não se formou nenhuma sub-bacia e consequentemente nenhum ponto para implementação de uma Estação Elevatória de Esgoto (EEE), entretanto esta concepção pode ser modificada no decorrer do projeto caso a adotada não tenha se mostrado a mais eficiente e seja necessária a formação de sub bacias.
7. DIMENSIONAMENTO DA REDE COLETORA
Para o dimensionamento da rede coletora foi elaborada uma planilha eletrônica, através do software Microsoft Excel®. O dimensionamento procedeu-se aplicando as fórmulas apresentadas a seguir.
7.1. Cálculo das vazões de dimensionamento
Para o dimensionamento de cada trecho da rede coletora foi considerada a máxima vazão atuante no trecho, no caso, a vazão de jusante de final de plano.
7.1.1. Início de plano
Onde:
Qj,i: vazão de jusante de início de plano, l/s;
Qm,i: vazão de montante de início de plano, l/s;
QT,i: vazão do trecho de início de plano, l/s;
Qs,i: vazão singular de início de plano, l/s.
7.1.2. Fim de plano
Onde:
Qj,f: vazão de jusante de fim de plano, l/s;
Qm,f: vazão de montante de fim de plano, l/s;
QT,f: vazão do trecho de fim de plano, l/s;
Qs,f: vazão singular de fim de plano, l/s.
7.2. Taxa de contribuição de esgoto
Refere-se à taxa de contribuição de esgoto por unidade de comprimento da rede, distribuindo as vazões de esgoto doméstico e de infiltração ao longo da rede.
Convém lembrar que as vazões singulares ou pontuais não são consideradas no cálculo das taxas, elas são inseridas apenas no cálculo do trecho do coletor mais próximo.
Além disso, A NBR 9649/86 - Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário, determina que em qualquer trecho da rede coletora, o menor valor da vazão de projeto a ser utilizada nos cálculos é de 1,50 l/s.
7.2.1. Início de plano
Onde:
Tx.i: taxa de contribuição inicial (de início de plano), l/s.m;
K2: coeficiente de máxima vazão horária;
: vazão doméstica de início de plano, l/s;
Li: comprimento parcial da rede (início de plano), m;
TINF: taxa de infiltração, l/s.m.
Para o projeto em questão:
7.2.2. Fim de plano
Onde:
Tx.f: taxa de contribuição final (de fim de plano), l/s.m;
K1: coeficiente de máxima vazão diária; 
K2: coeficiente de máxima vazão horária;
: vazão doméstica de fim de plano, l/s;
Lf: comprimento parcial da rede (fim de plano), m;
TINF: taxa de infiltração, l/s.m.
Logo,
7.3. Cálculo e definições das declividades
Para o dimensionamento de uma rede coletora, deve se adotar aquela declividade que atenda aos parâmetros do dimensionamento econômico e técnico.
7.3.1. Declividade do terreno
A declividade do terreno é calculada por:
Onde:
IT: declividade do terreno;
CTM: cota do terreno a montante do trecho;
CTJ: cota do terreno a jusante do trecho;
L: comprimento do trecho.
7.3.2. Declividade mínima
A declividade mínima é calculada pela equação:
Onde:
Imín: declividade mínima (m/m);
Qi: vazão de jusante de início de plano no trecho (l/s).
7.3.3. Declividade de projeto
O fator que influencia na definição da declividade é a profundidade de escavação. Para se atingir um dimensionamento econômico deve-se garantir uma profundidade mínima de acordo com a NBR 9649/86.
Para tanto, em obediência à Norma, definiu-se que o recobrimento mínimo da tubulação será de 0,90 m e a profundidade do coletor será a soma do recobrimento com o diâmetro da tubulação empregada.
Figura 5 - Representação esquemática da vala do tubo coletor.
Para se definir a declividade de projeto, deve-se optar entre a declividade do terreno e a declividade mínima calculada por norma. Para tanto, foram consideradas as seguintes situações.
a) Caso 1: IT ≤ Imín e PM ≥ Pmín
Nos casos em que a declividade do terreno IT é menor ou igual a declividade mínima Imín e a Profundidade de montante Pm é maior ou igual a profundidade mínima Pmín utilizamos a declividade de projeto IP igual a declividade mínima Imin.
b) Caso 2:IT>Imín e PM = Pmín
Na decorrência da declividade do terreno IT ser maior que a declividade mínima Imín e a profundidade de montante PM ser igual à profundidade mínima Pmín, deste modo, utiliza-se a declividade de projeto IP igual à declividade mínima Imín.
c) Caso 3:IT>Imín e PM>Pmín
Ocorre quando a declividade do terreno IT é maior que a declividade mínima Imín e a profundidade de montante PM é maior que a profundidade mínima Pmín. Neste caso encontra-se um valor para a declividade de modo que se atinja a menor profundidade possível evitando assim uma maior escavação.
