Dimensionamento de Sistemas de Esgotamento Sanitário

Prof Harley Francisco Viana harleyvianaprofunabr Saneamento básico Dimensionamento de sistemas de esgotamento sanitário Determinação das vazões e hidráulica das redes coletoras No Brasil os sistemas públicos de esgotos são projetados considerando se o sistema separador absoluto e tendo acesso à rede coletora os seguintes tipos de líquidos residuários Esgoto doméstico Águas de infiltração Resíduos líquidos industriais O conjunto desses líquidos é denominado esgoto sanitário 2 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Introdução 18092023 A contribuição de esgoto doméstico depende dos seguintes fatores População da área de projeto Contribuição per capita Coeficiente de retorno esgotoágua Coeficientes de variação de vazão 3 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Introdução 18092023 Para o estudo da projeção populacional dos municípios e distritos a ser utilizada no projeto de sistemas de abastecimento de água e de esgotos sanitários devem ser levados em consideração os seguintes aspectos qualidade das informações que servirão de base para a projeção populacional efeito do tamanho da área pois em geral para áreas pequenas os erros esperados numa projeção populacional são maiores período de tempo alcançado pela projeção quanto mais longo maiores serão os erros esperados compatibilização das diversas projeções realizadas para diferentes níveis geográficos 4 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede População da área de projeto 18092023 Para Martins 1993 esse estudo deve ser feito com a seguinte metodologia Levantamento nos últimos quatro censos dos dados populacionais da sede do município e distritos quanto à população residente urbana e rural e número de habitantes por domicílio considerando população residente e domicílios ocupados Levantamento e mapeamento dos setores censitários da área de projeto sua população residente e número de domicílios ocupados no últimos dois censos Levantamento dos dados mais atuais do número de ligações de luz e ligações de água comerciais industriais e públicas bem como os respectivos índices de atendimento 5 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede População da área de projeto 18092023 Levantamento na prefeitura do número de contribuintes do imposto predial Pesquisa de campo com amostra representativa da área de projeto para definir os parâmetros urbanísticos e demográficos da ocupação atual assim como diferentes usos padrão econômico tamanho médio do lote domicílios por lote habitantes por domicílio índice de verticalização percentual de área institucional etc Levantamento de planos e projetos habitacionais transportes agropecuários etc que existam para a região municípios eou distritos que possam afetar a dinâmica populacional e os usos e ocupação do solo Análise do Plano Diretor do Município quanto a sua real utilização e atualidade bem como as diretrizes futuras Análise socioeconômica do município e seu papel na região eou sub região em que se insere 6 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede População da área de projeto 18092023 Com os dados censitários e a população atual inferida através das chamadas variáveis sintomáticas ligações de água luz imposto predial a projeção da população deve ser feita utilizando a expressão matemática que melhor se ajustar aos dados históricos levantados 7 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede População da área de projeto 18092023 Diversos são os métodos aplicáveis para o estudo demográfico destacando se os seguintes Método dos componentes demográficos Métodos matemáticos Método de extrapolação gráfica 8 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Método dos componentes demográficos Considera a tendência passada verificada pelas variáveis demográficas fecundidade mortalidade e migração e são formuladas hipóteses de comportamento futuro A expressão geral da população de uma comunidade em função do tempo pode ser expressa da seguinte forma 9 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 P população na data t Po população na data inicial to N nascimentos no período t to M óbitos I imigrantes no período E emigrantes no período N M crescimento vegetativo no período I E crescimento social no período Métodos matemáticos A previsão da população futura é estabelecida através de uma equação matemática cujos parâmetros são obtidos a partir de dados conhecidos Vários são os métodos matemáticos conhecidos destacandose Aritmético Geométrico Taxa de crescimento decrescente e Curva logística 11 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método aritmético Este método pressupõe uma taxa de crescimento constante para os anos que se seguem a partir de dados conhecidos por exemplo a população do último censo Matematicamente pode ser representado da seguinte forma Considerando que P1 é a população do