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Obras de saneamento Você vai entender o que são as obras de distribuição, reservação, estações elevatórias, captação, adução e estações de tratamento de água e o que são as obras de redes coletoras de esgoto urbano, estações de tratamento de esgoto e de disposição de efluentes. Profa. Larissa Camporez Araújo 1. Itens iniciais Propósito Conhecer os sistemas de abastecimento de água e os sistemas de esgotamento sanitários e seus elementos é fundamental para o profissional da construção civil, para auxiliar na escolha do sistema adequado, considerando as recomendações técnicas e normativas. Objetivos Reconhecer as características das obras de captação, adução e estações de tratamento de água. Identificar as obras de distribuição, reservação e estações elevatórias. Reconhecer os sistemas de esgotamento sanitário e os tipos de redes. Identificar as obras de estações de tratamento de esgoto e de disposição dos efluentes. Introdução Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo a seguir e compreenda os conceitos de obras de saneamento. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. • • • • 1. Obras de captação, adução e ETAs Tratamento de esgoto e disposição de efluentes No vídeo a seguir, falaremos sobre o tratamento de esgoto, as ETEs, processos de tratamento de esgoto e disposição dos efluentes. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Captação de águas No vídeo a seguir, explicaremos como é realizada a escolha do local de captação, quais são as partes constituintes e a captação em águas subterrâneas. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Considerações preliminares As obras de captação são estruturas e dispositivos que podem ser construídos ou montados junto a um manancial para a retirada da água que será levada para um sistema de abastecimento. Tais obras precisam ser projetadas para: funcionarem ininterruptamente em qualquer época do ano, permitirem a captação para o sistema de abastecimento em quantidade suficiente e com melhor qualidade possível, facilitarem o acesso de operação e manutenção da obra. Veja a seguir: Sistema de abastecimento de água. As estações elevatórias são necessárias quando o manancial se situa em conta inferior à da cidade de abastecimento. Nesses casos, as obras da estação elevatória são associadas às obras de captação. A captação pode ocorrer em cursos de água ou em lagos e represas, sendo o chamado manancial a fonte para o suprimento da água e, quando superficial, é formado por córregos, rios, lagos e represas. Manancial Cantareira em São Paulo. Comentário Além de precisar atender à quantidade de abastecimento, o manancial precisa apresentar qualidade nos aspectos físico, químico, biológico e bacteriano. Escolha do local de captação A análise para a escolha do local para a implantação da obra de captação deve considerar todos os elementos disponíveis sobre a área, além de serem realizadas inspeções de campo que verifiquem os aspectos relacionados às características hidráulicas do manancial, à geologia da região, às áreas inundáveis e aos focos de poluição existentes e potenciais. Também deve ser estudada a maneira de levar energia elétrica. As obras de captação devem ser posicionadas em trecho reto, ou, quando em curva, ao lado da curva externa, pois deste lado a velocidade da água é maior e não ocorre a formação de bancos de areia que podem obstruir a captação. Veja na imagem a seguir. Captação de água: trecho reto (a); trecho curto (b). Essas obras precisam ser protegidas de ações de erosão da água e de efeitos de remanso e variação do nível de água. É preciso garantir o acesso à obra de captação de água em dias de fortes temporais e inundações. Por essa razão, não é indicada a construção de obras de captação em terrenos baixos próximos a rios. Vale lembrar que as estradas de acesso à obra também devem ter acesso livre independentemente da situação do tempo ou da época do ano. Veja a representação na imagem a seguir. Partes constituintes de uma captação No local de implantação da obra de captação, devem ser estudadas as condições da seção do curso de água no que diz respeito à sua estabilização, especialmente em situações de baixa declividade (áreas sujeitas a um regime muito variável de descarga). As obras de captação são muito diversas e dependem do curso d’água, da variação do nível d’água, da topografia, entre outros fatores. Veja a seguir a composição das obras de captação, em sua maioria. Barragem, vertedor ou enrocamento São obras no curso d’água que ocupam toda a sua largura com a finalidade de elevar o nível d’água para uma cota predeterminada e assim garantir o bom funcionamento da captação e das bombas. São dispensados em situações de curso de água profundo com grande lâmina no ponto da captação e vazão mínima superior à vazão máxima para abastecer a cidade. A seguir, mostramos o desenho esquemático do Sistema Cantareira que abastece cerca de 10 milhões de habitantes de São Paulo. A captação é formada por várias barragens e a água é bombeada para a represa de Águas Claras, que por gravidade chega na Estação de Tratamento de Água e depois é distribuída. Veja o esquema na imagem: Desenho esquemático do Sistema Cantareira. Tomada de água São os dispositivos utilizados para levar a água do manancial às outras partes da captação. A velocidade nos condutos livres ou forçados da tomada de água não deve ser inferior a 0,60 m/s e nas situações nas quais possam ocorrer vórtices, é preciso prever um dispositivo para evitar sua formação. São diversos os sistemas que podem ser utilizados para a tomada de água. Apresentamos uma planta de tomada de água típica de cursos d’água com pequena variação de nível. Nota-se as principais partes constituintes desta captação: barragem de nível, tomada de água, caixa de areia e estação elevatória. Deve-se atentar para que o trecho do curso de água e o desarenador sejam o mais curto possível. Veja nas imagens a seguir. Captação em curso de água com pequena variação de nível. Já a próxima planta ilustra um esquema de tomada de água com uma estação elevatória. Veja a seguir: Tomada de água com estação elevatória Ainda temos tomada de água com caixa de areia, grade e estação elevatória, tomada de água em dois níveis, tomada de água através de sifão, tomada de água em corpos de água com grande variação de nível, tomada de água através de canal, entre outras. Veja a seguir: Tomada de água através de canal. Gradeamento As grades e as telas são utilizadas em captação de água superficial. Veja as características de cada uma delas a seguir: Grades São formadas por barras paralelas com a finalidade de impedir a passagem de materiais grosseiros, flutuantes ou em suspensão, por exemplo: galhos, peixes, plantas aquáticas e outros. Telas São constituídas por fios formando malhas com o objetivo de reter os materiais flutuantes não retidos na grade. Instalações de grades grosseiras precisam ser consideradas nas instalações para as situações de regime torrencial e corpos flutuantes de grandes dimensões que podem causar danos à obra. Essas grades grosseiras são posicionadas na admissão da água na captação, seguidas pelas grades finas e pelas telas. Confira o espaçamento necessário entre barras paralelas: Grade grosseira: 7,5 a 15 cm. Grade fina: 2 a 4 cm. Telas: 8 a 16 fios por decímetro. • • • Esses elementos devem ter inclinação para jusante de 70° a 80° em relação à horizontal para a limpeza manual e fácil execução dos serviços e manutenção. No nível mínimo de água, que corresponde à seção de passagem, a área das aberturas da grade deve ser igual ou superior a 1,7 cm² por litro por minuto e a velocidade resultante igual ou inferior a 10 cm/s. As perdas de carga nas grades são calculadas pela equação: Sendo: a perda de carga (em ); a velocidade média de aproximação (em ); a aceleração da gravidade (em ); e o coeficiente de perda de carga que varia com os parâmetrosou carga cinética no recalque Altura manométrica total (H): Potência fornecida pela bomba Eficiência ou rendimento da bomba Curvas características das bombas centrífugas Projetos de estações elevatórias Tipos de estações elevatórias Elevatória de água bruta Elevatória de água tratada “Booster” ou estação pressurizada Atenção Reservação Conteúdo interativo Regularizar a vazão Garantir segurança ao abastecimento Reservar água para incêndio Regularizar pressões Comentário Classificação dos reservatórios de distribuição Reservatório de montante Reservatório semi-enterrado de montante. Reservatório elevado de montante. Reservatório de montante com distribuição escalonada. Reservatórios principal e complementar localizados à montante da rede de distribuição. Reservatório de jusante Reservatório de montante e de jusante. Reservatório elevado de jusante. Reservatório apoiado de jusante. Reservatório de posição intermediária Adução mista com reservatórios intermediários. Reservatório intermediário para abastecimento de rede. Centros de reservação Centro de reservação com um reservatório retangular dividido em duas câmaras. Centro de reservação com dois reservatórios circulares. Centro de reservação com reservatório retangular, estação elevatória e reservatório