A declividade de projeto, neste caso, pode ser definida através de duas considerações:
· Considerando a profundidade de jusante igual a mínima (PJ = Pmín). Deste modo,
Onde:
CCJ: cota da geratriz inferior do coletor a montante;
CTJ: cota do terreno a jusante;
PJ: profundidade do coletor a jusante;
L: comprimento do trecho.
· Se CCJ for maior que CCM, a declividade de projeto deve ser a mínima.
d) Caso 4: IT>Imáx e PM = Pmín
Ocorre quando a declividade do terreno IT é maior que a declividade máxima Imáx e a profundidade de montante PM é igual a profundidade mínima Pmín. Como solução deve-se implantar um degrau a montante do trecho.
7.4. Cálculo do diâmetro da tubulação
O diâmetro da tubulação deve ser projetado de modo que se garanta uma lâmina de água de 75% (Y/D ≤ 0,75) do diâmetro da tubulação. Essa condição é exigida para garantir que a parte superior da tubulação fique reservada à ventilação do sistema e às imprevisões e flutuações excepcionais do nível de esgoto.
Portanto, o diâmetro que atende à condição Y/D = 0,75, é calculado pela seguinte equação.
Onde:
D: diâmetro, m;
I: declividade, m/m;
Qf: vazão de jusante do trecho no fim de plano, m³/s.
Lembrando que, a equação 15 só se aplica para um Coeficiente de Manning, n = 0,013.
Além disso, a NBR 9649/1986 estabelece que o diâmetro mínimo para rede coletora seja de 150 mm (DN 150). O mesmo que determina a concessionária local, Companhia de Água e Esgotos da Paraíba – CAGEPA.
7.5. Verificações hidráulicas
7.5.1. Tensão trativa
Segundo a norma, os coletores devem ser projetados de modo a ter sua autolimpeza desde o início do plano. Para tanto, deve-se garantir, pelo menos uma vez ao dia, uma tensão trativa mínima de 1,0 Pa. Esta tensão deve ser calculada considerando um Coeficiente de Manning n = 0,013, conforme a equação abaixo.
Onde:
: tensão trativa, (Pa);
: peso específico da água, (N/m³)
: declividade de projeto, (m/m);
: raio hidráulico para a relação Y/D encontrada.
7.5.2. Velocidade crítica
Outra verificação que deve ser feita é quanto à velocidade crítica do escoamento, de modo que a velocidade final, isto é, a velocidade mediante a vazão máxima de esgoto, não seja maior que a velocidade crítica.
A velocidade crítica é então calculada por:
Onde:
VC: velocidade crítica, (m/s);
g: aceleração da gravidade, (m/s²);
RH: raio hidráulico para a relação Y/D encontrada.
7.6. Vazões Singulares
As vazões singulares do projeto serão contabilizadas nos trechos descritos na tabela abaixo.
Tabela 8 - Destino das Vazões Singulares no trechos.
	VAZÕES SINGULARES
	CONTRIBUINTE
	TRECHO CONTABILIZADO
	CRECHE ESCOLAR
	31-8
	ESCOLA M. PAULO MAROJA
	31-6
	ESCOLA M. ANTÔNIO FERREIRA
	5-12
	CENTRO COMERCIAL CARAJÁS
	2-2
	EDIFÍCIO COMERCIAL NEW CENTER
	3-12
	MATADOURO
	1-27
	HOSPITAL
	1-12
	PSF
	89-1
7.7. Coletor Tronco
Coletor Tronco é a tubulação da rede coletora que recebe apenas contribuição de esgoto de outros coletores. Em nosso projeto, os trechos compreendidos entre o PV 07 e Estação Elevatória de Esgoto (EEE) correspondem à coletores tronco, uma vez que a vazão de contribuição no trecho é igual a zero.