penúltimo censo ano ti e P2 a população do último censo ano t2 tem se 12 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método aritmético Integrando entre os limites definidos chegase a Utilizando se a equação acima chega se à expressão geral do método aritmético 13 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 onde t representa o ano da projeção Métodos matemáticos Método aritmético Este método admite que a população varie linearmente com o tempo e pode ser utilizado para a previsão populacional para um período pequeno de 1 5 anos Para previsão por período muito longo tornase acentuada a discrepância com a realidade histórica uma vez que o crescimento é pressuposto ilimitado 14 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método aritmético Exemplo Com base nos dados censitários apresentados a seguir fazer a projeção populacional utilizando se o método aritmético Estimar a população para 2005 Dados 15 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método aritmético Exemplo 1 Determinação da taxa de crescimento aritmético 2 Determinação da equação de estimativa populacional pelo modelo 3 Estimativa para o ano requerido t 2005 16 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 𝑃2 𝑘𝑎 𝑡 𝑡2 𝑃 40000 1685𝑡 2000 𝑘𝑎 𝑃2 𝑃1 𝑡2𝑡1 𝑘𝑎 40000 23150 2000 1990 1685 𝑃 40000 1685 2005 2000 48425 ℎ𝑎𝑏 Métodos matemáticos Método geométrico Este método pressupõe que o crescimento da população é proporcional a população existente em um determinado ano A sua formulação matemática pode ser apresentada da seguinte forma kg que representa a taxa de crescimento geométrico A expressão do método é 17 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 𝑃2 𝑒𝑘𝑔𝑡𝑡2 Métodos matemáticos Método geométrico Para as duas equações acima poderá ser utilizado o logaritmo na base 10 Este método considera o logaritmo da população variando linearmente com o tempo Também neste caso o crescimento é pressuposto ilimitado Pode ser utilizado para estimativa da população para um período pequeno 1 a 5 anos 18 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método geométrico Exemplo Com base nos dados censitários apresentados a seguir fazer a projeção populacional utilizando se o método geométrico Estimar a população para 2005 Dados 19 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 𝑃2 𝑒𝑘𝑔𝑡𝑡2 Métodos matemáticos Método geométrico Exemplo 1 Determinação da taxa de crescimento geométrico 2 Determinação da equação de estimativa populacional pelo modelo 3 Estimativa para o ano requerido t 2005 20 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 𝑃2 𝑒𝑘𝑔𝑡𝑡2 𝑘𝑔 𝑙𝑛𝑃2 𝑙𝑛𝑃1 𝑡2 𝑡1 𝑘𝑔 ln40000 ln23150 2000 1990 5468847 𝑥 102 𝑃 40000 𝑒5468847 𝑥 102𝑡2000 𝑃 40000 𝑒5468847 𝑥 10220052000 52580 hab Métodos matemáticos Método da taxa de crescimento decrescente A população é estimada com base na hipótese de que com o crescimento da área urbana a taxa de crescimento anual tornase menor Neste caso estima se uma população de saturação e calculase a taxa de crescimento decrescente kd 21 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método da taxa de crescimento decrescente Quanto à população de saturação poderá ser determinada pela expressão que será mostrada abaixo da mesma forma que no método da curva logística 22 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 𝑃0 𝐾 𝑃0 1 𝑒𝑘𝑑𝑡𝑡0 P0 t0 P1 t1 e P2 t2 devem ser igualmente espaçados no tempo Os pontos P0 P1 e P2 devem ser tais que P0P1 P2 e P0P2 P1² Métodos matemáticos Método logístico Admite se neste caso que o crescimento da população obedece a uma relação matemática do tipo Curva logística nos quais a população cresce assintoticamente em função do tempo para um valor limite de saturação K A equação logística é da seguinte forma 23 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Onde a e b são parâmetros e e a base dos logaritmos neperianos O parâmetro a é um valor tal que para t to ab há uma inflexão mudança no sentido da curvatura na curva o parâmetro b é a razão de crescimento da população 𝑃 𝐾 1 𝑒𝑎𝑏𝑡𝑡0 Métodos matemáticos Método logístico Esses parâmetros são determinados a partir de três pontos conhecidos da curva P0 t0 P1 t1 e P2 t2 igualmente espaçados no tempo Os pontos P0 P1 e P2 devem ser tais que P0P1 P2 e P0P2 P1² 24 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método logístico Os parâmetros da equação da curva logística são definidas através das expressões que se seguem 25 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Sendo d o intervalo constante entre os anos t0 t1 e t2 Métodos matemáticos Método logístico A curva logística possui três trechos distintos o primeiro correspondente a um crescimento acelerado o segundo a um crescimento retardado e o último a um crescimento tendente à estabilização Entre os dois primeiros trechos fica um ponto de inflexão I 26 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método logístico Exemplo Com base nos dados