DRENAGEM URBANA 1ªs 4 aulas.ppt

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FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DA UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA
Mestrado em Hidráulica e Recursos Hídricos 
DRENAGEM URBANA
 JOSÉ SALDANHA MATOS (PROF. CATEDRÁTICIO, IST)
 FILIPA SANTOS FERREIRA (PROF. AUXILIAR, IST) JUNHO 2011
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INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DA UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA
PROGRAMA DA 1ª AULA-DENAGEM URBANA
Apresentação. 
Introdução à disciplina.Programa das aulas e calendarização. 
Conceitos gerais.Ciclo urbano da água na cidade. Desafios e Perspectivas. 
Evolução histórica dos sistemas.
Situação geral em Portugal,Moçambique e PALOP
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PROGRAMA DAS AULAS
Dia 20 de Junho – Apresentação. Introdução à disciplina. Ciclo urbano da água na cidade. Evolução histórica dos sistemas. Desafios e Perspectivas.
Dia 21 de Junho – Tipos de sistemas, vantagens e desvantagens. Constituição e componentes dos sistemas de drenagem em meio urbano. Dados base (horizonte de projecto, população, capitações e caudais de dimensionamento). 
Dia 22 de Junho – Traçado em planta de colectores de águas residuais domésticas (ARD). Concepção e aspectos de projecto..
Dia 23 de Junho – Traçado em perfil longitudinal . Critérios de projecto e verificação hidráulica.. Resolução de problemas práticos e exemplo de cálculo ilustrativo. 
Dia 24 de Junho – Concepção de sistemas pluviais e unitários. Origem e destino de águas pluviais. Soluções de controlo na origem. 
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PROGRAMA DAS AULAS
Dia 27 de Junho – Concepção de sistemas pluviais e unitários. Origem e destino de águas pluviais. Soluções de controlo na origem. 
Dia 28 de Junho – Etapas de dimensionamento de colectores de águas pluviais: Elementos base. Métodos de cálculo. Caudais de projecto. Procedimentos de cálculo e dimensionamento de colectores. Dispositivos interceptores de águas pluviais. Resolução de problema.
Dia 29 de Junho – Resolução de problemas práticos e exemplos de cálculo ilustrativos. 
Dia 30 de Junho – Órgãos especiais em sistemas de saneamento: Bacias de retenção e armazenamento, sistemas elevatórios, descarregadores e sifões invertidos. Estratégias de gestão e de operação dos sistemas. 
Dia 01 de Julho – Visita técnica ou aula de esclarecimento de dúvidas. 
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PROGRAMA DAS AULAS
Dia 4 de Julho – Princípios, descrição e comparação de modelos computacionais. 
Dia 5 de Julho – Princípios, descrição e comparação de modelos computacionais “Tutorial” do SWMM (cont.).
Dia 6 de Julho – Simulação dinâmica do comportamento de sistemas – Apresentação e resolução de caso de estudo (1ª parte). 
Dia 7 de Julho – Simulação dinâmica do comportamento de sistemas. Resolução de caso de estudo (cont.). 
Dia 8 de Julho – Resolução de caso de estudo (cont.). 
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AVALIAÇÃO 
A nota na disciplina será ponderada da avaliação dos trabalhos (70%) e da avaliação de exame escrito (30%). Os trabalhos poderão ser desenvolvidos individualmente ou em grupos de dois alunos.
BIBLIOGRAFIA PRINCIPAL
Drenagem urbana. Matos, J. e Ferreira, F., Livro da discipna. IST, 2011.
Wastewater engineering: collection and pumping of wastewater. Metcalf & Eddy, 1981, McGraw-Hill Book Company, New York.
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DRENAGEM URBANA - MHRH
AMBIENTE, SANEAMENTO E DRENAGEM URBANA 
AMBIENTE: Conjunto de factores físicos, químicos e biológicos que rodeiam o “Homem”. 
SANEAMENTO: Conjunto de obras e equipamentos cujo objectivo fundamental consiste em satisfazer as necessidades e bem estar da “comunidade” em determinados domínios ou sectores: 
 ÁGUA, RESÍDUOS e AR 
A DRENAGEM URBANA É UMA COMPONENTE ESSENCIAL DO SANEAMENTO
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COMPONENTES SECTORIAIS DOS SISTEMAS
Sistemas adutores (Abastecimento água)
Redes de distribuição de água
Sistemas de drenagem de águas residuais/ pluviais (drenagem urbana)
ETA (Estação de tratamento de água)
ETAR (Estações de tratamento de águas residuais)
Recolha e Tratamento de Resíduos Sólidos
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INTER-RELAÇÃO ENTRE A CONDIÇÃO DO AMBIENTE E A SAÚDE-
Ambiente
salubre
Homem
c/ saúde
Processos naturais
ou artificiais
Ambiente
insalubre
Homem
s/ saúde
Ambiente
salubre
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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Economia