O dimensionamento da rede segue na tabela em anexo (APENDICE I, arquivo PLANILHA_DA_REDE_DE_ESGOTAMENTO_SANITÁRIO_VR_FINAL _GRUPO_07 impresso em PDF):
8. TRATAMENTO PRELIMINAR
Determinadas as vazões máxima, média e mínima que deságuam no coletor a jusante da EEE, passamos então para o dimensionamento dos elementos que fazem parte do tratamento preliminar.
1.0 
2.0 
3.0 
4.0 
5.0 
6.0 
7.0 
8.1. Vazões de dimensionamento
A fim de se dimensionar as tubulações e maquinárioda Estação Elevatória de Esgoto (EEE), devem-se determinar as vazões que chegam até a EEE. As vazões necessárias são: a vazão máxima, a vazão média, a vazão mínima e a vazão de bombeamento.
De acordo com o traçado da rede, formou-se uma única bacia de contribuição, onde os trechos 1–40; 44–8 e 126–20 que desembocam no PV-72, ponto final de onde o esgoto será direcionado para a EEE. Conforme a Planilha de Dimensionamento da Rede, anexa, as contribuições inicial e final de jusante na EEE são:
	Vazão inicial de jusante da EEE
	47,27 L/s
	Vazão final de jusante da EEE
	57,43 L/s
As vazões médias de início e fim de plano foram calculadas conforme as equações abaixo:
Onde:
 : vazão média diária de início de plano, L/s;
: vazão de jusante total no início de plano, L/s;
: somatório das vazões singulares de início de plano, L/s;
: taxa de infiltração, L/s.km;
: comprimento parcial da rede (trecho da rede contribuinte), km;
: coeficiente da hora de maior consumo
Onde:
 : vazão média diária de fim de plano, L/s;
: vazão de jusante total no fim de plano, L/s;
: somatório das vazões singulares de fim de plano, L/s;
: taxa de infiltração, L/s.km;
: comprimento parcial da rede (trecho da rede contribuinte), km;
: coeficiente do dia de maior consumo
: coeficiente da hora de maior consumo
Das equações 18 e 19 obtém-se:
	Vazão média diária inicial ()
	19,49 L/s
	Vazão média diária final ()
	21,76 L/s
8.1.1. Vazão máxima final
Foi calculada majorando a vazão média diária final com os coeficientes K1 e K2, acrescentando as vazões singulares de fim de plano e a vazão de infiltração.
8.1.2. Vazão média inicial
Foi calculada somando-se a vazão média diária inicial, as vazões singulares de início de plano e a vazão de infiltração.
8.1.3. Vazão média final
Foi calculada somando-se a vazão média diária final, as vazões singulares de fim de plano e a vazão de infiltração.
8.1.4. Vazão mínima
Foi considerada como sendo a vazão média diária de início de plano multiplicada pelo coeficiente de minoração K3 (0,50), acrescida das vazões singulares de início de plano e a vazão de infiltração.
	
8.1.5. Vazão de bombeamento
Foi considerada como sendo a vazão máxima majorada em 20%.
8.2. Determinação do medidor
De acordo com as vazões máximas e mínimas de projetos podemos escolher o medidor de acordo com a tabela seguinte.
Tabela 08 – Tipos de Medidor Parshall.
	Largura Nominal
	N
 
	K
 
	Capacidade (L/s)
	
	
	
	Min.
	Máx.
	3”
	1,547
	0,176
	0,85
	53,8
	6”
	1,580
	0,381
	1,52
	110,4
	9”
	1,530
	0,535
	2,55
	215,9
	1 pés
	1,522
	0,690
	3,11
	455,6
	1 ½ pés
	1,538
	1,054
	4,25
	696,2
	2 pés
	1,550
	1,426
	11,89
	936,7
Logo, para vazão máxima de 57,43 L/s e mínima de 27,78 L/s, tem-se então um medidor de 06 polegadas.
8.2.1. Alturas da lâmina d’água no medidor.
A altura é definida em função da seguinte equação:
Onde é equivalente ao “K” da tabela 08.
Portanto, dadas as vazões média, máxima e mínima, podemos então determinar suas respectivas alturas.
Tabela 09 – Altura da lâmina d’água no medidor Parshall.
	Vazão
	Hmáx (m)
	Mínima Inicial
	0,19
	Média Final
	0,24
	Máxima Final
	0,30
	
8.2.2. Cálculo do rebaixo Z
Pode ser verificado a partir da seguinte equação.
