14 Elevatórias de Esgoto - Engenharia Ambiental - POLI-USP

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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental
PHA3412 - Saneamento
Renato Carlos Zambon
Ronan Cleber Contrera
Theo Syrto Octavio de Souza
Estações Elevatórias de Esgoto
 São instalações destinadas a transferir os esgotos de um ponto 
(de cota normalmente mais baixa) a outro (de cota 
normalmente mais elevada), em diversas partes do SES:
na fase de coleta
na fase de transporte
no processo de tratamento de esgoto
na disposição final
 Utilizadas sempre que não for possível ou viável, por razões 
técnicas e econômicas, o escoamento dos esgotos por 
gravidade
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Necessidade de EEE
 As elevatórias justificam-se, em princípio, nos seguintes casos:
 terrenos planos e extensos, evitando-se que as canalizações 
atinjam profundidades excessivas;
áreas novas situadas em cotas inferiores às existentes;
 reversão de esgotos de uma bacia para outra;
descarga de interceptores ou emissários em ETE ou corpos 
receptores, quando não for possível fazer por gravidade.
 É indispensável o prévio estudo comparativo entre os custos 
decorrentes da instalação de uma elevatória e o custo devido 
ao esgotamento por gravidade (se possível!).
 Evitar sempre que possível, mas utilizar sem receio!
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Vazões de Projeto
Devem ser consideradas para o projeto das elevatórias:
 Vazão média no início do plano
Dimensões máximas do poço de sucção
Tempo de detenção do esgoto
 Vazão máxima no fim do plano
Seleção dos equipamentos de bombeamento e linha de 
recalque
Dimensões mínimas do poço de sucção
 Período de projeto normalmente adotado: 20-25 anos para 
equipamentos (considerar etapas de implantação), 50 anos 
para tubulações e edificações
4
5
6
!
SeaWorld, San Diego (Shipwreck Rapids)
Estações Elevatórias de Esgoto
 Adução por:
Ejetor Pneumático
- Bombas de deslocamento positivo
Bombeamento 
- Bombas centrífuga
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Ejetor
Pneumático
ar comprimido
ciclos (1 min)
tanques (45-680 L)
vazões pequenas
(2-38 L/s)
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Ejetor 
Pneumático
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"The Shone Hydro-
Pneumatic System of 
Sewerage," 
Transactions of the 
American Society of 
Civil Engineers, 
Volume XXVII 
(December 1892), 
pp. 659-674. 
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Bombas de Deslocamento Positivo 
Utilizadas em EEE: Bombas Parafuso
 rotações entre 30-50 rpm
 elevação limitada a cerca de 9 m
 instaladas em ângulos de 22-40 graus
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Bombas de Deslocamento Positivo 
Utilizadas em EEE: Bombas Parafuso
Bombas Utilizadas em
EEE: Bombas Parafuso
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Bombas
utilizadas em EEE:
Bombas Parafuso
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Bombas Centrífugas Utilizadas em EEE
Devido aos sólidos em suspensão e vazões variáveis 
 rotores abertos
 bombas afogadas/submersas ou auto escorvantes
(sem válvula de pé!)
eixo horizontal: afogadas ou auto escorvantes
eixo vertical: afogadas (poço seco) ou submersas
 automatização (partidas e paradas frequentes)
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Elevatórias Convencionais de Poço Seco
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eixo horizontal eixo vertical prolongado
eixo vertical
eixo horizontal,
auto escorvante
Exemplo com poço seco e eixo vertical
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Exemplo com bomba auto escorvante
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Elevatórias Convencionais de Poço Úmido
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eixo vertical prolongado,
bomba submersa
conjunto motor-bomba
submerso
Poços de sucção 
com bombas 
submersíveis
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22
Conjunto motor-bomba submersível
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Seleção dos Conjuntos Motor-Bomba
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Q, H, D, $$$...
Tubulações de Sucção e Recalque
 Limites de velocidades normalmente considerados:
 sucção: 0,60 a 1,50 m/s (um diâmetro comercial 
imediatamente superior ao diâmetro de recalque)
barrilete: 0,60 a 3,00 m/s (usar peças metálicas)
 recalque: 0,60 a 3,00 m/s (  mínimo = 100 mm)
 Como nas adutoras, o dimensionamento é feito em conjunto 
com o bombeamento, o diâmetro de recalque é 
hidraulicamente indeterminado, deve-se considerar a 
condição de mínimo custo (aquisição e assentamento dos 
tubos e peças, motor-bomba, operação, manutenção e 
consumo de energia, amortização e juros)
 Proteção contra transientes!
 Respiros (pontos altos) e descargas de fundo (pontos baixos).
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Dispositivo para Remoção de Ar
(pontos altos)
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(ventosas x esgoto): 
evitar pontos altos no 
traçado, remover ar 
hidraulicamente ou...
