P3 Redes Hidráulicas - Dimensionamento de Rede Coletora de Esgoto Sanitário

PUCRS ESCOLA POLITÉCNICA Avaliação P3 Ausência Autorizada Disciplina Redes Hidráulicas Turma 030 Professor Renato Machado Semestre 2022I Nome do Aluno Observações 1 O Trabalho poderá ser desenvolvido e entregue no formato PDF até a data estabelecida não serão aceitas entregas posteriores 2 O peso da Avaliação P3 conforme informado deverá corresponder a 02G1 REDE COLETORA DE ESGOTOS SANITÁRIOS 11 Considerações Iniciais a Esgoto de características domésticas b Tratamento Primário individual através de fossas sépticas e filtro anaeróbio c Lançamento na sanga existente no prolongamento da rua Miguel Vargas 12 Parâmetros e definições de concepção Densidade final Dhf 5 hablote Per capita de Abastecimento dágua q 180 lhab dia Coeficiente do dia de maior consumo K1 125 Coeficiente da hora de maior consumo K2 15 Coeficiente de retorno C 080 Coeficiente da fórmula de Manning n 0010 Vazão unitária de infiltração q inf 055 ls Km Vazão concentrada expansão Lançada no PV2 Qc 380 ls Nível máximo do corpo receptor Cota máx 61400 m Profundidade mínima dos PVs hmin 110 m Diâmetro mínimo DNmín 150 mm 13 Memória de Cálculo Apresentação detalhada do cálculo das vazões unitárias critérios de dimensionamento indicando as fórmulas tabelas e coeficientes adotados Desenvolver o dimensionamento da rede coletora de Esgotos Sanitários do Núcleo Habitacional apresentado na figura e planilha de cálculo em anexo O cálculo da vazão unitária de contribuição de Esgotos domésticos deverá ser realizado por lote lslote Planta Geral do Loteamento Detalhe do Lançamento na Sanga Planilha de Cálculo MONT JUS Domést Conc Total Adotada A B MONT JUS MONT JUS InicFin InicFin InicFin InicFin A B X 63270 62600 62600 61700 61550 61700 97 84 30 686 m 9 6 Lanç 6 61450 7 8 87 63500 63270 5 6 90 62500 61700 50 3 4 88 4 5 94 Nº DE LOTES 5 1 3 TRECHO 2 3 8 9 66 63840 63400 4 10 63680 63400 63400 0 71 lotes 16 7 16 11 Profundidade 62500 62500 62500 2 FH Veloc ms Vcrítica ms Diâm mm YD T Trat Pa RHD VAZÕES TOTAIS ls Infiltr CARACTERÍSTICAS DA REDE COLETORA Comp Trecho m COTAS m TERRENO COLETOR Decl mm TRABALHO 3 REDE COLETORA DE ESGOTOS SANITÁRIOS ANDRESSA DAMASCENO PAIM TURMA 450 Este trabalho é apresentado como elemento parcial de G1 da disciplina de Redes Hidráulicas Prof Eng Renato Machado PORTO ALEGRE Set de 2022 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA POLITÉCNICA REDES HIDRÁULICAS REDE COLETORA DE ESGOTOS SANITÁRIOS 1 OBJETIVO Dimensionar a rede coletora de Esgotos Sanitários de um loteamento apresentando o raciocínio e os cálculos 2 DADOS BÁSICOS Densidade final Dhf 5 hablote Per capita de Abastecimento dágua q 180 lhab dia Coeficiente do dia de maior consumo K1 125 Coeficiente da hora de maior consumo K2 15 Coeficiente de retorno C 080 Coeficiente da fórmula de Manning n 0010 Vazão unitária de infiltração q inf 055 ls Km Vazão concentrada expansão lançado no PV2 Qc 38 ls Nível máximo do corpo receptor Cota máx 61400 m Profundidade mínima dos PVs hmin 110 m Diâmetro mínimo DNmín 150 mm FIGURA 1 Planta Geral do Loteamento FIGURA 2 Detalhe do Lançamento na Sanga 3 DIMENSIONAMENTO 31Determinação das vazões a Vazão total de Infiltração A vazão unitária de infiltração fornecida é de 055 ls Km 000055 ls sendo assim para obtermos a vazão de infiltração de