Onde para as vazões máximas e mínimas teremos:
8.3. Caixa de Areia
8.3.1. Altura da lâmina na caixa de areia
Dado o rebaixo definido anteriormente, podemos então determinar as alturas referentes aos níveis máximo, médio e mínimo de vazão.
Tabela 10 – Altura da lâmina d’água na caixa de areia.
	Vazão
	Altura
	 Z (m) 
	Y= H – Z
	Mínima Inicial
	0,19
	0,09
	Ymín.= 0,10
	Média Final
	0,24
	0,09
	Yméd.= 0,15
	Máxima Final
	0,30
	0,09
	Ymáx.= 0,21
8.3.2. Dimensões da caixa de Areia
A partir das equações seguintes, definimos a largura B e o comprimento L, utilizando as seguintes equações.
Tabela 11 – Dimensões da caixa de areia.
	Dimensões
	Calculado
	Adotado
	L (m)
	5,35
	4,00
	B (m)
	0,89
	0,90
8.3.3. Análise da velocidade na caixa de areia
Para determinar a velocidade de escoamento na caixa de areia, definimos primeiramente a área da seção de escoamento, pela equação a seguir.
Onde, de acordo com a equação da continuidade, teremos.
Para tal, temos então as velocidades:
Tabela 12 – Velocidades atuantes na caixa de areia.
	Vazão
	Q (m³/s)
	Ymáx (m)
	B (m)
	S (m²)
	V = Q/S (m/s)
	Mínima Inicial
	0,028
	0,10
	0,90
	0,094
	0,30
	Média Final
	0,040
	0,15
	0,90
	0,139
	0,29
	Máxima Final
	0,057
	0,21
	0,90
	0,193
	0,30
A velocidade horizontal deve variar de 0,30 ± 20% m/s (0,24 a 0,36 m/s).
8.3.4. Verificação da taxa de escoamento superficial
Pode ser verificada a partir da seguinte equação.
Estando, pois, dentro do limite recomendado de 700 a 1.600 .
8.3.5. Quantidade de material retido
Esta quantidade de material retido pode ser dada em função das vazões afluentes à ETE ou EEE, quando a rede coletora já foi construída ou caso ainda seja implantada. Para as duas situações costumasse adotar um valor base de 30 l/1.000 m³ de esgoto. Portanto teremos então.
8.3.6. Altura do depósito de areia
Estipulando a realização de limpeza a cada 15 dias, a profundidade será de:
→ Adotou-seHCA = 45 cm
8.4. Grade de Limpeza
8.4.1. Dimensionamento da grade
A grade adotada foi a média de seção retangular 5/16 x 2’’ com abertura de 1 ¼’’(30 mm).
8.4.2. Área útil de escoamento
É definida a partir da equação da continuidade, onde temos.
Sendo Q a vazão máxima e V a velocidade permitida entre as barras limpas na faixa de (0,40 ≤ V ≤ 1,20 m/s). Para tal, foi adotada uma velocidade de 0,8 m/s.
8.4.3. Área dos canais das barras (S) e largura (b)
É dada pela razão entre a área útil e a eficiência das barras, especificada a critério da barra escolhida e sua respectiva dimensão.
Tabela 12 – Características das barras.
	Espessura das barras
	Eficiência (E)
	
	a= 3/4'' (20 mm)
	a= 1'' (25 mm)
	a= 1'' 1/4 (30 mm) 
	a = 1'' 1/2 (40 mm)
	1/4 '' 
	0,75
	0,8
	0,834
	0,869
	5/16''
	0,73
	0,768
	0,803
	0,833
	3/8''
	0,677
	0,728
	0,77
	0,8
	7/16''
	0,632
	0,696
	0,741
	0,784
	1/2''
	0,6
	0,667
	0,715
	0,755
Portanto, para E= 0,803, teremos.
A largura do canal fica agora estabelecida, conhecendo-se a lâmina máxima de esgoto e sua área de seção.
8.4.4. Verificação da velocidade entre as barras
Tabela 13 – Velocidades atuantes nas barras.
	Vazão
	Q (m³/s)
	Ymáx (m)
	S (m²)
	Au (m²)
	v = Q/Au (m/s)
	Mínima Inicial
	0,028
	0,10
	0,043
	0,035
	0,80
	Média Final
	0,040
	0,15
	0,064
	0,052
	0,77
	Máxima Final
	0,057
	0,21
	0,089
	0,072
	0,80
8.4.5. Medição da perda de carga entre as barras.
Para determinação desse parâmetro, a de se considerar a grade limpa e 50 % suja, dada pelas respectivas equações.