elevado. Distribuição Conteúdo interativo Principal, conduto tronco ou canalização mestra Secundária Tipos de redes de distribuição Rede ramificada Comentário Rede malhada Recomendações para o traçado da rede Verificando o aprendizado 3. Obras de redes coletoras de esgoto urbano Os sistemas de esgotamento sanitário e os tipos de redes Conteúdo interativo Definições básicas e orgãos acessórios Conteúdo interativo Rede coletora Comentário Interceptor e emissário Órgãos acessórios Poço de visita (PV) Tubo de inspeção e limpeza (TIL) Terminal de limpeza (TL) Caixa de passagem (CP) Sifão invertido Passagem forçada Comentário Tipos de sistema e traçados de esgotamento sanitário Conteúdo interativo Tipos de sistemas de esgotamento sanitário Sistema de esgotamento unitário (sistema combinado) Sistema de esgotamento separado absoluto Sistema de esgotamento separador parcial (misto) Traçado da rede de esgotos sanitários Perpendicular Leque Radial ou distrital Verificando o aprendizado 4. Obras de ETEs e de disposição de efluentes Tratamento de esgoto e disposição de efluentes Conteúdo interativo Tratamento de esgoto Conteúdo interativo As ETEs Comentário Processos de tratamento de esgoto Conteúdo interativo Tratamento preliminar Comentário Tratamento primário Tratamento secundário Lodos ativados Filtros biológicos Reatores anaeróbios Câmara de digestão Separador de fases Zona de transição Zona de sedimentação Zona de acumulação de gás Lagoas de estabilização Lagoas anaeróbias Lagoas facultativas Lagoas de maturação Tratamento terciário Disposição de efluentes Conteúdo interativo Parte sólida Lodo Parte líquida Atenção Verificando o aprendizado 5. Conclusão Considerações finais Podcast Conteúdo interativo Explore + Referênciasgeométricos das grades e telas (adimensional) e é dado por: Em que: é o coeficiente em função da forma da barra; é a espessura das barras, é a distância livre entre as barras e é o ângulo da grade em relação à horizontal. Veja na imagem a seguir a forma geométrica segundo a seção transversal das barras: Forma geométrica segundo a seção transversal das barras. Já o coeficiente para a perda de carga nas telas é dado por: Onde é a razão entre a área livre e a área total da tela, sendo: Para tela de malha quadrada: Para tela de malha retangular: • • Atenção As barras e os fios precisam ser constituídos de material anticorrosivo ou protegidos por tratamento adequado. Observe na imagem a seguir uma tomada de água por bomba de eixo vertical com o posicionamento de grade. Tomada de água por bomba de eixo vertical com o posicionamento de gradeamento. Desarenador Tem como objetivo a retenção de areia. Seu dimensionamento é realizado segundo os critérios: Velocidade crítica de sedimentação das partículas igual ou inferior a 0,021 m/s. Velocidade de escoamento longitudinal igual ou inferior a 0,30 m/s. O comprimento deve ser multiplicado por um coeficiente de segurança igual ou superior a 1,50. A área da caixa de areia (A) é determinada por meio da equação: Onde é a velocidade de sedimentação de uma partícula de areia e a vazão, sendo: • • • Sendo a profundidade da caixa de areia, o comprimento da caixa de areia e o tempo de percurso na caixa de areia. Observe o esquema da caixa de areia. Esquema em planta e corte da caixa de areia. Para o dimensionamento da caixa de areia, é preciso considerar: ; evita que curtos-circuitos reduzam sua eficiência. ; possibilita facilidades na construção e na operação. Velocidade de escoamento na caixa de areia menor ou igual a 0,3 m/s. Dimensões compatíveis com o terreno e a topografia do local. Veja a seguir dois mecanismos utilizados no processo desarenador: Dispositivos de controle São compostos por comportas e válvulas com a finalidade de controlar o fluxo e até mesmo, quando necessário, interrompê-lo. Canais e tubulações de interligação São utilizados para a interligação entre as unidades e é feita por condutos livres ou forçados, a depender da topografia. Captação em águas subterrâneas As águas subterrâneas são aquelas encontradas nos poros e interstícios das formações geológicas sedimentares ou nos planos de fraqueza estrutural das formações geológicas magmáticas ou metamórficas. Os poços tubulares profundos utilizados para a captação das águas subterrâneas são obras de engenharia geológica e devem atender às normas: ABNT NBR-12.212 – projeto de poço para captação de água subterrânea e regras construtivas. ABNT NBR-12.244 – construção de poço para captação de água subterrânea. Para essas obras, é preciso atender às resoluções e portarias federais e estaduais. • • • • • • Adutoras No vídeo a seguir, abordaremos a definição e classificação das adutoras, a vazão de dimensionamento das adutoras, a hidráulica para adutoras, o traçado das adutoras e as obras especiais em adutoras. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Definição e classificação As adutoras são responsáveis por interligar a captação, a estação de tratamento e o reservatório. São comuns ramificações da adutora principal (subadutoras) que levam água para outros pontos do sistema. Elas são consideradas as unidades principais do sistema de abastecimento de água e precisam de atenção especial na elaboração do projeto e na implantação da obra. Ilustramos a seguir a localização das adutoras no sistema de abastecimento de água. Localização das adutoras em sistema de abastecimento de água. As adutoras podem ser classificadas: 1 Quanto à natureza da água transportada Adutoras de água bruta Adutoras de água tratada 2 Quanto à energia para a movimentação da água Adutora por gravidade Adutora por recalque Adutora mista • • • • • 3 Por gravidade Conduto forçado – quando a água está sob pressão maior do que a atmosfera (imagem adutora por gravidade em conduto forçado). Conduto livre – quando sob pressão atmosférica (imagem adutora por gravidade em conduto livre). Veja o esquema de uma adutora por gravidade em conduto forçado. Adutora por gravidade em conduto forçado. Veja a seguir uma adutora por gravidade em conduto livre: Adutora por gravidade em conduto livre. Agora, uma adutora por recalque, que conduz a água através de estações elevatórias: Adutora por recalque duplo. E, por fim, a adutora mista, que possui trechos por recalque e trechos por gravidade: • • Adutora mista com trecho por recalque e trecho por gravidade. Vazão de dimensionamento Vamos conhecer agora um pouco mais sobre: horizonte de projeto, vazão de adução e período de funcionamento da adução; para realizarmos o cálculo da vazão para o dimensionamento das adutoras. Horizonte de projeto O horizonte de projeto considera os seguintes fatores: Vida útil da obra Evolução da demanda de água Custo de obra Flexibilidade na ampliação do sistema Custo da energia elétrica Geralmente, o horizonte de projeto é situado entre 20 a 50 anos. Vazão de adução Veja as vazões a serem veiculadas nas adutoras. Observe na imagem a seguir, que a vazão de adução é determinada de acordo com a população a ser abastecida, da cota per capita, dos coeficientes de variação das vazões e do número de horas de funcionamento. Vazões a serem veiculadas nas adutoras. Os cálculos das vazões são realizados considerando as seguintes equações: 1 Para adutora de água bruta que corresponde da captação até a ETA • • • • • 2 Para adutora que interliga a ETA ao reservatório de distribuição 3 Para adutora que interliga o reservatório à rede Onde é a população a ser atendida (em ), o consumo médio per capita incluindo as perdas de água (em l/hab.dia), o coeficiente do dia de maior consumo, o coeficiente da hora de maior consumo, a vazão de consumo específica (em ) e o consumo na ETA. Período de funcionamento Para as equações acima, é considerado um período de funcionamento de 24 h/dia. Caso o período seja menor, a vazão precisa ser maior. Normalmente, considera-se um bombeamento de 16 a 20 horas por dia para considerar o tempo com manutenção, falta de energia elétrica, entre outros. Comentário A determinação do horário de funcionamento da adução é definida em função do dimensionamento hidráulico. Hidráulica para adutoras Para o dimensionamento das adutoras, consideramos o escoamento em regime permanente e uniforme, sendo que este estudo e suas equações são apresentados em outro momento e consiste no cálculo de energia, equações da continuidade e perdas de carga. Traçado da adutora Após a definição da planta das unidades, é realizado o traçado da adutora, que é em função da topografia do terreno. Porém, alguns fatores também precisam ser levados em consideração, como: Influência do plano de carga e da linha piezométrica Localização e perfil da adutora Faixas de servidão ou desapropriação para a implantação Operação das adutoras Com relação ao traçado da adutora e a posição do plano de carga e a linha piezométrica, temos que as adutoras por gravidade podem estar totalmente abaixo, coincidentes ou acima (em alguns pontos), tanto do ponto de carga quanto da linha piezométrica, conforme ilustramos a seguir. Por isso, são considerados: o plano de carga absoluto e o plano de carga efetivo. O absoluto considera a pressão da atmosfera e o efetivo é referente ao nível de montante. lustramos as linhas de carga consideradas e a linha