censitários apresentados a seguir fazer a projeção populacional utilizando se o método da curva logística para o ano 2004 Determine também o ponto de inflexão na curva ano de inflexão e população no ano de inflexão Dados 27 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método da curva logística Exemplo 1 Verificação da aplicabilidade do modelo 2 Determinação da população de saturação 28 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃0 𝑃2 𝑃1 2 0 10585 𝑥 40000 23150 2 0 OK 𝐾 2 𝑃0 𝑃1 𝑃2 𝑃1 2𝑃0 𝑃2 𝑃0 𝑃2 𝑃1 2 𝐾 2 𝑥 10585 𝑥 23150 𝑥 40000 23150 2 10585 40000 10585 𝑥 40000 23150 2 𝐾 66709 ℎ𝑎𝑏 Métodos matemáticos Método da curva logística Exemplo 3 Determinação da razão de crescimento populacional 29 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑏 1 04343𝑑 𝑙𝑜𝑔 𝑃0𝐾 𝑃1 𝑃1𝐾 𝑃0 𝑏 1 04343 𝑥 10 𝑙𝑜𝑔 10585 66709 23150 23150 66709 10585 0103599 Métodos matemáticos Método da curva logística Exemplo 4 Determinação do parâmetro a 30 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑎 1 04343 𝑙𝑜𝑔 𝐾 𝑃0 𝑃0 𝑎 1 04343 𝑙𝑜𝑔 66709 10585 10585 16681 Métodos matemáticos Método da curva logística Exemplo 5 Determinação da equação de estimativa populacional 31 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 𝐾 1 𝑒𝑎𝑏𝑡𝑡0 𝑃 66709 1 𝑒166810103599 𝑡𝑡0 Métodos matemáticos Método da curva logística Exemplo 6 Estimativa populacional pelo modelo para o ano t 7 Determinação do ponto de inflexão na curva Ano de inflexão 𝑡 𝑡𝑜 Τ 𝑎 𝑏 𝑡 1980 16681 0103599 𝑡 16681 0103599 1980 1996 População no ponto de inflexão 𝑃𝐼 Τ 𝐾 2 𝑃𝐼 66709 2 33355 ℎ𝑎𝑏 32 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 66709 1 𝑒166810103599 𝑥 20041980 46288 ℎ𝑎𝑏 Métodos matemáticos Método da taxa de crescimento decrescente Exemplo Com base nos dados censitários apresentados a seguir fazer a projeção populacional utilizando o método da taxa de crescimento decrescente para o ano 2004 Dados 33 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Métodos matemáticos Método da taxa de crescimento decrescente Exemplo 1 Verificação da aplicabilidade do modelo 2 Determinação da população de saturação 34 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃0 𝑃2 𝑃1 2 0 10585 𝑥 40000 23150 2 0 OK 𝐾 2 𝑃0 𝑃1 𝑃2 𝑃1 2𝑃0 𝑃2 𝑃0 𝑃2 𝑃1 2 𝐾 2 𝑥 10585 𝑥 23150 𝑥 40000 23150 2 10585 40000 10585 𝑥 40000 23150 2 𝐾 66709 ℎ𝑎𝑏 Métodos matemáticos Método da taxa de crescimento decrescente Exemplo 3 Determinação da razão de crescimento decrescente 35 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑘𝑑 𝑙𝑛 𝐾 𝑃2 𝐾 𝑃1 𝑡2 𝑡1 𝑘𝑑 𝑙𝑛 66709 40000 66709 23150 2000 1990 004891157537 48912 𝑥 102 Métodos matemáticos Método da taxa de crescimento decrescente Exemplo 4 Determinação da razão de crescimento decrescente 5 Determinação da equação de estimativa populacional 36 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 𝑃0 𝐾 𝑃0 1 𝑒𝑘𝑑𝑡𝑡0 𝑃 10585 66709 10585 1 𝑒48912 𝑥 102𝑡1980 Métodos matemáticos Método da taxa de crescimento decrescente Exemplo 6 Estimativa populacional pelo modelo para o ano t 37 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 𝑃 10585 66709 10585 1 𝑒48912 𝑥 102𝑡1980 𝑃 10585 66709 10585 1 𝑒48912 𝑥 10220041980 𝑃 49358 ℎ𝑎𝑏 Método de extrapolação gráfica A extrapolação gráfica método de prolongamento manual consiste no traçado de uma curva arbitrária que se ajusta aos dados já observados As extrapolações ou previsões de populações futuras obtém se prolongando a curva de acordo com a tendência geral verificada usando um julgamento próprio 38 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 Método de extrapolação gráfica 39 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Estimativa da população 18092023 É a população que se estabelece no núcleo urbano por curtos períodos de tempo A avaliação da população flutuante pode ser feita a partir das informações do censo demográfico discriminando os domicílios por tipo de ocupação residencial ocasional fechado e vago permitindo estimar a proporção entre os domicílios de uso ocasional e os de uso residencial Outra fonte para realizar esta avaliação são as séries de informações sobre o consumo de energia elétrica das concessionárias de energia elétrica Avalia se as faixas de consumo e obtém se o número de domicílios de uso ocasional pela diferença com o total de domicílios 40 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede População flutuante 18092023 Para a elaboração dos projetos de esgoto sanitário e de abastecimento de água há necessidade de se conhecer a distribuição da população atual da área de projeto e a evolução dessa distribuição a nível de adensamentos e ocupação de novas áreas ao longo do período do projeto A densidade atual pode ser estimada através dos dados dos setores censitários de ligações de energia elétrica de água ou através de pesquisas em campo com amostras representativas de contagem de domicílios e do número de habitantes por domicílio 41 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Distribuição