Como a limpeza estabelecida para a grade será manual, a perda de carga mínima considerada para o cálculo do rebaixo Z’ deve ser de16 cm. 
8.4.6. Quantidade de material retido
Estima-se que seja retida uma quantidade de 0,015 l/m³ de materiais nas grades, portanto para uma vazão média, teremos aproximadamente 52L/dia de material retido.
8.4.7. Definição do rebaixo Z’
Pode ser calculado utilizando-se a equação seguinte:
Onde Ym é dado pela soma da altura máxima da lâmina de esgoto com as perdas de carga. O valor de Y corresponde à altura da lâmina d’água do esgoto afluente no coletor a jusante do da EEE. 
Tabela 14 – Cálculo da lâmina de água no tubo
	Vazão de projeto (mínima de início de plano)
	27,78
	L/s
	Declividade mínima
	0,00115
	m/m
	Relação Q/(I)^1/2
	0,8182
	 
	Diâmetro calculado
	0,293
	m
	Diâmetro adotado
	300
	mm
	Relação Y/D
	0,71
	 
	Altura da lâmina d'água no tubo (Y)
	0,213
	m
Portanto, calculamos finalmente o rebaixo Z’.
9. DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTO (EEE)
9.1. Diâmetro da tubulação
O pré-dimensionamento das tubulações de recalque é realizado através da Fórmula de Bresse:
Onde:
DR: diâmetro da tubulação de recalque, m;
K: coeficiente do “diâmetro econômico”, K = 1,20;
Qb: vazão de bombeamento, m³/s.
Entretanto, deve-se analisar se os diâmetros pré-dimensionadosatendem aos limites estabelecidos pela NBR 12208/1992 – Projeto de Estações Elevatórias de Esgoto, que preconiza que a velocidade de recalque calculada esteja entre 0,6 e 3,0 m/s e a velocidade na sucção esteja no intervalo 0,6 e 1,5 m/s.
Calculando as velocidades pela Equação da Continuidade:
Tabela 15 – Velocidade de escoamento nas tubulações de recalque.
	Recalque – DN 300
	0,974 m/s
9.2. Cálculo do Volume Útil
O volume do poço de sucção pode ser dividido em quatro classificações:
Volume Útil (Vu): é o volume compreendido entre o nível máximo e o nível mínimo de operação do poço (faixa de operação das bombas).
a) Volume Efetivo (Ve): é aquele compreendido entre o fundo do poço e o nível médio de operação das bombas. Usado para calcular o tempo de retenção de esgotos.
b) Volume Total (Vt): é o volume máximo que pode ser ocupado pelo esgoto no poço úmido, indo do fundo até a tubulação extravasora.
c) Volume de Segurança (Vs): é o volume compreendido entre o fundo do poço e o nível médio de operação dos conjuntos motores-bombas.
Figura 6 – Corte esquemático do poço de sucção.
Como Volume Útil é calculado em função do tempo de operação da bomba, tem-se:
Onde:
Vu: volume útil, m³;
Qb: vazão de bombeamento, m³/min;
Tc: tempo de ciclo;
N: número de partidas da bomba durante uma hora de operação.
A relação de partidas por hora é feita quantificando quantos ciclos são efetuados no decorrer de 60 minutos. O tempo de ciclo pode ser considerado no intervalo entre 10 a 15 minutos. Para o projeto em questão foi adotado 12 min., Portanto:
Em tempo, foi adotado um volume útil de 7,00 m³.
9.3. Dimensionamento do poço de sucção
Admitiu-se o poço de sucção de formato retangular, com um dos lados com 2 metros. Já a altura útil, trecho correspondente à diferença de cota entre os níveis mínimo e máximo de água, adotada foi de 0,80 metros.
Onde:
Vu: volume útil, m³;
Ab: área da base, m²;
B: base maior, m;
L: base maior, m;
Hu: altura útil, m.
Portanto:
Logo as dimensões adotadas para a base do poço de sucção são 2,0 x 4,40 metros.
9.4. Níveis operacionais
Os níveis operacionais que devem ser calculados são: o nível máximo (Nmáx), o nível mínimo (Nmín) e a cota de fundo (CF) do poço de sucção.
