Universidade Estadual do Piauí Centro de Tecnologi Tecnologiaa e Urbanismo Urbanismo Disciplina: Saneamento Básico
Profª.: Márcia Muniz Novembro - 2014
INTERCEPTORES INTERCEPTORES E EMISSÁRIOS
INTERCEPTORES INTERCEPTORES E EMISSÁRIOS
INTERCEPTOR Canalizações que reúnem e conduzem os efluentes de coletores de esgotos a um ponto de concentração.
CARACTERÍSTICAS -canalização que recebe contribuições em pontos determinados; -em virtude das maiores vazões transportadas seus diâmetros usualmente são maiores dos que os coletores troncos;
CARACTERÍSTICAS -canalização localizada nas partes mais baixas da bacia, ao longo dos fundos de vale e às margens cursos d´água ou canais.
CARACTERÍSTICAS -Interceptores de pequeno diâmetro (até 200-250mm) são dimensionados como redes coletoras, segundo a NBR 9649/86; -Interceptores de grandes dimensões são dimensionados segundo a NBR 12207/89 – Projeto de Interceptores de Esgoto Sanitário -A NBR 12207 define o interceptor com a canalização cuja função precípua é receber e transportar o esgoto sanitário coletado, caracterizado pela defasagem das contribuições, da qual resulta o amortecimento das vazões máximas.
EMISSÁRIO
Canalização que recebe as contribuições de esgoto exclusivamente na extremidade montante.
EMISSÁRIO Caso mais comum: o último trecho do interceptor, aquele que precede e contribui para uma estação elevatória, uma ETE, ou mesmo para descarga no corpo receptor.
ÓRGÃOS ACESSÓRIOS -Poços de visita (PVs): necessários nos pontos singulares – mudanças de direção e ligações de coletores. -Observações: -devem possuir dispositivos que evitem conflitos de linhas de fluxo e diferenças de cotas que resultem em excesso de agitação. -a distância máxima entre poços de visita deve ser limitada pelo alcance dos meios de desobstrução a serem utilizados.
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES -Para trechos dos interceptores entre dois PVs, não há contribuição em marcha (ao longo do trecho), desse modo, as vazões são avaliadas pela simples acumulação das vazões anteriores com as novas contribuições que chegam a montante. -Para cada trecho do interceptor devem ser estimadas as vazões inicial e final
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES -Vazão inicial de um trecho “n” ( Qi,n) Qi,n = Qi,n-1 + Qia Qia = vazão inicial do coletor afluente ao PV de montante do trecho “n”
-Vazão final de um trecho “n” ( Qf,n) Qf,n = Qf,n-1 + Qfa Qfa = vazão final do coletor afluentes ao PV de montante do trecho “n”
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES Para o dimensionamento dos interceptores de grande porte deve ser considerado o efeito do amortecimento das vazões de pico, que decorre de dois fatores: -amortecimento em marcha, produzido pelo balanço de volumes no interior de grandes coletores e pelas variações do regime de escoamento; -defasagem em marcha, resultante das adições sucessivamente defasadas das contribuições dos coletores tronco.
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES
Na prática é levada em conta apenas a defasagem em marcha, e dependendo do sistema, poderá causar um amortecimento nas vazões de pico, influindo no dimensionamento das estações elevatórias ou estações de tratamento. A defasagem pode ser calculada através do critério da diminuição do coeficiente de pico.
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES -Diminuição do coeficiente de pico (k = k1 x k2): Resultados de pesquisas já realizadas mostram que à medida que as áreas de contribuição crescem, os picos de vazão diminuem.
A maioria das pesquisas utilizaram para determinar o coeficiente de pico k, equações do tipo K = f (Qm), onde f é a função determinada através de dados observados durante certo período de tempo, e Qm a vazão média.
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES -Diminuição dos coeficientes de pico (k = k1 x k2): A SABESP obteve, a partir de dados coletados, curvas a serem utilizadas nas regiões de vazões predominantemente residenciais, comerciais e públicas, com os seguintes valores: Para Qm < 751 l/s k=1,80 Para Qm > 751 l/s k = 1,20 + 17,485 Qm⁰̕⁵⁰⁹ Qm = somatório das vazões médias de uso predominantemente residencial, comercial, público + contribuição de infiltração “I” em l/s.
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES
AVALIAÇÃO DAS VAZÕES -Contribuição pluvial parasitária: Segundo a norma 12207/92 a contribuição pluvial parasitária deve ser adicionada à vazão final para análise de funcionamento do interceptor. Porém, para o dimensionamento em si do interceptor, a vazão parasitária não é levada em consideração. Adota-se uma taxa que não deve ser superior a 6l/s.km de coletor contribuinte do trecho em estudo.