demográfica 18092023 Para estimativas de densidades demográficas futuras é preciso considerar os seguintes aspectos Parâmetros da ocupação atual diferentes usos padrão econômico tamanho médio do lote área institucional índice de verticalização habitantes por domicílio etc Planos e projetos aprovados e em estudo na Prefeitura Municipal Características da área topografia facilidades de expansão e preço do terreno Existência de infraestrutura água esgoto águas pluviais transporte comunicação etc 42 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Distribuição demográfica 18092023 Para a determinação da vazão de esgoto devem ser consideradas População da área de projeto Contribuição per capita ou por economia Coeficiente de retorno esgotoágua Coeficientes de variação de vazão Águas de infiltração e Lançamento de esgotos industriais na rede coletora 43 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto sanitário 18092023 Esgoto doméstico A vazão de esgoto sanitário pode ser determinado por 44 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto sanitário 18092023 Q vazão de esgoto sanitário ls Qd vazão doméstica ls Qinf vazão de infiltração ls Qc vazão concentrada ou singular ls Vazão concentrada ou singular Refere se à contribuição de esgoto bem superior aquelas lançadas na rede coletora ao longo do seu caminhamento e devido ao seu valor altera sensivelmente a vazão do trecho de jusante na rede Ex esgotos provenientes de grandes escolas hospitais clubes estações rodoviárias shopping centers grandes edificações residenciais eou comerciais estabelecimentos industriais que utilizam água em seu processo de produção etc 45 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto sanitário 18092023 Contribuição per capita ou por economia A contribuição de esgotos depende normalmente do abastecimento de água havendo portanto nítida correlação entre o consumo de água e a contribuição para a rede de esgotos Tradicionalmente em nosso país utilizase o consumo per capita usado para projetos de sistemas de abastecimento de água para se projetar o sistema de esgotos A contribuição per capita de esgoto é o consumo de água efetivo per capita multiplicado pelo coeficiente de retorno 46 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto doméstico 18092023 Coeficiente de retorno Relação esgotoágua É a relação entre o volume de esgotos recebido na rede coletora e o volume de água efetivamente fornecido à população Se situa na faixa de 05 a 09 dependendo das condições locais Em áreas residenciais com muitos jardins os valores são menores enquanto que nas áreas centrais densamente povoadas os valores tendem a ser mais elevados Na falta de valores obtidos em campo adotar 08 NBR 9649 47 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto doméstico 18092023 Coeficiente de variação de vazão A vazão média de esgoto doméstico não é distribuída uniformemente ao longo dos dias Ela varia com as horas do dia com os dias meses e estações do ano e depende de muitos fatores entre os quais a temperatura e a precipitação atmosférica 48 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto doméstico 18092023 Coeficiente de variação de vazão Para o projeto dos sistemas de esgoto sanitário são importantes os seguintes coeficientes K1 coeficiente de máxima vazão diária é a relação entre a maior vazão diária verificada no ano e a vazão média diária anual 49 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto doméstico 18092023 Norma 12 Coeficiente de variação de vazão K2 coeficiente de máxima vazão horária é a relação entre a maior vazão observada num dia e a vazão média horária do mesmo dia 50 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto doméstico 18092023 Norma 15 Coeficiente de variação de vazão K3 coeficiente de mínima vazão horária é a relação entre a vazão mínima e a vazão média anual 51 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto doméstico 18092023 Os valores dos coeficientes são admitidos constantes ao longo do tempo qualquer que seja a população existente na área Norma 05 Cálculo da vazão de esgoto doméstico média 52 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Vazão de esgoto doméstico 18092023 ത𝑄d vazão de esgoto doméstico média Ls C Coeficiente de retorno P População hab qpc Contribuição per capita Lhabdia Também podese determinar a vazão por metro de rede coletora Lsm Basta dividir o resultado anterior pela extensão da rede Taxa por metro linear As contribuições indevidas nas redes de esgoto podem ser originárias do subsolo genericamente designadas como infiltrações ou podem provir do encaminhamento acidental ou clandestino de águas pluviais Infiltração na rede depende das condições locais tais como NA do lençol freático Tipo de solo Material da tubulação Tipo de junta Qualidade de assentamento dos tubos 53 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Infiltrações 