9.4.1. Nível Máximo
Para a determinação do Nível Máximo (Nmáx) é necessário definir a cota da soleira de entrada do poço úmido. Esta cota de soleira foi calculada a partir da cota do coletor de jusante, este sai com a inclinação de 1% e passando pelo tratamento preliminar, onde houve um rebaixo da cota. Este rebaixo pode ser analisado pelas plantas de tratamento preliminar.
Além disso, deve-se prever uma folga entre 0,20 e 0,50 m entre a cota da soleira e o nível máximo de água no poço de sucção, foi adotado um valor de 0,30 m.
9.4.2. Nível mínimo
O Nível Mínimo (Nmín) é calculado subtraindo-se do Nível Máximo a Altura Útil (hu).
9.4.3. Cota de fundo do poço de sucção
Para a Cota de Fundo (CF) do poço de sucção deve-se adotar uma distância mínima do Nível Mínimo até o fundo do poço de 3 vezes e meia o diâmetro da tubulação de sucção.
9.5. Volume efetivo (Ve)
Para o cálculo do volume efetivo, que vem a ser o compreendido entre o fundo do poço e o nível médio de operação das bombas. Seu cálculo é dado por:
Onde:
Ve: volume efetivo, m³;
he: altura efetiva, m;
Ab: área da base, m².
Para calcular o volume efetivo, multiplica-se a altura efetiva pela área da base do poço de sucção:
9.6. Tempo de detenção
O tempo de detenção é calculado como a relação entre o volume efetivo e a vazão média de início de plano afluente ao poço de sucção. A NBR 12208/1992 recomenda que o tempo de detenção seja o menor possível não ultrapassando 30 minutos.
9.7. Altura manométrica
Como a bomba utilizada é do tipo afogada, onde o nível do eixo de operação da bomba se localiza abaixo do Nível Mínimo do Poço de Sucção, a altura manométrica é dada por:
Onde:
Hm: altura manométrica, m;
Hg,s: altura geométrica de sucção, m;
Hg,r: altura geométrica de recalque, m;
hf,s: perda de carga na sucção, m;
hf,r: perda de carga no recalque, m.
As perdas de carga são calculadas por:
Onde:
Qb: vazão de bombeamento, m³/s;
Lvr,s = comprimento virtual (soma do comprimento real com o comprimento equivalente as peças e conexões), m;
Dr,s: diâmetro da tubulação, m;
C: coeficiente de rugosidade, (adotado como 120, valor referente a tubulação de ferro fundido usado que se encontra na figura 01).
Os comprimentos equivalentes das peças utilizadas apresentadas nas tabelas abaixo.
Tabela 18 – Comprimentos equivalentes das peças e conexões no recalque.
	Peças
	Quantidade
	Le/Dh
	Cotovelo de 90º
	01
	45
	Registro de gaveta
	01
	8
	Redução gradual
	 01
	6
	Curvas de 90°
	03
	30
	Curva de 45º
	01
	15
	Cotovelo de 45º
	01
	20
	Saída da tubulação
	01
	35
	Te de passagem direta
	01
	20
	TOTAL
	
	239
Os comprimentos equivalentes encontrados foram:
Os comprimentos virtuais:
, pois a bomba é afogada.
	Já as perdas de carga:
	Logo, a altura manométrica será:
Figura 5- Valor do coeficiente C da fórmula de Hazen-Williams
9.8. NPSH disponível
Visando a verificação da ocorrência de cavitação, fenômeno que causa danos ao rotor da bomba, é necessário determinar o NPSH disponível do sistema (NPSHd) e compará-lo com o NPSH requerido pela bomba (NPSHr) para a vazão de bombeamento. Para que não haja cavitação, é necessário que o NPSHd>NPSHr. O NPSH disponível é determinado pela seguinte equação.
Onde:
NPSHd = carga de sucção positiva disponível (m);
Hg,s = altura estática de sucção: positiva quando a bomba está afogada e negativa em caso contrário (m);
hs = perda de carga total de sucção (m);
Patm = pressão atmosférica (N/m2);
PVAPOR = pressão de vapor de água (N/m2);
ϒ = peso específico da água (N/m2).
