O aumento da demanda por água potável em função do crescimento populacional, vem sendo objeto de estudo de diversos pesquisadores que buscam meios de otimizar o uso desse recurso. Desse modo, ao longo dos anos os equipamentos sanitários foram sendo aperfeiçoados para tornarem-se mais eficientes. Uma preocupação é o impacto nos ramais e coletores de sistemas prediais de esgotos sanitários, uma vez que os componentes economizadores ao demandarem menos água em sua operação, retornam vazões menores para a rede predial de esgoto sanitário e, consequentemente, geram ondas menores que impactam negativamente na autolimpeza dos condutos horizontais. Nesse sentido, o objetivo da pesquisa foi investigar, em laboratório, as vazões e profundidades da lâmina d´água do escoamento em ramais e coletores do sistema de esgotos sanitários de edifícios residenciais unifamiliares, tendo em vista a redução de diâmetros de 100 mm para 75 mm. A pesquisa foi realizada em laboratório vertical, onde foi montada uma configuração típica de um banheiro residencial, localizada no pavimento superior. Foram utilizadas bacias sanitárias com volume nominal de descarga de 6 L e 4,8 L, um chuveiro com vazão constante de 0,20 L/s e um lavatório com vazão constante de 0,15 L/s. As bacias sanitárias foram ensaiadas para calibração, segundo a NBR 15097 (ABNT, 2011) e ambas obtiveram resultados satisfatórios em todos os requisitos dessa norma. Foram variados os diâmetros dos ramais e coletores prediais de 100 mm para 75 mm, com e sem a contribuição da vazão em regime permanente de 0,35 L/s proveniente de um chuveiro e um lavatório e as declividades variadas em 0%, 1% e 2% nos ramais e 1%, 2% e 3% nos coletores de esgoto. Avaliou-se a influência dos parâmetros declividade, volume de descarga, presença ou não de vazão em regime permanente e diâmetro da tubulação, sobre a velocidade de escoamento da água. Concluiu-se que a redução dos diâmetros dos ramais e coletores de esgoto e a redução do volume de descarga de 6 L para 4,8 L contribuíram para o aumento da velocidade da onda sob as condições de estudo em todo o trecho ensaiado, ou seja, no trecho compreendido entre a bacia sanitária e o tubo de queda e ao longo de todo comprimento de 3 m do coletor de esgoto predial. Não foi estudada a influência da variação dos parâmetros sobre a velocidade de onda em trechos além do coletor de esgoto predial. Sob as condições de estudo, observou-se que a declividade não influencia, de maneira geral, no desempenho do sistema nos trechos ensaiados. A presença de uma vazão em regime permanente contribui para amortizar a energia da onda de descarga da bacia sanitária no ramal de descarga e consequentemente, reduz a velocidade de escoamento da água, o que pode contribuir para a piora do requisito de autolimpeza neste trecho da tubulação. No coletor de esgoto, não foi possível concluir que a presença de vazão em regime permanente tem impacto sobre a velocidade de escoamento da água. Por fim, conclui-se ser possível a redução dos diâmetros dos ramais e coletores do sistema predial de esgoto sanitário. / The increase in the demand for drinking water due to the population growth has been the object of study of several researchers who seek ways to optimize the use of this resource. In this way, over the years sanitary equipment has been improved to become more efficient. One concern is the impact on drains and main drains of building drainage system, since the economizing components, while using less water in their operation, return smaller flows to the sanitary sewage network and consequently lead to the formation of smaller waves that contribute to the self-cleaning of pipes. In this sense, the objective of the research was to investigate, in the laboratory, the flows and the depths of the flow in drains and main drains of residential building drainage system, in order to reduce diameters from 100 mm to 75 mm. The research was carried out in a vertical laboratory, where a typical configuration of a residential bathroom located on the second floor of a two story building was set up. A toilet with a nominal discharge volume of 6 L and 4,8L, a shower with a constant flow rate of 0.20 L/s and a lavatory with a constant flow rate of 0.15 L/s were used. The toilets were tested according to NBR15097 (ABNT, 2011) for calibration and both obtained satisfactory results in all the requirements of this standard. The diameters of the drains and main drains were varied from 100 mm to 75 mm with and without the contribution of the continuous flow rate of 0.35 L/s from a shower and lavatory and the slopes varying in 0%, 1% and 2% in the drains and 1%, 2% and 3% in the main drain. The influence of the parameters like slope, discharge volume, presence or not of continuous flow rate and pipe diameter, on the water flow velocity were evaluated. It was concluded that the reduction of the diameters of the drains and main drains and the reduction of the volume of discharge from 6 L to 4.8 L contribute to the increase of the velocity of the wave in the whole parts of the drain and main drain. It was not studied the influence of the variation of the parameters on the wave velocity on parts beyond the main drain. It was observed that the slope variation does not influence in general performance of the system. The presence of a continuous flow rate contributes to amortize the discharge wave energy from the toilet at the drains and consequently reduces the flow velocity of the water, which may contribute on deterioration of the self-cleaning requirements in this section of the pipeline. In the main drain, it was not possible to conclude that the presence of permanent flow has an impact on the flow velocity of the water.