Ecologia (Ambiental)
Ética (ou Social)
3 DIMENSÕES DO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
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 Desafios e Prespectivas
E3
A adaptação é um processo; não é um fim;
Existe ainda uma incerteza significativa e dificuldades importantes;
Devemos no entanto incluir o conhecimento existente sobre os cenários climáticos na política de planeamento e gestão de recursos hídricos.
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Resilência
Robustez/Redundância
Redução/Risco
3 DIMENSÕES DOS “SERVIÇOS ADAPTADOS”
R3
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A adaptação é um processo; não é um fim;
Existe ainda uma incerteza significativa e dificuldades importantes;
Devemos no entanto incluir o conhecimento existente sobre os cenários climáticos na política de planeamento e gestão de recursos hídricos.
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ANALOGIA COM CORPO HUMANO
METABOLISMO DA CIDADE
(Corrente higienista, Séc. XIX, John Philips e Edwin Chadwick)
Materiais
Energia
Água
Químicos
Transformações
(processos artificiais)
Resíduos sólidos
Resíduos Líquidos
Resíduos Gasosos
SISTEMA DE SRVIÇOS LINEAR INSUSTENTÁVEL
(PASSADO E PRESENTE)
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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Materiais
Energia
Água
 Químicosica
Transformações
Resíduos Mínimos
Reutilização
Produção de energia
Reciclagem de materiais
(Processos naturais)
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CICLO DE SERVIÇOS NA CIDADE DO FUTURO
(SISTEMA NÃO LINEAR, SUSTENTÁVEL)
EU TRUST PROJECT
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido
nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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A cidade Sustentável
As dimensões de Ecologia (Ambiente, E1), Ética (social, E2) e Económica (E3) Eficiência na utilização de recursos (controlo de perdas de água, reutilização de efluentes; controlo na origem de águas pluviais, produção de energia.
E1
E2
E3
A cidade “Adaptada”
R3-A Resiliência, a R1- Robustez a R2- Redução de riscos ( flexibilidade e adaptabilidade) (diversificação de origens, sistemas emalhados,…)
R1
R3
R2
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PROPOSTA
Tarifário
Equilibrado
Protector do Ambiente
Como dissuasor de consumos excessivos
Auto/Sustentável
Como garante da qualidade e continuidade do serviço
Socialmente Aceitável
Como bem essencial a vida e ao bem estar
SUSTENTABILIDADE ECONOMICA
E FINANCEIRA
SUSTENTABILIDADE
AMBIENTAL
SUSTENTABILIDADE SOCIAL
UM DOS DESAFIOS ACTUAIS É O TARIFÁRIO CORRECTO
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REFERÊNCIA A ASPECTOS HISTÓRICOS
3000 AC – Mohengo-Doro (civilização Hindu, actualmente Paquistão)
1000 a 3000 AC – Templo de Cnossos, Ilha de Creta
500 AC – Cloaca Máxima Romana (cloacarium e curatores clocarium)
1650 DC – 1º Colector enterrado (Londres)
1800 DC – Colectores/túneis da cidade de Paris (Legrand)
1870 DC – Primeiros sistemas separativos (Lenox e Memphis, USA) (separate systems)
Ruínas de uma latrina pública do século I, em Ephessos, Turquia
Visita em barco aos esgotos de Paris, em 1896
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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REFERÊNCIA A ASPECTOS HISTÓRICOS
D. João II, Portugal (1400 DC) – Referência a “Limpeza dos canos”
1755 – Terramoto d Lisboa: Canalização metódica, colectores unitários em malha
 Consrução de colectores de cascões, ou “rateiros”
1950 – Setúbal: “canecos” (vasos) à porta para recolha de “excreta”
Saimel (Pombalino)
Cascões
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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Finais do séc. XIX, princípios do séc. XX: VERDADEIRA REVOLUÇÃO TECNOLÓGICA
1. Utilização do ferro fundido, em condutas sob pressão (“cast iron pipes”)
2. Ramais (barro e grés) (“clay with vitrified clay pipes”)
3. Colectores de betão, de secção circular (“concrete circular pipes”)
Corrente higienista: 
Preocupação com o tratamento dos efluentes e saúde pública. 
Analogia dos sistemas das cidades (água e esgoto) com os do corpo humano (artérias e veias).
Circular (grês cerâmico)
Ferro fundido
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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EVOLUÇÃO DO TIPO DE SISTEMAS
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 CASO EXEMPLO: SISTEMA DE SANEAMENTO DA COSTA DO ESTORIL (MAIOR EM PORTUGAL)
 Pop. 920 000 hab
 Interceptor principal: ø 1,5 m a ø 2,5 m, em 25 km
 Várias estação elevatórias e emissários afluentes ao interceptor geral
