Memória Descritiva corrigido

7/18/2019 Memória Descritiva corrigido

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Departamento de Engenharia Civil

Hidráulica Aplicada I

Memória Descritiva e J ustificativa de

Sistema de Drenagem de Águas

Pluviais e Residuais

J oão Luís Caetano Vidal, N.º 21200959

Rúben Filipe Rosa Lopes, N.º 21200721

Turma TP3

Ano Lectivo 2012/2013



Memória Descr itiva e Just ificativa de Sistema de Drenagemde Águas Pluviais e Residuais

Índice

1 J ustificação da Elaboração desta Memória Descritiva e J ustificativa ........... 4

2 Escolha do Tipo de Sistema de Drenagem de Águas .................................. 5

3 Estudo do Sistema Drenagem de Águas Pluviais ........................................ 7

3.1 Caudal de dimensionamento de coletores ............................................ 7

3.2 Caudal de auto-limpeza ......................................................................... 8

3.3 Dimensionamento de coletores ............................................................. 8

3.3.1 Diâmetros mínimos ............................................................................ 9

3.3.2 Inclinações mínimas .......................................................................... 9

3.3.3 Inclinações máximas ........................................................................ 10

3.4 Implantação do coletor ........................................................................ 10

3.4.1 Recobrimentos de montante e jusante do coletor ........................... 10

3.4.2 Profundidades de soleira ................................................................. 11

3.5 Verificação das velocidades mínimas e máximas ............................... 11

3.6 Apresentação dos valores de dimensionamento de coletores,implantação de coletores e câmaras de visitas ........................................................ 12

4 Estudo do Sistema de Drenagem de Águas Residuais .............................. 13

4.1 Características do Sistema .................................................................. 13

4.1.1 Estudo da Evolução da População .................................................. 13

4.1.2 Hotel ................................................................................................. 14

4.1.3 Indústria ........................................................................................... 14

4.1.4 Escola .............................................................................................. 14

4.1.5 Pequeno Comércio .......................................................................... 14

4.2 Cálculo de caudais .............................................................................. 14

4.2.1 Caudais domésticos ......................................................................... 14

4.2.2 Caudais do Hotel ............................................................................. 15

4.2.3 Caudais da Indústria ........................................................................ 15

J oão Vidal e Rúben Lopes – pág. 1




4.2.4 Caudais da Escola ........................................................................... 15

4.2.5 Caudais de infiltração ...................................................................... 16

4.3 Caudal de auto-limpeza ....................................................................... 16

4.4 Dimensionamento de coletores ........................................................... 16

4.4.1 Diâmetros mínimos .......................................................................... 17

4.4.2 Inclinações mínimas ........................................................................ 17

4.4.3 Inclinações máximas ........................................................................ 17

4.5 Implantação do coletor ........................................................................ 17

4.5.1 Recobrimentos de montante e jusante ............................................ 18

4.5.2 Profundidades de soleira ................................................................. 18

4.6 Verificação das velocidades mínimas e máximas ............................... 18

4.7 Apresentação dos valores de dimensionamento de coletores,

implantação de coletores e câmaras de visitas ........................................................ 18

5 Estação elevatória ...................................................................................... 19

5.1 Caudais drenados. .............................................................................. 19

5.1.1 Caudais domésticos. ........................................................................ 19

5.1.2 Caudais Industriais .......................................................................... 19

5.1.3 Caudais Totais ................................................................................. 19

5.2 Dimensionamento da conduta. ............................................................ 20

5.2.1 Caudais a elevar .............................................................................. 20

5.2.2 Diâmetro, classe de pressão da conduta e velocidade de

escoamento 20

5.3 Alturas de elevação das bombas e avaliação efeito do choque

hidráulico 20

5.3.1 Amplitude das ondas ....................................................................... 21

5.3.2 Verificação do choque hidráulico na secção da bomba ................... 24

5.4 Cálculo do Volume da Câmara de Aspiração ...................................... 24

5.4.1 Determinação do Volume Máximo ................................................... 25





5.4.2 Determinação do Volume Mínimo .................................................... 25

5.4.3 Volumes calculados ......................................................................... 25

5.5 Obra de entrada .................................................................................. 26

6 ANEXOS ..................................................................................................... 28





1 Just ificação da Elaboração desta Memória Descritiva e

Justificativa

Esta memória descritiva e justificativa serve de apoio à compreensão do projecto

de um Sistema de Drenagem de Águas Pluviais e Residuais de um aglomerado

populacional, justificando todas as decisões tomadas e cálculos efetuados. Este

projeto foi realizado tendo como base regulamentar o Regulamento Geral dos

Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas

Residuais (RGSPPDADAR)