O aumento da demanda por água potável em função do crescimento populacional, vem sendo objeto de estudo de diversos pesquisadores que buscam meios de otimizar o uso desse recurso. Desse modo, ao longo dos anos os equipamentos sanitários foram sendo aperfeiçoados para tornarem-se mais eficientes. Uma preocupação é o impacto nos ramais e coletores de sistemas prediais de esgotos sanitários, uma vez que os componentes economizadores ao demandarem menos água em sua operação, retornam vazões menores para a rede predial de esgoto sanitário e, consequentemente, geram ondas menores que impactam negativamente na autolimpeza dos condutos horizontais. Nesse sentido, o objetivo da pesquisa foi investigar, em laboratório, as vazões e profundidades da lâmina d´água do escoamento em ramais e coletores do sistema de esgotos sanitários de edifícios residenciais unifamiliares, tendo em vista a redução de diâmetros de 100 mm para 75 mm. A pesquisa foi realizada em laboratório vertical, onde foi montada uma configuração típica de um banheiro residencial, localizada no pavimento superior. Foram utilizadas bacias sanitárias com volume nominal de descarga de 6 L e 4,8 L, um chuveiro com vazão constante de 0,20 L/s e um lavatório com vazão constante de 0,15 L/s. As bacias sanitárias foram ensaiadas para calibração, segundo a NBR 15097 (ABNT, 2011) e ambas obtiveram resultados satisfatórios em todos os requisitos dessa norma. Foram variados os diâmetros dos ramais e coletores prediais de 100 mm para 75 mm, com e sem a contribuição da vazão em regime permanente de 0,35 L/s proveniente de um chuveiro e um lavatório e as declividades variadas em 0%, 1% e 2% nos ramais e 1%, 2% e 3% nos coletores de esgoto. Avaliou-se a influência dos parâmetros declividade, volume de descarga, presença ou não de vazão em regime permanente e diâmetro da tubulação, sobre a velocidade de escoamento da água. Concluiu-se que a redução dos diâmetros dos ramais e coletores de esgoto e a redução do volume de descarga de 6 L para 4,8 L contribuíram para o aumento da velocidade da onda sob as condições de estudo em todo o trecho ensaiado, ou seja, no trecho compreendido entre a bacia sanitária e o tubo de queda e ao longo de todo comprimento de 3 m do coletor de esgoto predial. Não foi estudada a influência da variação dos parâmetros sobre a velocidade de onda em trechos além do coletor de esgoto predial. Sob as condições de estudo, observou-se que a declividade não influencia, de maneira geral, no desempenho do sistema nos trechos ensaiados. A presença de uma vazão em regime permanente contribui para amortizar a energia da onda de descarga da bacia sanitária no ramal de descarga e consequentemente, reduz a velocidade de escoamento da água, o que pode contribuir para a piora do requisito de autolimpeza neste trecho da tubulação. No coletor de esgoto, não foi possível concluir que a presença de vazão em regime permanente tem impacto sobre a velocidade de escoamento da água. Por fim, conclui-se ser possível a redução dos diâmetros dos ramais e coletores do sistema predial de esgoto sanitário. / The increase in the demand for drinking water due to the population growth has been the object of study of several researchers who seek ways to optimize the use of this resource. In this way, over the years sanitary equipment has been improved to become more efficient. One concern is the impact on drains and main drains of building drainage system, since the economizing components, while using less water in their operation, return smaller flows to the sanitary sewage network and consequently lead to the formation of smaller waves that contribute to the self-cleaning of pipes. In this sense, the objective of the research was to investigate, in the laboratory, the flows and the depths of the flow in drains and main drains of residential building drainage system, in order to reduce diameters from 100 mm to 75 mm. The research was carried out in a vertical laboratory, where a typical configuration of a residential bathroom located on the second floor of a two story building was set up. A toilet with a nominal discharge volume of 6 L and 4,8L, a shower with a constant flow rate of 0.20 L/s and a lavatory with a constant flow rate of 0.15 L/s were used. The toilets were tested according to NBR15097 (ABNT, 2011) for calibration and both obtained satisfactory results in all the requirements of this standard. The diameters of the drains and main drains were varied from 100 mm to 75 mm with and without the contribution of the continuous flow rate of 0.35 L/s from a shower and lavatory and the slopes varying in 0%, 1% and 2% in the drains and 1%, 2% and 3% in the main drain. The influence of the parameters like slope, discharge volume, presence or not of continuous flow rate and