 ETAR – Fase líquida enterrada, perto da Guia (Cascais), em beneficiação; Fase sólida (lamas), a 4 km da ETAR-fase liquida.
 Exutor Submarino para lançamento no mar (2700 m, 40 m de profundidade) com dois difusores de 400 m.
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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Representação esquemática do Sistema de Saneamento da Costa do Estoril, com o interceptor, emissários afluentes (Jamor, Barcarena, etc.) e estações elevatórias das zonas baixas (▲). 
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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Área de atendimento do Sistema de Saneamento da Costa do Estoril (Concelhos de Oeiras, Cascais e parte de Sintra e Amadora).
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Portugal: PEAASAR I (2000-2006) e PEAASAR II (2007-2013)
Objectivos Estratégicos:Universalidade,continuidade e qualidade de serviço ;b) sustentabilidade; c) protecção de valores ambientais.
Objectivos Operacionais: Niveis de atendimento :95% em abastecimento de água (actual 90%) e 90% em saneamento (actual cerca de 80%).
Directiva Quadro da Água –PGRH (Objectivo 2015)
O Estado “Bom” das massas de água
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SITUAÇÃO EM PORTUGAL e MOÇAMBIQUE
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Cobertura em abastecimento de água nos PALOP
Total
Não adequado
Adequado
Água canalizada
Angola
1990
64
36
0
2008
50
50
20
Cabo Verde
1990
-
-
-
2008
16
84
38
Guiné Bissau
1990
-
-
2
2008
39
61
9
Moçambique
1990
64
36
5
2008
53
47
8
São Tomé e Príncipe
1990
-
-
-
2008
11
89
26
Cobertura em saneamento nos 
PALOP
Total
Adequado
Ar livre
Não adequado
Angola
1990
25
61
14
2008
57
23
20
Cabo Verde
1990
-
-
-
2008
54
42
4
Guiné Bissau
1990
-
-
-
2008
21
31
46
Moçambique
1990
11
65
22
2008
20
42
38
São Tomé e Príncipe
1990
-
-
-
2008
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Reduzir para metade, até 2015, a população sem acesso seguro e sustentável a água e a saneamento (1200 milhões e 2400 milhões, respectivamente).
Não se vai cumprir em muitos Países de África, em termos de saneamento.
UN – DÉCADA DA ÁGUA (1995-2015)
UN – ANO MUNDIAL DO SANEAMENTO (2008)
Moçambique e Palop
			SATISFAÇÃO DE OBJECTIVOS DO MILÉNIO
 CUMPRIMENTO DE METAS DO OBJECTIVO “7”
Assegurar a Sustentabilidade Ambiental
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PRONASAR-Programa Nacional de Abastecimento de Água e Saneamento Rural (Março de 2009)
Enquadrameno do PESA-ASR (2006-2015) com objectivos de 70% de cobertura em abastecimento de água e 50% em saneamento rural.
Mais 7,4 milhões servidos por água (17000 novas origens)e 493 000 latrinas melhoradas (39 para 50%)
Investimento previsto: 347 milhões de USD.
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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Componentes Principais do PRONASAR
Apoio ao aumento dos niveis de atendimento. 
Desenvolvimento de opções de gestão e tecnologias apropriadas.
Capacitação institucional e de recursos humanos no sector.
Apio a planificação, gestão,monitorização e planeamento em AASR (descentralização).
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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2ª AULA-DRENAGEM URBANA
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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1- 	Redes interiores dos edifícios
a1) Águas pluviais
a2) Águas residuais domésticas, industriais e comerciais
2- 	Ramais de ligação à rede geral de drenagem
3- 	Rede geral de drenagem: colectores, câmaras de visita, sarjetas de passeio e/ou sumidouros (em redes unitárias ou separativas de águas pluviais).
Constituição dos Sistemas
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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4- 	Estações elevatórias e condutas de impulsão. Câmaras de parafusos de Arquimedes (pumping installations).
5- 	Emissários e interceptores (trunk and interceptor sewers).
6- 	Estações de tratamento (wastewater treatment plants). 
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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Solções sustentaveis de saneamento
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ETAR FATACA - ODEMIRA
ETAR S. Gonçalo (Guarda)
ETAR-Exemplos
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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7- 	Exutores de lançamento e destino final (emissários submarinos).
	(long sea outfalls)
8- 	Descarregadores de tempestade (weir).
9- 	Sifões invertidos (inverted syphon).
 
