Prévia do material em texto
FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL ESA006 – SANEAMENTO BÁSICO PROF. FABIANO CESAR TOSETTI LEAL (fabiano.leal@ufjf.edu.br) EDIÇÃO – 2018 2o SEMESTRE 2 SUMÁRIO Capítulo 1 – Introdução ao Saneamento 03 1.1. Principais Serviços do Saneamento 03 1.2. O Saneamento e a Legislação de Interesse 03 1.3. Gestão dos Serviços 07 1.4. Breve Histórico da Relação do Homem com o Saneamento 09 1.5. O Desafio Atual do Saneamento no Brasil 19 1.6. Saneamento e Meio Ambiente 35 Capítulo 2 – Noções sobre Drenagem Urbana 45 2.1. Definição 45 2.2. Controle dos Empreendimentos de Risco 45 2.3. Objetivos do Sistema de Drenagem Pluvial Urbana 45 2.4. Infraestrutura de Drenagem Pluvial Urbana 46 2.5. Componentes do Sistema de Microdrenagem Urbana 48 Capítulo 3 – Noções sobre Gestão de Resíduos Sólidos Urbanos 53 3.1. Definição 53 3.2. Classificação dos Resíduos 53 3.3. Composição Gravimétrica dos RSU 55 3.4. Componentes dos Serviços de Limpeza Pública 56 Capítulo 4 – Sistemas Públicos de Abastecimento de Água 58 4.1. Concepção dos Sistemas de Abastecimento de Água 58 4.2. Quantidade de Água 61 4.3. Dimensionamento das Unidades de um Sistema de Abastecimento de Água 84 Capítulo 5 – Sistemas Públicos de Esgotamento Sanitário 145 5.1. Introdução 145 5.2. Tipos de Sistemas de Esgotamento Sanitário 147 5.3. Caracterização dos Esgotos Sanitários 151 5.4. Determinação das Vazões de Contribuição 159 5.5. Noções sobre Tratamento dos Esgotos 163 5.6. Dimensionamento das Unidades de um Sistema de Esgotamento Sanitário 171 Referências Bibliográficas 191 ANEXOS 193 Programação de Datas e Avaliações Testes em sala: 5 (cinco) pontos 1o Trabalho: – 10 (dez) pontos: 28/set/2018; 4, 5 e 11/out/2018 1o TVC: – 35 (trinta e cinco) pontos: 18/out/2018 2o Trabalho: – 10 (dez) pontos: 9, 22, 23 e 29/nov/2018 2o TVC: – 40 (quarenta) pontos: 30/nov/2018 2a Chamada com conteúdo parcial: 6/dez/2018 2a Chamada com conteúdo total/TVC Opcional: 7/dez/2018 Entrega dos trabalhos: 6/dez/2018 3 CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO AO SANEAMENTO 1.1. Principais Serviços do Saneamento → abastecimento de água às populações com qualidade compatível à proteção de sua saúde e em quantidade suficiente para o atendimento de todas as suas necessidades; → coleta, transporte, tratamento e disposição ambientalmente adequada e sanitariamente segura das águas servidas; → acondicionamento, coleta, transporte, tratamento e disposição ambientalmente adequada e sanitariamente segura dos resíduos sólidos; → solução adequada para a drenagem urbana; → controle de vetores de doenças transmissíveis. 1.2. O Saneamento e a Legislação de Interesse A fim de garantir e universalizar os benefícios diretos e indiretos de eficientes sistemas de saneamento, as instâncias federal, estadual e municipal têm-se preocupado em estabelecer legislação específica que garanta à população não somente o acesso aos serviços, como também a transparência na sua gestão. De forma resumida pode-se exemplificar a atuação dessas instâncias como apresentado a seguir. 1.2.1. Constituição Federal De acordo com Barros et al (1995) a Constituição Federal dispõe sobre o meio ambiente considerando-o com um direito de todos e bem de uso comum, estabelecendo: - o desenvolvimento econômico-social sem degradação do meio ambiente (Art. 170, VI); - a defesa e a preservação do meio ambiente através da promoção da educação ambiental (Art. 225, § 1o, VI); - ser competência dos municípios organizar e prestar, diretamente ou sob o regime de concessão ou permissão, os serviços públicos de interesse local (Art. 30), e da União estabelecer as diretrizes para o setor. (http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/constituicao/constitui%C3%A7ao.htm) 4 1.2.2. Constituições Estaduais Ainda segundo Barros et al (1995), as Constituições Estaduais aprofundam mais o tema saneamento, abordando dentre outros aspectos: - a gestão política do setor; - o planejamento plurianual; - a importante inserção das questões do saneamento nos planos diretores urbanos; - a integração do saneamento às ações e políticas de saúde e meio ambiente. 1.2.3. Lei do Plano Diretor Urbano A partir da promulgação da Constituição Federal de 1988 os municípios retomaram suas autonomias político-administrativas, assumindo uma maior responsabilidade pela preservação ambiental e pelo seu planejamento e desenvolvimento urbano. De acordo com a Constituição Federal de 1988 (Art. 182) e com o Estatuto da Cidade (Lei Federal 10.257, de 10 de julho de 2001), os Planos Diretores de Desenvolvimento Urbano, instituídos por lei municipal, passam a ser obrigatórios para cidades com população acima de 20.000 habitantes, constituindo-se em um instrumento básico da política de desenvolvimento e expansão urbana. Barros et al (1995) definem como diretrizes essenciais a serem estabelecidas pelo Plano diretor de Desenvolvimento Urbano, dentre outras, as seguintes: - fixação de critérios para delimitação de uso de áreas urbanas; - identificação de áreas de risco, para direcionar obras corretivas; - previsão da expansão dos serviços do saneamento para atendimento às populações futuras; - previsão da implantação de plano municipal de saneamento (Lei 10.257: http://www.planalto.gov.br/CCIVIL/Leis/LEIS_2001/L10257.htm) 5 1.2.4. Lei de Uso e Ocupação do Solo De competência exclusiva dos municípios, essa legislação tem por princípio a regulamentação da utilização do solo em todo o domínio municipal. Para Barros et al (1995), por essa legislação devem ser fixadas as exigências e limitações para o uso do solo urbano, evitando-se a degradação do meio ambiente e os conflitos no desenvolvimento das diversas atividades urbanas. A legislação deve abordar, dentre outros aspectos, os seguintes: - controlar a densidade demográfica e o tipo de ocupação do terreno, considerando a capacidade de atendimento dos serviços do saneamento; - restringir as atividades que gerem poluição do ar nas áreas povoadas; - limitar as atividades que gerem efluentes poluidores nas áreas de mananciais; - controlar desmatamentos e atividades mineradoras, evitando-se erosão e assoreamento das coleções d`água. 1.2.5. Lei do Parcelamento do Solo Urbano O parcelamento do solo urbano é regulamentado por legislação federal (Lei 6.766/79) e, portanto, passível apenas de legislação complementar, em atendimento às necessidades locais, sem comprometimento da legislação superior. Com relação à interface com os serviços do saneamento, Barros et al (1995) relacionam, dentre outros dispositivos importantes, que essa legislação complementar deva abordar os seguintes aspectos: - fixação de normas para o sistema viário e para o tamanho dos lotes, conforme características do terreno natural, para evitar riscos de erosão; - determinação do percentual de áreas públicas nos parcelamentos do solo urbano; - fixação de normas para manutenção da mata ciliar ao longo dos cursos d`água, observada a legislação florestal; - fixação de normas para movimentação de terra; - previsão nos projetos de parcelamento, da expansão dos serviços do saneamento; - previsão de sistemas alternativos de água e esgotos para parcelamentos do solo mais distantes da mancha urbana. (Lei 6.766/79: http://www.planalto.gov.br/ccivil/LEIS/L6766.htm) 6 1.2.6. Lei no 11.445, de 5 de janeiro de 2007. Legislaçãofederal que estabelece as diretrizes nacionais para o saneamento básico e para a política nacional de saneamento básico. De acordo com o seu Art. 3o, essa legislação considera como saneamento básico o conjunto de serviços, infra-estruturas e instalações operacionais de: - abastecimento de água potável; - esgotamento sanitário; - limpeza urbana e manejo dos resíduos sólidos; - drenagem e manejo das águas pluviais urbanas. Estabelece ainda, no seu Art. 2o, como princípios fundamentais para a prestação dos serviços públicos de saneamento básico, dentre outros, os a seguir destacados: - universalização do acesso (ampliação progressiva do acesso de todos os domicílios ocupados ao saneamento básico); - abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo dos resíduos sólidos realizados de formas adequadas à saúde pública e à proteção do meio ambiente; - disponibilidade, em todas as áreas urbanas, de