Dimensionamento da Rede coletora de esgotos

Dimensionamento da Rede Coletora de Esgotos Prof. Robson Alves de Oliveira [email protected]

Ji-Paraná - 2014

Atividades realizadas pelo projetista da rede coletora de esgoto: Identificação da área do projeto; Análise da topografia da área; Divisão da área do projeto em bacias e sub-

bacias (depende das características da área esgotada);

Indicação da localização, numeração e medição

do comprimento de cada trecho da rede coletora;

Lançamento

das cotas do montante(CTM) e jusante (CTJ).

terreno

de

Divisão da área do projeto em sub-bacias:

bacias

e

É

essencial a definição da população contribuinte e distribuição demográfica da população;

Analisar a existência de rede coletora não

concluída na sub-bacia como um todo;

Analisar a localização das demais unidades

do SES (estação elevatória e de tratamento);

Divisão da área do projeto em sub-bacias:

bacias

e

Essa localização deve ser a mais próxima possível

de unidades existentes (estações elevatórias ou ETEs que pudessem ser ampliadas para a nova vazão);

A condição econômica e social da população

beneficiada;

A tendência de crescimento devido ao surgimento

de novos loteamentos e conjuntos habitacionais em áreas onde o corpo receptor ainda se encontra preservado.

Indicação da localização da ETE na Planta Definida no estudo de concepção do sistema Cabe ao projetista da rede coletora de esgoto a localização exata

da ETE na planta da área a ser esgotada.

Itens a serem observados:

condição de assimilação dos efluentes tratados (Auto depuração

do rio);

Melhores condições de infra-estrutura (Energia); Área sem nenhuma benfeitoria a ser indenizada; Estudo da direção dos ventos predominantes; Maior distância em relação à área urbana; Melhor localização para o afastamento dos esgotos das áreas de

expansão a jusante da área urbana.

Indicação da localização da ETE na Planta A partir dessa etapa, o projetista tem idéia do

sentido de escoamento do esgoto sanitário, facilitando a elaboração de alternativas da rede.

“Nessa etapa são desenvolvidas e comparadas

diferentes alternativas de traçado, para definição a que apresenta o caminhamento mais simples e direto da rede coletora de esgoto.”

Estudo de alternativas de traçado da rede

coletora de esgoto sanitário e avaliação da influência na redução dos custos de construção.

Indicação da localização da ETE na Planta Artigo: Estudo de alternativas de traçado da rede

coletora de esgoto sanitário e avaliação da influência na redução dos custos de construção. 23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental .

Avaliar a influência do traçado na redução do custo de

construção da rede coletora de esgoto sanitário do Campus Guamá da UFPA – Belém - Pará.

Definida a localização das unidades de tratamento foram

elaboradas 3 alternativas de traçado de rede coletora.

A

especificação dos materiais, o levantamento dos quantitativos e a elaboração das planilhas orçamentárias possibilitaram comparar os custos de construção dos traçados estudados.

Indicação da localização da ETE na Planta

Indicação da localização da ETE na Planta Foram estudadas duas alternativas para locação da ETE

Indicação da localização da ETE na Planta Foram estudadas duas alternativas para locação da ETE

Indicação da localização da ETE na Planta Concepção 1: apresenta conformação topográfica mais favorável para escoamento e destino dos esgotos coletados no Campus → Entretanto a área proposta para a instalação da ETE já estava destinada à expansão da biblioteca. Concepção 2: a área estava sendo utilizada apenas como estacionamento de carros (resultou na escolha desta última concepção para localização da ETE). As 3 alternativas de traçado da rede coletora foram elaboradas, sendo determinados e comparados os custos de execução da obra.


A pesquisa foi dividida em 4 fases: 1ª Fase: Levantamento de dados da área de implantação do projeto; 2ª Fase: Estudo de concepção do traçado da rede coletora de esgoto; 3ª Fase: Dimensionamento hidráulico da rede coletora de esgoto; 4ª Fase: Elaboração de planilhas analíticodescritivas orçamentárias.