pipe diameter, on the water flow velocity were evaluated. It was concluded that the reduction of the diameters of the drains and main drains and the reduction of the volume of discharge from 6 L to 4.8 L contribute to the increase of the velocity of the wave in the whole parts of the drain and main drain. It was not studied the influence of the variation of the parameters on the wave velocity on parts beyond the main drain. It was observed that the slope variation does not influence in general performance of the system. The presence of a continuous flow rate contributes to amortize the discharge wave energy from the toilet at the drains and consequently reduces the flow velocity of the water, which may contribute on deterioration of the self-cleaning requirements in this section of the pipeline. In the main drain, it was not possible to conclude that the presence of permanent flow has an impact on the flow velocity of the water.

Atualmente a visão sistêmica na compreensão dos problemas tem sido uma poderosa ferramenta e esta Dissertação aplicou estes conhecimentos aliados à economia de água, fonte de várias pesquisas atuais devido à preocupação deste bem cada vez mais escasso. O objetivo deste trabalho foi a compreensão dos fenômenos hidráulicos em bacias sanitárias, utilizando-se o modelo proposto por Mendes, envolvendo várias áreas da engenharia: perdas de cargas em tubulações, verificações de Normas Brasileiras de produtos e sistemas prediais, aplicações de Quantidade de Movimento, estudos de jatos utilizando-se a teoria de Abramovich e o efeito Splash e as respectivas utilizações destas ferramentas nas análises do desempenho do sistema hidrossanitário. A sugestão da obtenção de informações através do hidrograma de saída da bacia sanitária estudada permitiu, utilizando-se um reservatório de descarga graduado, a variação do nível e, consequentemente, informações hidráulicas relevantes: duração da descarga, volume consumido, a força de arraste induzida pelo escoamento ( ação motriz da remoção dos sólidos) e as máxima e mínima tensões de cisalhamento. A performance do equipamento estudado foi obtida devido a vários fatores, entre eles: o formato tronco-cônico com escoamento helicoidal interno às paredes do equipamento e o sifão trompa que difere dos sistemas atuais por permitir uma menor perda de energia quando do transporte de sólidos. O modelo estudado apresentou resultados que, apesar de permitir melhoramentos, são otimistas quanto ao volume consumido (4 litros), além do fato de evitar o desconforto (dentro dos parâmetros estabelecidos) do efeito Splash aos usuários quando do ato de defecar e a remoção (simulada em softwares) dos resíduos no ramal de saída. A principal conclusão deste trabalho é que as melhorias de desempenho em bacias sanitárias necessariamente passam pelo bom uso da Mecânica dos Fluidos e da Hidráulica. / Currently, the systematic approach of problems comprehension has been a powerful tool. This knowledge was used on the present work, as well as information about water saving, subject of a lot of nowadays researches, considering the concern about this natural resource (water), scarcer with each passing day. The purpose of this work was to understand the hydraulic phenomena at sanitary basins, using the model considered by Mendes, relating several engineering areas: load loss on tubings, verifications of Brazilian Norms about building products and systems, applications of motion quantity measuring, jets studies under the Abramovich theory, the \"Splash\" effect and the respective uses of these tools on the performance analysis of the hydro-sanitary system. The suggestion of the information attainment through the exit hydrogram of the studied sanitary basin allowed, by using a graduated water flush reservoir, the level variation and, consequently, relevant hydraulic information: flush duration, volume of water consumed, drag force induced by drainage and the maximum and minimum shear tensions. The performance of the studied equipment was obtained because of several factors, such as: truncated cone format with helical drainage internal to the equipment walls and the siphon tube that differs from the current ones, because it allows a smaller energy loss when transporting the solids. The studied model has presented results that, despiste possible improvements, are optimistic about the volume of water consumed (4 liters), beyond the fact that prevents the discomfort of the \"Splash\" effect on the users (according to the established parameters) and facilitates the residues removal (simulated by softwares) from the exit branch. The main conclusion of this work is that the performance improvements on sanitary basins are essentially related to good use of Fluid Mechanics and Hydraulics.