serviços de drenagem e de manejo das águas pluviais adequados à saúde pública e à segurança da vida e do patrimônio público e privado; - controle social (conjunto de mecanismos e procedimentos que garantem à sociedade informações, representações técnicas e participações nos processos de formulação de políticas, de planejamento e de avaliação relacionados aos serviços públicos de saneamento básico). A fim de garantir a universalização do acesso de toda a população aos serviços do saneamento, o Art.8o permite que os titulares dos serviços públicos de saneamento básico possam delegar a organização, a regulação, a fiscalização e a prestação desses serviços, nos termos do Art. 241 da Constituição Federal e da Lei no 11.107, de 6 de abril de 2005, atendido ao disposto na própria legislação. (http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2007/lei/l11445.htm) 7 1.3. Gestão dos Serviços → dificuldades na gestão dos serviços pelo município → CONCESSÃO - PLANASA – Plano Nacional de Saneamento: - criado em 1969, começou a funcionar dois anos depois (década de 70); - financiamento dos serviços de água e esgoto, com recursos do FGTS, geridos pelo Banco Nacional da Habitação – BNH; - para obter financiamento cada estado deveria criar: . um fundo de financiamento para águas e esgotos; . uma companhia estadual de saneamento. - objetivos do PLANASA através das companhias estaduais: . universalização dos serviços públicos (água e esgotos); . solução definitiva para a falta de investimentos; . subsídio cruzado; . permitiu atendimento de cerca de 90% da população urbana (com abastecimento de água). - contratos de concessão firmados: ± 30 anos - responsabilidades das Cias. Estaduais: . implantação, ampliação, operação e manutenção dos sistemas; . estabelecimento da política tarifária - em 1990: finalização do PLANASA com a extinção do BNH → Observações importantes: - CAESB e SABESP: únicas com água e esgoto em todos os municípios em que atuam - município deixa de exercer seu papel de efetivo titular dos serviços; - município que optou por gerir os serviços → sem, ou com grandes dificuldades, de acesso a financiamentos. → Formas de gestão: concessão às companhias estaduais concessão à iniciativa privada gestão autônoma consórcios intermunicipais 8 Quadro 1.1- Distribuição da gestão dos serviços no Brasil FORMAS DE No DE MUNICÍPIOS GESTÃO DOS SERVIÇOS ÁGUA ESGOTO Concessionárias Regionais (CESB’s) 3.980 1.092 Concessionárias Microrregionais 20 14 Concessionárias Locais de Direito Público 571 339 Concessionárias Locais de Direito Privado com Administração Pública 16 10 FONTES: SNIS – SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE SANEAMENTO – 2010 *ABCON – Assoc. Brasileira das Concessionárias Privadas de Serviços Públicos de Água e Esgoto (www.abcon.com.br): - 2014 Quadro 1.2 - Distribuição da gestão dos serviços em Minas Gerais FORMAS DE No DE MUNICÍPIOS GESTÃO DOS SERVIÇOS ÁGUA ESGOTO COPASA 600 141 Concessionárias Microrregionais --- --- Concessionárias Locais de Direito Público 86 80 Concessionárias Locais de Direito Privado com Administração Pública 1 (JF) 1 (JF) FONTES: SNIS – SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE SANEAMENTO – 2010 *ABCON – Assoc. Brasileira das Concessionárias Privadas de Serviços Públicos de Água e Esgoto (www.abcon.com.br) - 2014 Segundo a ABCON (2014): BRASIL: 297 municípios com Parceria Público Privada (PPP) MINAS GERAIS: *4 concessões plenas: Araújos, Bom Sucesso; Nova Lima e Paraguaçu. 14 PPP (Odebrecht Ambiental S.A./COPASA) para produção de água: Belo Horizonte, Betim, Contagem, Ibirité, Igarapé, Lagoa Santa, Mário Campos, Pedro Leopoldo, Ribeirão das Neves, Santa Luzia, São Joaquim de Bicas, Sarzedo, São José da Lapa e Vespasiano. → Consórcios Intermunicipais: - acordo entre municípios para realização de interesses e objetivos comuns; - utilização de recursos humanos e materiais de que cada um dispõe; - possibilita a viabilização de: disposição do lixo urbano; produção de água; disposição dos esgotos; controle de enchentes. 9 1.4. Breve Histórico sobre a Relação do Homem com o Saneamento 1.4.1. Água – Aspectos de Relevância: → Fator fundamental para o desenvolvimento da vida • elemento vital; • proteção da saúde; • desenvolvimento econômico; • regulador térmico; • “fator de importância para a segurança dos povos e nações”. 1.4.2. Elementos essenciais à vida: • ar – fonte de O2; • alimentos – fonte de C (carbono); • água – coadjuvante do processo de geração e transferência de energia obs.: a Figura 1 apresenta a representação esquemática do ângulo de ligação entre os átomos de oxigênio e hidrogênio de uma molécula de água. Figura 1. Representação esquemática da molécula de água. • ser humano suporta: - até 28 dias sem alimentos; - somente 3 dias sem água. • água pode representar até 75% do peso corpóreo - continuamente eliminada (através das fezes, urina e transpiração). - reposição média (ser humano adulto): - bebida: ± 2 litros/dia - alimentos sólidos: ± 1 litro/dia (frutas e legumes) → Importância intrínseca: - não pode ser produzida como os alimentos; - não se distribui uniformemente como o ar. 105° + - 10 1.4.3. Marcos Históricos Importantes sobre o Saneamento • Água surge no planeta há 4,5 bilhões de anos • Primeiros organismos vivos surgem em meio aquático há 4,0 bilhões de anos • Relação homem/água: - 200.000 anos → surge homo sapiens → primeira espécie com anatomia similar ao do homem moderno; - durante a maior parte de nossa existência: caçador-coletor; - há 10.000 anos → produção de alimentos → fixação em regiões com água em abundância e terras férteis → ascensão do trabalho especializado → primeiras cidades do mundo → primeiras obras de drenagem → valas para irrigação de culturas; - além da produção de alimentos, o desenvolvimento das cidades junto a grandes corpos hídricos favorecia o transporte fluvial; - transporte fluvial: comunicação e comércio; atividades militares de defesa; - proximidade com os cursos d’água fez surgir outras grandes obras de drenagem: . diques (prevenção contra inundações); . construção das habitações em cotas superiores às de inundação. • Cidade Knossos, na Ilha de Creta: - início de habitação: ± 6000 aC (1700 a 1450 aC → cidade atingiu seu apogeu); - conhecimento técnico adquirido por seus habitantes permitiu desenvolvimento de sistema de transporte de água, através de condutos pressurizados,para abastecer palácios e fontes públicas. • Cidade Mohenjo Daro, Vale do Rio Indo, Índia, 3000 aC (Figura 2): - pode ter sido a primeira grande civilização do mundo; - segundo arqueólogos que a encontraram, apresentava aspecto “moderno” para a época de sua ocupação: . ruas formavam quadras geométricas; . casas com instalações sanitárias e locais específicos para lixo; . sistemas de água e esgotos tão avançados quanto os do Império Romano (que surgiriam 2500 anos depois). 11 - ± 1500 aC arianos invadiram a região e introduziram o sistema de divisão social em castas e religião baseada nos “vedas”; - “vedas”: tradições e conhecimentos transmitidos oralmente por gerações, só depois compilados em textos em sânscrito (por brâmanes dissidentes). - conhecimento sobre higiene sobreviveu e teve grande influência sobre a medicina que começou a se desenvolver naquele tempo, na Índia; Figura 2 – Vale do Rio Indo (http://www.history-of-india.net/images/mohenjo_daro_map.jpg) • Práticas higiênicas nas civilizações primitivas: - não ocorreram por razões sanitárias e sim por questões religiosas: apresentarem-se limpos e puros aos deuses e não serem castigados com doenças. - primeiros sistemas de esgotamento → objetivo de proteção contra as águas pluviais apenas por não existirem soluções coletivas para abastecimento de água: - padrão de ocupação provocava poluição dos mananciais com excretas e lixo (padrão perdurou por muitos séculos). • Roma, 400 a 300 anos aC: - população estimada: 1.200.000 hab; - chegou a abrigar 66.000 hab/km2 .atualmente: Mumbai: 43.700 hab/km2 Fortaleza: 7.786 hab/km2 São Paulo: 7.398 hab/km2 - apresentava solução coletiva para o abastecimento de água; - sistemas previam não apenas a distribuição, como também formas preliminares de tratamento da água (Tabela 1); 12 Tabela 1 - Descrição sucinta dos aquedutos