18092023 Nas áreas litorâneas com lenço freático à pequena profundidade e terrenos arenosos as condições são mais propícias à infiltração Em contraposição nas regiões altas com lençol freático mais profundo e em solos argilosos a infiltração tende a ser menor 54 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Infiltrações 18092023 NBR 9649 Taxa de infiltração Ti 005 a 10 ls km 55 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Infiltrações 18092023 O recebimento dos despejos industriais na rede coletor a deve ser precedido de certos cuidados principalmente no que se refere à qualidade e quantidade dos efluentes Ao se projetar um sistema de esgoto sanitário é necessário o prévio conhecimento das indústrias contribuintes o número de indústrias seu porte e suas características Em cada caso deverá ser estudada a natureza dos efluentes industriais para verificar se esses resíduos podem ser lançados in natura na rede de esgotos ou se haverá necessidade de um pré tratamento 56 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Esgotos industriais 18092023 Não se deve permitir o lançamento in natura no coletor público de despejos industriais Que sejam nocivos à saúde ou prejudiciais à segurança dos trabalhos da rede Que interfiram em qualquer sistema de tratamento Que obstruam tubulações e equipamentos Que ataquem as tubulações afetando a resistência ou durabilidade de suas estruturas Com temperaturas elevadas acima de 45 ºC 57 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Esgotos industriais 18092023 No que se refere à quantidade de despejos podem se considerados dois tipos de indústrias a As que lançam na rede pública quantidade pequena de resíduos e que sob o ponto de vista de contribuição à rede não constituem caso especial b As que lançam na rede pública quantidade considerável de despejo merecendo por parte dos órgãos públicos um estudo especial 58 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Esgotos industriais 18092023 Para as indústrias normalmente os órgãos públicos limitam o valor da vazão máxima de lançamento do efluente na rede coletora Quando a indústria já se encontra instalada a estimativa de vazão de despejo industrial deve ser realizada através de uma pesquisa junto ao estabelecimento inclusive com previsão de vazões futuras 59 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Esgotos industriais 18092023 Nos casos em que há necessidade de estimar vazões de áreas destinadas às indústrias futuras na falta de dados pode se admitir valores compreendidos entre 115 Isha a 230 lsha quando a perspectiva é de implantação de indústrias que utilizam água em seus processos produtivos Para áreas industriais onde serão instaladas indústrias que não utilizam quantidades significativas de água em seus processos produtivos pode se estimar a contribuição de esgotos em 035 lsha 60 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Esgotos industriais 18092023 Métodos para cálculo das vazões Quando não existirem medições de vazão utilizáveis no projeto Quando existirem hidrogramas utilizáveis no projeto Cálculo de vazão pelo processo das áreas edificadas 61 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Cálculo das vazões totais de redes coletoras 18092023 Cálculo de vazão pelo processo das áreas edificadas Autoria Eng Eugênio Macedo Pesquisa Sistema de Esgotos Sanitários do Rio de Janeiro durante 15 anos Resultado da Pesquisa Para bacias de ocupação predominante residencial Para bacias de ocupação predominante industrial ou comercial 62 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Cálculo das vazões totais de redes coletoras 18092023 Qmáxif vazão máxima inicial e final ls Aeif área edificada existente no início e fim do período de projeto m2 Quando não existirem medições de vazão utilizáveis no projeto Início de plano Final de plano 63 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Cálculo das vazões totais de redes coletoras 18092023 Qi Qf Vazão máxima inicial e final Ls K1 Coeficiente de máxima vazão diária K2 Coeficiente de máxima vazão horária Qdi Qdf Vazão média inicial e final Ls Ii If Vazão de infiltração inicial e final Ls Qinfi Qinff Qci Qcf Vazão concentrada ou singular inicial e final Ls não inclui K1 por que não se refere especificamente ao dia de maior contribuição Taxas de contribuição para cálculo de redes Taxa de contribuição ls x Km Facilidade para marcha de cálculo por metro de rede Quanto maior o trecho de rede maior a vazão que recebe Diferente para cada ocupação homogênea Soma das contribuições de esgoto e infiltração Rede simples e dupla contribuição bilateral e unilateral 64 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Cálculo das vazões totais de redes coletoras 18092023 Determinação das taxas de contribuição para cálculo de redes 65 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Cálculo das vazões totais de redes coletoras 