por causa dos custos de exploração e nem sempre se conseguir uma qualidade boa

da água que se insere nos cursos de água após o tratamento. Por isso dimensionou-

se o sistema drenagem para este aglomerado como sendo do tipo separativo.





3 Estudo do Sistema Drenagem de Águas Pluviais

3.1 Caudal de dimensionamento de coletores

O dimensionamento dos sistemas de drenagem de águas pluviais doaglomerado populacional fez-se usando como método de cálculo o Método Racional,

visto este ser o indicado para o dimensionamento de sistemas de drenagem de águas

pluviais com uma bacia hidrográfica com área inferior a 25 km2. A fórmula do cálculo

dos caudais de dimensionamento é a seguinte:

Q�im = C× I× A

Em que C é o coeficiente de escoamento, I a intensidade de precipitação e A a

área da bacia hidrográfica que é drenada para o coletor.

Para o cálculo do coeficiente de escoamento (C) é necessário saber a

percentagem de área da bacia hidrográfica que foi impermeabilizada devido à

construção de edifícios e estradas, o tipo de terreno da bacia e a sua inclinação. No

caso da bacia hidrográfica do agregado populacional a percentagem de área

impermeáveis é de 40% e terreno presente é um solo semi-compacto e é inclinado.

Consultando o Anexo X do RGSPPDADAR, o valor do coeficiente de escoamento

obtido é de 0,48.

Para o cálculo da intensidade de precipitação é necessário saber a região e o

tempo de retorno. A região onde o aglomerado populacional está inserido é a região A

e tempo de retorno de 10 anos. Consultando as tabelas IDF obtém-se I = 290,48 x tc -

0,549, em que tc é o tempo de concentração e é expresso em minutos. O tempo de

concentração é igual ao tempo necessário para que a gota de água mais afastada do

sistema de drenagem entre neste (te) mais o tempo de percurso dessa gota dentro

sistema (tp). Para o terreno em questão o tempo de entrada nos coletores é de 10 min.

O tempo de percurso é obtido pela fórmula abaixo, sendo L o comprimento do coletor

em metros e V a velocidade de escoamento no interior do coletor, expressa em m/s.

Por uma questão de simplificação adotou-se V igual à velocidade máxima do

escoamento no interior do coletor.

tp =L

V × 60 (min)





Quadro I – Valores regulamentares definidos no RGSPPDADAR para Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais

3.3.1 Diâmetros mínimos

Os coletores são dimensionados para o maior de 3 diâmetros mínimos, um

devido à velocidade máxima, um devido à inclinação máxima e um último sendo o

mínimo regulamentar nominal

Para obter o diâmetro mínimo do coletor para escoar o caudal máximo à

velocidade máxima usa-se a fórmula simplificada de Manning-Strikler indicada abaixo.

Dmin v = 8 × Qmax

Vmax × (θ sen θ))

θ é igual 2 x arc cos(1 - 2a) e é expresso em radianos. a igual ao quociente

entre a altura da lâmina líquida e o diâmetro interno do coletor. Para o caudal máximo

e velocidade máxima, admite que a é igual 0,94.

Para obter o diâmetro mínimo do coletor para escoar o caudal máximo com a

inclinação máxima usa-se a fórmula simplificada de Manning-Strickler indicada abaixo.

Dmini = 20,159 xQmax

Ks x imax 38�x

θ14�

(θ sen θ)58�

Nesta fórmula θ é calculado para um valor de a igual 0,94.