Descargas de fundo 
(pontos baixos)
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 As descargas de fundo devem garantir o total esgotamento da 
linha de recalque.
 Devem ser executadas em caixa de material totalmente 
estanque (normalmente concreto) com rebaixo para 
posicionamento de tubulação de sucção.
 O esgoto retirado pela descarga de fundo deve ser totalmente 
recolhido por um caminhão do tipo limpa-fossa para posterior 
lançamento na ETE.
Materiais nas tubulações de recalque
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Material da
tubulação
Diâmetros
usuais (mm)
Tipo de
junta
Observações
FD - Ferro 
fundido dúctil
100-1200 Junta elástica
Revestimento interno com cimento e 
externo com esmalte betuminoso.
PE - Polietileno 110-1600
Solda 
termoplástica
Leve, flexível, altamente resistente a 
produtos químicos e a abrasão
PVC 100-300 Junta elástica Resistente a produtos químicos.
PRFV - Poliester
reforçado com 
fibra de vidro
100-2500 Junta elástica
Altamente resistente a temperatura 
elevadas e produtos químicos sendo 
função da resina utilizada.
Concreto 
protendido
400-2500 Junta elástica
Pode ser sensível à deterioração em 
solos agressivos úmidos.
Aço Acima de 600 Soldada
Deve ser revestido com material 
betuminoso ou argamassa de cimento 
e protegido externamente contra 
corrosão.
Localização das Elevatórias
Aspectos a serem considerados:
 terreno (dimensões, custo, desapropriação, vizinhança)
 topografia, tipo de solo, nível do lençol freático, rochas, etc.
 estabilidade do terreno (taludes naturais e construídos, etc.)
disponibilidade de energia elétrica
 facilidade de acesso
desnível geométrico
 influências das condições ambientais (alagamento, erosão, etc.)
padronizações (consultar companhias de saneamento)
 etc.
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Exemplo de uma EEE Padrão Sabesp
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Dimensionamento do poço de sucção
 evitar vórtices (manter submergencia mínima na sucção)
 espaço com folga para posicionamento de bombas, 
tubulações, etc.
 o volume deve ser o menor possível para não resultar tempo 
elevado de detenção do esgoto (TDH ≤ 30 min.  vazão média 
no início de plano ou etapa), função do volume efetivo (entre 
o fundo do poço e o nível médio de operação)
 mas quanto menor o volume, mais frequentes são as partidas 
e paradas das bombas (vazão máxima no final de plano ou
etapa), deve ser respeitado um tempo de ciclo mínimo (evitar 
superaquecimento dos motores!), função do volume útil
 Deve-se dimensionar o volume útil (entre NAmin e NAmax para 
operação normal das bombas)
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Dimensionamento do poço de sucção
 Bombas:
Rotação Constante
Rotação Variável (com inversor de frequência)
 Poço de sucção:
Volume útil (Vu)
- Entre Nmin. e Nmáx.
Volume Efetivo (Ve)
- Entre NFundo e Nméd.
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Com duas bombas de rotação constante
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Q
Volume Útil
Qa
B B
Q
Potência Tempo de ciclo (T)
até 20 Hp 10 min
20 a 100 Hp 15 min
100 a 250 Hp 20 a 25 min
> 250 Hp
Consulta aos 
fabricantes
 Q = capacidade da bomba [m³/s]
 Qa = vazão afluente ao poço [m³/s]
 Qa=Q, bomba permanece ligada
 Qa=0, bomba permanece desligada
 Qa=Q/2 resulta intervalo mínimo entre partidas...
 T = tempo de ciclo [s] (Intervalo de tempo entre duas partidas 
sucessivas de uma bomba  depende da potência do motor da 
bomba)
consultar
sempre...Com duas bombas de rotação constante
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Q
Volume Útil
Qa
B B
Q tp = tempo necessário para encher o poço
do nível 0 ao nível 1 [s]:
tp = Vu/Qa
 top = tempo necessário para esvaziar o poço
desde o nível 1 até o nível 0 [s]:
top = Vu/(Q-Qa)
 Admitindo Q > Qa (poço esvaziando) o tempo de ciclo será:
T = tp + top = (Vu/Qa) + (Vu/(Q-Qa)) = Vu.[(1/Qa) + (1/(Q-Qa))]
 Vazão afluente para T mínimo decorre de dT/dQa = 0:
dT/dQa = Vu.[(-1/Qa
2) + (1/(Q-Qa)
2)] = 0
 Resolvendo a equação obtém-se Qa = Q/2 (denominada vazão crítica):
- Assim para T mínimo entre duas partidas sucessivas: T = 4.Vu/Q 
- Portanto: Vu = Q.T/4
Operação com três bombas de rotação
constante
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Q3 Q2 Q1
B3 B2 B1
V
V
Nível 2 - Liga B2
Nível 1 - Liga B1 = Desliga B2
Nível 0 - Desliga B1
a) Sequência I
b) Sequência II
Q3 Q2 Q1
V V
Nível 3 - Liga B2
Nível 1 - Liga B1
Nível 2 - Desliga B2
Nível 0 - Desliga B1
c) Sequência III
Q3 Q2 Q1
V
Nível 2 - Liga B2
Nível 1 - Liga B1
Nível 0 - Desliga B1 e B2
B3 = Bomba Reserva!