romanos CONSTRUTOR EXTENSÕES (m) AQUEDUTO RESPONSÁVEL ANO SUBTERRÂNEO ESTRUTURA BAIXA ARCOS TOTAL APPIA Appio Cláudio Crasso 313 a.C. 26.265 90 6 26.361 ANIO VELHO M. Curius Dentatus Fulvius Flacus 273 a.C. 64.169 331 0 64.500 MARCIA Marcio 146 a.C. 81.371 792 10.403 92.566 TEPULA Servilius Caepiuo L. Cassius Longinus 127 a.C. ---- ---- ---- ---- JULIA M. Agrippa 35 a.C. 12.640 792 9.708 23.140 VIRGO M. Agrippa 22 a.C. 21.406 810 1.050 23.266 ALSIETINA ---- ---- 32.781 0 537 33.258 AUGUSTA ---- ---- 1.200 0 0 1.200 CLAUDIA Claudius ---- 54.345 914 14.350 69.609 ANIO NOVO ---- 49 a.C. 73.950 4.364 9.736 88.050 Fonte: FRONTINUS, S.J. - De Aqvis Vrbis Romae, trad.Wolfgang G. Wiendl (1983) Fonte: Escola Politécnica da USP (Pedro Além Sobrinho e Ronan Cleber Contrera) 13 - 514 aC: construção de uma galeria com 740m de extensão e diâmetro equivalente de até 4,30m, de pedras arrumadas, denominada de Cloaca Máxima (Figura 3), construída por Tarquínio Prisco, o Velho (580-514 AC), com a finalidade de escoar as águas estagnadas dos pés da colina do Capitólio até o rio Tibre, ainda hoje em operação; Figura 3 – Cloaca Máxima – Roma, Itália www.u-tunes.nl/.../riosense/Cloaca_Maxima_2.jpg www.thehistoryblog.com → Queda do império romano a partir do ano 476 da era Cristã: - duração: ± 1000 anos (período medieval); - grande parte dos conhecimentos científicos se deslocou para o mundo árabe com os cientistas em fuga; - substituição na Europa dos conhecimentos científicos por cultura baseada em superstições → Idade das Trevas (500 a 1000 dC); - retrocesso ou estagnação nas práticas sanitárias: . novos sistemas não eram implantados; . sistemas existentes não recebiam manutenção adequada; . áreas urbanas eram ocupadas em função da estratificação social: . menos favorecidos ocupavam as áreas de menores cotas: mais sujeitos a inundações periódicas; recebiam águas servidas lançadas a “céu aberto” 14 - transmissão de doenças: . doenças eram castigos divinos às impurezas espirituais; . tratamento a base de procedimentos místicos: orações e penitências. .até meados do século XVII: teoria miasmática (“vapores da decomposição”); . John Snow (1860): associa epidemia de cólera em Londres a manancial de água utilizado; . Pasteur: descobre os microorganismos (teoria da causação única). - até o séc. XVIII: excretas, lixo e resíduos em geral eram depositados nas ruas sendo retirados apenas quando o odor tornava-se insuportável. → Primeiros sistemas de esgotamento sanitário: - início do século XIX cidades como Londres, Paris, Amsterdã, Hamburgo, Viena, Chicago, Buenos Aires, dentre outras: sistema unitário (proteção da população contra a cólera). - sistemas unitários: inviáveis em cidades situadas em regiões tropicais e equatoriais (índices pluviométricos de cinco a seis vezes a média européia) → alto custo de implantação. - Brasil: D. Pedro II contrata ingleses para projetarem e implantarem sistemas de esgotamento sanitário para as cidades do Rio de Janeiro e São Paulo. . condições climáticas (clima tropical) e urbanização (lotes grandes e ruas largas) → sistema separador parcial → redução dos custos de implantação. - Memphis (EUA-1889): cidade pobre com economia rural → poucos recursos para investimentos: . Engenheiro George Waring projeta sistema para coletar exclusivamente as águas residuárias → sistema separador absoluto ou sistema separador - Brasil: Saturnino de Brito divulga novo sistema que passa a ser adotado a partir de 1912. 15 → Avanços nas questões sanitárias: - pavimentação das vias urbanas das cidades européias para mantê-las limpas, a partir do final do século XII; - retomada da construção de sistemas de drenagem de águas superficiais; - surgimento da água encanada e peças sanitárias com descarga hídrica → geração de esgotos; - geração de esgotos: . saturação dos solos; . contaminação das ruas; . contaminação dos mananciais (superficiais/subterrâneos) - cursos d`água transportavam grande quantidade de esgotos. 1.4.4.. Tratamento da Água: Ao deixar de ser nômade e se fixar em locais próximos aos grandes mananciais, o homem resolveu o problema da quantidade de água necessária ao consumo de suas atividades. Resolvido o problema da quantidade o homem passou a se preocupar com a questão da qualidade de sua água de consumo. Como de outra forma não poderia ser dado o pouco, ou nenhum, conhecimento científico, aspectos estéticos foram os primeiros grandes motivadores da busca por água de “qualidade”. Em sendo assim, os princípios físicos presentes na sedimentação e filtração foram, e ainda hoje o são, os balizadores das tecnologias de tratamento da água através dos tempos. Nossa interferência externa no sentido de dar às tecnologias de tratamento da água uma conotação industrial, acontece apenas na tentativa de minimizar as escalas de tempo e espaço necessárias à adequação das características da água aos padrões de potabilidade para consumo humano, produzindo o melhor produto ao menor custo possível. Assim, ao observarmos os registros históricos disponíveis, verificamos que desde os tempos mais remotos, a sedimentação e a filtração da água, assim como as leis físicas que as suportam, foram e continuam sendo os pilares de toda e qualquer tecnologia de tratamento da água, como exemplificado a seguir. 16 →→→→ Registros científicos mais remotos – manuscritos em sânscrito atribuídos ao povo habitante do Vale do Rio Indo, datados de ± 2.000 anos aC • Ousruta Sanghita:“...é bom guardar a água em vasilhame de cobre, expô-la à luz do sol e filtrar em carvão...”; • Naghrund Bhuson: “...é indicado aquecer a água suja por fervimento e exposição ao sol e por imersão nela, por sete vezes, de uma peça de cobre quente, então filtrar e esfriar em vasilhame cerâmico..."; • Sus’ruta Samhita: “...água impura deve ser purificada sendo fervida sobre fogo, ou sendo aquecida ao sol, ou por imersão de ferro aquecido em seu interior, ou ela pode ser purificada por filtração em areia e pedregulho e então é permitido esfria-la...” • Hipócrates (460 a 354 aC) - “Dos Ares, das Águas e dos Lugares": . considerava insalubre planícies encharcadas e regiões pantanosas; . sugeria construção das casas em áreas elevadas, ensolaradas e com ventilação. →→→→ Principais processos de tratamento empregados ao longo dos tempos: • sedimentação: empregada por egípcios já nos séculos XV a XIII aC. • filtração: empregada a partir do século I dC (Alexandria). • 15 primeiros séculos da Era Cristã período obscuro na história do saneamento e tratamento da água; • pouco, ou nenhum, avanço observado nas questões ligadas ao saneamento; • registros existentes apontam sempre para sedimentação e filtração. 17 →→→→ Próximo grande avanço cronológico: coagulação química • introdução na água a ser tratada, de determinados tipos de produtos químicos com a função principal de acelerar o processo de tratamento; • princípio de funcionamento há muito conhecido: • aplicação prejudicada devido a demandas públicas – população resistia a consumir água na qual haviam sido adicionados compostos químicos que ela originalmente não continha; • início de aplicação no tratamento da água para consumo humano: final do século XIX 1.4.5. Principais Registros sobre Abastecimento de Água no Brasil: → Rio de Janeiro: - primeira cidade brasileira a contar com sistema de água: . 1561 – primeiro poço, escavado por ordem de Estácio de Sá; . 1673 – início das obras de adução de água; . 1723 – construção do primeiro aqueduto → aduzia água do Rio Carioca até o chafariz público; . 1810 – cidade possuía mais de 20 chafarizes públicos; . 1860 – chafarizes distribuíam mais de 8 milhões L/dia (suficientes para atender 30.000hab.); . 1876 – contratado 1o projeto de “água encanada”. → São Paulo: . 1744 – primeiro chafariz público; . 1746 – construção de pequenas linhas adutoras para abastecer os conjuntos de Santa Tereza e da Luz; . 1842 – 1o projeto de adução e distribuição de água. → Outros sistemas de abastecimento de água no Brasil: . 1861 – Porto Alegre - RS; . 1870 – Santos - SP; . 1880 – Campos - RJ; . 1897 – BH - MG, com inauguração da cidade. 