Aula 13b- critérios de projetos



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Aula 13B– Critérios de projetos

Exemplo 1.
Dimensionamento hidráulico da rede coletora de esgoto do esquema abaixo, considerados os seguintes parâmetros e dados:
- coeficiente de retorno C = 0,8
- consumos efetivos:

qi = 120 L/hab.dia

qf = 160 L/hab.dia
- coeficientes de máxima contribuição:

k1 = 1,2

k2 = 1,5
- densidades populacionais:

di = 130 hab/h a

df = 180 hab/h a
- comprimento médio de ruas l* = 200 m/h a
- taxas de infiltração:

TI,i = 0,0009 L/s.m



TI,f = 0,0006 L/s.m = 0,12 L/s . h a
- diâmetro mínimo – DN 100
- cobertura mínima – 1m


Solução:
Para sistematização e facilidade de verificação, é usual a disposição dos diversos passos em planilhas:



1) Cálculo vazões e das taxas de contribuição
- Contribuições médias de esgoto doméstico, inicial e final:
e


- Vazões específicas de esgoto relativas ao comprimento total da rede coletora (L):
e ...................L/s .km (são utilizadas para avaliação das vazões nos trechos das tubulações).
Ou ainda:
e





- Vazão específica de esgoto relativas à área esgotada:



e ...................................em L/s.ha


- Taxas de contribuição linear inicial e final para uma área esgotada de ocupação homogênea:
e .................................em L/s.km.





= 0,001988 = 0,002 L/s.m
= 0,003 L/s.m


2) Cálculo das vazões concentradas (contribuições futuras das áreas de expansão)







3) Contribuição do trecho (Qt), em L/s.
(inicial e final)
4) Vazão de montante (Qm), em L/s.
Se for no trecho inicial do coletor, Qm = 0.

Para outro trecho qualquer, Qm é igual à soma das vazões de jusante dos trechos afluentes, acrescentando-se as contribuições concentradas (Qc) quando for o caso. Anotam-se os valores iniciais e finais.


5) Vazão de jusante (Qj), em L/s.
Soma de Qt e Qm, anotando-se os valores inicial e final.
6) Declividade Io (m/m)
Calcula-se a declividade mínima para auto-limpeza pela expressão onde Q é a vazão inicial de jusante do trecho, expressa em L/s, limitada em 1,5 L/s.

Determina-se a declividade econômica para escavação mínima, impondo-se profundidade mínima a jusante. A profundidade de montante é sempre conhecida, decorrente dos trechos anteriores ou, quando trecho inicial, igual à mínima (cobertura mínima + do).

Comparadas as duas declividades, adota-se a maior delas. Em terrenos de acentuada inclinação, quando é adotadas a declividade econômica, convém verificar se a declividade máxima foi ultrapassada, usando a expressão onde Q em L/s é a vazão final de jusante do trecho; corresponde à velocidade máxima = 5 m/s.

7) Diâmetro do (DN)

Calculado pela expressão onde Q é a vazão final de jusante do trecho em questão, expressa em m3/s, resultando do em m; adota-se o diâmetro comercial (DN) imediatamente superior, observado o limite mínimo DN 100 recomendado pela norma. Também a vazão Q da expressão é limitada em 1,5 L/s ou 0,0015 m3/s no mínimo (válida apenas para os cálculos).


8) Cota do terreno (m)
Obtida da planta cadastral. Anotam-se os valores de montante e de jusante.
9) Cota do coletor (m)
Se a declividade adotada é a mínima, a cota do coletor a jusante é: Cota do coletor montante menos Io.L.

Se a declividade adotada é a econômica, a cota do coletor a jusante é: Cota do terreno a jusante menos a profundidade mínima, respeitado o limite da declividade mínima.

As cotas a montante decorrem das cotas a jusante dos trechos afluentes. No caso de trecho inicial é: Cota do terreno a montante menos a profundidade mínima.
10) Profundidade do coletor (m)
Diferença entre a cota do terreno e a cota do coletor, a montante e a jusante.
11) Profundidade do PV/PI a jusante (m)
Decorre da coluna 11, anotando-se o maior valor entre as profundidades de jusante dos trechos concorrentes a essa singuralidade. Sua utilidade é detectar eventuais degraus que necessitem tubos de queda (altura ≤ 0,5), cuja ocorrência obriga a utilização de PV e anotações na coluna de observações (17).
12) Lâmina líquida (y/do)
Entre outras pode ser usada a Tabela 3.4(a), entrando-se com a relação (Q/Qp), sendo Qp a vazão da seção plena dos diâmetros e declividades já determinados, calculados pela expressão ,ou em tabelas das equações empíricas; Q é a vazão de jusante do trecho ou seu limite mínimo 1,5 L/s. Anotam-se os valores inicial e final.