3.3.2 Inclinações mínimas

O coletor deverá ter também uma inclinação mínima para que sejam cumpridas

as disposições regulamentares da velocidade mínima, da altura máxima da lâmina

líquida e da inclinação mínima regulamentar. A inclinação mínima será a maior dos

três valores.

A inclinação mínima do coletor devido à velocidade mínima é obtida pela fórmula

abaixo.

iminv = 20,159xQal

KsxD83� x

θ23�

(θ−sen θ)53� 2

, com (θ sen θ) =8xQal

D2xVmin

A inclinação mínima do coletor devido à altura máxima da lâmina líquida é obtida

pela fórmula abaixo.





Quando tal se verifica, o recobrimento de jusante é igual a

R jus = R mont + L imin CTmont CT jusL

3.4.1.2 Situação 2 – Terreno inclinado (atinge a profundidade mínima a jusante)

R mont + L imin CTmont CT jusL

≤ R minjus

R mont + L imax CTmont CT jusL

≥ R minjus

Quando tal se verifica, o coletor deve ser implantado com uma inclinação entre o

mínimo e o máximo obtidos para o coletor e o recobrimento de jusante será igual aomínimo regulamentar.

3.4.1.3 Situação 3 – Terreno muito inclinado (necessi ta de queda a montante)

R mont + L imax CTmont CT jus

L < R minjus

Quando tal se verifica, o coletor deverá ser implantado com a inclinação

máxima, o recobrimento a jusante será ao recobrimento mínimo regulamentar e

haverá uma queda no interior da câmara de visita. Caso a queda seja superior a 0,5

m, esta deve ser guiada conforme desenhos em anexo.

3.4.2 Profundidades de soleira

A profundidade de soleira de um coletor é igual à soma do recobrimento, da

espessura do coletor e do seu diâmetro interno. Será necessário saber estes valores

para fazer a implantação dos coletores de drenagem de águas residuais mais tarde.

3.5 Verificação das velocidades mínimas e máximas

A velocidade de escoamento no interior do coletor é igual ao quociente entre o

caudal no coletor e área molhada. Esta deverá ser maior do que velocidade mínima e

menor que a velocidade máxima.





3.6 Apresentação dos valores de dimensionamento de coletores, implantação

de coletores e câmaras de visitas

Os valores de dimensionamento do sistema de águas de drenagem de pluviais

serão apresentados em anexo.





4 Estudo do Sistema de Drenagem de Águas Residuais

4.1 Característ icas do Sistema

4.1.1 Estudo da Evolução da População

Para estimativa da população do aglomerado no horizonte de projecto, foram

recolhidos dados dos Censos Populacionais do aglomerado em estudo. Estes valores

são iguais aos valores utilizados no dimensionamento do sistema de abastecimento de

água.

Ano População

1960 5532

1970 5988

1981 6489

1991 6945

2001 7401

2011 7856

Quadro II - Dados do Censos Populacionais

Através de métodos matemáticos, foi calculado o crescimento populacional pordois métodos, crescimento aritmético e crescimento geométrico, obtendo-se as

seguintes equações.

Crescimento Aritmético Crescimento Geométrico

Pt = -83790,208 + 45,750 × t Pt = (7,96575×10-3)e(0,00689⋅t)

Quadro III - Equações para o cálculo da população futura

Os valores obtidos para a população futura foram os seguintes:

Ano Crescimento Aritmético Crescimento Geométrico

2013 7947 8419

2033 8859 9663

2053 9770 11091

r2 1.00000 0,99740





Como o coeficiente de correlação linear no crescimento aritmético é superior,

foram utilizados os valores obtidos da população futura por esta equação.

4.1.2 Hotel

Neste aglomerado populacional existe um hotel com capacidade para 100

hospedes.

4.1.3 Indústria

Neste aglomerado populacional existe uma indústria panificadora que produz por

dia 8000 pães e que tem como período de funcionamento das 8 às 12 e das 13 às 17

horas.

4.1.4 Escola

Neste aglomerado populacional existe uma escola com capacidade para 500

alunos e na qual trabalham 20 funcionários e que tem como período de funcionamento

das 8 às 12 e das 13 às 17 horas.

4.1.5 Pequeno Comércio

Neste aglomerado populacional existe pequeno comércio, que por falta de

dados, será incluído nos consumos domésticos.