18 1.4.6. Principais Registros sobre Esgotamento Sanitário no Brasil - até meados do século XVII: . barris de madeira nos quintais acumulavam dejetos; . esvaziados por escravos periodicamente em locais seguros: lotes, praias, cursos d’água, etc. - 1855 dC - Rio de Janeiro: contratação dos ingleses para criar sistemas de esgotamento para as cidades do Rio e São Paulo; - 1857 dC - Rio de Janeiro: inauguração do sistema de esgotos (separador parcial) da cidade, tornando-se uma das primeiras cidades do mundo dotada de rede coletora de esgotos; - 1876 dC - São Paulo: inaugurado o primeiro sistema coletor de esgotos (separador parcial) da cidade; - 1892 dC - Campinas: execução da rede coletora desta cidade; - 1897 dC - B. Horizonte: inauguração da cidade com água e esgotos projetados por Saturnino de Brito; 1912 dC - Brasil: adoção do sistema separador absoluto; 1.4.7. Outros Fatos Importantes → 1880: medidores distritais em Londres. → 1881: primeiro estudo relativo a perdas em Glasgow, Escócia (77%) → 1950: primeiro estudo relativo a perdas em Manaus, Brasil (70%) 19 1.5. O Desafio Atual do Saneamento no Brasil Ao analisarmos as estatísticas oficiais relativas aos serviços do saneamento no Brasil, podemos ter a falsa impressão do equacionamento das questões relativas ao saneamento básico para algumas regiões, principalmente devido à evolução temporal da cobertura populacional pelos serviços, conforme tabelas e figuras a seguir. ► PESQUISA NACIONAL DESANEAMENTO BÁSICO – PNSB (IBGE, 2008) Tabela 2.1 – Pesquisa Nacional do Saneamento Básico (2008) SERVIÇO DO SANEAMENT O RESUMO DA AVALIAÇÃO 2000 2008 ÁGUA Municípios com rede geral de abastecimento de água em pelo menos um distrito Número de domicílios atendidos por rede geral de abastecimento de água Municípios sem rede geral de abastecimento Nordeste Norte Distribuição de água: com tratamento parcialmente tratada sem tratamento 97,9% 34,6 milhões 116 99,4% 45,3 milhões 33 (320 mil hab) 21 7 87,2% 6,2% 6,6% ESGOTO Municípios atendidos com rede coletora esgotos Ampliação do no de domicílios atendidos por rede coletora, em sistemas já existentes Percentual de tratamento dos volumes de esgotos coletados 52,2% 33,5% 35,3% 55,2% 44,0% 68,8% RESÍDUOS SÓLIDOS Manejo dos resíduos sólidos (coleta e destinação final do lixo e limpeza pública) Municípios com vazadouros a céu aberto Municípios com aterro sanitário Número de programas de coleta seletiva 99,4% 88,2% (1989) 17,3% 451 100,0% 50,8% 27,7% 994 DRENAGEM URBANA Municípios atendidos por sistemas de drenagem em pelo menos um distrito Municípios com problemas de erosão urbana Municípios com áreas de risco que demandam drenagem especial 78,6% 94,5% 27,3% 34,7% http://www.ibge.gov.br/home/presidencia/noticias/noticia_visualiza.php?id_noticia=1691&id_pagina=1 20 ► SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE SANEAMENTO (MINISTÉRIO DAS CIDADES, 2014) Tabela 2.2 - Distribuição dos municípios participantes do SNIS 2014 Tabela 2.3 – Municípios que preencheram formulário completo (oferecem os serviços) Tabela 2.4 - Municípios que preencheram formulário simplificado (não oferecem algum dos serviços) ● Número total de municípios no Brasil: 5.570 ▪1.698 municípios (30,5% do total) não possuem sistema público de esgotamento sanitário – 15,7 milhões de habitantes. ▪ 8 municípios (0,14% do total) não possuem sistema público de abastecimento de água – 52,8 mil habitantes. 21 Tabela 2.5 - Caracterização dos sistemas de água e esgotos dos prestadores de serviços participantes do SNIS 2014 Tabela 2.6 - Níveis de Atendimento com água e esgoto nos municípios participantes do SNIS 2014 22 ● Representação espacial do índice médio de atendimento urbano por rede de distribuição de água nos municípios participantes do SNIS 2014. ● Representação espacial do índice médio de atendimento urbano por rede coletora de esgotos nos municípios participantes do SNIS 2014. 23 Tabela 2.7 – Consumo médio per capita segundo os participantes do SNIS 2014 24 Tabela 2.8 – Índice de perdas na distribuição segundo participantes do SNIS 2014 ● Representação espacial do índice de pardas na distribuição dos prestadores de serviços participantes do SNIS 2014. 25 Entretanto, problemas recorrentes na prestação dos serviços relacionados, que atingem de forma mais intensa as populaçõesmais carentes, normalmente instaladas em regiões mais afastadas da malha urbana, não são explicitamente divulgados pelas estatísticas. Para que o país possa atender à principal premissa da Lei no 11.445, qual seja a universalização do atendimento pelos serviços do saneamento com qualidade, diversos problemas deverão ser resolvidos a fim de reverter a grave crise pela qual passa o setor saneamento no Brasil. 1.5.1. Principais Problemas Observados na Prestação dos Serviços → Abastecimento de Água: ● não atendimento aos padrões de potabilidade; ● intermitência no abastecimento; ● quantidade de água insuficiente para o consumo per capita; ● baixas pressões de serviço nas redes de distribuição; ● falta de treinamento adequado para pessoal envolvido na operação e manutenção dos sistemas; ● elevado índice de perdas nos sistemas. → Esgotamento Sanitário ● descompasso entre os atendimentos por sistemas de abastecimento de água e esgotamento sanitário; ● baixo percentual de tratamento dos esgotos gerados (menos de 10%); ● mesmo quando existe tratamento, não há informações sobre eficiência; ● treinamento inadequado para pessoal de operação e manutenção dos sistemas; → Coleta de Lixo ● periodicidade inadequada na coleta domiciliar de lixo; ● destino final inadequado (normalmente disposição a céu aberto); ● falta de equipamentos de segurança para os trabalhadores da coleta; ● falta de treinamento adequado para os trabalhadores do setor. → Drenagem Urbana ● baixa cobertura populacional por sistemas de drenagem urbana; ● falta de normas e/ou procedimentos técnicos adequados para elaboração e implementação de projetos; ● falta de fiscalização na implantação dos sistemas; ● manutenção inadequada dos sistemas existentes. 26 1.5.2. A Situação de Juiz de Fora →→→→ Abastecimento de Água (PSB, 2013): A cidade de Juiz de Fora é abastecida por três principais sistemas de tratamento e distribuição de água que, somados a alguns poços artesianos e estações compactas de tratamento de água, produzem a vazão de 1,6 m3/s (CESAMA, 2010), quais sejam: i) sistema Dr. João Penido: represa Dr. João Penido e estações de tratamento de água (ETA) do tipo convencional ou de ciclo completo, Dr. João Penido e Mal. Castelo Branco, responsável por cerca de 50% do abastecimento do município (Figura 4); Figura 4 – Sistema Dr. João Penido: represa Dr. João Penido e ETA Marechal Castelo Branco - Cesama (2011) ii) sistema Norte: ribeirão do Espírito Santo e ETA Walfrido Machado de Mendonça, conhecida por ETA CDI, também do tipo convencional ou de ciclo completo, responsável por cerca de 40% do abastecimento do município (Figura 5); Figura 5 – Sistema Norte: captação no ribeirão do Espírito Santo e ETA CDI – Cesama (2011) 27 iii) sistema São Pedro: represa dos Ingleses e ETA São Pedro, convencional ou de ciclo completo, responsável por cerca de 8% do abastecimento do município (Figura 6); Figura 6 – Sistema São Pedro: represa de São Pedro – CESAMA (2011) iv) poços artesianos e ETA’s compactas em alguns distritos, responsáveis pelos 2% restantes do abastecimento do município. Segundo o Laboratório Central de Qualidade de Água da CESAMA, durante todo o tempo de operação dos sistemas referenciados, nenhuma análise rotineira de controle de qualidade da água bruta proveniente de seus mananciais apresentou valores que justificassem a necessidade de estudos mais detalhados ou emprego de soluções específicas para enquadramento aos padrões de potabilidade em vigor. Esses sistemas caminham no sentido do limite da sua capacidade de atendimento podendo encontrar-se, em curto ou médio prazo, incapazes de atender a demanda do município se não forem objeto de ampliação da sua capacidade produtiva. Nesse sentido, já no início da década de 1980, a fim de solucionar o crescente problema de abastecimento de sua população, foi desenvolvido o Plano Diretor de Abastecimento de Água para a cidade de Juiz de Fora, o qual indicava como principal manancial responsável pelo incremento na produção de água tratada no município o ribeirão do Espírito Santo, haja vista que a barragem de Chapéu d’Uvas não havia sido