Indicação da localização da ETE na Planta 1ª fase: Levantamento de dados da área de

implantação do projeto. Realização de visitas para reconhecimento

preliminar e identificação das características da área de estudo.

principais

2ª fase: Estudo de concepção do traçado da

rede coletora de esgoto (três alternativas de traçados). Identificação dos órgãos acessórios da rede em

planta;

Indicação da localização da ETE na Planta Identificação dos trechos de tubulação que

unem os órgãos acessórios

Identificação do sentido de escoamento com

seta no traçado da rede coletora.

No estudo em questão foi definida a utilização

de tubulações de:

PVC vinilfort, como tipo de material da rede de esgoto; Poços de Visita (PV) como órgãos acessórios.

Indicação da localização da ETE na Planta 3ª fase: Dimensionamento hidráulico da rede

coletora de esgoto. Vazão de dimensionamento, diâmetro mínimo, taxa

de infiltração, recobrimento mínimo, tensão trativa, velocidade crítica, velocidade máxima, relação Y/D e declividade mínima.

Indicação da localização da ETE na Planta 3ª fase: Dimensionamento hidráulico da rede

coletora de esgoto.

Foram

utilizados os critérios hidráulicos recomendados pela Norma Brasileira NBR 9649 (1986) – Projeto de Redes Coletoras de Esgoto Sanitário.

4ª

fase: Elaboração de descritivas orçamentárias

planilhas

analítico-

Essas planilhas subsidiaram a comparação dos

custos de construção, a definição do traçado da rede coletora de esgoto mais exeqüível.

Indicação da localização da ETE na Planta Para elaboração das planilhas foram utilizados: Valores médios (em reais) obtidos em pesquisas com fornecedores de materiais na cidade de Belém; Levantamento do custo de mão-de-obra, custos de implantação de Sistemas de Esgotamento Sanitário da Fundação Nacional de Saúde (FUNASA); Preços divulgados na Revista Construção Mercado - PINI/junho de 2004.

Os resultados obtidos foram apresentados na

forma de gráficos e tabelas, com o intuito de melhor representar os dados.




Apesar da pequena diferença no comprimento total das

tubulações, as alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram PV de chegada na ETE com profundidades de 4,38m, 3,42m e 3,39m, respectivamente.

A realização de diferentes traçados da rede coletora de

esgoto apresentou redução de 12% nos custos previstos para a construção dessa unidade, tendo a alternativa nº 3 menores volumes e custos nos serviços com movimentação de terra.

Indicação da localização da ETE na Planta Apesar de pequena diferença nos volumes e custos das alternativas nº 2 e nº 3, o estudo de alternativas é sempre necessário para esgotar todas as possibilidades de traçado para esgotamento da determinada área, pois torna segura e confiável a definição do traçado mais exequível. No trabalho foi verificado que a redução no custo de construção depende da minimização das declividades e profundidades da rede coletora de esgoto, o que influencia na redução dos fatores de maior peso no custo total de implantação desta unidade (escavação, reaterro, o escoramento de valas etc.).

Indicação da localização da ETE na Planta A redução da profundidade da última singularidade (PV de chegada na ETE) contribui para diminuição na profundidade da Estação Elevatória de Esgoto e/ou da Estação de Tratamento de Esgoto, o que também colabora na redução nos custos destas unidades. Com o trabalho foi possível concluir que o custo construtivo das obras de saneamento pode ser minimizado por estudos específicos e localizados. No caso da rede coletora de esgoto sanitário, é essencial a realização de diferentes alternativas de traçado para melhorar tecnicamente o projeto, e evitar gastos excessivos na construção dessa unidade do sistema de esgotamento sanitário.

Desenho do traçado da rede coletora de esgoto





CERTO!


ERRADO!


A

planta topográfica deve indicar o arruamento; as curvas de nível; as cotas dos cruzamentos das ruas; os talvegues; a rede existente eventual; os cursos d’água; interferências ao caminho dos coletores.

Devem ser indicados ainda a área a ser

esgotada; as área de expansão futura (identificando os pontos dessas futuras contribuições, bem como os pontos de contribuições singulares significativas (indústrias ou hospitais). 31


Seguindo o traçado das ruas e as

declividades do terreno, indicam-se os trechos de coletores e seu sentido de escoamento, limitando-os com os órgãos acessórios (TL’s, TIL’s, e PV’s).

