Hidráulica e tubulações
Calculadora de escoamento em tubulação pela equação de Manning
A equação de Manning é usada para dimensionar galerias de águas pluviais, tubos de bueiros e esgotos sanitários que escoam por gravidade. Informe o diâmetro do tubo, a declividade e o n de Manning para obter a capacidade a seção plena e a velocidade.
Fórmula
Equação de Manning em unidades usuais dos EUA: Q = (1.49/n) × A × R^(2/3) × S^(1/2), com Q em cfs, A em ft², R = A/P em ft e S em ft/ft. Para um tubo circular cheio, A = πD²/4 e R = D/4. Velocidade V = Q/A.
Exemplo resolvido
Um tubo de concreto de 18 in (n = 0.013) com declividade de 0.5%: A = 1.767 ft², R = 0.375 ft, R^(2/3) = 0.520, √0.005 = 0.0707. Q = (1.49 ÷ 0.013) × 1.767 × 0.520 × 0.0707 = 7.45 cfs. V = 7.45 ÷ 1.767 = 4.21 ft/s.
Premissas e limitações
- Escoamento por gravidade constante e uniforme, com a tubulação cheia (sem sobrecarga).
- Tubos parcialmente cheios transportam menos (exceto por volta de 93% da altura, em que a vazão supera ligeiramente a capacidade a seção plena).
- Valores típicos de n: 0.012 a 0.013 para concreto e plástico liso, 0.024 para metal corrugado.
Perguntas frequentes
Qual valor de Manning's n devo usar?
O FHWA HDS-5 e o HEC-22 indicam cerca de 0.012 a 0.013 para tubo de concreto, 0.009 a 0.015 para plástico de parede lisa, conforme a condição, e cerca de 0.022 a 0.027 para metal corrugado de 2-2/3 in por 1/2 in. Órgãos locais muitas vezes especificam os valores de projeto.
Qual é a velocidade mínima para um esgoto?
Redes de esgoto sanitário costumam ser projetadas para pelo menos 2 ft/s quando cheias, para que os sólidos não se depositem (Ten States Standards). As galerias de águas pluviais costumam buscar pelo menos de 2.5 a 3 ft/s.
Por que 1,49 aparece na equação?
Ela converte a forma SI (coeficiente 1.0) para unidades usuais dos EUA: 1.49 é aproximadamente a raiz cúbica de 3.2808 (pés por metro), 3.2808^(1/3) = 1.486.