4.2 Cálcu lo de caudais

4.2.1 Caudais domésticos

Os valores obtidos de capitação para os consumos domésticos no sistema de

abastecimento de águas são apresentados abaixo no quadro. Nestes consumos foram

adicionados os valores de consumos do pequeno comércio

Ano Capitação (l/hab.dia)2013 150

2033 189

2053 237

Quadro IV - Capitações

O cálculo do caudal médio diário (Qmd) é obtido por uma fórmula em tudo

idêntica à fórmula utilizada nos sistemas de abastecimento de água, mas esta é





afetada um fator de afluência, pois nem toda a água que é consumida vai parar ao

sistema de drenagem de água residuais. Nesta fórmula P é a população servida pelo

coletor e não a população total.

Qmd=�×�

24 X 3600 x f a (m3/dia)

Para o cálculo do fator de ponta instântaneo (f pi) de cada coletor foi usada

fórmula abaixo.

f pi= 1,5 +60√

O cálculo do caudal de ponta instântaneo (Qpi) é obtido pelo produto do caudal

médio diário pelo fator de ponta inst, conforme abaixo.

Qpi= f pi× Qmd (m3/dia)

4.2.2 Caudais do Hotel

Não existe nenhuma fórmula normalizada para o cálculo das capitações por

hóspede, mas normalmente é considerado como mais correto o valor de 500 l/hab.dia.

Como os consumos de água nos hotéis são essencialmente devido a banhos e a

confeção de refeições, foi considerado um fator de afluência igual a 1. Os valores de

caudal obtidos são iguais 1,74 l/s. Este caudal está próximo do valor obtido para a

descarga de um autoclismo, por isso resolveu-se aumentar o caudal que aflui ao

sistema de drenagem de águas residuais para 4 l/s.

4.2.3 Caudais da Indústria

A capitação da indústria panificadora é de 0,5l/pão.dia e mantém-se igual no

horizonte de projeto. O caudal médio diário (Qmd) é de 4 m3 e não foi afetado pelo fator

de afluência. O caudal de ponta instantâneo obtido é de 0,139 l/s. Novamente

resolveu-se corrigir este valor de caudal e usou-se como caudal de dimensionamento

o valor de 0,4 l/s.

4.2.4 Caudais da Escola

Tal como nas capitações do hotel, não existem fórmulas para o cálculo das

capitações, mas os valores usados normalmente em projeto é de 40 l/hab.dia, no caso

de alunos e de 50 l/hab.dia no caso dos funcionários. O caudal de ponta instantâneo

obtido no dimensionamento da rede de abastecimento de águas foi de 0,729 l/s.





Novamente resolveu-se aumentar o valor do caudal de ponta instantâneo, desta vês

para o valor de 1,5 l/s.

4.2.5 Caudais de inf ilt ração

Estes caudais devem-se à água existente nos terrenos e devem ser ponderados

no dimensionamento de novos sistemas. Por isso, segundo a alínea a) do Artigo 126.º

do RGSPPDADAR deve-se considerar para sistemas de drenagem com diâmetros

inferiores a 300 mm deve-se considerar um caudal de infiltração igual ao caudal médio

diário do ano quarenta nos coletores de drenagem de águas residuais.

4.3 Caudal de auto-limpeza

Tal como nos coletores de drenagem de águas residuais, deverá garantir-se um

caudal mínimo drenado no coletor. Este valor será utilizado para a garantia da

velocidade mínima de escoamento no interior do coletor imposta pelo regulamento. O

caudal de auto-limpeza será igual ao caudal de ponta do ano 0 de horizonte de

projeto. Este caudal de dimensionamento deverá ser sempre maior a 1,5 l/s, o caudal

de descarga de um autoclismo.

4.4 Dimensionamento de coletores

Segundo o RGSPPDADAR, o dimensionamento dos coletores de drenagem de

águas residuais não deve ser feito a secção cheia, definindo uma altura máxima da

lâmina líquida de 0,5 para coletores com diâmetro interior inferior a 500 mm e de 0,75

para coletores acima desse diâmetro. Estas alturas da lâmina líquida são definidas

para haja ventilação do coletor.

