Rede Agronomia

Rede dos Engenheiros Agrônomos do Brasil

CONDUÇÃO DA ÁGUA EM CANAIS DE SEÇÃO CIRCULAR

Engo. Agro. José Luiz Viana do Couto

joseluiz@cohidro.com.br

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO

Há 3 fatores que afetam o fluxo da água nos canais: declividade do fundo (I), rugosidade das paredes (n) e forma da seção transversal (A).

A própria definição de Hidráulica (Hydor = água + Aulos =conduto) tem a ver com canais. Para dois canais com um mesmo material de fabricação (rugosidade), a mesma área molhada e igual declividade, quanto menor a extensão da seção transversal em contato com a água (perímetro molhado), maior será a velocidade média do escoamento e, em consequência, maior será também a vazão ou descarga. E essa vantagem, só a seção transversal de formato circular nos propicia.

VARIEDADE DE APLICAÇÕES

A facilidade de usarmos tubos comerciais, principalmente os de PVC rígidos – por serem lisos, leves, resistentes, baratos e duráveis – para transportar água por gravidade (o que justifica o termo “canais”) no meio rural, enseja uma gama variada de aplicações: irrigação por tubos janelados, sifões rígidos para canais em concreto (ainda na irrigação por sulcos), alimentação de tanques de piscicultura e, até mesmo a construção de redes de esgotos sanitários.

AS REDES DE ESGOTO

A altura da lâmina de água nos tubos de esgoto sanitário, por norma, deve ser projetada para meia seção ou, no máximo, a 2/3 ou 75% do diâmetro. Isso, para deixar espaço para o escapamento dos gases que normalmente se formam no seu interior.

Exemplo de cálculo

Transcrito do livro “Sistemas de Esgotos Sanitários”, CETESB, São Paulo, 1977, pág. 53 (vide Figura abaixo). A estratégia é pesquisar um diâmetro comercial que conduza a vazão de projeto, com a declividade arbitrada, trabalhando à meia seção. A partir daí, calculamos a Profundidade Relativa (razão entre as duas vazões) e multiplicamos essa relação pelo diâmetro encontrado, para estimar a lâmina d´água. O mesmo valor de Profundidade Relativa servirá para, através de um ábaco (gráfico), ajustar a velocidade do fluxo calculado na tabela para o seu valor real (dado pela vazão de projeto).

Fórmula de Kutter

V = C.R1/2.I1/2

C = [23 +(0,00155/I) + (1/n)]/[1 + (23 + 0,00155/I)+ (n/Raiz(R))] onde:

V = velocidade média do escoamento (m/s)

R = A/P = raio hidráulico (m)

A = (π.D2)/4 = área molhada (m2)

P = 2.π.r = perímetro molhado (m)

r = raio do tubo (m)

π = 3,14

I = declividade da tubulação (m/m)

C = coeficiente de Kutter (adimensional)

n = coeficiente de rugosidade de Manning (tabelado)

Q = A.V = vazão ou descarga (m3/s)

A Figura a seguir é uma planilha elaborada por nós para a escolha do diâmetro que atenda à vazão de projeto, e pode ser baixada gratuitamente no site de Irrigazine. Nela, algumas colunas com as fórmulas parciais foram ocultas e, entrando-se com a vazão (Q1) e declividade (I), basta procurar na coluna dos diâmetros comerciais, aquele cuja vazão (Q2) é igual ou imediatamente superior à do enunciado; no caso, D = 250 mm.

 

CONSIDERAÇÕES FINAIS

1 – Os dados da Tabela da planilha só são válidos para meia seção e declividade de 0,009 m/m.

2 – Para outra declividade, basta digitar o seu valor na célula C7 (no lugar de 0,009).

3 – O mesmo vale para a vazão (célula C6) que, no caso dos esgotos domésticos, costuma variar entre 0,75 e 0,85 (o mais comum é 0,80) do consumo de água potável.

4 – Os per capita de abastecimento de água variam de 100 a 300 L/hab.dia no Brasil mas, nas zonas servidas por torneiras públicas, pode ser de apenas 30 L/hab.dia.

5 – Para minimizar escavações, sempre que possível, a tubulação deve ser assentada paralela à superfície do terreno e, assim, tem a mesma declividade que este, desde que V => 0,60 m/s, para evitar deposições no interior do tubo. Para Kutter, Imín. = 0,0022 m/m (D = 300 mm).

6 – A velocidade máxima é de 2,40 m/s para canalizações de concreto e de 4,45 a 6,00 m/s para canalizações vidradas (Fonte:  Sistema de Esgotos Sanitários, CETESB, 1977, pág.52).

7 – Outros parâmetros de projeto podem ser vistos na minha página pessoal:

http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/esg5.htm

8 – Bibliografia. Canais de Irrigação. COUTO, J.L.V., Imprensa Universitária da UFRRJ, Seropédica-RJ, 1990, 33 pág.

A mesma tecnologia (a irrigação) que nos ajudou a ser a 2ª. potência agrícola do planeta e a 6ª. economia mundial, pode emprestar uma das suas ferramentas (o cálculo hidráulico) para que, num mutirão tecnológico, projetemos pequenos canais neste País, onde metade dos domicílios não está ligada à rede de esgotos. Estou fazendo a minha parte; agora, o bastão está com você.     

Veja arquivo para Download

Ramal de Esgotos.xlsx

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Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 14 setembro 2015 às 16:30

De nada, Balduino. Faça um bom proveito dela.

A Hidráulica é de muita utilidade, para nós Agrônomos.

Um abraço.

Comentário de Balduino Puerari Custódio em 14 setembro 2015 às 10:37

Muito Obrigado, José Luiz por disponibilizar esta planilha. Atenciosamente, Balduino

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 9 setembro 2015 às 15:19

Obrigado, Gilberto

Por ter disponibilizado a minha planilha para download.

Um abraço,

José Luiz

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 7 setembro 2015 às 18:19

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 7 setembro 2015 às 16:08

E mais este, mais amigável:

http://ponce.sdsu.edu/onlinechannel03.php

Bom proveito.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 7 setembro 2015 às 16:01

Para quem não é muito fã de planilha, encontrei este site onde, entrando-se apenas com o diâmetro e a lâmina d´água, obtém-se com um único clique, 5 outras medidas (do canal de seção circular):

http://www.lmnoeng.com/circular.php

 

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 6 setembro 2015 às 15:39

Obrigado, Gilberto.

Vamos ver se a Hidráulica ainda desperta o interesse dos colegas de profissão.

Um abraço

Comentário de Gilberto Fugimoto em 6 setembro 2015 às 11:17

Ola José Luiz,

Inclui o arquivo para Download com destaque para melhor visualização.

abraços

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 4 setembro 2015 às 19:52

O desenho (ábaco) mostrado na planilha foi copiado deste site:

http://wisconsindot.gov/rdwy/fdm/fd-13-25-035att.pdf#fd13-25a35.1

onde há vários outros, de interesse.

Pedi ao Gilberto Fugimoto que disponibilizasse a minha PLANILHA para todos os interessados, já que, segundo ele, foi um dos assuntos mais visualizados aqui na Rede Agronomia (2 anos atrás, é claro).

Bom proveito.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 4 setembro 2015 às 19:16

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