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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10- Obras especiais (special works).
11- Túneis 
 (tunnels).
12- Lagoas de amortecimento e retenção (retention ponds).
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Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Constituição dos Sistemas
ETAR FATACA - ODEMIRA
ETAR S. Gonçalo (Guarda)
ETAR
Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Tipos de sistemas de drenagem
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Refrencia legal: RSPDADAR, Decreto nº 30/2003 de 1 de Jlho
Unitários (combined)	
Constituídos por uma única rede de colectores onde são admitidas conjuntamente as águas residuais domésticas, comerciais e industriais, e águas pluviais; recolhem e drenam a totalidade das águas a afastar dos aglomerados populacionais.
Separativos (separate)
Constituídos por duas redes de colectores distintas,
uma destinada à drenagem das águas residuais domésticas, comerciais e industriais, e uma outra à drenagem das águas pluviais ou similares. 
Mistos (mixed)
Constituídos pela conjugação dos dois tipos anteriores, em que parte da rede de colectores funciona como sistema unitário e a restante como sistema separativo.
Separativos parciais ou pseudo-separativos (partially separate)
Em que se admite, em condições excepcionais, a ligação de águas pluviais de pátios interiores ao colector de águas residuais domésticas.




SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Tipos de sistemas de drenagem
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Vantagens 	
É globalmente menos oneroso.
É de mais fácil construção.
Permite o tratamento de parte dos caudais pluviais.
Desvantagens
Os caudais em excesso, quando chove e é ultrapassada a capacidade da ETAR, são uma mistura de águas residuais comunitárias e pluviais, pelo que a sua rejeição no meio aquático pode acarretar problemas de poluição e contaminação. 
É difícil manter condições hidráulicas de escoamento em tempo seco (sedimentação de sólidos em suspensão, riscos de formação de gás sulfídrico, odores desagradáveis e corrosão do material dos colectores).
Quando ocorrem as primeiras chuvadas, após uma prolongada estiagem, afluem à ETAR elevadas cargas poluentes.
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Tipo de Sistema: Vantagens e inconvenientes
Sistema Unitário Versus Separativo
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Desvantagens (cont.)
As sarjetas, os sumidouros e outros órgãos de entrada na rede têm, em geral, de ser sifonados, por causa dos odores ofensivos.
O emissário, em sistemas unitários, mesmo de bacias de pequena dimensão, pode atingir um diâmetro significativo; nos sistemas separativos de águas pluviais o grande desenvolvimento do emissário pode ser evitado, desde que o caudal pluvial possa ser rejeitado numa linha de água próxima.
Nos sistemas unitários, os colectores têm de ser construídos com materiais resistentes à corrosão; nos sistemas separativos de águas pluviais tal não é necessário, dado que só transportam água de escoamento superficial, praticamente sem efeitos corrosivos.
Quando existir ETAR a jusante do sistema, aa sua capacidade terá de ser superior no caso de um sistema unitário, o que corresponde um investimento inicial e custos de exploração superiores, mesmo que se recorra a descarregadores de tempestade.
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Tipo de Sistema: Vantagens e inconvenientes

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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Tipos de sistemas de drenagem
1 - Na concepção de sistemas de drenagem pública de águas residuais em novas áreas de urbanização deve, em princípio, ser adoptado o sistema separativo.
2 - Em sistemas novos, é obrigatória a concepção conjunta do sistema de drenagem de águas residuais domésticas e industriais e do sistema de drenagem de águas pluviais, independentemente de eventuais faseamentos diferidos de execução das obras.
3 - Na remodelação de sistemas unitários ou mistos existentes deve ser
	considerada a transição para o sistema separativo.
FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DA UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA
3ª AULA
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43
1 - A concepção dos sistemas de drenagem pública de águas residuais deve passar pela análise prévia e cuidada do destino final a dar aos efluentes, tanto do ponto de vista de protecção dos recursos naturais como de saúde pública e de economia global da obra.
2 - Na drenagem de águas residuais domésticas e industriais deve procurar-se um desenvolvimento da rede de colectores que possa cobrir toda a área a servir, minimizando os custos globais e procurando que o escoamento dos efluentes se faça por via gravítica de modo a favorecer a fiabilidade do sistema.
Concepção dos sistemas
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Concepção de Sistemas de Drenagem
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Colectores e câmaras de visita em arruamentos no núcleo urbano 
Emissários e interceptores em regra, ao longo de linhas de vale (zonas baixas)
Traçado condicionado pelo destino final das águas residuais
PRINCÍPIOS:
Distância aos núcleos urbanos
	a1)	traçado ao longo de vales (rios)
	a2)	traçado ao longo da costa, como Estações Elevatórias (proximidade do 	oceano ou mares)
b) Afastamento da rejeição em zonas balneares
c) Rejeição em locais com boas condições de diluição e dispersão
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Concepção de Sistemas de Drenagem
Traçado em Planta (layout)
Pomeroy e Parkhust em 1972, apresentam o balanço de oxigénio num colector segundo esta expressão… onde:
KLA- coeficiente de rearejamento das águas residuais, referenciado à temperatura de 20 ºC (h-1);
SO2,S é a concentração de saturação do oxigénio dissolvido (g/m3)
SO2 é aconcentração de oxigénio dissolvido (g/m3)
rb- taxa de consumo de oxigénio no interior do filme biológico (g/(m3h))
rs- taxa de consumo de oxigénio no interior dos sedimentos (g/(m3h))
rw- taxa de consumo de oxigénio no interior da massa líquida (g/(m3h))
O balanço de oxigénio em colectores é importante por duas razões fundamentais:
- Avaliar as condições e potencialidade de formação de sulfuretos. (sem OD formam-se sulfuretos)
- Averiguar o grau de oxidação biológica que pode ocorrer no sistema. (condições aeróbias, anóxicas e anaeróbias)
Entre outras expressões para o resarejamento realço a que Jensen et al. (1991) propõem para cálcuklo do rearejamento em trechos rectos esta expressão………. e Matos em 1992 esta espressão …….. Para o cálculo do rearejamento devido à existência de quedas
45
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Concepção de Sistemas de Drenagem
Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
……..
 