Atualmente a visão sistêmica na compreensão dos problemas tem sido uma poderosa ferramenta e esta Dissertação aplicou estes conhecimentos aliados à economia de água, fonte de várias pesquisas atuais devido à preocupação deste bem cada vez mais escasso. O objetivo deste trabalho foi a compreensão dos fenômenos hidráulicos em bacias sanitárias, utilizando-se o modelo proposto por Mendes, envolvendo várias áreas da engenharia: perdas de cargas em tubulações, verificações de Normas Brasileiras de produtos e sistemas prediais, aplicações de Quantidade de Movimento, estudos de jatos utilizando-se a teoria de Abramovich e o efeito Splash e as respectivas utilizações destas ferramentas nas análises do desempenho do sistema hidrossanitário. A sugestão da obtenção de informações através do hidrograma de saída da bacia sanitária estudada permitiu, utilizando-se um reservatório de descarga graduado, a variação do nível e, consequentemente, informações hidráulicas relevantes: duração da descarga, volume consumido, a força de arraste induzida pelo escoamento ( ação motriz da remoção dos sólidos) e as máxima e mínima tensões de cisalhamento. A performance do equipamento estudado foi obtida devido a vários fatores, entre eles: o formato tronco-cônico com escoamento helicoidal interno às paredes do equipamento e o sifão trompa que difere dos sistemas atuais por permitir uma menor perda de energia quando do transporte de sólidos. O modelo estudado apresentou resultados que, apesar de permitir melhoramentos, são otimistas quanto ao volume consumido (4 litros), além do fato de evitar o desconforto (dentro dos parâmetros estabelecidos) do efeito Splash aos usuários quando do ato de defecar e a remoção (simulada em softwares) dos resíduos no ramal de saída. A principal conclusão deste trabalho é que as melhorias de desempenho em bacias sanitárias necessariamente passam pelo bom uso da Mecânica dos Fluidos e da Hidráulica. / Currently, the systematic approach of problems comprehension has been a powerful tool. This knowledge was used on the present work, as well as information about water saving, subject of a lot of nowadays researches, considering the concern about this natural resource (water), scarcer with each passing day. The purpose of this work was to understand the hydraulic phenomena at sanitary basins, using the model considered by Mendes, relating several engineering areas: load loss on tubings, verifications of Brazilian Norms about building products and systems, applications of motion quantity measuring, jets studies under the Abramovich theory, the \"Splash\" effect and the respective uses of these tools on the performance analysis of the hydro-sanitary system. The suggestion of the information attainment through the exit hydrogram of the studied sanitary basin allowed, by using a graduated water flush reservoir, the level variation and, consequently, relevant hydraulic information: flush duration, volume of water consumed, drag force induced by drainage and the maximum and minimum shear tensions. The performance of the studied equipment was obtained because of several factors, such as: truncated cone format with helical drainage internal to the equipment walls and the siphon tube that differs from the current ones, because it allows a smaller energy loss when transporting the solids. The studied model has presented results that, despiste possible improvements, are optimistic about the volume of water consumed (4 liters), beyond the fact that prevents the discomfort of the \"Splash\" effect on the users (according to the established parameters) and facilitates the residues removal (simulated by softwares) from the exit branch. The main conclusion of this work is that the performance improvements on sanitary basins are essentially related to good use of Fluid Mechanics and Hydraulics.