concluída, não se caracterizando, portanto, como uma solução economicamente viável para o problema, à época. O sistema Dr. João Penido encontra-se, já há algum tempo, com sua capacidade produtiva no limite máximo, o que fez com que os esforços de ampliação das vazões a serem disponibilizadas à população estivessem concentrados no Sistema Norte, composto pelo ribeirão do Espírito Santo associado, nos dias atuais, à imensa 28 capacidade de oferta de água pela barragem de Chapéu d’Uvas, a qual encontra-se sob gestão da CESAMA desde 28/12/1994 (Acordo no 039/SDR-MIR/94) e em efetiva operação desde o ano de 2005. Segundo a CESAMA, atualmente cerca de 70% das obras de interligação da represa de Chapéu d`Uvas ao sistema Norte e ampliação da ETA Walfrido Machado de Mendonça (ETA CDI) estão concluídas (Figura 7). Assim, em um primeiro momento, será possível aportar à ETA CDI uma vazão de 834 L/s (PSB, 2013), que poderá chegar a 5 m3/s levando-se em consideração as reais possibilidades de expansão do novo sistema. Figura 7 – Obras de ampliação da ETA CDI e obras da adutora de água bruta Arquivo Equipe UFJF/FADEPE e CESAMA (2011) Ainda de acordo com a CESAMA, o incremento na sua capacidade produtiva a partir do início de operação do novo sistema Norte possibilitará a desativação do sistema São Pedro, o que deverá ocorrer em um prazo de até três anos. Alie-se a esse argumento a elevada taxa de urbanização da cidade alta, que ocorre também no entorno do manancial Represa dos Ingleses, com efeitos extremamente negativos para a qualidade da água bruta e da sua capacidade de armazenamento. 29 Destaca-se que esse processo teve início com a construção da BR-040 em sua bacia e hoje agrava-se com a passagem da BR-440 a poucos metros do espelho d`água com potenciais riscos para a qualidade da água e sobrevivência do manancial. →→→→ Resumo – Abastecimento de Água (Tabela 3): ● produção diária estimada em 1,6 m3/s: ● número de reservatórios: 90 (46.000 m3); ● número de estações elevatórias: 177; ● extensão da rede distribuidora: 930 km; ● índice de perdas: 29,70% (abaixo da média nacional/alta para sist. eficientes); Ilustração 1 - Perdas de água e faturamento no Brasil – Instituto Trata Brasil (2013) 30 Tabela 3 – Abastecimento de água em Juiz de Fora – resumo Índice de atendimento à população Água Tratada: 99,07% Número de Ligações 132.205 ligações de água Volume de água consumido (micromedido) 2.479.408 m³ médio/mensal Volume de água macromedido 3.759.111 m³ médio/mensal Volume de água produzido 4.071.705 m³ médio/mensal Volume de água fluoretada 3.833.069 m³ médio/mensal Economias Água 224.246 Unidades Fonte: http://www.cesama.com.br/?pagina=numeros (2015). → Índices de perdas de acordo com a Tabela 3: - considerando volumes produzido e micromedido (perdas totais): 39% - considerando volumes macromedido e micromedido (perdas na distribuição): 34% Fonte: Plano de Saneamento Básico de Juiz de Fora - PSB, 2013 31 →→→→ Resumo – Esgotamento Sanitário (Tabela 4): . produção diária total estimada: 1,3 m3/s (considerando produção de 1,6 m3/s); . formas de esgotamento sanitário na sede urbana do município (PNAD, 2010 apud PSB, 2013) Fonte: Plano de Saneamento Básico de Juiz de Fora (PSB, 2013) Tabela 4– Resumo do serviço de esgotamento sanitário Índice de atendimento à população Coleta de Esgoto: 98,25% Número de Ligações 130.205 ligações de esgoto Volume de água consumido (micromedido) 2.479.408 m³ médio/mensal Volume de água macromedido 3.759.111 m³ médio/mensal Economias Esgoto 222.393 Unidades Fonte: http://www.cesama.com.br/?pagina=numeros (2015). Pela da Tabela 4 é possível estimar o volume médio mensal de produção de esgotos na ordem de 1.983.526 m3 médio mensal (80% do consumo micromedido de água). - Tratamento dos Esgotos população total do município: 526.706 habitantes; contribuição unitária de esgotos: 122,40 L/hab.dia (média anual); contribuição de esgotos média mensal: 1.934.064 m3; percentual de tratamento dos esgotos em Juiz de Fora: 10% (CESAMA, 2010) 32 → Estudo da Concepção do Sistema de Esgotamento Sanitário de Juiz de Fora (MKM Engenharia Ambiental, 2002) - prevê três grandes bacias de esgotamento e tratamento para a cidade (Figura 5); - três ETE`s: Barreira do Triunfo Barbosa Lage; União Indústria Localização das bacias de esgotamento e ETE`s (MKM Engenharia Ambiental, 2002) 33 →→→→ Resumo – Resíduos Sólidos Urbanos (PSB, 2013 e DEMLURB, 2017). - índice de cobertura populacional estimado para coleta regular: 99% . 79 rotas de coleta: 69 rotas de coleta de lixo domiciliar 4 rotas de coleta de lixo comercial 1 rota de coleta de lixo especial (industrial e comercial) 2 rotas de coleta de lixo hospitalar 3 veículos para coleta seletiva - CTR (Central de Tratamento de Resíduos) em Dias Tavares: . inaugurada em 12/abril/2010 . capacidade para receber mais de 500 toneladas de resíduos/dia por 25 anos . segundo dados de 2016 (Tabela 5a), recebe, em média, cerca de 590 t/dia Tabela 5a – Média mensal de resíduos sólidos recebidos pela CTR (toneladas/mês) Fonte: Demlurb (2017) 34 - a composição gravimétrica média dos resíduos gerados na cidade é apresentada na Tabela 5b e a Figura 8a apresenta valores médios para geração per capita e gravimetria. Tabela 5b – Composição gravimétrica média em Juiz de Fora Fonte: Plano de Saneamento Básico de Juiz de Fora (PSB, 2013). Figura 8a – Geração per capita e composição gravimétrica de lixo (Monteiro et al, 2001). Coleta seletiva: em 05 de outubro de 2008 a PJF, através do DEMLURB (Departamento Municipal de Limpeza Urbana) passou a Usina de Reciclagem para a Associação Municipal dos Catadores de Papel, Papelão e Materiais Reaproveitáveis de Juiz de Fora – ASCAJUF. - com posição média do material coletado – dados de 2008 (Figura 8b): Figura 8b – Composição média do material coletado (DEMLURB, 2017). 35 →→→→ Resumo – Drenagem Urbana (PSB, 2013). - não há cadastro do sistema de drenagem total do município; - regiões mais antigas da cidade e região central: “sistema unitário” com liberação de gases provenientes da decomposição anaeróbia; - existe no município a prática de ligações indevidas de água pluvial nos coletores de esgotos, o que onera a manutenção dos mesmos; - ligações indevidas de água pluvial prejudicam o funcionamento hidráulico dos coletores de esgotos como condutos livres, diminuindo sua vida útil; - desarticulação na gestão do sistema de drenagem urbana pelo poder público municipal. 1.6. Saneamento e Meio Ambiente 1.6.1. Elemento Água a) Ciclo Hidrológico É o mecanismo de circulação da água no planeta, com os mecanismos de transferência apresentados na Figura 9, a seguir. Renova por cerca de 20 vezes ao ano a água doce do planeta. Figura 9 – O ciclo hidrológico 36 b) Usos da Água → abastecimento doméstico e industrial; → irrigação de culturas e dessedentação de animais; → preservação da flora e da fauna, recreação e lazer; → geração de energia; → diluição de despejos; → transporte; → paisagismo; → manutenção da umidade do ar e da estabilidade do clima. A Figura 10 apresenta, de forma sucinta, a combinação entre o ciclo hidrológico e o ciclo de utilização da água em uma malha urbana, desde a captação até a sua devolução após o necessário tratamento dos efluentes. Figura 10 – Ciclo do uso da água em meio urbano 37 c) A Água no Planeta →→→→ 1,36 bilhões de m3 de água, assim distribuídos (Libânio, 2005): • 97,2% → água salgada • 2,8% → água doce: ♦ 2,02% - calotas polares e geleiras (72%); ♦ 0,76% - água subterrânea (27%); ♦♦♦♦ 0,02% - água no restante de ciclo (1%): * 0,0118% - lagos de água doce (59%); * 0,0066% - umidade do solo (33%); * 0,0011% - água na atmosfera (5,5%); * 0,0004% - reservatórios (2%); * 0,0001% - cursos d’água (0,5%). Figura 11.a: Representação da distribuição de água no planeta Adaptado de http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia26/HTML/articulo04.htm 38 Figura 11.b: Reservatórios de água no mundo (adaptado de Zahed Filho, 2012) → Recurso finito: • 2000 anos atrás: 3% da população atual; mesmo volume de água no planeta. • situação crítica: 1.500m3/hab.ano. → Distribuição desigual das precipitações sobre os continentes, e mesmo dentro deles. → disponibilidade de água varia com localização geográfica e concentração populacional. 