cada trecho foi multiplicado a vazão unitária pelo comprimento de cada trecho como podese observar na tabela 01 QinfiltraçãoqinfiltraçãoL TABELA 01 Vazões de infiltração MONT JUS A B 71 686 00462 Ls 00165 Ls Infiltr 00363 Ls 00275 Ls 00484 Ls 00517 Ls 00495 Ls 00479 Ls 00534 Ls 6 Lanç 30 9 6 84 8 9 97 7 8 87 5 6 90 4 5 94 3 4 88 0 1 3 66 2 3 50 10 16 7 16 11 2 5 4 Nº DE LOTES TRECHO Comp Trecho m Fonte Elaborado pelo Autor b Determinação da vazão inicial e final de esgoto doméstico A vazão inicial de esgoto doméstico pode ser calculada pela equação apresentada a seguir QdomésticoinicialCK2q nºlotesDhf 86400 Enquanto a vazão final de esgoto doméstico leva em consideração o coeficiente de maior consumo dia k1 logo podese calcular pela equação apresentada a seguir Qdoméstico finalC K1 K2qnºlotesDhf 86400 TABELA 2 Vazão doméstica de cada trecho MONT JUS A B InicFin 00625 00781 00500 00625 01250 01563 02000 02500 00875 01094 02000 02500 01375 01719 00250 00313 00000 00000 71 686 19969 Domést 6 Lanç 30 9 6 84 8 9 97 7 8 87 5 6 90 4 5 94 3 4 88 0 1 3 66 2 3 50 10 16 7 16 11 2 5 4 Nº DE LOTES TRECHO Comp Trecho m Fonte Elaborado pelo autor d Vazões concentradas A vazão total de cada trecho é definida pela soma da vazão de infiltração doméstica concentrada e a vazão acumulada do trecho anterior A vazão concentrada que acontecerá no projeto será Vazão concentrada PV2 Expansão Qc 380 ls e Adotada Caso a vazão do trecho seja menor que 15 Ls a mínima segunda a norma NBR 9649 essa vazão corresponde ao pico instantâneo de vazão decorrente da descarga utilizase o valor de vazão mínima Q 15 Ls para o cálculo da declividade Sendo assim com as vazões adotadas temos as vazões para o dimensionamento da rede que estão apresentadas na tabela 03 abaixo TABELA 03 Vazões totais Domést Conc Total Adotada InicFin InicFin InicFin InicFin 0063 0099 1500 0078 0114 1500 0050 3800 3878 3878 0063 3800 3890 3890 0125 4150 4150 0156 4209 4209 0200 4401 4401 0250 4703 4703 0088 4538 4538 0109 4862 4862 0200 0248 1500 0250 0298 1500 0138 0439 1500 0172 0523 1500 0025 0510 1500 0031 0601 1500 0000 5065 5065 0000 5479 5479 00462 Ls 00165 Ls 00363 Ls 00275 Ls 00484 Ls 00517 Ls 00495 Ls 00479 Ls 00534 Ls Infiltr VAZÕES TOTAIS ls Fonte Elaborado pelo autor 32 DECLIVIDADES Para a escolha da declividade calculase a declividade mínima do coletor para que tenhamos a tensão trativa mínima A declividade mínima para Manning n igual 001 pode ser calculada pela equação abaixo I cmín00061Qi 0 49 Para determinação da declividade de cada trecho foi feita uma comparação através de diferentes casos entre os valores obtidos para as declividades do terreno mínima e máxima de modo que procurou se atender a recomendação de buscar o recobrimento mínimo nos órgãos acessórios afim de se propor um menor número de operações com movimento de terra isto é afim de propor uma obra mais econômica salvo no caso de algumas conexões onde optou se pelo encontro dos coletores a uma mesma profundidade em detrimento ao uso de tubos de queda Para o 1º Caso o recobrimento a montante é o mínimo e a declividade do terreno é maior do que a mínima Dessa forma a declividade a ser utilizada é do terreno visando manter o recobrimento mínimo FIGURA 3 1º Caso rmí nrmont e IterrenoI mí n Fonte AZEVEDO NETTO Para o 2º Caso a inclinação do terreno é menor do que a mínima Dessa