O dimensionamento dos coletores é feita recorrendo à formula de Manning-

Strickler, mas para o caso dos coletores de drenagem de águas residuais o coeficiente

de rugosidade é de 90 m1/3/s.

Tal como para os coletores de drenagem de águas pluviais, o RGSPPDADAR

define uma velocidade mínima e máxima, um diâmetro mínimo nominal e também uma

inclinação mínima e máxima, para os coletores de drenagem de águas residuais.

Apresentam-se no quadro abaixo os valores definidos neste.

Velocidade mínima (m/s) 0,6

Velocidade máxima (m/s) 3





superiores a 3 m, por forma a não ter custos muito grandes na instalação dos

coletores. Quando tal se verificar, dever-se-á aumentar o diâmetro do coletor, por

forma a diminuir a inclinação deste e os recobrimentos.

4.5.1 Recobrimentos de montante e jusante

O recobrimento do coletor de saída da câmara de visita deverá ser maior ou

igual do que o recobrimento dos coletores que entram nesta.

Existem três situações de cálculo para o recobrimento de jusante dos coletores,

tal como explicadas no cálculo dos recobrimentos dos coletores de águas pluviais.

4.5.2 Profundidades de soleira

A profundidade de soleira de um coletor é igual à soma do recobrimento, daespessura do coletor e do seu diâmetro interno.

4.6 Verificação das velocidades mínimas e máximas

A velocidade de escoamento no interior do coletor é igual ao quociente entre o

caudal no coletor e área molhada. Esta deverá ser maior do que velocidade mínima e

menor que a velocidade máxima.

4.7 Apresentação dos valores de dimensionamento de coletores, implantação

de coletores e câmaras de visitas

Os valores de dimensionamento do sistema de águas de drenagem de pluviais

serão apresentados em anexo.





5 Estação elevatória

É necessário uma estação elevatória para transportar o caudal drenado numa

das ramificações do sistema de drenagem de águas residuais, para que esta seja

tratado na ETAR. A estação elevatória deve estar localizada num local onde não

cause impacto urbanístico, isto é, que o ruido provocado pelas bombas não seja

ouvido nas habitações e que tenha fornecimento de energia elétrica. Deve se ter

atenção aos níveis freáticos, para que estes não afetem a câmara de aspiração,

devido a efeitos de impulsão nesta.

5.1 Caudais drenados.

5.1.1 Caudais domésticos.

Ano 0 20 40

População Servida 4627 5210 5793

Caudal Médio (l/s) 6,426 9,118 12,712

Fator de pontainstantâneo

2,382 2,331 2,288

Caudal de pontainstantâneo (l/s) 15,308 21,255 29,090

Quadro VI - População Servida e Caudais Domésti cos

5.1.2 Caudais Industriais

Ano 0 20 40

Caudal Médio (l/s) 0,250 0,250 0,250

Caudal de pontainstantâneo (l/s)

0,400 0,400 0,400

Quadro VII - Caudais Indust riais

5.1.3 Caudais Totais

Ano 0 20 40

Caudal Médio (l/s) 6,676 9,368 12,962

Caudal de pontainstantâneo (l/s)

15,708 21,655 29,490

Caudal de máximoafluente (l/s)

22,384 31,023 42,452

Quadro VIII - Caudais máximos afluentes





5.2 Dimensionamento da conduta.

5.2.1 Caudais a elevar

Os caudais a elevar pela conduta deveram ser superiores aos caudais afluentes

à câmara de aspiração, para que as bombas não estejam sempre a funcionar em

contínuo. Por isso admitiu-se os caudais abaixo para o dimensionamento das bombas

e da conduta.

Ano 20 40

Caudal elevado (l/s) 35 45

Quadro IX - Caudal Bombado

5.2.2 Diâmetro, classe de pressão da conduta e velocidade de escoamentoA conduta será dimensionada para o caudal do ano quarenta. O material a usar

nesta será PEAD. Para se obter o diâmetro para a conduta, será utilizada uma

velocidade económica de 1 m/s. O diâmetro económico obtido é de 239,4 mm. A

diferença de cotas entre a aspiração e a restituição é de apenas 7,9 m. Como esta é

tão baixa, mesmo com os efeitos do choque hidráulico, não iremos considerar uma

classe de pressão superior a 0,63 MPa na conduta.