39 →→→→ Potencialidade hídrica do Brasil: • 13,8% das reservas mundiais de água doce; • 12% do total mundial de água doce de superfície: - vazão de 169.000 m3/s (53% da América do Sul); - acrescidas as vazões dos rios que nascem em outros países e diminuídas as vazões de nossos rios que se dirigem para territórios de outros países: vazão = 257.790 m3/s: . 17,8% do total mundial; . 70% da América do Sul Tabela 6 - Recursos hídricos de superfície e disponibilidade água/habitante. Fonte: Secretaria de Saneamento e Recursos Hídricos do Estado de São Paulo, 2010. 40 Tabela 7 – Distribuição Geral no Brasil REGIÕES DISTRIBUIÇÃO PERCENTUAL DOS RECURSOS HÍDRICOS DE SUPERFÍCIE DISPONIBILIDADE ÁGUA/HABITANTE (m3/hab.ano) NO 68,5% 362.000 NE 3,3% 3.100 CO 15,7% 66.000 SE 6,0% 3.700 SUL 6,5% 16.000 BRASIL 100,0% 32.941 → Reservas brasileiras de água subterrânea: 11.500 km3 → Distribuição do consumo interno no Brasil: • 59% - irrigação de culturas; • 22% - usos doméstico e urbano; • 19% - indústrias. Figura 11.c: Disponibilidade hídrica no Brasil (IBGE, 2011 apud Zahed Filho, 2012) → Segundo Zahed Filho (2012): Região NO: 7% da população e 68% do volume de água Região SE: 43% da população e 6% do volume de água 26% restante do volume de água abastecem a outra metade da população brasileira 41 1.6.2. Alguns Aspectos de Importância do Quadro Sanitário Mundial → Tipos de escassez de água: • escassez econômica: - falta de investimentos; - infra-estrutura ineficaz e distribuição desigual de água. • escassez física: - recursos hídricos não atendem demanda da população. A Figura 12, a seguir, ilustra o mapa mundial da escassez de água. Figura 12 – Mapa mundial da escassez de água (International Water Managment Institute – IWMI – 2007, apud Zahed Filho, 2012) 42 → Países com escassez física de água (< 1.500 m3/hab.ano): - África: Argélia, Botswana, Burundi, Cabo Verde, Djibuti, Egito, Líbia, Mauritânia, Quênia, Ruanda e Tunísia. - Oriente Médio: Arábia Saudita, Barheim, EmiradosÁrabes, Iêmen, Israel, Jordânia, Kwait, Qatar e Síria. - Europa: Bélgica, Holanda, Hungria e Malta. - Antilhas: Barbados. - Extremo Oriente: Singapura. → Estima-se para o planeta (ONU/IWMI - 2006): - 25% da população mundial em bacias com escassez física de água - 1,0 bilhão de pessoas em bacias hidrográficas economicamente escassas; - 1,8 bilhão de pessoas sem saneamento básico - 3,0 milhões de mortes anuais por falta de saneamento nos países mais pobres. - utilização das reservas de água doce: norte da África: 95%; Ásia Central: 84% (100% em menos de 25 anos); - consumo doméstico: cresce 10% ao ano. → ABCON (2014): - segundo a ONU (Conferência Rio+20- 2012): 780 milhões de pessoas no mundo sem acesso à água potável. - de acordo com a organização britânica WaterAid: a falta de condições sanitárias satisfatórias atinge 42% da população mundial, cerca de 2,6 bilhões de pessoas. → “Herdando um mundo sustentável: Atlas sobre a saúde das crianças e o meio ambiente” (OMS, 2017 apud BBC BRASIL, 2017): - 1,7 milhão de crianças menores de 5 anos morrem, em média, no mundo devido a problemas ligados à poluição ambiental. 43 . principais doenças: infecções respiratórias (pneumonia) malária diarréia - em 2015 5,9 milhões de crianças com menos de 5 anos morreram no mundo . 26% dessas mortes podem ser atribuídas a fatores ambientais - principais ações de prevenção: . redução dos riscos ambientais . acesso a água potável . acesso ao saneamento básico . combustíveis atóxicos para cozinhar → Perspectiva para 2025: - Índia, China e África do Sul → sem água para abastecimento; - 2,7 bilhões de pessoas sem água; - motivo principal → últimos 50 anos: . população mundial triplicou; . consumo de água sextuplicou. → produção de alimentos: ± 63% do consumo global de água (7.200 km3/ano para 13.500 km3/ano em 2050 – IWMI – 2006); → usos industriais: 21% → usos domésticos: 7,5% → outros usos: 8,5% → Solução imediata para algumas regiões: reuso: • Orange Country, Califórnia – EUA: trata seus esgotos e injeta no subsolo → realimenta lençol e evita a salinização pela água do mar. • Cingapura: investiu em tratamento dos esgotos e sua utilização como água potável e, principalmente, como uso industrial. 44 • Japão: . indústrias utilizam água de reuso; . existe sistema de dupla canalização para água potável e água de reuso; . em Tóquio, prédios com mais de 10 mil m2 é obrigatória a existência de sistema de tratamento e reuso da água. • Israel: .recicla entre 80% a 90% do esgoto sanitário; . balneário Eliat: dessaliniza 85% da água consumida → Dessalinização no mundo: - 150 países já usam essa alternativa para produzir água potável; - 45% da água dessalinizada no mundo é produzida na Arábia Saudita, Emirados Árabes Unidos, Kuwait, Catar, Barein e Omã; - existem no mundo 17.000 usinas de dessalinização da água do mar; - maior usina do mundo está em Israel: 127 milhões de m3/ano (abastece 1/6 da população); - capacidade instalada (milhões de m3/dia): 1o Arábia Saudita: 13,3 2o Estados Unidos: 10,6 3o Emirados Árabes: 8,9 4o Espanha: 5,8 5o China: 4,7 6o Kuwait: 2,9 7o Austrália: 2,1 8o Argélia: 2,1 9o Israel: 1,9 10o Catar: 1,8 19o Brasil: 1,1 - uma usina em Fernando de Noronha (650m3/dia) - 2.750 sistemas de dessalinização de água de poços (BA, CE, PE, PB, MG, RN, PI, SE) 45 CAPÍTULO 2 – NOÇÕES SOBRE DRENAGEM URBANA 2.1. Definição Conjunto de obras e estruturas destinadas à coleta, transporte e destinação final das águas pluviais, evitando-se, assim, os efeitos adversos que o seu escoamento desordenado pode causar. → Efeitos: - empoçamentos; - inundações - erosões e ravinamento; - assoreamentos. 2.2. Controle dos Empreendimentos de Risco Além das obras e serviços relativos à drenagem pluvial urbana, a municipalidade deve controlar de forma efetiva e eficiente os empreendimentos que podem, por sua natureza, provocar efeitos danosos ao meio ambiente e a população. → Principais empreendimentos: - loteamentos; - exploração de jazidas minerais; - terraplenagens; - remoção da cobertura vegetal do solo; - pavimentação de grandes áreas. 2.3. Objetivos do Sistema de Drenagem Pluvial Urbana ● assegurar o trânsito de pedestres e veículos; ● controlar as erosões urbanas; ● proteger propriedades particulares; ● proteger os logradouros e vias públicas; ● proteger e preservar os fundos de vale e canais; ● eliminar, ou diminuir, a incidência de doenças. 46 2.4. Infraestrutura de Drenagem Pluvial Urbana Os sistemas de drenagem urbana são planejados como dois subsistemas, cada um dimensionado para um período de retorno ou tempo de recorrência característico. 2.4.1. Sistema de Microdrenagem O dimensionamento das unidades de um sistema de microdrenagem (Figura 13), baseado em dados pluviométricos consistentes e conhecimento detalhado da bacia, objetiva: - segurança ao tráfego de veículos e pedestres; - controle das inundações urbanas; - proteção da saúde da população. 1 – bocas de lobo 2 – tubos de ligação 3 – caixas de ligação 4 – poços de visita 5 – galeria de drenagem 6 – meio fio 7 – sentido do escoamento Figura 13 – Unidades do sistema de microdrenagem (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) SISTEMA GERAL DE DRENAGEM SISTEMA DE MICRODRENAGEM: RUAS SARJETAS BOCAS DE LOBO POÇOS DE VISITA GALERIAS PEQUENOS CANAIS 2 ANOS ≤ T ≤ 10 ANOS SISTEMA DE MACRODRENAGEM: FUNDOS DE VALES GRANDES CANAIS T ≥ 100ANOS 47 2.4.2. Sistema de Macrodrenagem Este sistema existe sempre, mesmo quando não projetado, constituindo-se da seguinte forma: - fundos de vale; - córregos e cursos d’água. Projeto de macrodrenagem visa “otimizar” esse escoamento, melhorando suas características hidráulicas. As Figuras 14 a 16 apresentam as alternativas para canais de macrodrenagem. Figura 14 – Canal fechado e via sanitária Figura 15 – Canal aberto e vias sanitárias – Barros et al (1995). Figura 16 – Canal em leito preservado e parque – Barros et al (1995). 