18092023 Li Lf comprimento da rede no início e fim do projeto respectivamente Determinação das taxas de contribuição para cálculo de redes 66 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Cálculo das vazões totais de redes coletoras 18092023 Ld comprimento da rede dupla Ls comprimento da rede simples Vazão de um trecho é a soma de vazões de montante com contribuições no trecho 67 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Cálculo das vazões totais de redes coletoras 18092023 Exemplo Taxas de contribuição linear inicial e final Txi 714 lskm e Txf 2797 lskm 68 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 𝑄𝑑𝑖𝑓 𝐿 𝑥 𝑇𝑥𝑖𝑓 Vazões inicial e final a montante 𝑄𝑚𝑖𝑓 soma as contribuições dos trechos a montante mais as concentradas Vazões inicial e final a jusante 𝑄𝑗𝑖𝑓 𝑄𝑚𝑖𝑓 𝑄𝑑𝑖𝑓 Cálculo dos trechos com as vazões de jusante ou a mínima considerada no projeto 15 Ls Regime hidráulico de escoamento em SES 69 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Regime hidráulico de escoamento em SES 70 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 propriedades do fluido são invariáveis em cada ponto ao longo do tempo propriedades do fluido são variáveis em cada ponto ao longo do tempo velocidade é o mesma em todos os pontos velocidade varia de ponto a ponto Equações da hidráulica Equação da conservação das massas Equação de conservação da energia Equações gerais para hidráulica de condutos livres 71 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Escoamento real do esgoto regime não permanente Escoamento idealizado para o esgoto regime permanente e uniforme 72 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Equação de energia Equação de Bernoulli 73 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Z Energia ou carga de posição Y Energia ou carga de pressão V²2g energia ou carga de velocidade hf perda de carga Equações gerais para condutos livres 74 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Equações gerais para condutos livres 75 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Tabela coeficiente de Manning n Equações gerais para condutos livres 76 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Equações gerais para condutos livres 77 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações 78 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações 79 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações Tensão trativa é definida como uma tensão tangencial exercida sobre a parede do conduto pelo líquido escoando 80 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações 81 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Área molhada Perímetro molhado θ rad θ rad Raio hidráulico Projeto hidráulicosanitário das tubulações 82 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações Determinação da declividade 83 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações Determinação da declividade 84 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações 85 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações 86 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações 87 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 Projeto hidráulicosanitário das tubulações 88 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Hidráulica das redes coletoras 18092023 89 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 Solução geométrica Busca de menor profundidade 90 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 Declividade máxima proporciona vmax 5 ms Solução geométrica Declividade máxima 91 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 Solução geométrica Busca de menor profundidade 92 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 Solução geométrica Busca de menor profundidade 93 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 h recobrimento mínimo h Solução geométrica Busca de menor profundidade 94 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 h OU Solução geométrica Busca de menor profundidade 95 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 𝑖𝑡 𝐿 Controle de remanso 96 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 Remanso é o retardamento da água em seu curso normal Sempre que a cota do nível de água na saída de qualquer PV ou TIL ficar acima de qualquer das cotas dos níveis de água de entrada deve ser verificada a influência do remanso a montante Importa sua verificação particularmente com aumento de D Acessórios Poços de Visita PV Tubo de Inspeção e Limpeza TIL Terminal de Limpeza TL Controle de remanso aumento D 97 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 Controle de remanso aumento D 98 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede Projeto hidráulicosanitário das tubulações 18092023 ALÉM SOBRINHO Pedro TSUTIYA Milton Tomoyuki Coleta e transporte de esgoto sanitário 1999 99 Bibliografia 18092023 Capítulo 4 Dimensionamento Cálculo de vazões e hidráulica da rede