Com estas duas informações escolhemos uma conduta de DN 250 que temuma espessura de 11,9 mm. O seu diâmetro interno é de 226,2 mm.

Recorrendo às formulas do caudal Q = V x A, calculou-se a velocidade do

escoamento no interior da conduta. Abaixo apresentam-se os valores obtidos.

Ano 20 40

Velocidade de escoamento(m/s) 0,87 1,12

Quadro X - Veloc idade de Escoamento

5.3 Alturas de elevação das bombas e avaliação efeito do choque hidráulico

O choque hidráulico é a variação de pressão no interior de uma conduta devido à

variação de velocidade do líquido que é conduzido no seu interior. Este fenómeno

tanto pode ocorrer com o aumento ou a diminuição de caudal.

Para ter a certeza que o choque hidráulico não provoca quaisquer problemas à

conduta, tem de se garantir que a pressão máxima atingida no interior da conduta é

inferior à pressão de rotura da conduta, que no caso da conduta utilizada na elevatória





é de 0,63MPa, que são aproximadamente 60 m.c.a. e que a pressão mínima que se

pode registar é de 0 m.c.a.

Para a adutora em questão, vai-se calcular o efeito do choque hidráulico para a

paragem da bombas, fazendo essa análise para os primeiros 20 anos e para os

segundos 20 anos, pois a bomba que estará nos primeiros 20 anos não será igual à

dos segundos 20 anos.

5.3.1 Amplitude das ondas

5.3.1.1 Dados da conduta

No quadro abaixo apresenta-se os dados iniciais para a conduta em

questão.

Comprimento da Conduta (m) 220,00

Recobrimento da Conduta (m) 1,00

Pressão Máxima Admissível (m.c.a) 60,00

Pressão Mínima Admissível (m.c.a) 0,00

Diâmetro Nominal Conduta (mm) 250,0

Espessura conduta (mm) 11,9

Diâmetro Interno Conduta (mm) 226,2

Cota da aspiração (m) 15,00

Cota da restituição (m) 22,90

Altura geométrica (m) 7,9

Cota da bomba (m) 15,00Quadro XI –Dados da condu ta

5.3.1.2 Perdas de Carga e Altura de Elevação

O cálculo da perda de carga unitária fez-se com recurso à formula monómia Q=

46,22 x D2,674 x j0,553. Depois de ter a perda de carga unitária, multiplicou-se esse valor

pelo comprimento total da conduta para obter o valor da perda de carga contínua.

Depois de obter o valor de perda de carga contínua assumiu-se um valor de 10%

destas como perdas de cargas singulares. A altura total de elevação é igual ao

somatório da altura geométrica mais as perdas de carga contínuas e as perdas de

carga singulares. No quadro abaixo apresentam-se os valores obtidos.





Ano 20 40

Perdas de Carga Contínuas(m.c.a) 0,66 1,04

Perdas de Carga Singulares

(m.c.a.)

0,07 0,10

Altura de Elevação (m.c.a.) 8,63 9,05

Quadro XII - Perdas de Carga e Altura de Elevação

5.3.1.3 Tempo de anulação do escoamento

O tempo de anulação do escoamento é o obtido pelo método proposto por

Rosich, usando a seguinte fórmula:

Ta = C +K ∙ L ∙ Vg ∙ Ht

Em que:

Ta – tempo de anulação do escoamento (s);C – parâmetro que depende da inclinação, i, da conduta elevatória, devendo

esta ser calculada pelo quociente entre a altura total de elevação e o comprimento daconduta elevatória (s);

K – coeficiente que depende do comprimento da conduta elevatória;L – comprimento da conduta (m)V0– velocidade do escoamento (m/s)

g – aceleração gravítica - 9,8 m/s2

Ht – altura total de elevação (m).