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO O regime de escoamento do interceptor é gradualmente variado e não uniforme (contribuições). Para o dimensionamento hidráulico, pode ser considerado o regime permanente e uniforme; O dimensionamento consiste nas determinações dos diâmetros e da declividade e as verificações são para as comprovações da observância dos limites de tensão trativa e de velocidade crítica.
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Conduto de seção circular: A declividade mínima para a autolimpeza (tensão trativa ρ > 1,5Pa para o coeficiente de Manning n=0,013) é dada
pela expressão:
Imin – declividade mínima do interceptor (m/m) Qi – vazão inicial (m³/s) Deve-se
respeitar
0,0005m/m
uma
declividade
mínima
de
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Conduto de seção circular: A utilização da tensão trativa de 1,5Pa (superior ao da rede coletora), justifica-se pelo fato de que essa tensão além de atender as condições da autolimpeza, irá diminuir a formação da película de limo nas paredes das tubulações e, consequentemente, a geração de sulfetos.
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Conduto de seção circular: A declividade máxima admissível é aquela para a qual se tenha velocidade de 5m/s para o final do plano, podendo ser calculada pela expressão (n=0,013).
Imax – declividade máxima do interceptor (m/m) Qf – vazão final (l/s)
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Conduto de seção circular: A lâmina d´água máxima das tubulações dos interceptores tem sido limitada a 85% da tubulação para a vazão máxima final.
Y/D = 0,85
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Conduto de seção circular: Calcula-se, então a tensão trativa inicial (ρi) e a velocidade crítica final (vc,f): ρi=γ.RHi.Io
vc,f=6 g.RHf
γ = peso específico da água (10000 N/m³)
RHi e RHf = raio hidráulico para as vazões Qi e Qf (m) g = aceleração da gravidade (9,81 m/s²) ρi = tensão trativa (Pa) vc,f = velocidade crítica (m/s)
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Conduto de seção circular: Para o bom funcionamento hidráulico do trecho: ρi > 1,5Pa
vf < vc,f
Se a vf > vc,f haverá incorporação de ar ao líquido, aumentando o volume. Assim o cálculo do diâmetro deverá ser refeito para y/do = 0,5.
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Análise de comportamento: Após o dimensionamento dos trechos, deve-se proceder a verificação do comportamento hidráulico do interceptor para as condições de vazão final acrescidas da vazão de contribuição pluvial parasitária. Essa contribuição pluvial parasitária seria uma parcela do escoamento superficial das águas de chuva, que depende de dados e características locais das precipitações, bem como qualidade de execução das obras. Constataram-se em medições valores de 3 a 6 l/s.km
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO Análise de comportamento: O procedimento compreende, após o dimensionamento, acrescer à vazão final estimada, a vazão de contribuição pluvial parasitária admitida. Com essa nova vazão, já tendo o diâmetro e a declividade, calcula-se a relação Q/I½. E com ela calcula-se a nova relação de enchimento Y/D que deve estar abaixo ou igual a máxima admitida (0,85).
TRAÇADO DO INTERCEPTOR O traçado do interceptor deverá ser constituído por trechos retos em planta e em perfil. Em casos especiais podem ser empregados trechos curvos em plantas. O ângulo máximo de deflexão em planta entre trechos adjacentes deve ser de 30º. Ângulos maiores devem ser justificados técnica e economicamente.
CONDIÇÕES ESPECÍFICAS PARA O PROJETO -Devem possuir dispositivos que evitem conflitos de linhas de fluxo e diferenças de cotas que resultem em excesso de agitação. -Devem ser dispostos extravasores ao longo do interceptor ou apenas em seu último trecho -Devem ser estudados meios capazes de minimizar ou mesmo eliminar a contribuição pluvial parasitária. -As instalações finais devem ser dimensionadas para a capacidade total do sistema, acrescida da contribuição pluvial parasitária.