forma devese adotar a declividade do coletor igual à mínima FIGURA 4 2º Caso I terrenoI mí n Fonte AZEVEDO NETTO Para o 3º Caso o recobrimento a montante é maior que o mínimo e a inclinação do terreno é maior do que a mínima Dessa forma deve se procurar retornar ao recobrimento mínimo através da seguinte equação Izirizfrmin Ltrecho FIGURA 5 3º Caso rmí nrmont e I terrenoI mí n Fonte AZEVEDO NETTO Para o 4º Caso a declividade do terreno é maior do que a máxima Dessa forma devese adotar a declividade máxima FIGURA 6 4º Caso I terrenoI máx Fonte AZEVEDO NETTO TABELA 04 Declividades MONT JUS A B Decl Mín mm Decl Adotada mm 00500 0005001 0002755 00667 00560 01023 0002951 00858 00264 00691 01071 000314 0003037 0002951 0002907 0005001 0005001 0005001 6 Lanç 9 6 8 9 7 8 5 6 4 5 3 4 1 3 2 3 TRECHO 33 DIÂMETRO O diâmetro é um dado da questão fornecido pelo valor de DNmín 150 mm 34 FATOR HIDRÁULICO O fator hidráulico é definido através da formula FH Q x n D 8 3 Ic 1 2 Onde Q Vazão adotada do trecho m³s n Coeficiente de manning 001 D Diâmetro m Ic Declividade adotada mm Os resultados dos fatores hidráulicos estão apresentados na tabela 05 abaixo TABELA 05 Fator Hidráulico MONT JUS Adotada A B MONT JUS MONT JUS InicFin 1500 00091 1500 00091 3878 00258 3890 00259 4150 00204 4209 00207 4401 01276 4703 01363 4538 00244 4862 00261 1500 00145 1500 00145 1500 00090 1500 00090 1500 00072 1500 00072 5065 00357 5479 00386 FH 150 150 150 Diâm mm 150 Decl Adotada mm 150 150 150 150 150 00500 00667 00560 01023 0002951 00858 00264 00691 01071 6144 6 Lanç 30 617 6155 6159 6249 9 6 84 626 617 6249 6159 8 9 97 6327 626 6316 6159 7 8 87 635 6327 6339 6316 5 6 90 625 617 6236226 6239 4 5 94 625 625 6239 6236226 3 4 88 634 625 6329 0 1 3 66 634 6373 2 3 50 6368 10 16 7 16 11 2 COLETOR TERRENO COTAS m 6384 5 4 6329 634 6357 6329 Nº DE LOTES TRECHO Comp Trecho m VAZÕES Fonte Elaborado pelo Autor 35 DETERMINAÇÃO DOS VALORES DE RHD E YD Utilizando a tabela 06 abaixo que contém os valores de FH conseguimos definir os valores de RHD e YD TABELA 06 Valores de FH A relação YD demonstrada na figura 7 abaixo é utilizada para verificar a condição de 075 para verificar se o diâmetro escolhido atende o sistema FIGURA 7 Relação YD do diâmetro da coletora Sendo assim os valores de RHD e YD foram definidos e os valores podem ser visualizados na tabela 07 TABELA 07 RHD e YD MONT JUS A B 00091 0202 037 00091 0202 037 00258 01259 021 00259 01259 021 00204 01097 018 00207 01097 018 01276 02331 045 01363 02401 047 00244 01152 019 00261 01206 02 00145 00929 015 00145 00929 015 00090 00755 012 00090 00755 012 00072 00695 011 00072 00695 011 00357 01364 023 00386 01416 024 FH RHD YD 6 Lanç 9 6 8 9 7 8 5 6 4 5 3 4 1 3 2 3 TRECHO Fonte Elaborado pelo Autor Como todos os valores de YD deram menores que 075 logo podese concluir que o diâmetro nominal da tubulação adotado está correto 36 VELOCIDADE DE ESCOAMENTO A velocidade é definida através da formula Ve1 n x RH 2 3 x I 1 2 Onde n Coeficiente de manning 001 Rh Raio hidráulico m I Declividade mm 37 VELOCIDADE CRÍTICA A velocidade crítica é definida através da formula V crit6 xgx Rh 1 2 Onde g Aceleração da gravidade 981 ms² Rh Raio hidráulico m Após calculadas as velocidades os resultados das velocidades críticas podem ser visualizados na tabela 08 a seguir TABELA 08 Velocidades críticas de escoamento