Utilizando os valores obtidos anteriormente das alturas totais de elevação e das

velocidades para os primeiros e para os segundos 20 anos, obteve-se os valores que

são apresentados no quadro abaixo

1os 20 anos 2os 20 anos

i (%) 3,92% 4,11%

C (s) 1,00 1,00

K 2,00 2,00

Ta (s) 5,53 6,56

Quadro XIII - Tempos de anulação do caudal para os do is períodos

5.3.1.4 Tempo de Fase

O tempo de fase é o tempo que a onda de pressões demora a percorrer a

conduta o comprimento total da conduta e voltar ao ponto de partida. Para calcular





este tempo é necessário saber a celeridade da onda de pressões, que se obtém

através da fórmula:

a = ερ 1 + εE∙ D

e

em que:

ρ – massa específica do líquido (kg/m3);ε – módulo de elasticidade volumétrica do líquido (N/m2=Pa);E − módulo de elasticidade do material da conduta (N/m2=Pa);D – diâmetro interno da conduta (mm);e – espessura das paredes da conduta (mm).

ε (GPa) 1,50

ρ (kg/m3) 1000,00

E (GPa) 1,96

a (m/s) 275,4

Quadro XIV - Cálculo da Celeridade

Após o cálculo da celeridade, calculou-se o tempo de fase, através da fórmula:

Tf =2 × L

a =2 × 220

275,4 = 1,60 s

5.3.1.5 Tipo de Manobra

As manobras de variação do caudal tanto pode classificar-se como rápidas ou

lentas. Isto influência o comportamento das ondas de pressão dentro da conduta.

Caso a manobra seja rápida, ou seja, que o tempo de manobra seja menor que o

tempo de fase, utiliza-se a fórmula de Allievi para o cálculo da amplitude da onda de

pressões. Caso a manobra seja, ou seja, que o tempo de manobra seja maior que o

tempo de fase, utiliza-se a fórmula de Michaud.

Como se pode verificar pelos tempos obtidos, a manobra de paragem da

bomba é classificada como lenta tanto para os primeiros como para os segundos 20

anos, logo para o cálculo da amplitude das ondas de pressão tem de usar-se a fórmula

de Michaud.





5.3.1.6 Fórmula de Michaud

Conforme referido no ponto anterior, tem de usar-se a fórmula de Michaud para

o cálculo da amplitude das ondas de pressão nos primeiros e nos segundos 20 anos.

A fórmula é a seguinte:

∆pγ

= ±a x ∆Vg x Tman

= ±a x ( V0 0)

g x Tman

No quadro abaixo apresenta-se os valores obtidos para os diferentes períodos.

Primeiros 20 Anos Segundos 20 anos

∆pγ (m) 7,07 7,67

Quadro XV - Amplitude das ondas de choque

5.3.2 Verificação do choque hidráulico na secção da bomba

Após os cálculos da amplitude da onda de choque hidráulico para os dois

períodos de tempo, temos que verificar se a pressão máxima na secção da bomba é

superior à pressão de rotura da conduta e se a pressão mínima registada é superior a

0 m.c.a. A pressão máxima na secção da bomba é obtida pela soma entre altura

máxima de elevação e amplitude da onda de choque. J á a pressão mínima é obtida

pela diferença entre altura máxima de elevação e amplitude da onda de choque.

No quadro abaixo apresenta-se os valores obtidos para as pressões máximas e

mínimas

Valor de Pressão(m.c.a)

Limite(m.c.a) Verificação

Pressão máximaprimeiros 20 anos 15,70 60,00 Verifica

Pressão mínimaprimeiros 20 anos 0,83 0,00 Verifica

Pressão máxima

segundos 20 anos 16,71 60,00 VerificaPressão mínima

segundos 20 anos 0,23 0,00 Verifica

Quadro XVI - Pressões Mínimas e Máximas devido ao choque hidráuli co

5.4 Cálculo do Volume da Câmara de Aspiração

Definiu-se que seriam instaladas duas bombas na câmara de aspiração, uma de

serviço e outra de emergência. Para evitar que a bomba de emergência tenha

problemas, as bombas trabalharam rotativamente, estando uma parada e outra a

trabalhar e no arranque seguinte o contrário. Estas deverão ter um controlador





automático que as faça arrancar ao final de dez minutos caso nível máximo da câmara

de aspiração não seja atingido.