13) Velocidade inicial e final (m/s)
Podem ser calculadas pela equação da continuidade, v = Q/A, obtendo-se A da mesma Tabela 18.3; Q é a vazão de jusante do trecho, ou seu limite mínimo de 1,5 L/s. Anotam-se os valores inicial e final.
14) Tensão trativa (Pa)
Calculada pela expressão onde e RH obtido na Tabela 3.4(a) para condições iniciais.

15) Velocidade crítica (m/s)
Calculada pela expressão , onde g = 9,8 m/s2, e RH para condições finais.


3.5- Exercícios propostos (Entregar até data da P3)

1) Dimensionamento hidráulico da rede coletora de esgoto do exemplo 1, para os demais trechos.

2) Calcular as vazões inicial e final, o diâmetro e a declividade de um trecho de extensão L = 180,00 m, com os seguintes dados, relativos à rede coletora:
- densidade populacional inicial di = 180 hab/h a;

- densidade populacional final df = 210 hab/h a;

- consumo efetivo de água inicial e final:

qi = qf = 160 L/hab .dia

- coeficiente de retorno C = 0,8;

- coeficiente do dia de maior consumo k1 = 1,2;

- coeficiente da hora de maior consumo k2 = 1,5;

- taxa de infiltração TI = 0,0005 L/s.m;

- comprimentos médios de tubos inicial e final :

Li* = Lf* = 200 m/h a;

- contribuições inicial e final do trecho a montante

Qi = 1,27 L/s e Qf = 1,97 L/s.

- Cotas do terreno:

a montante = 152,6

a jusante = 151,35

- profundidade mínima no trecho = 1,20 m.



Tabela 3.4 (a) – Relações baseadas na equação de Mannning para condutos circulares parcialmente cheios.