MATERIAIS UTILIZADOS EM INTERCEPTORES -tubos de concreto: diâmetros > 400mm -tubos de ferro fundido: linhas de recalque e travessias -tubos de aço: linhas de recalque e travessias
MATERIAIS UTILIZADOS EM INTERCEPTORES O principal material utilizado em interceptores de esgoto é o concreto. Tipo de cimento: -Portland pozolânico -Portland resistente ao ácido sulfúrico -Portland de alto forno Dosagem de concreto: -Consumo mínimo de cimento: 300kg/m³ -Relação máxima a/c: 0,5 l/kg
MATERIAIS UTILIZADOS EM INTERCEPTORES
Recobrimento em contato com meio agressivo: 4,5cm Resistência característica da compressão do concreto: fck = 25MPa
POÇOS DE VISITA Distância recomendada entre PVs: -para diâmetros menores que 400mm -para diâmetros de 400 a 1200mm -para diâmetros acima de 1200mm Diâmetros dos tampões: -para tubulação < 600mm de ferro fundido -para tubulações > 600mm de ferro fundido
100m 120 a 150m 200m
tampões de 600mm tampões de 900mm
DISSIPADORES DE ENERGIA Para tubulações de esgoto com diâmetro maiores de 400m, onde geralmente são utilizados tubos de concreto, às vezes torna-se necessário a dissipação de energia: -quando houver um desnível razoável ente o coletor de montante e o de jusante; -quando o interceptor recebe contribuições de outros coletores em cota superior; -quando a declividade do terreno for maior que a declividade máxima recomendada para se limitar a velocidade a 5m/s.
DISSIPADORES DE ENERGIA Alternativas: Para os casos em que a declividade da tubulação é maior que a máxima recomendada (v>5m/s), pode-se projetar vários poços de visita com tubos de queda.
DISSIPADORES DE ENERGIA Alternativas: Pode-se projetar os coletores com degraus, de modo que a energia seja dissipada e a velocidade de escoamento fique abaixo dos valores máximos recomendados.
DISSIPADORES DE ENERGIA Alternativas: Projetar degraus dentro dos poços de visita.
DISSIPADORES DE ENERGIA Alternativas: Projetar o poço de visita com um colchão de água para amortecer a queda dágua do coletor afluente.
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO TRECHO I-15 a)Cálculo da vazão inicial: I-14 + CT-1 para a hora de maior contribuição (K2 = K/K1) + infiltração Qi = K2 x Qmi + Qinf Qmi = Qmdi +Qinf Qmi = (310 + 75) + 0,1 x (56,364+13,636) = 392 l/s Como Qmi < 751 l/s
K = 1,8
Qi = 1,8/1,2 x 392 + 7 = 584,5 = 585 l/s
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO TRECHO I-15 b)Cálculo da vazão final: I-14 + CT-1 para o dia e hora de maior contribuição (K) + infiltração, sem considerar a contribuição pluvial parasitária Qf = K x Qmf + Qinf Qmf = Qmdf +Qinf Qmf = (525 + 118) + 0,1 x (68,182+15,325) = 651 l/s Como Qmf < 751 l/s
K = 1,8
Qf = 1,8 x 643 + 8 = 1.165,4 = 1.165 l/s
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO TRECHO I-15 c)Cálculo da vazão final com contribuição pluvial parasitária: Qp = 3 l/s.km x 83,507 = 251 l/s Qf = 1.165 + 251 = 1.416 l/s d) Cálculo da declividade mínima
Imin = 0,00035 x (0,585)¯⁰′⁴⁷ = 0,00045 m/m I limite = 0,0005 m/m (adotar)
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO TRECHO I-15 e)Cálculo do diâmetro (Y/D = 0,85) Qf / I½ = 1,165 / (0,0005) ½ = 52,10 f) Cálculo das lâminas e velocidades -para a vazão inicial Qi / I½ = 0,585 / (0,0005) ½ = 26,16 Vi / I½ = 37,16 Vi = 0,83m/s -para a vazão final Qf / I½ = 52,10 Vf / I½ = 43,96
Yi / D = 0,65 Vf = 0,98m/s
D = 1,50m
Yi / D = 0,425
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO TRECHO I-15 g) Cálculo da tensão trativa β = 0,234 Para Y/D = 0,425 Rh = 0,351 σ = γ x Rh x I = 1000 x 0,351 x 0,0005 = 0,1755 kgf/m² = 1,76Pa h) Cálculo da velocidade crítica Para Y/D = 0,65 Rh = 0,432 β = 0,288 Vc = 6 x (g x Rh)½ = 6 x (9,81 x 0,432)½ = 12,35m/s i) Análise do funcionamento da tubulação, considerando a contribuição pluvial parasitária
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO TRECHO I-15 i) Análise do funcionamento da tubulação, considerando a contribuição pluvial parasitária -Verificar se com a contribuição pluvial o interceptor funciona como conduto livre (é necessário o cálculo da lâmina): Qf / I½ = 1,416 / (0,0005) ½ = 63,32
Yf/D = 0,75
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO TRECHO I-16 TAREFA DE CASA Dimensionar o trecho I-16 Preencher a planilha de cálculo Representar os resultados em planta