piezométrica. • • • • Traçado das adutoras por gravidade e a posição do plano de carga e da linha piezométrica. Obras especiais Em consequência do traçado das adutoras, podemos ter obras especiais. Veremos a seguir as principais. Travessia de córregos e rios É necessário verificar a existência de projeto de canalização junto à Prefeitura Municipal.Veja a seguir as características das seguintes travessias: Abaixo da cota de fundo do curso de água Nesse tipo de travessia, o espaçamento em relação à geratriz superior da adutora deve ser maior ou igual a 1,0 m. Caso não exista projeto de canalização, o espaçamento mínimo deverá ser de 2,0 m a partir da cota de fundo do curso d’água. Grandes cursos d’água Esse tipo de travessia, normalmente, é realizado por cima. Aéreas Nesse tipo de travessia, é preciso garantir que a tubulação ficará acima do nível máximo em caso de enchentes. Veja alguns exemplos de travessias aéreas: Exemplos de travessia aérea em curso d’água. Travessias sob ferrovias ou estradas de rodagem As obras são planejadas e executadas de acordo com normas das ferrovias ou do departamento de estradas. Os tubos da adutora devem passar por dentro de tubulações de grande diâmetro para que sejam visitáveis para manutenções. Também são necessários poços de acesso à jusante e à montante da tubulação de encamisamento. Veja na ilustração a seguir uma travessia de uma adutora sob uma estrada de ferro: Travessia de uma adutora sob uma estrada de ferro. Estações de tratamento de água (ETAs) No vídeo a seguir, abordaremos os conceitos sobre as estações de tratamento de água (ETAs). Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. As estações de tratamento de água (ETAs) são essenciais no sistema de abastecimento de água, pois a maioria das águas dos mananciais não possui padrões aceitáveis de potabilidade para o consumo. As ETAs têm por objetivo tratar as águas para que elas se tornem adequadas para o consumo humano nos pontos de vista físico-químico e microbiológico. São diversas as etapas pelas quais a água passa em uma estação de tratamento até estar adequada para o consumo. Em uma ETA convencional, as etapas são: Micropeneiramento É o início do tratamento e, nesta fase, ocorre a remoção dos sólidos suspensos na água que são os resíduos mais visíveis. Aeração É usada para a remoção de gases dissolvidos, por exemplo: e Coagulação Tem o objetivo de aglutinar as partículas finas em suspensão na água por meio de agentes coagulantes. Esta fase é tida como uma das mais importantes, pois essas partículas e impurezas provocam odor, cor e sabor na água. Floculação É uma etapa rápida e depende do PH, da quantidade de impurezas e da temperatura. Nesta fase, ocorre a formação dos flocos através das reações químicas das impurezas. A depender da ETA, esta etapa pode ser mecânica ou manual. Sedimentação ou decantação É a etapa em que os flocos são removidos da água e ocorre a deposição das impurezas. Este é um processo físico natural que ocorre devido à ação da gravidade. Filtração Ocorre a remoção das partículas suspensas e coloides da água através do escoamento em um meio poroso, como areia. Aqui ocorre a remoção final das impurezas, inclusive da parte bacteriana por meio de fenômenos químicos, físicos e biológicos. Fluoração Não é considerada tratamento, mas é nesta etapa que ocorre a adição de flúor que tem como objetivo prevenir a decomposição dos dentes. Desinfecção É a etapa de prevenção e correção. É mantido um desinfetante para evitar algum tipo de contaminação posterior. Observe a planta de uma ETA convencional. Esquema de uma estação de tratamento de água convencional. As ETAs são obras civis construídas com estruturas de concreto e sistema de alvenaria, materiais que garantem a forma aos tanques por onde passa a água durante o seu tratamento. A captação se dá por túneis com válvulas que controlam o fluxo de água que entra na ETA. Primeiramente, a água é levada para um tanque grande e depois passa por outros dois que retêm as sujeiras maiores. Os outros tanques, ou bacias, para as etapas de coagulação, floculação e decantação também são em concreto. Os decantadores se diferenciam pelas pás que retiram o lodo do fundo e lançam para um canal de esgoto. As ETAs são formadas por grandes estruturas de tanques, reservatórios e tubulações. Veja a seguir. Planta de tratamento de água. Verificando o aprendizado Questão 1 Os sistemas de abastecimento de água compreendem as obras desde a captação no manancial até a chegada da água potável no consumidor final. São requisitos desejáveis nessas obras: I. O funcionamento ininterrupto em qualquer época do ano. II. Entregarem ao consumidor quantidade suficiente. III. Garantir a melhor qualidade da água possível. IV. Facilidade no acesso de operação e manutenção da obra. A Apenas as afirmativas I e II. B Apenas as afirmativas III e IV. C Apenas as afirmativas I, II e IV. D Apenas as afirmativas II, III e IV. E As afirmativas I, II, III e IV. A alternativa E está correta. As obras que compõem o sistema de abastecimento de água precisam ser projetadas para além de funcionarem ininterruptamente em qualquer época do ano, permitirem a captação em quantidade suficiente e com melhor qualidade possível, como também facilitarem o acesso de operação e manutenção da obra. Questão 2 As estações de tratamento de água são obras com objetivo de tornar a água potável. Marque a opção que apresenta apenas etapas que ocorrem em uma ETA convencional. A Coagulação, decantação, tratamento de lodo e fluoração. B Aeração, processos aeróbios, sedimentação e desinfecção. C Micropeneiramento, tratamento de lodo, floculação e filtração. D Aeração, sedimentação, filtração e desinfecção. E Coagulação, sedimentação, fluoração e processos anaeróbios. A alternativa D está correta. São etapas que ocorrem em uma ETA convencional: micropeneiramento, aeração, coagulação, floculação, sedimentação ou decantação, filtração, fluoração e desinfecção. Fazem parte do tratamento do esgoto: tratamento do lodo, processos aeróbios e anaeróbios. 2. Obras de distribuição, reservação e estações elevatórias Estações elevatórias, reservação e distribuição No vídeo a seguir, falaremos sobre os equipamentos eletromecânicos, projetos de estações elevatórias, reservação, classificação dos reservatórios de distribuição, tipos de redes de distribuição e recomendações para o traçado da rede. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Estações elevatórias No vídeo a seguir, apresentaremos os equipamentos eletromecânicos utilizados e os projetos de estações elevatórias. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. As estações elevatórias fazem parte dos sistemas de abastecimento de água e podem ser essenciais na captação, adução, tratamento e distribuição de água. Apresentamos, a seguir, os principais componentes de uma estação elevatória que estão divididos em: equipamentos eletromecânicos (bomba e motor), tubulações (sucção, barrilete e recalque) e construção civil (poço de sucção e casa de bomba). Principais componentes de uma estação elevatória. Equipamentos eletromecânicos Bombas Atualmente, nos sistemas de abastecimento de água, há o predomínio das bombas centrífugas devido ao advento da eletricidade e do motor elétrico. Essas bombas apresentam maior rendimento e menores custos de instalação, operação e manutenção. Elas aceleram a massa líquida com a força centrífuga fornecida pelo giro do motor, transmitem energia cinética à massa em movimento e transformam a energia cinética internamente em energia de pressão na saída do rotor, através da carcaça da bomba. Veja o corte de uma bomba centrífuga. Corte de uma bomba centrífuga de simples estágio com rotor de dupla sucção. As bombas centrífugas podem ser classificadas em função da rotação específica ( ) que, fisicamente, caracteriza a rotação (em ) de uma bomba que produz vazão unitária de ( ) contra uma altura unitária ( ), nas condições de máximo rendimento, por meio da equação: Onde é a rotação da bomba, em é a vazão, em e é a altura manométrica, Assim, conhecendo a rotação específica e com o auxílio do gráfico apresentado, é possível classificar a bomba. Formas do rotor e rendimentos da bomba em função da rotaçãoespecífica. Nas bombas de fluxo radial, o formato do rotor faz com que o líquido tenha um escoamento no sentido centrífugo radial. Essas bombas são empregadas em situações que exigem grande altura de elevação e uma vazão relativamente pequena, como você pode observar. Bomba de fluxo radial. Nas bombas de fluxo axial, o formato do rotor faz com que o escoamento ocorra no sentido axial. Essas bombas são utilizadas para recalques de grandes vazões e pequenas alturas. Observe: Bomba de fluxo axial. Nas bombas de fluxo misto, o formato do rotor faz com que o escoamento ocorra simultaneamente nos sentidos radial e axial. Essas bombas são utilizadas para situações de altura de elevação relativamente baixa e vazão elevada. Veja a seguir uma ilustração de uma bomba de fluxo misto. Bomba de fluxo misto. Motores elétricos O motor elétrico, nas estações elevatórias, é a máquina que transforma a energia elétrica em energia mecânica. É utilizado para o acionamento das bombas devido à sua simplicidade, confiabilidade, flexibilidade