Condutos circulares parcialmente cheios

Relações baseadas na equação de Manning

y/d

R/d

A/d2

v/vp

Q/Qp

y/d

R/d

A/d2

v/vp

Q/Qp

0,01

0,0066

0,0013

0,0890

0,00015

0,51

0,2531

0,4027

1,0084

0,51702

0,02

0,0132

0,0037

0,1408

0,00067

0,52

0,2562

0,4127

1,0165

0,53411

0,03

0,0197

0,0069

0.1839

0,00161

0,53

0.2592

0.4227

1.0243

0.55127

0,04

0,0262

0,0105

0,2221

0,00298

0.54

0,2621

0,4327

1,0320

0.56847

0,05

0.0326

0.0147

0.2569

0,00480

0,55

0,2649

0,4426

1,0393

0.58571

0,06

0,0389

0,0192

0,2891

0,00708

0,56

0,2676

04526

1,0464

0,60296

0,07

0,0451

0,0242

0,3194

0,00983

0,57

0,2703

0,4625

1,0533

0,62022

0,08

0.0513

0.0294

0.3480

0.01304

0,58

0.2728

0,4724

1,0599

0.63746

0,09

0,0575

0,0350

0,3752

0,01672

0,59

0,2753

0,4822

1,0663

0,65467

0,10

0.0635

0.0409

0,4011

0.02088

0,60

0.2776

0,4920

1,0724

0.67184

0,11

0,0695

0,0470

0,4260

0,02550

0.61

0.2799

0,5018

1,0783

0,68895

0,12

0,0755

0,0534

0,4499

0,03058

0.62

0,2821

0,5115

1,0839

0,70597

0,13

0.0813

0,0600

0,4730

0,03613

0,63

0,2842

0,5212

1,0893

0,72290

0,14

0.0871

0.0668

0.4953

0.04214

0,64

0,2862

0,5308

1,0944

0,73972

0,15

0,0929

0,0739

0,5168

0,04861

0.65

0,2881

0,5404

1,0993

0,75641

0,16

0,0986

0,0811

0,5376

0,05552

0,66

0,2900

0,5499

1,1039

0,77295

0,17

0,1042

0,0885

0.5578

0,06288

0,67

0.2917

0.5594

1.1083

0.78932

0,18

0,1097

0,0961

0,5774

0,07068

0,68

0,2933

0,5687

1,1124

0,80551

0,19

0,1152

0,1039

0,5965

0,07891

0,69

0,2948

0,5780

1,1162

0,82149

0.20

0,1206

0,1118

0,6150

0.08757

0,70

0,2962

0.5872

1.1198

0,83724

0,21

0.1259

0,1199

0,6331

0,09664

0.71

0.2975

0,5964

1,1231

0,85275

0,22

0,1312

0,1281

0,6506

0.10613

0,72

0,2987

0,6054

1,1261

0,86799

0,23

0,1364

0.1365

0.6677

0,11602

0.73

0,2998

0.6143

1,1288

0,88294

0,24

0,1416

0.1449

0,6844

0,12631

0.74

0.3008

0,6231

1,1313

0,89758

0,25

0.1466

0,1535

0,7007

0,13698

0,75

0,3017

0,6319

1.1335

0,91188

0,26

0,1516

0,1623

0,7165

0,14803

0,76

0,3024

0,6405

1,1354

0,92582

0,27

0,1566

0,1711

0,7320

0,15945

0.77

0,3031

0,6489

1,1369

0,93938

0.28

0,1614

0,1800

0,7470

0,17123

0,78

0.3036

0,0573

1,1382

0.95253

0,29

0,1662

0,1890

0,7618

0,18336

0,79

0,3039

0,6655

1,1391

0,96523

0,30

0,1709

0,1982

0.7761

0,19583

0,80

0,3042

0.6736

1,1397

0,97747

0,31

0,1756

0,2074

0,7901

0,20863

0,81

0.3043

0,6815

1,1400

0,98921

0,32

0,1802

0,2167

0,8038

0.22175

0,82

0,3043

0,6893

1.1399

1,00041

0.33

0,1847

0,2260

0,8172

0,23518

0.83

0,3041

0.6969

1,1395

1,01104

0,34

0.1891

0,2355

0,8302

0,24892

0,84

0,3038

0,7043

1,1387

1,02107

0,35

0,1935

0,2450

0.8430

0,26294

0,85

0,3033

0,7115

1,1374

1,03044

0.36

0,1978

0,2546

0,8554

0,27724

0,86

0,3026

0.7186

1,1358

1,03913

0,37

0.2020

0,2642

0,8675

0.29180

0,87

0,3018

0,7254

1,1337

1,04706

0,38

0,2062

0,2739

0,8794

9,30662

0,88

0,3007

0,7320

1,1311

1,05420

0,39

0,2102

0.2836

0,8909

0,32169

0,89

0,2995

0,7384

1,1280

1,06047

0,40

0,2142

0,2934

0,9022

0,33699

0,90

0,2980

0,7445

1,1243

1,06580

0,41

0,2182

0,3032

0,9131

0.35250

0,91

0,2963

0.7504

1,1200

1,07011

0,42

0.2220

0,3130

0,9239

0,36823

0,92

0,2944

0,7560

1,1151

1,07328

0.43

0,2258

0.3229

0,9343

0,38415

0,93

0.2921

0.7612

1,1093

1,07520

0,44

0,2295

0,3328

0,9445

0,40025

0,94

0,2895

0,7662

1,1027

1,07568

0,45

0,2331

0,3428

0,9544

0,41653

0,95

0,2865

0,7707

1,0950

1,07452

0,46

0,2366

0,3527

0,9640

0.43296

0,96

0,2829

0,7749

1,0859

1,07138

0,47

0,2401

0,3627

0.9734

0,44954

0,97

0.2787

0,7785

1,0751

1,06575

0,48

0.2435

0,3727

0,9825

0,46624

0,98

0.2735

0,7816

1,0618

1.05669

0.49

0,2468

0,3827

0,9914

0,48307

0,99

0,2666

0,7841

1,0437

1,04196

0.50

0,2500

0,3927

1,0000

0,50000

1,00

0,2500

0,7854

1,0000

1,0000







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