46
ACTIVIDADES NECESSÁRIAS E ETAPAS DO TRABALHO:
recolha de elementos de base para dimensionamento;
inquérito sobre os condicionalismos locais do projecto e sobre a área urbanizada abrangida;
escolha do tipo de sistema de drenagem mais adequado e do modo como se irá processar o tratamento das águas residuais ou o seu destino final, assim como dos componentes do sistema;
análise de soluções alternativas técnico-economicamente viáveis, a fim de encontrar uma situação de compromisso que permita resolver os principais problemas existentes;
dimensionamento hidráulico-sanitário de todos os colectores, em diâmetro e inclinação, e de todos os outros componentes do sistema correspondentes ao traçado escolhido, para os caudais de projecto;
apresentação de peças escritas e desenhadas que permitam a execução das obras e sirvam de base para a sua conveniente exploração.





SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Aspectos de projecto a ter em conta

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ASPECTOS A OBSERVAR NO TRAÇADO EM PLANTA DOS COLECTORES 
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Aspectos de projecto a ter em conta
Cartografia adequada: levantamento topográfico à escala 1/1000 ou 1/2000 da zona já urbanizada e da zona da futura expansão, onde figura toda a informação adequada (linhas de água, etc.).
O traçado é feito em função da topografia da zona (o escoamento é por gravidade), natureza do terreno, interferência com outros serviços existentes (água, luz, telefones, …)  Consulta de cadastro.
Depois do primeiro traçado em gabinete, deslocação ao local para recolher informações mais detalhadas, entre elas:
Melhor localização dos ramais de ligação (fachada versus retaguarda)
Natureza do terreno (areia, terra ou rocha dura ou branda).
Tipo de acabamento dos pavimentos.
Modo de atravessamento de linhas de água (pontes, viadutos, … etc.)
Do ponto de vista de cálculo o modelo pode
ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
……..
 
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Aspectos de projecto a ter em conta
Traçado do emissário, ou emissários.
Níveis freáticos (problemas na execução da obra e cálculo dos caudais de infiltração). 
Se estiverem previstas estações elevatórias analisar se existe energia eléctrica e estudar a localização do colector de recurso.
Mesmo que o projecto não inclua o estudo da estação de tratamento, analisar a sua possível localização.
Localização das câmaras de visita (ver aspectos a observar na localização das caixas de visita).
(continuação)
Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
……..
 
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Aspectos de projecto a ter em conta
ASPECTOS A OBSERVAR NA IMPLANTAÇÃO DOS COLECTORES
1 - A implantação dos colectores deve fazer-se no eixo da via pública.
2 -	Em vias de circulação largas e em novas urbanizações com arruamentos de grande largura e amplos espaços livres e passeios, os colectores podem ser implantados fora das faixas de rodagem mas respeitando a distância mínima de 1 m em relação aos limites das propriedades.
3 -	Sempre que se revele mais económico, pode implantar-se um sistema duplo, com um colector de cada lado da via pública.
4 -	Na implantação dos colectores em relação às condutas de distribuição de água deve observar-se o disposto no n.° 3 do artigo 24.°
Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
……..
 