e menor custo. São considerados quatro aspectos para a potência de um motor, veja a seguir. Mecânica Depende do torque e da correspondente rotação, sendo a potência do motor elétrico igual à potência mecânica do seu eixo. Nominal Refere-se à potência contínua disponível no eixo. A potência mecânica apresenta valores maiores, porém, não são disponíveis de forma contínua devido ao aumento da temperatura de operação. Admissível É a que solicita continuamente o motor sem comprometer a vida do seu sistema. Elétrica absorvida da rede de alimentação Depende do rendimento do motor e é dada pela equação: Onde é a potência elétrica absorvida na rede, é a potência mecânica fornecida pelo motor no eixo, e é o rendimento do motor. A relação entre unidades de potência é dada por: Conjuntos elevatórios Veja nas imagens a seguir onde as bombas podem estar nas estações elevatórias: Localização da bomba em relação ao nível de água. Localização da bomba em relação ao nível de água. Para a escolha dos conjuntos elevatórios, é preciso considerar: Capacidade ou vazão de bombeamento Volume de líquido bombeado por unidade de tempo, ou Altura geométrica de sucção ou altura estática de sucção (Hg,s) Desnível geométrico entre o nível de água no poço de sucção e a linha de centro da bomba. Podendo ser a sucção: Negativa Caso o nível do líquido do poço esteja abaixo da linha de centro da bomba. Positiva Caso o nível do líquido do poço esteja acima da linha de centro da bomba. Altura de recalque ou altura estática de recalque (Hg,r) Desnível geométrico entre a linha de centro da bomba e o nível do líquido onde chega a tubulação de recalque. Altura geométrica total (Hg) Desnível geométrico entre o nível do líquido onde chega a tubulação de recalque e o nível do líquido no poço de sucção. Carga de velocidade ou carga cinética no recalque A energia cinética no líquido bombeado onde é a velocidade e é a aceleração da gravidade. Altura manométrica total (H): Carga a ser vencida pela bomba dada pela equação: Onde e são perdas de cargas distribuídas e localizadas na tubulação de recalque (sucção). Consideramos a energia cinética perdida à saída da tubulação de recalque. Na prática, é considerada como perda de carga localizada. Apresentamos um esquema hidráulico de recalque com bomba horizontal não afogada. Esquema hidráulico de um sistema de recalque com bomba horizontal não afogada. Potência fornecida pela bomba É necessária para elevar a vazão do líquido para vencer a altura manométrica total, e é dada por: Onde é a potência líquida fornecida pela bomba ( ou ); é o peso específico da água ( ); é a vazão ( ) e é a altura manométrica total ( ). Eficiência ou rendimento da bomba É a relação entre potência fornecida pela bomba e a potência consumida pela bomba. Curvas características das bombas centrífugas São obtidas por meio de ensaios, e são formadas pelas curvas de vazão contra a altura manométrica total, a potência consumida, o rendimento da bomba e o NPSH (net positive suction head – carga de sucção positiva). Observe na imagem a seguir as curvas características esquemáticas de uma bomba centrífuga: Curvas características esquemáticas de uma bomba centrífuga. E no gráfico a seguir, as curvas características de uma bomba centrífuga fornecida pelo fabricante: Curvas características de uma bomba centrífuga fornecida pelo fabricante. Na imagem, temos a curva característica do sistema elevatório onde podemos observar a interseção da curva da bomba com a curva do sistema. Esse ponto representa o ponto de funcionamento da bomba. É para esse ponto que são definidas a vazão e a altura manométrica de operação do sistema elevatório. Curva característica do sistema elevatório. Projetos de estações elevatórias A localização das estações elevatórias de água pode ser: Próxima ao manancial. No meio do manancial. Junto ou próximas às estações de tratamento de água. Junto ou próxima aos reservatórios de distribuição de água. Para reforço na adução ou na rede de distribuição de água. E, para o local de construção de uma estação elevatória, deve-se levar em consideração: As dimensões do terreno. Baixo custo e facilidade de desapropriação. Disponibilidade de energia elétrica. Topografia da área. Subsolo com capacidade de suporte. Facilidade de acesso. Estabilidade contra erosão. Menor desnível geométrico. Trajeto mais curto da tubulação de recalque. Mínimo remanejamento de interferências. Menor movimento de terra. Segurança contra assoreamento. • • • • • • • • • • • • • • • • • Harmonização da obra com o ambiente circunvizinho. Apresentamos diversas alternativas de bombeamento para a rede de abastecimento de água com estação elevatória (EE) nas imagens a seguir: Alternativas de bombeamento para a rede de abastecimento de água. Tipos de estações elevatórias Temos três tipos de EE: Elevatória de água bruta Recalca a água sem tratamento. Elevatória de água tratada Recalca a água após o tratamento. “Booster” ou estação pressurizada Reforça a adução ou a rede de distribuição. Elas ainda podem ser classificadas como estações elevatórias de poço seco ou úmido, de acordo com a localização da bomba. Se a bomba estiver fora da água, é denominada de poço seco, caso contrário, de poço úmido. • Atenção As estações elevatórias de reforço não possuem poço de sucção, já que são instaladas diretamente na adutora ou na rede principal de abastecimento de água. Reservação No vídeo a seguir, apresentaremos a classificação dos reservatórios de distribuição e o conceito de centros de reservação. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Os reservatórios de distribuição de água, além de atenderem às diversas finalidades, são os elementos visíveis e de maior destaque no sistema de distribuição de água. Suas finalidades são: Regularizar a vazão Acumula água durante o período em que a demanda é inferior à média de vazão e fornece vazão complementar quando a vazão de demanda é maior do que a média. Garantir segurança ao abastecimento Fornece água em casos de interrupção na adução, como consequência da ruptura da adutora, paralisação da captação, falta de energia elétrica etc. Reservar água para incêndio Supre vazões extras para situações de combate de incêndio. Regularizar pressões Reduz as variações de pressão. Os reservatórios ainda garantem o bombeamento de água fora do horário de pico elétrico, o que reduz o custo com energia elétrica e aumenta o rendimento dos conjuntos elevatórios e, assim, os conjuntos motor-bomba podem operar próximos ao ponto de rendimento máximo. Comentário Pode haver alguns inconvenientes para instalação de reservatórios de distribuição de água, como o custo elevado de implantação, localização e impacto ambiental. Classificação dos reservatórios de distribuição Os reservatórios podem ser classificados quanto à localização no sistema, à localizaçãono terreno, à sua forma e aos materiais de construção. De acordo com a posição em relação à rede de distribuição, temos: Reservatório de montante Fica à montante da rede de distribuição e sempre fornece água à rede. Devido aos limites de pressão na distribuição, pode ser necessário mais de um reservatório e ser realizada uma distribuição escalonada. Também pode ser realizado um reservatório complementar ao reservatório principal, geralmente, essa solução se dá quando há a necessidade de aumentar a reservação devido ao aumento do consumo de água. Observe com atenção as imagens. Reservatório semi-enterrado de montante. Reservatório elevado de montante. Reservatório de montante com distribuição escalonada. Reservatórios principal e complementar localizados à montante da rede de distribuição. Reservatório de jusante São chamados de reservatórios de sobras, pois recebem a água durante as horas de menor consumo e auxiliam na distribuição nas horas de maior consumo. Nesses reservatórios, a entrada e a saída de água ocorrem na mesma tubulação, eles também garantem uma menor oscilação de pressão à jusante da rede. Veja os exemplos. Reservatório de montante e de jusante. Reservatório elevado de jusante. Reservatório apoiado de jusante. Reservatório de posição intermediária São reservatórios intercalados no sistema de adução com a finalidade de servir de volante de regularização das transições entre bombeamento e/ou adução por gravidade. Observe os exemplos. Adução mista com reservatórios intermediários. Reservatório intermediário para abastecimento de rede. Centros de reservação Os centros de reservação são os locais que reúnem as obras dos reservatórios e as instalações necessárias para o funcionamento do sistema. Nas imagens a seguir, temos alguns exemplos de centros de reservação. Centro de reservação com um reservatório retangular dividido em duas câmaras. Centro de reservação com dois reservatórios circulares. Centro de reservação com reservatório retangular, estação elevatória e reservatório elevado. Os reservatórios podem ser construídos em concreto armado (comum ou protendido), aço, poliéster armado com fibra de vidro e com outros materiais como: madeira, borracha e alvenaria. Para a escolha do material de construção de um reservatório, deve-se levar em consideração os estudos técnicos e econômicos. Para determinar a capacidade dos reservatórios, é preciso considerar o volume de água para: Atender às variações de consumo de água. Combater incêndios. Emergências. Sendo que o volume de reservação poderá ser determinado por meio de métodos gráficos ou por meio da equação: Onde: é o volume de reservação é a vazão consumida é vazão média do dia é o instante em que o consumo é menor que a vazão fornecida é o instante em que o consumo é maior que a vazão fornecida Outra forma de determinar o volume de reservação é utilizando o diagrama de massa (gráfico dos volumes acumulados). A reta de adução acumulada é uma vazão constante e a curva representa o consumo acumulado de um setor durante 24 horas do dia de menor consumo. A reta e a curva apresentam as mesmas extremidades, ou seja, o volume de água aduzido é o mesmo que o consumido durante o dia de maior consumo. Ao traçar tangentes à curva de forma paralela à reta de adução, nos pontos de máximo e mínimo e determinando a distância entre as duas tangentes por meio de uma reta paralela ao eixo das ordenadas, é determinada a capacidade mínima do reservatório de distribuição. Veja no gráfico a seguir. • • • • • • • • Distribuição No vídeo a seguir, apresentaremos os tipos de redes de distribuição e as recomendações para o traçado da rede. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. A rede de distribuição tem por objetivo colocar água potável à disposição do consumidor de forma contínua, em quantidade, qualidade e pressão adequada. É formada por tubulações e órgãos acessórios. É, em sua maioria, constituída por dois tipos de canalização: Principal, conduto tronco ou canalização mestra Tubulações de maior diâmetro com objetivo de abastecer as canalizações secundárias. Secundária Tubulações de menor diâmetro com função de abastecer os pontos de consumo do sistema de abastecimento de água. A redes podem ser classificadas em ramificadas, malhadas ou mistas, a depender da disposição das canalizações principais e o sentido de escoamento nas tubulações secundárias. Tipos de redes de distribuição Rede ramificada Neste tipo de rede, a distribuição se dá a partir de uma tubulação tronco que é alimentada por um reservatório ou por uma estação elevatória, e é realizada diretamente para os condutos secundários. Comentário O sentido da vazão na rede de distribuição ramificada é conhecido em qualquer que seja o trecho. A interrupção do escoamento em algum ponto compromete o abastecimento em todas as tubulações à jusante e, por esse motivo, só é recomendada para situações em que a topografia e os pontos a serem abastecidos não favorecem o traçado da rede malhada. Veja a seguir um esquema de rede de distribuição ramificada em que o sentido de escoamento é da tubulação principal para as tubulações secundárias. Os nós são determinados por pontos de derivação da vazão e/ou mudança de diâmetro da tubulação. Esquema de uma rede ramificada. As redes ramificadas são classificadas em redes em espinha de peixe e redes em grelha, a depender da disposição das tubulações principais. Nas redes em espinha de peixe, o conduto principal deriva os outros condutos principais em forma de ramificação. É muito utilizado no abastecimento de áreas com desenvolvimento linear. Veja a seguir: Rede ramificada com traçado em espinha de peixe. Já nas redes em grelha, temos os condutos principais sensivelmente paralelos e ligam-se em uma extremidade a outro conduto principal que os alimenta. Veja na imagem: Rede ramificada com traçado em grelha. Rede malhada A rede malhada pode ser constituída por tubulações principais que formam anéis ou blocos de forma que pode abastecer qualquer ponto do sistema por mais de um caminho. Por isso, permite uma maior flexibilidade em satisfazer a demanda e manutenção da rede com uma menor interrupção no abastecimento de água. A rede malhada em anéis é a mais utilizada na maioria das cidades, pois apresenta um bom funcionamento se dimensionada de forma correta. Comparada com a rede em blocos, a em anéis possui um número maior de registros a serem manobrados e isso aumenta o trabalho na medição das vazões. As redes malhadas em bloco possuem maior facilidade de implantação para o controle de perdas, pois temos uma facilidade na medição das vazões garantida pela alimentação em apenas dois pontos da rede. Esquema de abastecimento de uma rede malhada com quatro anéis ou malhas. Recomendações para o traçado da rede Vale lembrar que as recomendações são realizadas com a finalidade de orientar o traçado das redes principais, pois apenas essas são passíveis de alternativas para a concepção, já que as redes secundárias têm como função cobrir todo o arruamento existente na área a ser abastecida. As recomendações são: As tubulações principais, preferencialmente, devem formar circuitos fechados sempre que o traçado urbano permitir. Elas devem ser direcionadas para as regiões de maior demanda (localização de vazões concentradas, vazões singulares de consumidores especiais e abastecimento para combate a incêndio). • A localização das tubulações deve ser em vias ou áreas públicas. A preferência deve ser dada para: as vias não pavimentadas com trânsito menos intenso, onde não exista interferência na via pública e onde o solo apresente condições melhores para a execução da obra e para a garantia contra recalques e movimentação das tubulações. Embora a rede secundária deva ser posicionada indistintamente em todas as ruas da zona abastecida, pode- se fazer algumas recomendações: Quando possível, ser posicionada sobre passeios, podendo ser necessária umatubulação para cada passeio (rede dupla). Deve-se procurar limitar o comprimento da tubulação em 600 m e alimentá-la pelas duas extremidades. Evitar as extremidades mortas. Prever tubulação secundária para receber as ligações prediais em ruas com tubulação principal com diâmetro maior que 300 mm. Observe o esquema: Esquema de uma rede malhada em blocos. Ainda podemos ter uma rede mista com a associação de redes ramificadas com redes malhadas como ilustra o esquema a seguir. • • • • • • Esquema de uma rede mista. Verificando o aprendizado Questão 1 As obras das estações elevatórias são peças-chaves no sistema de abastecimento de água. Sobre essas obras, analise as afirmativas a seguir. I. Podem ser essenciais para as obras de captação, para a adução e tratamento e na distribuição da água potável. II. Os principais equipamentos das estações elevatórias são: as bombas e motores; as tubulações; e a construção do poço de sucção e casa de bomba. III. São necessárias quando se deseja lançar a água de um nível mais alto para um mais baixo. IV. São utilizadas para reforço na adução ou na rede de distribuição de água. Estão corretas A apenas as afirmativas I e II. B apenas as afirmativas III e IV. C apenas as afirmativas I, II e IV. D apenas as afirmativas II, III e IV. E as afirmativas I, II, III e IV. A alternativa C está correta. As obras de estações elevatórias podem ser essenciais na captação, na adução, no tratamento e na distribuição de água. Os principais componentes estão divididos em: equipamentos eletromecânico (bomba e motor), tubulações (sucção, barrilete e recalque) e construção civil (poço de sucção e casa de bomba). Uma das localizações das estações elevatórias de água é para reforço na adução ou na rede de distribuição de água. Questão 2 Os reservatórios de distribuição de água são elementos visíveis e de grande destaque no sistema de distribuição de água. Marque a opção que apresenta apenas finalidades dos reservatórios. A Regularizar pressões, distribuir a água, segurança para o abastecimento. B Segurança para o abastecimento, levar a água de um ponto a outro, reservar água para incêndios. C Reservar água para incêndio, elevar a água para níveis mais altos, segurança para o abastecimento. D Regularizar a vazão, reservar água para incêndio e segurança para o abastecimento. E Regularizar a pressão, captar a água dos mananciais, distribuir a água. A alternativa D está correta. São finalidades dos reservatórios de distribuição: regularizar a vazão, segurança ao abastecimento, reserva de água para incêndio e regularizar pressões. Distribuir a água é finalidade das redes de distribuição. Levar a água de um ponto para outro é função das adutoras. Elevar a água para níveis mais altos é função das estações elevatórias e captar a água dos mananciais é função das obras de captação. 3. Obras de redes coletoras de esgoto urbano Os sistemas de esgotamento sanitário e os tipos de redes No vídeo a seguir, apresentaremos as definições básicas de sistemas de esgotamentos sanitários, redes coletoras, interceptor e emissário, órgãos acessórios, tipos de sistemas e traçado da rede de esgotos sanitários. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Definições básicas e orgãos acessórios No vídeo a seguir, apresentaremos conceitos de rede coletora, interceptor e emissário e órgãos acessórios. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. O sistema de coleta de esgoto é formado por várias estruturas e serviços com o objetivo de coleta, transporte e destinação final adequada do esgoto gerado nas residências, comércios, indústrias etc. O sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário é projetado, em sua maioria, para ser realizado por gravidade, adaptando-se à topografia local e escoando naturalmente. Porém, durante o transporte, pode ser necessária a construção de estações elevatórias e/ou trechos que precisem de pressão para vencer obstáculos topográficos. Esse sistema é composto por tubulações e por órgãos acessórios (unidades) que fazem a interligação e garantem o funcionamento como um todo. A seguir, são apresentadas algumas definições essenciais para a compreensão do assunto. Rede coletora É constituída por ligações prediais, coletores de esgoto, coletores-tronco e seus órgãos acessórios. Sendo assim, a ligação predial interliga o sistema de esgoto do imóvel (qualquer que seja a propriedade particular) ao sistema de coleta pública e é de responsabilidade do usuário. O que separa o coletor predial da parte pública é a caixa de inspeção que deve ser instalada no limite do terreno. Observe na ilustração, de forma esquemática, a ligação predial ao coletor público. Corte esquemático de uma ligação domiciliar ao coletor público de esgoto sanitário. O coletor público recebe efluentes de coletores prediais. Sendo os de maiores extensões chamados de coletores principais e o coletor tronco é a tubulação de maior diâmetro que recebe contribuições de coletores de esgoto, passando o efluente para um interceptor ou emissário. Como o esgoto escoa nos coletores por gravidade, o traçado dos coletores é feito por bacia de contribuição. Comentário O material mais utilizado em redes coletoras é o PVC, devido à sua praticidade na instalação, manuseio e a redução de manutenção. Interceptor e emissário Ilustramos esquematicamente os coletores e o interceptor, onde é possível verificar que os coletores-tronco despejam o efluente em uma tubulação maior chamada de interceptor, já o interceptor recebe o coletor tronco e segue para o destino final. Vale ressaltar que o interceptor não recebe contribuição de ligações domiciliares, mas sim do coletor tronco. Veja na imagem a seguir: Esquema mostrando coletor de esgoto, coletor tronco e interceptor. Os materiais utilizados para as tubulações de coletores e interceptores são: Fibra de vidro PEAD (polietileno de alta densidade) Concreto de alta resistência Já para as linhas de recalque (emissários), há uma predominância da utilização de ferro fundido dúctil. Apresentamos a seguir um dos maiores emissários já instalados no Paraná para transportar esgoto doméstico. A obra tem 13,3 km de extensão com trechos aéreos e subterrâneos (em túnel) e diâmetros variando entre 400 a 700 mm. O emissário de esgoto é o último trecho de um interceptor, ou seja, é a tubulação/conduto final do sistema que leva o efluente para o tratamento recebendo a contribuição apenas à montante, não recebendo nenhuma contribuição ao longo de sua extensão. • • • Emissário de esgoto em Cascavel, PR. Emissário de esgoto em Cascavel, PR. Órgãos acessórios Segundo a ABNT NBR-9649:1986, são órgãos acessórios das redes coletoras de esgoto sanitário: Poço de visita (PV) O orgão permite a visita para limpeza e manutenção. Pode ser construído tanto na singularidade quanto na reunião de coletores, podendo, em alguns casos, ser substituído por TIL (tubo de inspeção e limpeza) ou TL (terminal de limpeza). É obrigatório nos seguintes casos: União de 3 ou mais coletores. Interligação de um coletor em outro provoca um desnível de mais de 50 cm. Extremidades de sifões invertidos ou passagens forçadas. União de coletores em profundidades maiores que 3 m. Seção transversal esquemática de um PV. Ilustramos a seguir um poço de visita com os materiais e elementos estruturais que o compõem. Poço de visita. Tubo de inspeção e limpeza (TIL) • • • • O TIL não permite visita, sendo apenas para a inspeção e a introdução de equipamentos para limpeza da rede. Diferentemente do PV, o TIL não apresenta o balão. Seção transversal esquemática de um TIL. Terminal de limpeza (TL) O TL é o mais simples entre os acessórios permitindo apenas a introdução de equipamentos para a limpeza. É instalado na cabeceira dos coletores, pois são pontos menos susceptíveis a danos. Seção transversal esquemática de um TL. Caixa de passagem (CP) Este órgão acessórioé implementado apenas por necessidade construtiva em mudança de direção e não possui acesso. Sifão invertido Trecho projetado para funcionar sob pressão com a tubulação totalmente cheia. Utilizado para vencer obstáculos onde não é possível escavar ou instalar a rede por gravidade. Observe, no exemplo, que foi necessário um sifão invertido para a travessia da rede por baixo de um rio. Seção transversal esquemática de uma travessia por sifão invertido. Passagem forçada Ocorre em trechos que escoam sob pressão. Comentário Os órgãos acessórios são utilizados ao longo da rede de coleta e transporte para permitir interligações, transpor obstáculos ou facilitar a inspeção e limpeza da rede em geral. Segundo o ABNT NBR-9649:1986, a distância entre PV, TIL ou TL consecutivos deve ser limitada pelo alcance dos equipamentos de desobstrução. Tipos de sistema e traçados de esgotamento sanitário No vídeo a seguir, serão apresentados os assuntos referentes aos tipos de sistemas de esgotamento sanitário e o traçado da rede de esgotos sanitários. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Tipos de sistemas de esgotamento sanitário Temos três tipos de sistemas de esgotamento sanitário, sendo eles: Sistema de esgotamento unitário (sistema combinado) Há uma única rede para coletar e transportar as águas residuárias (domésticas e industriais), as águas de infiltração e as águas pluviais, ou seja, as águas pluviais e o sistema de esgoto escoam na mesma canalização. Sistema de esgotamento separado absoluto Apresenta dois sistemas distintos de canalização, um para o esgoto sanitário e outro para as águas pluviais. Há um sistema de drenagem pluvial independente, e é o sistema utilizado no Brasil. Observe na imagem a seguir. Sistema de esgotamento absoluto. Sistema de esgotamento separador parcial (misto) Assim como o sistema de esgotamento separado absoluto, também apresenta dois sistemas de canalização, porém uma parcela das águas pluviais (originadas em áreas pavimentadas internas, terraços e telhados de edifícios) pode ser despejada nas canalizações de esgoto sanitário. Traçado da rede de esgotos sanitários Para o desenvolvimento do traçado da rede de esgoto e do projeto da rede coletora, é necessário o levantamento planialtimétrico da região em escala mínima de 1:2.000 com suas respectivas curvas de nível a cada 1 m. Já as áreas das bacias de esgotamento sanitário precisam ser levantadas em planta com escala mínima de 1:10.000. Segundo Sobrinho e Tsutiya (2011), o traçado da rede de esgoto é relacionado diretamente com a topografia do local. Os tipos de traçado de rede são: Perpendicular Indicado para cidades cortadas ou rodeadas por cursos de água como rios. Essa rede é formada por vários coletores tronco independentes e o traçado é aproximadamente perpendicular ao curso de água. Os coletores são ligados a um interceptor marginal que leva os efluentes para o destino adequado. Leque Indicado para os terrenos acidentados. Os coletores tronco são localizados nos fundos dos vales ou na parte mais baixa das bacias. Nos coletores tronco, incidem os coletores secundários e o traçado fica em forma de leque ou semelhante a uma espinha de peixe. Radial ou distrital Indicado para cidades planas. A cidade é dividida em setores independentes onde são criados pontos baixos que recebem os esgotos. Dos pontos mais baixos, o esgoto é então recalcado. Observe na ilustração, de forma esquemática, os tipos de traçados das redes de esgoto. Traçados da rede de esgotos. Verificando o aprendizado Questão 1 As obras de redes coletoras de esgoto urbano compreendem desde a ligação domiciliar (no caso de residências) até o despejo final do efluente. Marque a opção que apresenta apenas obras que compõem o sistema de coleta e transporte de esgoto urbano. A Tubulações, estações elevatórias e órgãos acessórios. B Tubulações, captação e órgão acessórios. C Rede de distribuição, estação elevatória e adutoras. D Reservação, estação elevatória e tubulações E Captação, adutoras e reservação. A alternativa A está correta. São componentes de obras de redes coletoras de esgoto urbano: tubulações, estações elevatórias e órgão acessórios. São obras de redes de abastecimento de água: adutoras, reservação, captação e rede de distribuição. Questão 2 Os sistemas de esgotamento sanitário são as tubulações utilizadas para o seu transporte e podem ser classificados em: sistemas de esgotamento unitário, sistema de esgotamento separado absoluto e sistemas de esgotamento misto. Marque a opção correta a respeito desses sistemas. A Nos sistemas de esgotamento unitário, só podem ser transportadas águas residuárias domésticas e industriais. B No sistema de esgotamento unitário, só podem ser transportadas as águas pluviais. C O sistema de esgotamento misto é o mais utilizado nas cidades brasileiras e transporta águas residuárias e águas pluviais. D O sistema de esgotamento separado absoluto apresenta dois sistemas, um para águas pluviais e outro para o esgoto sanitário. E No sistema de esgotamento separado absoluto, admitem-se águas pluviais originadas em áreas pavimentadas internas junto ao esgoto sanitário. A alternativa D está correta. No sistema de esgotamento unitário, há uma única rede para coletar e transportar as águas residuárias e as águas pluviais. O sistema de esgotamento separado absoluto apresenta dois sistemas distintos de canalização, um para o esgoto sanitário e outro para as águas pluviais, sendo o sistema utilizado no Brasil. Já o sistema de esgotamento separador parcial (misto) apresenta dois sistemas de canalização, porém uma parcela das águas pluviais pode ser despejada nas canalizações de esgoto sanitário. A estação de tratamento de esgoto de Bangu, Rio de Janeiro. 