Indicam-se

os PV´’s, podendo ter várias entradas, mas uma única saída. 32

Adaptado do original da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA2412 -Saneamento II Professores: Renato Carlos Zambon e Ronan Cleber Contrera

33


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35


36


Em seguida devem ser identificados

os coletores e seus respectivos trechos, recebendo o número 1 o coletor principal, o de maior extensão na bacia.

Os

outros coletores recebem números sequenciais na mesma ordem em que chegam ao coletor principal. 37


Dessa

forma ter-se-á sempre números maiores contribuindo para números menores.

Os trechos dos coletores também

recebem numeração sequencial crescente de montante para jusante. 38

Numeração e medição do comprimento

de cada trecho da rede coletora

Nxm em que:

n: numeração comum a todos os trechos de

determinado coletor;

m: numeração específica de cada trecho de

determinado coletor, devendo ser utilizada ordem crescente do primeiro trecho (montante) até o ultimo trecho do coletor (jusante 39


40

Dimensionamento da Rede de Esgoto Como fazer? Após a definição do traçado: a) Cálculo da vazão a ser esgotada nas etapas inicial e final do projeto; b) Cálculo e preenchimento da planilha de dimensionamento. 41

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Exemplo: Realizar o dimensionamento

hidráulico da rede coletora de esgoto do esquema seguinte

Parâmetros: Coeficiente de retorno C = 0,8 Consumos efetivos per capita qi = 120 l/hab.dia

qf = 160 l/hab.dia Coeficientes: K1 = 1,2 e K2 = 1,5 Densidades populacionais: K1 = 1,2 e K2 = 1,5 Comprimento médio das ruas l* = 200 m/ha Taxas de infiltração TIi = 0,0009 l/s.m TIf = 0,0006 l/s.m Diâmetro mínimo – DN 100 Cobertura mínima – 1,1 m 45

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Alternativa de planilha de dimensionamento

47

Alternativa de planilha de dimensionamento

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 1 -Trechos

São anotados os números dos trechos, de acordo com a numeração estabelecida no traçado da rede coletora, iniciando-se pelo coletor 1.

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 2 -Extensão

São anotados os valores, em metros, dos comprimentos dos trechos da rede.

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 3 – Taxa de contribuição linear inicial (Tx,i) e final (Tx,f)

Aqui repete-se os valores da

contribuição linear (L/s.m) calculados no início do exercício.

51

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 4 – Vazão do trecho no início do plano (Qti)

Qt,i = Tx,i x Lt Em que: Tx,i = taxa de contribuição linear de início do plano (L/s.m); Lt = comprimento do trecho (m)

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 4 – Vazão do trecho no final do plano (Qtf)

Qt, f = Tx, f x Lt Em que: Tx,f = taxa de contribuição linear de final do plano (L/s.m); Lt = comprimento do trecho (m)

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 5 – Vazão a montante (Qm)

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 5 – Vazão montante (Qm) Caso 1: Trecho de cabeceira (Qm = 0) A vazão de montante (Qm) no primeiro trecho do coletor (trecho de cabeceira) é igual à zero, já que não existem contribuições anteriores, exemplo:

Qm sem anterior

trecho

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 5 – Vazão montante (Qm) Caso 2: Outros trechos Quando um trecho da rede recebe contribuição de um ou mais trechos, a vazão de montante é: Igual à vazão de jusante (Qj) do trecho anterior, exemplo:

Qm com 1 (uma) contribuição de esgotos 56

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 5 – Vazão montante (Qm) Caso 2: Outros trechos Igual à soma das vazões de jusante dos trechos anteriores, exemplos:

Qm com 2 (duas) contribuições de esgotos

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 5 – Vazão montante (Qm) Caso 2: Outros trechos

Qm com 3 (três) contribuições de esgotos

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 6 – Vazão a jusante (Qj)

Equação: Qj = Qm + Qt

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 6 – Vazão jusante (Qj)

Qj com 1 (uma) contribuição de esgotos 60

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 6 – Vazão jusante (Qj)