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Aspectos de projecto a ter em conta
5 -	Para minimizar os riscos de ligações indevidas de redes ou ramais, deve adoptar-se a regra de implantar o colector doméstico à direita do colector pluvial, no sentido do escoamento.
6 -	Não é permitida, em regra, a construção de qualquer edificação sobre colectores das redes de águas residuais, quer públicas quer privadas.
7 - Em casos de impossibilidade, a construção de edificações sobre colectores deve ser feita por forma a garantir o seu bom funcionamento e a torná-los estanques e acessíveis em toda a extensão do atravessamento
Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
……..
 
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Aspectos de projecto a ter em conta
ASPECTOS A OBSERVAR NA LOCALIZAÇÃO DAS Câmaras DE VISITA
1 -	É obrigatória a implantação de câmaras de visita: 
a)	Na confluência dos colectores; 
b)	Nos pontos de mudança de direcção, de inclinação e de diâmetro dos colectores; 
c)	Nos alinhamentos rectos, com afastamento máximo de 60 m e 100 m, conforme se trate, respectivamente, de colectores não visitáveis ou visitáveis. 
2 -	Os afastamentos máximos referidos na alínea c) do número anterior podem ser aumentados em função dos meios de limpeza, no primeiro caso, e em situações excepcionais, no segundo.
Do ponto de vista de cálculo o modelo pode ser dividido nos seguintes blocos :
 - O bloco dos processos biológicos fundamenta-se na metodologia seguida por Hvitved-Jacobsen, (1998) e Henze et al (1987 e 1985)
 - Os blocos correspondente ao cálculo de geometria, cálculo hidráulico e à qualidade do ar segue a metodologia do AEROSEPT apresentado por Matos (1992).
Neste trabalho são incluídas adicionalmente:
……..
 
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Etapas do estudo: síntese
TRAÇADO DA REDE EM PLANTA
CÁLCULO DE CAUDAIS
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO-SANITÁRIO E TRAÇADO DA REDE EM PERFIL LONGITUDINAL
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Determinação de caudais de projecto 
Cálculo de caudais
1 -	Nos sistemas de drenagem de águas residuais domésticas e industriais, os caudais de cálculo correspondem geralmente aos que se prevêm ocorrer no horizonte de projecto, ou seja, os caudais médios anuais afectados de um factor de ponta instantâneo, a que se adiciona o caudal de infiltração.
3 -	Para o ano de início da exploração do sistema deve ser feita a verificação das condições hidráulico-sanitárias de escoamento.
1 - O factor de afluência à rede é o valor pelo qual se deve multiplicar a capitação de consumo de água para se obter a capitação de afluência à rede de águas residuais domésticas.
2 - Os factores de afluência à rede devem ser discriminados por zonas de características idênticas, que são função da extensão de zonas verdes ajardinadas ou agrícolas e dos hábitos de vida da população, variando geralmente entre 0,70 e 0,90.
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Determinação de caudais de projecto 
Distribuição da população, por trechos.
Cálculo da população acumulada servida por cada trecho.
Cálculo do caudal médio:
PROCESSO de Cálculo
 Qtotal = Q pop + Q ind. + Q inf.
sendo:
 Qtotalo	-	caudal total a drenar pelo colector
 Q pop 	-	caudal atribuível à população
 Q ind. 	-	caudal atribuível à indústria
 Q inf. 	-	caudal de infiltração de águas subterrâneas
e de afluências pluviais
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Determinação de caudais de projecto 
Cálculo do caudal de infiltração
(0,5 a 4 m3/s/dia/Km) Mais usual considerar em Portugal: 0 < Qi < Qm	
Para D  300 mm em regra: Qi = Qm
Cálculo do caudal de ponta
Q pop = Fh x ( ∑ Kr x População x CapitaçãoAR ) + Qinf
sendo:
 Fh 	-	factor de ponta instantâneo (variável com a população, de acordo com;
 Kr 	-	coeficiente de afluência que varia (normalmente) de 0,70 a 1,0, que resulta de que nem toda a água consumida é drenada (perdas, regas, lavagens, etc.);
população	 - do ano 0 para verificação de auto-limpeza;
capitação		- do ano horizonte para verificação da capacidade.
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1.	Deverão ser observadas as características dos caudais a escoar, a sua variação, os seus valores extremos e as características dos sólidos transportados;
Caudais característicos de dimensionamento:
de ponta no início de exploração da rede, para a verificação das condições de auto-limpeza;
b)	de ponta no ano horizonte de projecto, para avaliar da capacidade máxima do escoamento.
3.	Auto-limpeza: condições de escoamento para o caudal de ponta (início de exploração da rede), tais que os sólidos depositados nas horas mortas possam ser arrastadas em horas de ponta.
 