MONT JUS A B 2509 3271 2509 3271 1678 2583 1678 2583 2069 2411 2069 2411 0581 3514 0592 3566 1958 2470 2019 2528 0942 2218 0942 2218 1325 2000 1325 2000 1562 1919 1562 1919 1673 2688 1715 2739 Veloc ms Vcrítica ms 6 Lanç 30 9 6 84 8 9 97 7 8 87 5 6 90 4 5 94 3 4 88 1 3 66 2 3 50 TRECHO Comp Trecho m Fonte Elaborado pelo Autor Vemos que as velocidades em todos os trechos são menores do que a velocidade crítica 38 TENSÃO TRATIVA Afins de verificação a tensão atrativa tem que ser maior que 01 kgfm² ou 10 Pa e ela é definida através da equação σγ RhIc Onde 𝜎 tensão trativa em kgfm2 𝛾 peso específico do líquido transportado 1000 kgfm3 Rh Raio hidráulico m Ic Declividade adotada mm Para o presente projeto vemos que a condição mínima de tensão trativa é atendida em toda a rede TABELA 09 Tensões trativas MONT JUS A B 1982 1982 1037 1037 1651 1651 101 104 1455 1523 361 361 767 767 1096 1096 1004 1042 TTrat Pa 6 Lanç 30 9 6 84 8 9 97 7 8 87 5 6 90 4 5 94 3 4 88 1 3 66 2 3 50 TRECHO Comp Trecho m Fonte Elaborado pelo Autor 39 PROFUNDIDADES As profundidades A dos trechos foram adotadas de acordo com o fornecido na questão onde diz que a profundidade mínima dos PVs possui uma altura mínima de 110 m As profundidades B foram encontradas através da seguinte fórmula Prof B Cota jusante terreno Cota jusante coletor 310 COTAS DO COLETOR A cota a montante do coletor foi encontrada através da formula abaixo Cota montante do coletor cota montante do terreno profundidade A Já a cota a jusante do coletor foi encontrada através da fórmula Cota jusante do coletor declividade x comprimento do trecho cota a montante do coletor x 1 MONT JUS Domést Conc Total Adotada A B MONT JUS MONT JUS InicFin InicFin InicFin InicFin A B 0063 0099 1500 00091 0202 037 2509 3271 1982 0078 0114 1500 00091 0202 037 2509 3271 1982 0050 3800 3878 3878 00258 01259 021 1678 2583 1037 0063 3800 3890 3890 00259 01259 021 1678 2583 1037 0125 4150 4150 00204 01097 018 2069 2411 1651 0156 4209 4209 00207 01097 018 2069 2411 1651 0200 4401 4401 01276 02331 045 0581 3514 101 0250 4703 4703 01363 02401 047 0592 3566 104 0088 4538 4538 00244 01152 019 1958 2470 1455 0109 4862 4862 00261 01206 02 2019 2528 1523 0200 0248 1500 00145 00929 015 0942 2218 361 0250 0298 1500 00145 00929 015 0942 2218 361 0138 0439 1500 00090 00755 012 1325 2000 767 0172 0523 1500 00090 00755 012 1325 2000 767 0025 0510 1500 00072 00695 011 1562 1919 1096 0031 0601 1500 00072 00695 011 1562 1919 1096 0000 5065 5065 00357 01364 023 1673 2688 1004 0000 5479 5479 00386 01416 024 1715 2739 1042 71 686 19969 TTrat Pa CARACTERÍSTICAS DA REDE COLETORA FH RHD 150 150 150 Diâm mm 110 110 150 Decl Mín mm Decl Adotada mm 150 150 150 150 150 110 110 110 110 110 110 110 00500 110 110 110 110 110 110 110 138 138 0005001 0002755 00667 00560 01023 0002951 00858 00264 00691 01071 00462 Ls 00165 Ls 000314 0003037 0002951 0002907 0005001 0005001 6144 0005001 00363 Ls 00275 Ls 00484 Ls 00517 Ls 00495 Ls 00479 Ls 00534 Ls 6 Lanç 30 617 6155 6159 6249 9 6 84 626 617 6249 6159 8 9 97 6327 626 6316 6159 7 8 87 635 6327 6339 6316 5 6 90 625 617 6236226 6239 4 5 94 625 625 6239 6236226 3 4 88 634 625 6329 0 1 3 66 634 6373 2 3 50 6368 10 16 7 16 11 2 COLETOR TERRENO COTAS m 6384 5 4 6329 634 6357 6329 YD Veloc ms Vcrítica ms Profundidade Nº DE LOTES TRECHO Comp Trecho m Infiltr VAZÕES TOTAIS ls