48 2.5. Componentes do Sistema de Microdrenagem Urbana ● O dimensionamento de um sistema de drenagem urbana depende da determinação prévia das vazões de projeto. ● As vazões dependem do estudo hidrológico da bacia de drenagem: - dados pluviométricos → obtenção da “chuva de projeto” ● Parâmetros utilizados na determinação das chuvas de projeto: - altura pluviométrica (h) ou intensidade de precipitação (i); - duração da chuva (t); - frequência (F), período de retorno ou tempo de recorrência (T); 2.5.1. Ruas ● oriundas do planejamento urbano; ● seções longitudinal e transversal devem permitir instalação das obras hidráulicas (Figura 17); ● abrigam escoamento superficial (sarjetas) e subterrâneo (galerias); ● devem compatibilizar funções de tráfego e drenagem. Figura 17 - Seção transversal típica de uma via pública. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) As vias públicas são classificadas tendo em vista a compatibilização entre suas funções de tráfego de veículos e pedestres e como elemento do sistema de drenagem urbana. A fim de garantira dupla função, a Tabela 8 apresenta sugestões para limitação da função drenagem, a ser observada em projetos. 49 Tabela 8 – Classificação das vias públicas e inundação máxima permitida. Via Pública Inundação Máxima Secundária Inundação pode atingir até o eixo da via; Sem transbordamento sobre o meio-fio. Principal Inundação deve preservar uma faixa de trânsito livre; Sem transbordamento sobre o meio-fio. Avenida Inundação deve preservar uma faixa de trânsito livre em cada direção; Sem transbordamento sobre o meio-fio. Via expressa Inundação somente sobre a sarjeta; Sem transbordamento sobre o meio-fio. Fonte: Adaptado de Barros et al (1995) → Sarjeta ● é o primeiro elemento do sistema de drenagem urbana; ● responsável por abrigar o escoamento superficial e direciona-lo às bocas de lobo; ● seu dimensionamento correto garante a dupla finalidade das vias. As figuras 18 e 19 apresentam as seções transversais típicas para as sarjetas em vias públicas. Figura 18 – Sarjeta com seção simples (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 19 – Sarjeta com seção composta (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 50 2.5.2. Bocas de Lobo ● são as unidades do sistema de drenagem responsáveis pelo encaminhamento do escoamento superficial pelas sarjetas, para o escoamento subterrâneo pelas galerias; ● interligação dos escoamentos é feito nos poços de visita ou caixas de ligação; ● as bocas de lobo são classificadas quanto ao tipo construtivo e locação na sarjeta, conforme apresentado na Tabela 9 a seguir. Tabela 9 – Classificação das bocas de lobo. Quanto ao tipo construtivo Simples Grelha Combinada Múltipla Quanto ao assentamento Com depressão Sem depressão Quanto a localização na sarjeta Boca de lobo em ponto baixo Boca de lobo intermediária Figura 20 – Boca de lobo simples (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 21 – Boca de lobo com grelha (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 51 Figura 22 – Boca de lobo combinada (associação entre simples e com grelha) (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 23 – Boca de lobo múltipla (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 2.5.3. Poços de Visita ● permitem visita ao sistema para manutenção e eventual limpeza; Figura 24 – Corte esquemático de um poço de visita (PV) (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 52 2.5.4. Caixa de Ligação ● assemelha-se ao compartimento inferior do PV; ● câmara não visitável; ● necessárias para evitar que PV receba mais do que 4 tubos de ligação. 2.5.5. Galerias de Águas Pluviais: ● responsáveis pelo escoamento “subterrâneo” das águas pluviais captadas; ● profundidade mínima sugerida: 1,50m (1,00m de recobrimento); - segundo o Plano de Drenagem de Juiz de Fora – Parte I – Zona Norte (2012): ● diâmetro mínimo sugerido: 500 mm; ● velocidade máxima sugerida: 4,5m/s; ● extensão máxima dos trechos: 50m; ● lâmina d’água máxima em escoamento: 82% do diâmetro. Figura 25 – Esquema final de sistema de micro-drenagem urbana (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 53 CAPÍTULO 3 – NOÇÕES SOBRE GESTÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS 3.1. Definição Resíduos sólidos são materiais heterogêneos provenientes da natureza e de atividades antrópicas, considerados como inúteis ou imprestáveis por quem os gerou, portanto considerados como lixo ou resto, podendo ser encontrados nos estados sólido, semisólido ou líquido. (Pfeiffer e Carvalho, 2009), Já para a FEAM (2012) resíduos sólidos urbanos (RSU) “são os resíduos domiciliares (originários de atividades domésticas em residências urbanas) e aqueles procedentes de limpeza urbana (originários da varrição, limpeza de logradouros e vias públicas e outros serviços de limpeza urbana).” 3.2. Classificação dos Resíduos 3.2.1. Quanto à origem (permite a identificação do gerador) → Residencial: resíduo proveniente das atividades domésticas (pode conter grande parcela orgânica); → Comercial: pode possuir características bastante semelhantes ao resíduo doméstico; → Industrial: resíduo com características variáveis (depende da tipologia da indústria); → Público: principalmente resíduos provenientes dos espaços públicos; → Serviços de Saúde: provenientes de atividades médico-assistenciais à população humana e animal ou de centros de pesquisa na área de saúde. → Portos, aeroportos e terminais rodoferroviários: resíduos compostos basicamente por materiais de higiene pessoal; → Agrícola: provenientes de agropecuárias, podendo conter restos de colheita, esterco animal e embalagens de defensivos agrícolas; → Construção Civil: resíduos provenientes das atividades de construção, reformas e demolições em geral (Figura 26) Figura 26 – Geração per capita de lixo (Monteiro et al, 2001) 54 → Classificação segundo o Plano de Saneamento de Juiz de Fora: 55 3.2.2. Quanto à Periculosidade A NBR 10004/2004 da ABNT classifica os resíduos em função dos riscos que podem trazer para a saúde pública e meio ambiente, como segue: → Classe I: perigosos (não devem ser dispostos nos aterros municipais); → Classe II: não perigosos classe II A: não inertes classe II B: inertes A Tabela 10, a seguir, apresenta as características principais das classes dos resíduos. Tabela 10 – Classificação e características dos resíduos Fonte: Adaptado de Martins e Esguicero (2009) 3.3. Composição Gravimétrica dos RSU Através da composição gravimétrica dos RSU é possível estabelecer o percentual de participação de cada um dos componentes em relação ao peso total de uma amostra de lixo analisada (Monteiro et al, 2001). É possível estabelecer a composição gravimétrica analisando-se apenas os componentes mais usuais como: papel/papelão, vidro, plástico, metal e matéria orgânica, os quais permitem, por exemplo, pré-dimensionar uma usina de compostagem. Para estudos mais detalhados é necessária análise mais completa, identificando todos os possíveis componentes, conforme Figura 27, a seguir. Figura 27 – Elementos da composição gravimétrica (Monteiro et al, 2001) 56 Apesar da composição gravimétrica ser influenciada por diversos fatores como número de habitantes, poder aquisitivo, hábitos e costumes da população, condições climáticas, política econômica, dentre outros, os dados disponíveis para as cidades de Minas Gerais não demonstram diferenças significativas, conforme Figura 28. Figura 28 – Composição gravimétrica meia no Brasil e em Minas Gerais (FEAM, 2012). 3.4. Componentes dos Serviços de Limpeza Pública a) Limpeza dos logradouros: - varrição de locais públicos; - capina (ruas, passeios, margens de rios e canais); - serviços diversos: lavagem de locais públicos; limpeza e monumentos, praias, e túneis; remoção de materiais provenientes de inundações e feiras livres; desobstrução de bocas de lobo, etc. 57 b) Acondicionamento do lixo: - em “recipientes” adequados para cada tipo de lixo; - materiais agressivos ou perigosos devem ser acondicionados em separado. c) Coleta do lixo: - recomenda-se: . coleta diária em áreas centrais e comerciais; . coleta em dias alternados em áreas residenciais menos adensadas; . coleta especial em favelas, áreas de topografia acidentada, de urbanização desordenada e precária. d) Reciclagem associada a um programa de coleta seletiva - objetiva: . redução dos custos com a coleta; . aumento da vida útil dosaterros sanitários; . reutilização de bens; . redução do consumo de energia; . diminuição dos custos de produção; . economia na importação de matérias-primas e na exploração de recursos naturais. e) Tratamento e disposição final: - aterro sanitário; - compostagem; - incineração (combustão controlada, de 800 a 1.000oC, em fornos especiais); - pirólise (decomposição química por calor na ausência de oxigênio); - biodigestão (decomposição da matéria orgânica por ação de microrganismos); - aproveitamento do lixo como alimento com controle rigoroso: . na aquicultura; . no cultivo de algas com lixo e lodo de esgoto; . na preparação de ração animal. 