Critérios de Dimensionamento Hidráulico-Sanitário
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Dimensionamento hidráulico-sanitário
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4. Diâmetro mínimo
			D mín = 200 mm
5. Altura máxima do escoamento:
	a)	colectores domésticos
			D  500 mm		y máx / D = 0,50
			D > 500 mm	 	y máx / D = 0,70
	b)	colectores unitários e separativos
pluviais
			y máx / D = 1
6. Velocidade máxima de escoamento:
			V máx = 3 ms-1	para colectores domésticos
			V máx = 5 ms-1	para colectores unitários ou separativos
					pluviais
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Dimensionamento hidráulico-sanitário
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7.	Inclinações mínimas e máximas por razões construtivas
	J mín =	0,3 %	Regulamento Nacional (admitem-se inclinações
			inferiores desde que seja garantido o nivelamento e o 			poder de transporte)			
	J máx =	15%	Regulamento Nacional (salvo dispositivos
			especiais de ancoragem do colector)
	J mín =	1/ D (mm)	 Norma Europeia!
8.	Critério de auto-limpeza: Velocidade do escoamento para o caudal de ponta no início de exploração:
		V ALimpeza = 0,6 ms-1	para colectores domésticos
		V ALimpeza = 0,9 ms-1	para colectores unitários ou 					separativos pluviais
	Sendo inviáveis os limites referidos anteriormente, como sucede nos colectores de cabeceira, devem estabelecer-se declives que assegurem estes valores limites para o caudal de secção cheia. 
	
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Dimensionamento hidráulico-sanitário
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1º	cada troço entre duas caixas de visita deve ser dimensionado iniciando-se os cálculos por uma das caixas de visita de cabeceira, caminhando de montante para jusante e não se passando a qualquer troço de jusante sem ter concluído o dimensionamento de todos os troços a montante;
2º	a determinação do diâmetro e da inclinação dos colectores deve ser feita em estreita ligação com o perfil longitudinal do terreno, em função das regras práticas enunciadas;
Critério 
não Imperativo
3º	a altura e a velocidade de escoamento devem ser inferiores ou iguais às máximas admissíveis, para o caudal de ponta no ano horizonte de projecto (Q fi);
4º	a velocidade ou o poder de transporte devem ser superiores ou iguais aos mínimos exigidos (auto-limpeza), para o caudal de ponta no início de exploração da rede (Q in);
5º	as inclinações dos colectores devem estar compreendidas entre limites mínimos e máximos por razões construtivas.
Procedimento e Metodologia de Dimensionamento
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Dimensionamento hidráulico-sanitário
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Conhecidos I colector , D e Q dim :
	a) calcular  (iterativamente)
	b) determinar y, S e V (pela equação da continuidade)
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Dimensionamento hidráulico-sanitário
Dimensionamento hidráulico de cada colector
1) MÉTODO ANALÍTICO
Q = Ks x S x R 2/3 x J 1/2
Q = 2 -13/3 x Ks x  -2/3 (  – sin  ) 5/3 x D 8/3 x J 1/2
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Conhecidos I colector , D e Q dim :
	a) calcular Q f e V f 
	b)	determinar a relação Q dim / Q f
	c)	utilizar o ábaco das propriedades hidráulicas das secções circulares:
			curva de Q
	 Q dim / Q f 			y / D  y
		