5.4.1 Determinação do Volume Máximo

O volume máximo que poderá ser retido na câmara antes de ser elevado tem a

ver a com o tempo máximo de retenção que vem no regulamento, que são 10 minutos.

tmaxret =Vmáx

60.Qm0

+Vmáx

60Qb Qm0 tmáx.ret. – tempo máximo de retenção (10 min);

Vmáx – volume máximo da câmara de aspiração (m3);

Qb – caudal bombeado (m3

/s);Qm0 – caudal médio afluente no ano 0 da bomba (m3/s).

5.4.2 Determinação do Volume Mínimo

O volume mínimo que poderá ser retido na câmara tem a ver com o número de

arranques por hora da bomba. O número máximo de arranques de uma bomba é 6,

por uma questão de vida útil das bombas. Se considerarmos a existência de duas

bombas na câmara de aspiração e que funcionem alternadas, o número máximo de

arranques passa a 12.

tentre arranques =60

N=Vmin

60Qa

+Vmin

60 Qb Qa

tentre arranques – tempo entre dois arranques consecutivos (min);

N – Número máximo de arranques por hora do equipamento;

Vmín – volume mínimo da câmara de aspiração (m3);

Qb – caudal bombeado (m3/s);

Qa – caudal afluente à estação elevatória (m3/s)Qmáx – caudal máximo afluente à estação elevatória (m3/s).

se Qmáx >Qb2 então Qa =

Q2 , se Qmáx <Qb2 então Qa = Qmáx.

5.4.3 Volumes calculados

Valores utilizados no cálculo dos volumes:

• Tempo máximo de retenção: 10 minutos

• Número de arranques por hora: 12





1os 20 anos 2os 20 anos

Caudal elevado (l/s) = 35,00 45,00

Caudal máximo afluente ano

20 / 40 (l/s) =31,02 42,45

Caudal médio afluente ano 0/ 20 (l/s) =

6,68 9,37

Quadro XVII - Caudais de dimensionamento

Volume Mínimo (m3) 2,63 3,38

Volume Máximo (m3) 3,24 4,45

Quadro XVIII – Volumes mínimos e máximos para câmara de aspiração

5.5 Disposições construtivas da obra de entrada e da câmara de aspiração

Deverá haver uma grade na entrada para a câmara de aspiração, por forma aque os materiais grosseiros não entrem na bomba. Esta deve ser automática na

recolha destes materiais.

Optou-se pelo uso de anéis circulares para a construção da câmara de

aspiração. Estes terão um diâmetro de 2,0 m. O volume usado com máximo para o

dimensionamento da câmara é de 5 m3. A câmara deverá ter uma altura mínima de 2

m, o que dará alguma folga para a altura mínima a que as bombas deverão trabalhar (

0,3m) e para a nível máximo de emergência, que foi definido para o volume de 5 m3.

Caso as bombas não arranquem após o nível de emergência, deverá haver um ralo de

topo na câmara que permita a saída dos efluentes para fora da câmara para locais

onde não causem dano ambiental. Outros pormenores serão descritos nas peças

desenhadas.





6 ANEXOS

• Dimensionamento dos coletores pluviais

o Dados Gerais

o Cálculo Caudais

o Diâmetros

o Inclinações

o Implantação

o Máximos

o Mínimos

• Dimensionamento dos coletores domésticos

o Dados Gerais

o Cálculo Caudais

o Diâmetros

o Inclinações

o Implantação

o Máximos

o Mínimos

• Peças desenhadas

o

Planta De Implantação Da Redeo Perfis Transversais Pluvial

o Perfis Transversais Domésticas

o Pormenores:

Câmaras De Visita

Boca De Saída De Descarga Final

Estação elevatória

Inserção de ramal doméstico

Sumidouro com câmara de retenção de sólidos Vala de Coletores





DIMENSIONAMENTO DOS

COLETORES PLUVIAIS





DIMENSIONAMENTO DE

COLETORES DOMÉSTICOS





PEÇAS DESENHADAS

Memória Descritiva corrigido

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