ENGENHARIACIVIL DATA 4 ANO AULA 25/03/2010 DISCIPLINA SANEAMENTO BÁSICO DIMENSIONAMENTO DE REDE COLETORA DE ESGOTO Exercício proposto ANOTAÇÕES DE APOIO ÀS AULAS - PROFESSOR ARIOVALDO FERRAZ DE ARRUDA VEIGA 1) 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/ha; - 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. Solução: 1) Cálculo das vazões específicas e das vazões do trecho: Tx,i = C x di x qi x K2 li x 86.400 + TI 0,8 x 180 x 160 x 1,5 Tx,i = Tx,f = + 0,0005 = 0,0025 L/s x m 200 x 86.400 C x df x qf x K1 x K2 lf x 86.400 + TI 0,8 x 210 x 160 x 1,5 x 1,2 Tx,f = 200 x 86.400 Tx,f = 0,0033 L/s x m + 0,0005 = 31 ENGENHARIA CIVIL DATA 25/03/2010 ANO AULA 4 DISCIPLINA SANEAMENTO BÁSICO DIMENSIONAMENTO DE REDE COLETORA DE ESGOTO Assim, as vazões do trecho, com L = 180m são: inicial = Tx,i x L = 0,0025 x 180,00 = 0,450 L/s = 0,000450 m3/s 3 final = Tx,f x L = 0,0033 x 180,00 = 0,594 L/s = 0,000594 m /s 2) Cálculo do diâmetro e da declividade: Considerando-se as contribuições inicial e final do trecho à montante, Qi = 1,27 e Qf = 1,97 L/s, pode-se calcular as vazões inicial e final do trecho considerado, como segue: ANOTAÇÕES DE APOIO ÀS AULAS - PROFESSOR ARIOVALDO FERRAZ DE ARRUDA VEIGA Qi = 1,27 + 0,45 = 1,72 L/s e 3 Qf = 1,97 + 0,594 = 2,564 L/s = 0,002564 m /s declividade do terreno = Io econ = (152,60 - 151,35) / 180,00 = 0,007 m/m declividade mínima = Io min = 0,0055 x Qi -0,47 = 0,0055 x 1,72 -0,47 = 0,0043 m/m declividade adotada = Io = 0,007 m/m, a maior entre as duas calculadas. O diâmetro d0 pode ser calculado pela equação: 1/2 3/8 1/2 3/8 d0 = 0,3145 (Qf/Io ) = 0,3145 (0,002564/(0,007) ) = 0,085 m Adota-se então o diâmetro nominal imediatamente acima do calculado, no caso Dn100. É importante lembrar que, para os cálculos de Iomin e do, deve ser respeitado o limite previsto 3 em norma de vazão mínima = 1,5 L/s ou 0,0015 m /s, a qual corresponde a uma descarga de uma válvula de vaso sanitário. Lá se vão 1,5 L/s! 32 ENGENHARIA CIVIL DATA ANO AULA 25/03/2010 4 DISCIPLINA SANEAMENTO BÁSICO DIMENSIONAMENTO DE REDE COLETORA DE ESGOTO Exercício proposto: 2) Com os resultados obtidos no exercício anterior, calcular, para o mesmo trecho: - a lâmina líquida inicial e final - a velocidade inicial e final - a tensão trativa e - a velocidade crítica ANOTAÇÕES DE APOIO ÀS AULAS - PROFESSOR ARIOVALDO FERRAZ DE ARRUDA VEIGA Solução do exercício - parte 2. O primeiro passo é calcular a relação entre as vazões inicial e final do plano e a vazão à seção plena do conduto Qi/Qp e Qf/Qp VAZÃO À SEÇÃO PLENA Método de cálculo que simula a vazão de um conduto cuja seção de escoamento está cheia. Qp = 23,976 x do8/3 x Io1/2 Qp = 23,976 x (0,100)8/3 x (0,007)½ 3 Qp = 0,00432 m /s ou 4,32L/s Qi/Qp = 1,72/4,32 = 0,3982 Qf/Qp = 2,564/4,32 = 0,5935 A seguir calcula-se a velocidade inicial e final VELOCIDADE À SEÇÃO PLENA Método de cálculo que simula a velocidade do líquido num conduto cuja seção de escoamento está cheia. Vp = 30,527 x do 2/3 x 1/2 Io Vp = 30,527 x (0,100) Vp = 0,55 m/s 2/3 x (0,007) ½ Na tabela fornecida para “Cálculo de relações baseadas na equação de Manning”, com 2 Qi/Qp e Qf/Qp obtém-se y/do, RH/do, Am/do e V/Vp. Para Qi/Qp = 0,3982, na tabela entre 0,38415 e 0,40025 temos: 33 ENGENHARIA CIVIL DATA 4 AULA Tabela de Relações baseadas na equação de Manning para condutos circulares parcialm. cheios DISCIPLINA SANEAMENTO BÁSICO ANOTAÇÕES DE APOIO ÀS AULAS - PROFESSOR ARIOVALDO FERRAZ DE ARRUDA VEIGA 25/03/2010 ANO 34 ENGENHARIA CIVIL DATA ANO AULA 25/03/2010 4 DISCIPLINA SANEAMENTO BÁSICO DIMENSIONAMENTO DE REDE COLETORA DE ESGOTO yi/do = 0,44 como do = 100, para obter a lâmina basta multiplicar yi/do pelo diametro: yi= yi/doxdo yi = 0,44 x 0,1 = 0,044 m ANOTAÇÕES DE APOIO ÀS AULAS - PROFESSOR ARIOVALDO FERRAZ DE ARRUDA VEIGA Para Qf/Qp = 0,5935, na tabela entre 0,58571 e 0,60296 temos: yfi/do = 0,56 como do = 100, para obter a lâmina basta multiplicar yi/do pelo diametro: yi= yi/doxdo yi = 0,56 x 0,1 = 0,056 m Demais dados obtidos: iniciais finais Multiplicando-se pelo diâmetro adotado de 100mm temos: RH i = 0,02295 m e RH f = 0,02676 m Ami = 0,00333 m2 e Amf = 0,00453 m2 Multiplicando-se pela Vi/Vp e Vf/Vp pela velocidade Vp=0,55 temos: Vi = 0,9445 x 0,55 = 0,52 m/s e Vf = 1,0464 x 0,55 = 0,57 m/s Adotando-se o valor de f f = = 9,789 N/m3 para água a 20°C, tem-se a tensão trativa de x R H i x Io = 9,789 x 0,02295 x 0,007 = 1,57 Pa Verificação: 1,57 Pa > 1,0 Pa portanto ok! Velocidade Crítica: Vc = 6 (g x R H f)½ =6 (9,8 x 0,02676)½ = 3,04 m/s Verificação: Vc=3,04>Vf=0,57 portanto também ok! 35