OBS: A Bomba reserva
se alterna a cada ciclo.
Sulfetos em Poço de Sucção das EEE
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tempo de detenção
máximo de 30 min para
vazão média de início
de plano ou etapa
Controle de Sulfetos: 
Oxigênio
Nitrato de amônio
dosagem média de nitrato: 
12,5 mg/l (elevatórias de 
Santos)
atualmente ($): H2O2
Cone anti-vórtice para EEE
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Retenção de Sólidos Afluentes à EEE
 Objetivo: proteção dos conjuntos motor-bomba e tratamento 
preliminar dos esgotos
 Dispositivos ou equipamentos para remoção dos sólidos:
grade de barras, limpeza manual ou mecânica
 cesto
 triturador
peneira
 Soluções de emergência na EEE:
gerador de emergência
 tanque pulmão (consultar órgãos ambientais para tempos 
de detenção  Normalmente TDH ≥ 2 h)
extravasor por gravidade (consultar órgãos ambientais)
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Cesto para Elevatória de Esgoto
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GRADE AÇO INOX REMOVIVEL
CANTONEIRAS
1¾" x 1/4"
CANTONEIRAS
1¾" x 1/4"
CANTONEIRAS
3,5 x 3,5 EM AÇO
INOX
CANTONEIRAS
3,5 x 3,5 EM
AÇO INOX
CHAPA 5/32``
GUIA FIXA
VER DET.
CANTONEIRA
S 1¾" x 1/4"
 TODO O CESTO DEVERA SER
EXECUTADO EM ACO INOX
L
/ 4
(AÇO INOX)
LATERAIS E FUNDO DE CHAPA 5/32" (AÇO INOX)
05/16" E COMPRIMENTO DE 0.65m
 0 1/4" para a remoção do cesto em aço inox/
Cesto para Elevatória de Esgoto
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Cesto em Poço Circular com Bomba 
Submersível
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cesto
externo
cesto
interno
Poço com Cesto e Bomba Submersível
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EEE Samello 5 - poço de sucção e cesto
Grade Mecanizada
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Exemplo de Grade Mecanizada
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Variedade de Tipos
A grade mecânica de barras Esmil compreende uma 
grade fixa e um mecanismo de arraste.
Grades deste tipo, que permitem remoção de sólidos 
da superfície da água, são disponíveis para larguras de 
canal de 0,8 a 5 m e profundidades de 0,6 a 15 m. O 
mecanismo de arraste é determinado pelas dimensões 
do canal e natureza dos sólidos a remover.
Aços de Alta Liga
A grade mecânica de barras Esmil é fabricada com aços 
de alta liga que asseguram longa vida útil. A grade é 
fabricada opcionalmente em aço inoxidável galvanizado 
por subersão a quente. As partes móveis podem 
também ser fornecidas em aço inoxidável.
A grade mecânica de barras pode ser utilizada em:
Entradas de água de resfriamento
Estações de bombeamento
Instalações de tratamento de esgotos 
Calha Parshall e Caixa de Areia
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EEE Pinhais
Grade 
Mecanizada
46
590 7400 590 53672470
3150 4250
1250 950 1263 750
4213
13
00
250
95
0
10
26
14
00
12
00
3425
35
0
700 890 148540
00
45
0
95
0
80°
1343 610 914
80°
17
50
1000 1000 470 590 3150 4250
60
0
85
0
2470 590 7400 590 1000 1343 610 914 1500
1500 1650 2550 1700
22
75
12
00
22
75
10
00
12
50
12
50
12
50
10
00
4213
1250 950 1263 750 95
0
371 629
67
00
50
0
10
00
25
0
12
00
12
00Ø 600m m 764,65
766,50
766,50
764,55
764,45
Ø 7
00
m m
VA I PAR A O R IO C O M PO R TA PAR A M AN U TEN Ç ÃO
G R AD E
M ED ID O R PAR SH ALL
BO M BA SU BM ER SÍVEL VAI PAR A O D ESAR EN AD O R
Ø 500m m
C O M PO R TA M AN U AL
2
24 4
3
3
47
Exemplo de dimensionamento 
de uma E.E.: p.419-446
48
Lição de casa:
ler páginas 267 à 
450