Tabela 19 – Pressão de vapor em função da temperatura
	Temperatura (°C)
	PVAPOR/ϒ (m H2O)
	0
	0,062
	2
	0,072
	4
	0,083
	6
	0,095
	8
	0,109
	10
	0,125
	15
	0,174
	20
	0,238
	25
	0,323
	30
	0,433
	40
	0,752
	50
	1,258
	60
	2,031
	80
	4,827
	100
	10,332
Tabela 20 – Pressão atmosférica em função da altitude
	Altitude (m)
	Patm/ϒ (m H2O)
	0
	10,33
	300
	9,96
	600
	9,59
	900
	9,22
	1200
	8,88
	1500
	8,54
	1800
	8,20
	2100
	7,89
	2400
	7,58
	2700
	7,31
	3000
	7,03
Para o sistema de bombeamento adotado, e utilizando os valores indicados nas tabelas 19 e 20, obtém-se:
9.9. Bomba selecionada para estação elevatória
De posse da altura manométrica a ser vencida, utilizou-se a ferramenta on-line EasySelect® do website da KSB®, fabricante de bombas, que indicou, para o referido projeto, a bomba a ser utilizada como sendo a do modelo KRTK 100-250/164UG-S. O NPSH requerido da bomba adotada (10 m), atende à condição para a não ocorrência de cavitação no rotor.
A bomba adotada possui:
· Altura total desenvolvida 13,50 m 
· Rendimento 81,7 % 
· Potência absorvida 11,68 kW 
· Velocidade de rotação da bomba 1475 rpm
· Potência máx. na curva 11,89 kW
Todas as características complementares da bomba serão colocadas em anexo.
9.10. Potência da bomba
De posse dos valores da vazão de bombeamento e da altura manométrica procede-se à escolha da bomba que atenderá a essas condições. A potência da bomba é então calculada por:
Onde:
: peso específico da água, N/m² (1000 N/m²);
: rendimento da bomba
9.11. Potência instalada
Recomenda-se majorar a potência em 20% para permitir uma maior segurança e eficiência na operação do conjunto motor-bomba, então a potência a ser instalada será de:
9.12. Curva do sistema e escolha da bomba
Para a curva do sistema elevatório utiliza-se a seguinte equação.
Onde: 
Hm: altura manométrica, m;
Hg: altura geométrica, m;
α: somatório das perdas de carga no recalque e na sucção;
Q: vazão de bombeamento, m³/s.
Arbitrando-se valores crescentes à vazão calcula-se a curva característica do sistema.
Tabela 21 – Pares ordenados do sistema elevatório. 
	Q (m³/s)
	H (m)
	0,01
	11,54925
	0,02
	11,93803
	0,03
	12,53914
	0,04
	13,3396
	0,05
	14,33087
	0,06
	15,50659
	0,07
	16,86176
	0,08
	18,392270,09
	20,09461
	0,1
	21,96578
Figura 7 – Curva característica do sistema.
10. DIMENSIONAMENTO DE TRECHO POR GRAVIDADE DO EMISSÁRIO (EEE).
Após o dimensionamento da Estação Elevatória de Esgoto, o emissário de recalque leva o efluente até uma caixa de transição onde, a partir desta, a tubulação passará a funcionar por gravidade.
O dimensionamento desse trecho do emissário por gravidade encontra-se em APÊNDICE II (DIMENSIONAMENTO_DO_TRECHO_DO_EMISSÁRIO-POR-GRAVIDADE), onde o valor de 68,9 l/s em vazões singulares representa a vazão de bombeamento. Com essa vazão aplicada nesse ponto, o programa calcula o trecho por gravidade simulando que a mesma está passando por esse trecho.
LINEAR
População	6	11	15	22	25	96413	105543	115844	122454	120310	
EXPONENCIAL
População	6	11	15	22	25	96413	105543	115844	122454	120310	
LOGARÍTMA
População	6	11	15	22	25	96413	105543	115844	122454	120310	
POTÊNCIA
População	6	11	15	22	25	96413	105543	115844	122454	120310	
Curva do Sistema	1.0000000000000005E-2	2.0000000000000011E-2	3.0000000000000016E-2	4.0000000000000022E-2	5.0000000000000024E-2	6.0000000000000032E-2	7.0000000000000034E-2	8.0000000000000043E-2	9.0000000000000066E-2	0.1	11.549245621159669	11.938030740451159	12.539136897195686	13.339601814921924	14.330866965429976	15.506590622298654	16.861764519670803	18.392268131916691	20.094612682567604	21.965780833778116