Inclinação Adequada em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais

A inclinação das tubagens em sistemas de drenagem de águas residuais é um parâmetro crítico que influencia directamente a eficiência do transporte de efluentes, prevenindo obstruções, deposição de sólidos e mau funcionamento da rede. Este estudo aborda as normas técnicas europeias, recomendações de dimensionamento e critérios de projecto, com base em referências bibliográficas e estudos consolidados.

2. Normas Técnicas Europeias Relevantes

2.1. EN 12056: Sistemas de Drenagem por Gravidade no Interior de Edifícios

A norma EN 12056 estabelece os princípios para o dimensionamento de sistemas de drenagem por gravidade, incluindo inclinações mínimas e máximas para diferentes diâmetros de tubagem.

• Tubos horizontais (ramais e coletores):
• Diâmetro DN 50 a DN 100: Inclinação mínima de 2% (20 mm/m).
• Diâmetro DN 125 a DN 150: Inclinação mínima de 1% (10 mm/m).
• Diâmetro ≥ DN 200: Inclinação mínima de 0,5% (5 mm/m).

Fonte: EN 12056-2:2000 - Gravity drainage systems inside buildings - Part 2: Sanitary pipework, layout and calculation

 

2.2. EN 752: Sistemas de Drenagem no Exterior de Edifícios

A norma EN 752 regula o dimensionamento de redes de drenagem no exterior, incluindo critérios de inclinação para evitar sedimentação e garantir autolimpeza.

• Inclinação mínima recomendada:
• DN 150 a DN 300: 0,5% a 1% (5 a 10 mm/m).
• DN > 300: Pode ser reduzida para 0,3% (3 mm/m) se justificado por cálculos hidráulicos.

Fonte: EN 752:2017 - Drain and sewer systems outside buildings

3. Fundamentos Técnicos da Inclinação em Sistemas de Drenagem

3.1. Velocidade de Autolimpeza

Para evitar deposição de sólidos, a velocidade do fluxo deve ser suficiente para transportar partículas. A norma EN 752 recomenda:

• Velocidade mínima: 0,7 m/s (em condições de caudal mínimo).
• Velocidade máxima: 2,5 m/s (para evitar erosão e ruído excessivo).

 

3.2. Equação de Manning-Strickler

A inclinação (S) pode ser calculada usando a fórmula de Manning:

Referência: Chow, V.T. (1959) - Open-Channel Hydraulics

 

Exemplo Prático:

Equação de Manning-Strickler (Formulação para Cálculo da Inclinação)

Reorganizando para calcular a inclinação (S):

- Determinar a inclinação necessária para um tubo de DN 150 (0.15 m de diâmetro interno) em PVC, garantindo uma velocidade mínima de autolimpeza de 0.7 m/s.

Dados de Entrada:

• Diâmetro interno (D): 0.15 m (tubo circular cheio)
• Velocidade desejada (v): 0.7 m/s
• Coeficiente de rugosidade (n): 0.009 (PVC)
• Raio hidráulico (R): Para tubo circular cheio, R = D/4 = 0,15/4 = 0,0375m

 

Aplicar a Equação de Manning Reorganizada

 

Converter para Percentagem

S(%) = 0.0031 × 100 ≈ 0.31%

 

Resultado e Análise:

• Inclinação calculada: 0.31% (≈ 3.1 mm/m).
• Comparação com normas:
• EN 12056 recomenda 1% (10 mm/m) para DN 150.

 

Justificativa do Ajuste:

1. Margem de Segurança:
• O cálculo teórico assume fluxo contínuo e pleno, mas na prática, caudais variam.
• Exemplo: Se o caudal diminuir 50%, a velocidade cairia para ~0.35 m/s (< 0.7 m/s), aumentando risco de sedimentação.
2. Fórmula Revisada com Fator de Segurança (k = 1.5)

• Mesmo com este factor, ainda temos o Smin abaixo de 1%. Com isso a Norma prevalece.

Tabela Resumo do Cálculo

Velocidade calculada com Smin = 1%:

(Dentro do limite máximo de 2.5 m/s).

 

Parâmetro	Valor Teórico	Valor Normativo (EN 12056)
Inclinação (S)	0.31%	1%
Velocidade resultante	0.7 m/s	~1.3 m/s
Adequação a DN 150	Insuficiente	Conforme

 

Recomendações Finais

• Use 1% de inclinação, mesmo que o cálculo teórico permita menos.
• Se possível, teste com caudal real (ex.: simulação em software como o EPANET).
• Em troços curtos (< 1 m), aceitam-se inclinações até 0.5% se justificado por projecto.

Fonte Normativa:

• EN 12056-2:2000 (§4.2.2): "Inclinações inferiores a 1% só são permitidas se comprovada a autolimpeza."

Obs.:

1. Por que é que o valor calculado é inferior à norma?  A equação de Manning-Strickler assume condições ideais (fluxo uniforme, tubo circular cheio, entre outros.). Na prática, é comum aumentar a inclinação para compensar:
   • Variações de caudal (ex.: períodos de baixo fluxo).
   • Presença de sólidos (areias, gorduras, entre outros.).
2. Fórmula simplificada para projectos rápidos:
   Para tubos de águas residuais (PVC, n ≈ 0.009), com uma velocidade mínima admissível segundo a EN 752 (v = 0.7 m/s) e considerando o raio hidráulico para tubo circular cheio (R = D/4), teremos:
   

          Onde:

          S_min - Inclinação mínima;

D - Diâmetro interno.

4. Estudos Comparativos e Recomendações Práticas

4.1. Recomendações da EPA (Environmental Protection Agency, EUA)

Embora não seja uma norma europeia, o relatório EPA/600/2-88/001 reforça a importância de inclinações adequadas, sugerindo:

• Mínimo absoluto: 0,4% (4 mm/m) para tubos de grande diâmetro.
• Ideal: 1% a 2% para tubos residenciais.

Fonte: EPA (1988) - Design Manual: Sewerage and Wastewater Systems

Referências Bibliográficas:

EN 12056-2:2000 - Gravity drainage systems inside buildings.

EN 752:2017 - Drain and sewer systems outside buildings.

Chow, V.T. (1959) - Open-Channel Hydraulics.

EPA (1988) - Design Manual: Sewerage and Wastewater Systems.

 

Autor: Eng.º Francisco Quisele Jr.

Data de publicação: 30/03/25