Qm com 2 (duas) 61 contribuições de esgotos

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 6 jusante (Qj)

–

Vazão

Qm com 3 (três) contribuições de esgotos

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento

Vazão de Projeto (Q) Podem ocorrer dois casos: Caso 1: Adotar 1,5 L/s, quando a vazão de

jusante for menor que esse valor;

Caso 2: Utilizar o valor da vazão de jusante

quando este valor for maior ou igual a 1,5 L/s. 63

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Vazão de Projeto (Q) Exemplo desses dois casos:

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 7 – Diâmetro do coletor (DN) Calculado pela expressão:

Qp é a vazão final de projeto

expressa em m3/s.

Adota-se

o diâmetro imediatamente superior.

comercial

Limite mínimo DN 100 recomendado

pela norma.

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 8 – Declividade de projeto (Ip) É necessário calcular a declividade

do terreno (It) e a declividade mínima (Imín) do coletor, devendo adotar o valor que resulte em menor escavação do terreno.

Atendendo

aos critérios de dimensionamento da lâmina líquida (Y/D), da tensão trativa e da velocidade crítica. 66

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 8 – Declividade de projeto (Ip) Declividade do terreno (It) (m/m)

CTM - CTJ It = Lt

Declividade mínima (Imín) (m/m)

Imín = 0,0055 x Qpi

Em que: CTM = cota do terreno de montante; CTJ = cota do terreno de jusante; Lt = Comprimento do trecho; Qpi = vazão de projeto de início de plano

-0,47

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 8 – Declividade de projeto (Ip) Normalmente, o dimensionamento é iniciado com o

maior valor da declividade. Caso esse valor resulte em elevada profundidade ou não

atenda o valor do recobrimento, é recomendado que a declividade de projeto seja alterada para o valor no intervalo Imín ≤ Ip < It

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 9 – Cota do terreno

São anotados as cotas do

terreno a montante (CTM) e cota do terreno a jusante (CTJ).

São obtidas na planta com

o traçado da rede coletora de esgoto. 69

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 10 – Cota do coletor É função do procedimento adotado

na coluna 8.

Se a declividade adotada é a mínima,

a cota do coletor a jusante é: cota do coletora montante menos Io x L.

Se

a declividade adotada é a econômica, a cota do coletor a jusante é: cota do terreno a jusante menos a profundidade mínima.

No caso de trecho inicial é: cota do

terreno a montante profundidade mínima.

menos 70

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 11 – Profundidade do coletor (m) Diferença entre a cota do terreno e a cota do coletor, a montante e a jusante. Coluna 12 – Profundidade da singularidade de jusante (m) – Caso 1 - Trecho inicial(cabeceira) é igual ao valor da profundidade a jusante do coletor. Caso 2 -2 a 3 trechos contribuintes: A profundidade da

singularidade é igual à maior profundidade de jusante entre os coletores contribuintes. 71

Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 13 – Altura da lâmina liquida (Y/do) Utiliza-se

a tabela seguinte: entrando-se com a relação Q/Qp, sendo Qp a vazão a seção plena calculada pela expressão:

Caso o valor da relação Y/D seja

maior que 0,75, ou seja não atender a NBR 9649/1986, deve ser utilizado diâmetro maior e repetido o 72 procedimento para determinar Y/D.

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 14 – Velocidade final de escoamento (Vi) de início e final de plano (Vf) . É

calculada pela equação da continuidade v = Q/A, obtendo-se A da tabela anterior.

Q

é a vazão de jusante do trecho.ou seu limite mínimo de 1,5 L/s.

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 15 – Tensão trativa. É calculada pela expressão: Em que peso específico da água =

104 n/m3 e RH obtido da tabela anterior para as condições iniciais.

Rh = β x D

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Cálculo e Preenchimento da Planilha de Dimensionamento Coluna 16 – Velocidade crítica

Expressão: Vc = 6 x Rh.g

em que: Vc = velocidade crítica,

m/s; g = aceleração da gravidade e RH = raio hidráulico para as condições finais.

Segundo a NBR 9649/1986, o valor

a velocidade final de escoamento não deve ser menor que o valor da 78 velocidade crítica

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