			curva de V
 y / D 			V / V f  V
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Dimensionamento hidráulico-sanitário
2) MÉTODO GRÁFICO
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Características Hidráulicas do Escoamento
Trecho
População [hab]
Qm
fp
Qinf
Qpt
D
I
h/D
Vreal
Real
Qsc
Vsc
[-]
Afluente
Acumulada
[L/s]
[-]
[L/s]
[L/s]
[mm]
[m/m]
[-]
[m/s]
[N/m2]
[L/s]
[m/s]
1-2
2-3
...
 Um Quadro para Dimensionamento com Qponta do Ano 40;
 Um Quadro para Verificação para Qponta do Ano 0.
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Localização e Traçado de Colectores
ASPECTOS A OBSERVAR NO TRAÇADO EM PERFIL LONGITUDINAL
Sempre que possível, adoptar inclinações que minimizem o volume de escavação (chegar a jusante com a profundidade mínima).
Respeitar inclinações máximas e mínimas (a discutir no dimensionamento hidráulico).
Profundidade de assentamento mínima, medida sobre o extradorso dos colectores, de 1,00 m (poderá ser menor, em casos excepcionais).
Alinhamento dos colectores em perfil longitudinal:
Alinhar os colectores pelas geratrizes interiores superiores
Cota da linha de energia específica a montante da C.V. igual à cota da linha de energia específica a jusante mais uma dada queda na C.V. (caixa de visita).
Progressão crescente dos diâmetros de montante para jusante da rede (RGCE)
Diâmetro mínimo regulamentar (estipulado pelo RGCE em 200 mm).
FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DA UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA
4ª AULA
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Se	i ideal < i mínimo  i mínimo(*)
terreno plano ou inclinado mete –te inclin minima
Se	i mínimo < i ideal < i máximo  i ideal
(*) I ideal -	inclinação que se obtém unindo a cota de soleira da caixa de visita de montante, com a cota da caixa de visita de jusante a que corresponde a profundidade mínima.
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Selecção da Inclinação dos Colectores
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Se	i ideal > i máximo  i máximo
e recorrer a uma câmara de visita com queda.
Se colector a montante estiver a uma profundidade superior à mínima, adoptar um declive que traga o colector, a jusante, para a profundidade mínima regulamentar ou a exequível, face ao i mínimo aceitável.
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Selecção da Inclinação dos Colectores
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Trechos com que arrancam com a profundidade mínima
 i terreno < i mímima  i mínimo
Regra geral:
 i ideal < i mínimo  i mínimo
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Selecção da Inclinação dos Colectores / Exemplos
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Trechos com que arrancam com a profundidade mínima e
 i mímima < i terreno < i máxima 
 Adoptar  i terreno
Regra geral:
 i mínimo < i ideal < i máximo 	 Adoptar  i ideal
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Selecção da Inclinação dos Colectores / Exemplos
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Adoptar  i mínimo
Adoptar  i máximo
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Selecção da Inclinação dos Colectores / Exemplos
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SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Perfil Longitudinal dos Colectores
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inserção de um colector noutro deve ser efectuado no sentido do escoamento;
nas alterações de diâmetro [dos colectores] deve haver sempre a concordância da geratriz superior interior dos colectores (evitar regolfos e entupimentos e garantir a continuidade da veia líquida);
quedas simples (se desnível  0,50 m) ou guiadas 
(se > 0,50 m);
se a profundidade da câmara de visita exceder os 5 m, construir um patamar de segurança a meio, com passagens não coincidentes.
1 - 	Nas redes separativas domésticas, a secção de um colector nunca pode ser reduzida para jusante.
2 -	Nas redes unitárias e separativas pluviais, pode aceitar-se a redução de secção para jusante, desde que se mantenha a capacidade de transporte.




SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Diâmetro e Outras Regras do Perfil Longitudinal
Queda guiada
Queda suave
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1 - 	A profundidade de assentamento dos colectores não deve ser inferior a 1 m, medida entre o seu extradorso e o pavimento da via pública. 
2 - 	O valor referido no número anterior pode ser aumentado em função de exigências do trânsito, da inserção dos ramais de ligação ou da instalação de outras infra-estruturas. 
3 - 	Em condições excepcionais, pode aceitar-se uma profundidade inferior à mínima desde que os colectores sejam convenientemente protegidos para resistir a sobrecargas.
3 -	A implantação das condutas [de distribuição de água] deve ser feita num plano superior ao dos colectores de águas residuais e a uma distância não inferior a 1 m, de forma a garantir protecção eficaz contra possível contaminação, devendo ser adoptadas protecções especiais em caso de impossibilidade daquela disposição.
SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS
Localização e Traçado de Colectores
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em planta, o traçado dos colectores das duas redes deve apresentar sempre a mesma posição relativa, ou seja, o colector de águas residuais comunitárias sempre à direita ou à esquerda do pluvial;
em perfil longitudinal, a soleira do colector pluvial deve
ser localizada a uma cota superior à do extradorso do colector de águas residuais comunitárias;
em perfil transversal, devem ser fixadas distâncias mínimas, na horizontal e na vertical, entre os extradorsos dos colectores pluvial e de águas residuais comunitárias;
nas confluências, nos cruzamentos e nas mudanças de direcção, as caixas de visita devem ser implantadas com a disposição que se apresenta na Figura.




Traçado de colectores / planta e perfil longitudinal
DRENAGEM URBANA
Localização e Traçado de Colectores
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DRENAGEM URBANA
Câmaras de Visita
Câmaras de visita normalizadas
Câmaras de visita para grandes diâmetros
Câmaras DE VISITA: PORMENORES CONSTRUTIVOS
Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 155º a 160º
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Câmaras com diâmetro interior (D i) função da profundidade (H):
	H < 2,5 m		D i = 1,00 m
	H > 2,5 m		D i = 1,25 m

DRENAGEM URBANA
Câmaras de Visita / Corpo e Coberturas
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DRENAGEM URBANA
Câmaras de Visita / Soleiras, Quedas Suaves e Quedas Bruscas
77
DRENAGEM URBANA
Câmaras de Visita / Soleiras, Quedas Suaves e Quedas Bruscas