4. Obras de ETEs e de disposição de efluentes Tratamento de esgoto e disposição de efluentes No vídeo a seguir, falaremos sobre tratamento de esgoto, ETEs, processos de tratamento, tratamento preliminar, primário, secundário e terciário e disposição de efluentes. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Tratamento de esgoto No vídeo a seguir, apresentaremos assuntos referentes às obras de estações de tratamento de esgoto (ETEs). Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Por definição, o esgoto é a água que transporta os sólidos despejados de residências e indústrias. E esses sólidos são os responsáveis pela deterioração da qualidade da água quando são despejados sem o tratamento de água. As obras de ETEs (estações de tratamento de esgoto) têm por finalidade fazer o tratamento do esgoto para que então ele seja lançado. Se não for realizado o tratamento antes do seu lançamento, o esgoto consome o oxigênio dissolvido na água devido aos processos de degradação da matéria orgânica. Por esse motivo, as impurezas contidas no esgoto devem ser removidas nos processos de tratamento antes do efluente ser lançado na natureza, em córregos ou rios. As ETEs O objetivo das estações de tratamento de esgoto (ETEs) é mitigar os efeitos do lançamento in natura do esgoto, ocorrendo em condições controladas para garantir a qualidade da remoção da poluição. São agentes do tratamento de esgoto as bactérias aeróbicas ou anaeróbicas que se reproduzem devido à condição do meio e degradam a matéria orgânica presente no esgoto. O dimensionamento do sistema de tratamento deve levar em consideração as características do afluente (esgoto que chega à ETE) e do efluente (corpo receptor que receberá o esgoto após tratamento). Comentário De acordo com Conterato et al., no Brasil, a Resolução nº 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, dispõe sobre condições, parâmetros, padrões e diretrizes para a gestão do lançamento de efluentes em corpos de água receptores. As condições para o lançamento direto de efluentes do sistema de tratamento de esgoto sanitário são: Ph entre 5 e 9. Temperatura inferior a 40ºC, e que a variação de temperatura não exceda na zona de mistura. Presença de no máximo 1 ml/litro de materiais sedimentáveis, porém, para o lançamento em lagos e lagoas esses materiais devem ser virtualmente ausentes. Máximo de 120 mg/litro de DBO (demanda bioquímica de oxigênio), só podendo ultrapassar esse valor no caso de efluente de sistema de tratamento com eficiência mínima de 60% na remoção de DBO ou mediante estudo de autodepuração do corpo hídrico que comprove o enquadramento às metas do corpo receptor. Presença de óleos e graxas no limite máximo de 100 mg/litro. Ausência de materiais flutuantes. São vários os níveis de tratamento de uma ETE, e de acordo com esse nível, é realizada uma classificação de acordo com o grau de eficiência de forma a adequar o efluente com o corpo receptor. São classificados em: Tratamento preliminar Tratamento primário Tratamento secundário Tratamento terciário Processos de tratamento de esgoto No vídeo a seguir, abordaremos assuntos referentes aos processos de tratamento de esgoto: tratamentos preliminar, primário, secundário e terciário. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. A ABNT NBR-12209:2011 apresenta as condições recomendadas para a elaboração de projeto hidráulico e de processo de estações de tratamento de esgoto sanitário (ETE) levando em consideração as regulamentações específicas das entidades responsáveis pelo planejamento e desenvolvimento do sistema de esgoto sanitário. Essa norma é aplicada para os seguintes processos: • • • • • • • • • • Separação de sólidos por meios físicos. Processos físico-químicos. Processos biológicos. Tratamento de lodo (suspensão aquosa de componentes minerais e orgânicos separados no sistema de tratamento). Desinfecção de efluentes tratados. Tratamento de odores. Serão apresentados os principais processos dentro de cada nível de classificação. Tratamento preliminar Nesta etapa, são retirados os sólidos grosseiros, como o lixo jogado na tubulação de esgoto, de forma indevida; folhas secas; restos de vegetais e o que ficar retido no sistema de gradeamento e sedimentado em caixa de areia. Comentário A matéria orgânica não é retirada no tratamento preliminar e o objetivo desse processo é melhorar a eficiência dos seguintes evitando danificar equipamentos, entupir tubulações e desgastar a estrutura. Observe o processo preliminar de tratamento de esgoto de forma esquemática. Processo preliminar de tratamento do esgoto. Tratamento primário Neste tratamento, o objetivo é clarificar o esgoto ao remover os sólidos que podem sedimentar devido à ação da gravidade formando o lodo primário bruto. A decomposição de parte desse lodo é realizada de forma anaeróbica no fundo do decantador e nesta etapa também são removidos óleos e graxas (sólidos flutuantes). O esquema ilustra o processo realizado nesta etapa. Processo primário de tratamento do esgoto. Tratamento secundário • • • • • • Nesta etapa, a matéria orgânica em suspensão, os sólidos não sedimentáveis, os nutrientes e patógenos são removidos por processos biológicos que utilizam reações bioquímicas através de microrganismos (bactérias aeróbias, aeróbias facultativas, protozoários e fungos) que são fundamentais para este processo. São vários os processos que podem ser utilizados no tratamento secundário. Os mais comuns são: Lodos ativados O lodo recircula na planta logo após ser separado do esgoto por sedimentação, sendo que o excesso de lodo é descartado (após tratamento adequado) e a maior parte retorna ao sistema com o esgoto bruto. O esgoto tratado é coletado e passa para a próxima etapa. Veja o esquema ilustrado. Esquema de tratamento de esgotos por lodo ativado convencional. Filtros biológicos Ocorre uma oxidação bioquímica através do contato do afluente com a massa biológica contida nos filtros biológicos. Representação esquemática de filtro biológico. Reatores anaeróbios São estruturas dimensionadas para que a realização do tratamento de esgoto ocorra por meio de microrganismos presentes em um manto de lodo formado no interior dos reatores anaeróbios. São formados pelas seguintes partes: Câmara de digestão Onde se processa a digestão anaeróbia. Separador de fases É um defletor de gases que separa as fases líquidas e gasosas da fase sólida. Zona de transição Entre a zona de digestão e a zona de sedimentação superior. Zona de sedimentação O esgoto verte para as aberturas superiores, os sólidos ainda presentes sedimentam e voltam para as zonas de transição e digestão. Zona de acumulação de gás Onde o gás se acumula para ser coletado. A ilustração a seguir é de um reator anaeróbio de fluxo ascendente. Representação esquemática de um reator. Lagoas de estabilização Ocorre a estabilização da matéria orgânica por meio da oxidação bacteriológica e/ou redução fotossintética das águas. É um sistema onde o esgoto entra em uma extremidade e é coletado na extremidade oposta, demorando vários dias e o tempo de detenção varia com a classificação da lagoa. São classificadas em: Lagoas anaeróbias Ocorre o processo de fermentação anaeróbia. Lagoas facultativas Ocorrem simultaneamente os processos de fermentação anaeróbia, oxidação aeróbia e redução fotossintética. Lagoas de maturação Ocorre a remoção de organismos patogênicos (bactérias, vírus, protozoários e ovos de helmintos). São utilizadas no tratamento terciário. Veja um resumo das características das principais lagoas. Lagoas facultativas Lagoas anaeróbias Lagoas de maturação Tempo de detenção (dias) 15 a 45 3 a 6 * Profundidade 1,5 a 2 3 a 5 0,8 a 12 Relação comprimento/ largura 2 a 4 1 a 3 ** Relação comprimento/ largura 2 a 4 1 a 3 ** * depende do formato da lagoa e da eficiência requerida; ** em lagoas de maturação chicaneadas em célula única > 10 em série de mais de 3 lagoas, varia de 1 a 3. Tabela: Resumo das características das principais lagoas utilizadas. VAN SPERLING, 2005 apud CONTERATO, 2018, p. 182. Agora observe a ilustração que mostra de forma esquemática o funcionamento de uma lagoa facultativa e de um conjunto de lagoa anaeróbia e lagoa facultativa. Esquema mostrando o funcionamento de (a) lagoa facultativa e (b) lagoa anaeróbia seguida de facultativa (sistema australiano). Tratamento terciário É utilizado quando se deseja obter um tratamento com qualidade superior para os esgotos. São removidos poluentes específicos (micronutrientes e patógenos) e outros que não são retidos no tratamento primário e secundário. Nesta etapa, são removidos os compostos como nitrogênio e fósforo, além da remoção completa da matéria orgânica. Para o tratamento terciário, são utilizados: as lagoas de maturação e processos de desinfecção (cloração, raios ultravioletas ou ozonização). Disposição de efluentes No vídeo a seguir, abordaremos assuntos referentes à fossa séptica, por ser o tratamento de esgoto sanitário mais usual empregado em residências. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Agora trataremos da fossa séptica, que é, entre os tipos de tratamento de esgoto sanitário, o mais usual e comumente empregado em residências. O sistema de fossa séptica é seguido por outro componente, podendo ser um filtro anaeróbio, um sumidouro, uma vala de filtração ou uma vala de infiltração. Sendo o mais usado o sistema fossa + filtro + sumidouro. Observe atentamente a ilustração. Processos de tratamento e disposição de efluentes de fossa séptica. Veja a seguir a legenda da numeração da imagem: a. na filtração, o esgoto é disperso em uma canaleta, coletado abaixo da camada de material por um tubo, levado até a caixa coletora de onde é levado para a destinação final (um rio, por exemplo). b. na vala de infiltração, o esgoto é disperso em valas com material que facilita a infiltração pelo solo, nesse caso, deve-se ficar atento com a posição do lençol freático. c. tem-se o exemplo de um sumidouro, que é escavado no solo e revestidoe preenchido para permitir a infiltração do efluente no solo tanto pelas laterais quanto pelo fundo. d. tem-se um filtro anaeróbico. O sistema fossa e filtro apresenta uma boa eficiência na remoção de DBO. Sendo o filtro uma câmara com material filtrante onde o fluxo passa no sentido ascendente. Depois do filtro, o efluente vai para a destinação final. A fossa séptica é uma unidade de tratamento de esgoto que recebe o esgoto do sistema predial e o direciona para o elemento seguinte, após a separação da parte sólida. Veja a seguir o processo da matéria transportada pelo esgoto em tratamento: Parte sólida Os sólidos são depositados no fundo, formam o lodo. Lodo É digerido por bactérias em condições anaeróbicas (sem presença de oxigênio). Parte líquida Segue para o próximo processo. Veja um exemplo de fossa industrializada e um corte de uma fossa moldada in loco de concreto. Tipos de fossa séptica (imagem de fossa industrializada e corte de fossa moldada ). No filtro anaeróbio, o esgoto circula no sentido ascendente passando através de camadas filtrantes que podem ser de diferentes materiais. Ao redor da camada filtrante, desenvolvem-se bactérias que decompõem poluentes não degradados na fossa séptica. O sumidouro, também chamado de poço absorvente, escoa o efluente recebido do tanque séptico para o solo por meio de infiltração. A vala de infiltração é a vala onde o efluente é disperso superficialmente e coletado pelo fundo de um dreno, como se fosse um processo de filtração. Já as valas de infiltração recebem o efluente e permitem a infiltração pelo solo, da mesma forma que ocorre no sumidouro. Atenção Deve-se tomar cuidado ao projetar as valas de infiltração e os sumidouros para evitar a contaminação do lençol freático! Verificando o aprendizado Questão 1 As estações de tratamento de esgoto têm como objetivo reduzir os efeitos do lançamento do esgoto in natura no meio ambiente. Para o lançamento do esgoto, é preciso que ele apresente algumas propriedades exigidas pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente. A seguir, são listadas algumas dessas exigências. I. O pH precisa estar entre 3 e 8. II. A variação de temperatura não pode exceder a 3ºC na zona de mistura. III. A presença de graxas é limitada a 150 mg/litro. IV. Não deve haver materiais flutuantes. Estão corretas A apenas as afirmativas I e III. B apenas as afirmativas II e IV. C apenas as afirmativas I, II e IV. D apenas as afirmativas II, III e IV. E as afirmativas I, II, III e IV. A alternativa B está correta. Segundo o Conselho Nacional de Meio Ambiente, para o lançamento direto de efluentes, o esgoto tratado precisa, entre outras coisas, atender às seguintes condições: pH entre 5 e 9, variação de temperatura não exceda 3 °C na zona de mistura, presença de óleos e graxas no limite máximo de 100 mg/litro e ausência de materiais flutuantes. Questão 2 São diversas as alternativas para a disposição do efluente de fossa séptica. A alternativa em que o esgoto é disperso em uma canaleta sendo coletado por um tubo abaixo da camada de material e levado até a caixa coletora para a destinação final é a(o) A filtração. B infiltração. C sumidouro. D filtro aeróbio. E filtro anaeróbio. A alternativa A está correta. Na filtração, o esgoto é coletado por uma canaleta abaixo da camada de material por um tubo, e é levado até a caixa coletora de onde é levado para a destinação final. Na vala de infiltração, o esgoto é disperso em valas com material que facilita a infiltração pelo solo. O sumidouro é escavado no solo, revestido e preenchido para permitir a infiltração do efluente no solo tanto pelas laterais quanto pelo fundo. No filtro anaeróbico, é colocada uma tubulação na parte superior para a destinação final. Não é utilizado filtro aeróbio. 5. Conclusão Considerações finais Você agora sabe identificar as obras de captação, adução, estações de tratamento de água, redes de distribuição, reservação e estações elevatórias que são utilizadas para o abastecimento da população com água potável. Também será capaz de identificar as obras de redes coletoras de esgoto urbano, estações de tratamento de esgoto e de disposição de efluentes dos sistemas de coleta e transporte de esgoto urbano. Diversos profissionais trabalham cotidianamente com os conceitos que aprendemos, seja com projeto, execução de obra ou manutenção dos sistemas de abastecimento de água e de coleta e transporte de esgoto urbano. Podcast Ouça a seguir sobre o que deve ser levado em consideração para a escolha do local de captação de água, qual o período de funcionamento considerado no cálculo das vazões de adução, o que é preciso considerar na escolha do conjunto elevatório e o que deve-se considerar para a construção de uma estação elevatória. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ouvir o áudio. Explore + Acesse o texto completo da Resolução nº 430/2011, disponível no site do Ministério do Meio Ambiente, e leia mais sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, em diversas condições. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. NBR-9649 – Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. NBR-12209 – Elaboração de projetos hidráulico- sanitários de estações de tratamento de esgoto. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. CONTERATO, E. et al. Saneamento. Porto Alegre: SAGAH, 2018. NUVOLARI, A. et al. Esgoto Sanitário: Coleta, transporte, tratamento e reuso agrícola. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2011. SANEPAR constrói em Cascavel um dos maiores emissários do Paraná. Sanepar, s.d. Consultado na internet em: 12 de fev. 2023. SANTOS, A. N. et al. Saneamento Ambiental. Porto Alegre: SAGAH, 2021. SOBRINHO, P. A.; TSUTIYA, M. T. Coleta e transporte de esgoto sanitário. 3. ed. Rio de Janeiro, ABES, 2011. TSUTIYA, M. T. Abastecimento de água. 3. ed. São Paulo: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2006. Obras de saneamento 1. Itens iniciais Propósito Objetivos Introdução Conteúdo interativo 1. Obras de captação, adução e ETAs Tratamento de esgoto e disposição de efluentes Conteúdo interativo Captação de águas Conteúdo interativo Considerações preliminares Comentário Escolha do local de captação Partes constituintes de uma captação Barragem, vertedor ou enrocamento Tomada de água Gradeamento Grades Telas Atenção Desarenador Dispositivos de controle Canais e tubulações de interligação Captação em águas subterrâneas Adutoras Conteúdo interativo Definição e classificação Quanto à natureza da água transportada Quanto à energia para a movimentação da água Por gravidade Vazão de dimensionamento Horizonte de projeto Vazão de adução Para adutora de água bruta que corresponde da captação até a ETA Para adutora que interliga a ETA ao reservatório de distribuição Para adutora que interliga o reservatório à rede Período de funcionamento Comentário Hidráulica para adutoras Traçado da adutora Obras especiais Travessia de córregos e rios Abaixo da cota de fundo do curso de água Grandes cursos d’água Aéreas Travessias sob ferrovias ou estradas de rodagem Estações de tratamento de água (ETAs) Conteúdo interativo Micropeneiramento Aeração Coagulação Floculação Sedimentação ou decantação Filtração Fluoração Desinfecção Verificando o aprendizado 2. Obras de distribuição, reservação e estações elevatórias Estações elevatórias, reservação e distribuição Conteúdo interativo Estações elevatórias Conteúdo interativo Equipamentos eletromecânicos Bombas Motores elétricos Mecânica Nominal Admissível Elétrica absorvida da rede de alimentação Conjuntos elevatórios Capacidade ou vazão de bombeamento Altura geométrica de sucção ou altura estática de sucção (Hg,s) Negativa Positiva Altura de recalque ou altura estática de recalque (Hg,r) Altura geométrica total (Hg) Carga de velocidade