58 CAPÍTULO 4 – SISTEMAS PÚBLICOS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 4.1. Concepção dos Sistemas de Abastecimento de Água NBR 12211 – Estudos de concepção de Sistemas Públicos de Abastecimento de Água, 1992. Um sistema de abastecimento de água constitui-se em uma solução coletiva para o adequado abastecimento de uma comunidade, de pequeno a grande porte, compondo- se de um conjunto de unidades com a finalidade de retirar da natureza os volumes de água nas quantidades necessárias ao atendimento dos consumidores, adequar suas características aos padrões de potabilidade para consumo humano, e colocar esses volumes à disposição da população de forma a não restringir o seu consumo. 4.1.1. Definição Conjunto de obras, equipamentos e serviços necessários à perfeita operação de abastecimento de água potável para uma comunidade, em quantidade suficiente e qualidade satisfatória, destinada aos seus diversos tipos de consumo, a saber: doméstico; industrial; comercial; público; especiais; perdas e fugas. Quantidade suficiente: é o volume diário necessário para que cada indivíduo possa desenvolver todas as suas atividades sem nenhum tipo de restrição. Qualidade satisfatória: atendimento às características de qualidades físicas, químicas e bacteriológicas definidas pelos “Padrões de Potabilidade da água para Consumo Humano”. Estabelecimento de classes de consumidores (perfeitamente identificáveis), permite à concessionária estabelecer política tarifária mais consistente e justa. 59 4.1.2. Importâncias da Solução Coletiva A solução coletiva para o abastecimento possibilita: ● maior facilidade na proteção do manancial; ● maior facilidade de operação e manutenção; ● maior controle sobre a qualidade do produto distribuído; ● ganhos de escala (economia de recursos humanos e financeiros); ● melhoria na saúde e nas condições de vida de uma população; ● diminuição da mortalidade, principalmente a infantil; ● diminuição da incidência de doenças e implantação de hábitos higiênicos; ● aumento da vida produtiva dos indivíduos; ● diminuição dos gastos particulares e públicos com medicina curativa; ● facilidade para instalação de indústrias; ● valorização de propriedades. 4.1.3. Unidades Básicas Constitutivas ● Manancial (fonte de água para abastecimento); ● Captação (tomada de água para abastecimento); ● Adutora de Água Bruta – AAB (transporte da água para tratamento); ● Estação de Tratamento de Água – ETA (adequação das características da água ● para consumo humano); ● Adutora de Água Tratada – AAT (transporte da água para reservação); ● Reservatórios Distribuição (armazenamento para atendimento às demandas); ● Redes de Distribuição (transporte da água aos pontos de consumo); ● Estações Elevatórias de Água Bruta ou Tratada (aumento de vazão das linhas adutoras – booster - e/ou transposição de obstáculos). 4.1.4. Fluxograma de um Sistema Público de Abastecimento de Água A Figura 29 a seguir apresenta de forma esquemática as unidades que compõem um sistema público de abastecimento de água, como solução coletiva. 60 Figura 29 – Unidades de um sistema de abastecimento de água. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 4.1.5. Elementos Necessários para Projetos: ●Levantamento palni-altimétrico da região → obtenção de cotas e locação mais conveniente das diversas unidades; ●Visita ao local para obtenção de dados: - inspeção sanitária na bacia; - disponibilidade de recursos hídricos; - demografia (distribuição da população pela malha urbana); - dados cadastrais de serviços e sistemas existentes (aproveitamento do existente para redução de custos de implantação/interferências); - direcionamento do crescimento ou expansão da malha urbana (previsão de atendimento futuro); - padronizações existentes (órgão gestor do serviço). ● Vazões de demanda: - dependem: amplitude de projeto; população de fim de plano (pop. de projeto); consumo per capita médio; variações de consumo. 61 4.2. Quantidade de Água O estabelecimento das vazões que dimensionam as unidades de um sistema de abastecimento de água desde a sua captação até as redes de distribuição, depende de um pequeno conjunto de variáveis, algumas de difícil ponderação. O correto estudo dessas variáveis permite que o sistema de abastecimento de água, durante a sua vida útil, atenda a população de forma eficiente, colocando à disposição dos consumidores os volumes diários de água necessários ao atendimento de suas necessidades, sem nenhum tipo de restrição. A seguir são apresentadas, de forma sucinta, as variáveis que interferem de forma direta, ou indireta, no dimensionamento das unidades constituintes da solução coletiva para o abastecimento de água. 4.2.1 Amplitude de Projeto Intervalo de tempo para o qual as obras e serviços são projetados, procurando-se garantir, através de um dimensionamento criterioso, um perfeito funcionamento no período de tempo considerado. → Depende: • vida útil dos equipamentos e obras; • amortização do capital investido; • possibilidade de construção do sistema em etapas; • taxa de crescimento populacional: - taxa acentuada com amplitude longa → elevado custo inicial. obs.: estruturas de difícil construção → amplitudes maiores. - ex.: barragens e emissários (≈ 50 anos). No Brasil, para a maioria das unidades do sistema, face à dificuldade em se ponderar os fatores que interferem na definição da amplitude de projeto é comum adotar-se valores médios de 20 anos, de acordo com Tsutiya (2004). 62 4.2.2 Estimativa Populacional Definida a amplitude de projeto, interferimos diretamente na população que deverá ser atendida pelo sistema de abastecimento. Assim, torna-se necessário estimar, a partir de dados censitários oficiais, a população a ser atendida em fim de plano, para que seja possível estabelecer de forma correta as vazões que dimensionam cada uma das unidades do sistema. Os estudos de projeção populacional, segundo von Sperling (1996), são bastante complexos por estarem embasadas em variáveis de difícil quantificação como aspectos sociais, econômicos, geográficos, políticos, dentre outros. Assim, é de extrema importância que o profissional envolvido nas estimativas de variação populacional e na interpretação dos resultados, ampare-se sempre no bom senso no momento da escolha do método que melhor se aplica à região de projeto, tome como parâmetros de entrada nos modelos apenas dados censitários oficiais e tenha sempre em mente que os fatores que afetam a variação populacional são, em muitas situações, extremamente imponderáveis. Tsutiya (2004) afirma ainda que na estimativa da população para os projetos de sistemas de abastecimento de água, não podem ser negligenciadas as especificidades dasáreas de projeto, suas características sócio-econômicas, urbanísticas e a dinâmica de ocupação do solo. De acordo com Fernandes (2009), não havendo fatores externos que possam causar perturbações no processo, como por exemplo longos períodos de estiagem, guerras, instalação de polos industriais, dentre outros, a variação populacional, quando no sentido de crescimento, pode atender a três fases distintas, a saber: 1ª fase: crescimento rápido quando a população é pequena em relação aos recursos regionais; 2ª fase: crescimento linear em virtude de uma relação menos favorável entre os recursos econômicos e a população; 3ª fase: taxa de crescimento decrescente com o núcleo urbano aproximando-se do limite de saturação, tendo em vista a redução dos recursos e da área de expansão. 63 Assim, a variação populacional de qualquer região pode ser representada pela expressão a seguir, que se constitui na Lei de Variação Populacional em função do tempo. Pt = P0 + (N – M) + (I – E) - Pt – população em qualquer data t (final de plano); - P0 – população na data inicial t0; - N – nascimentos no intervalo (t – t0); - M – óbitos no intervalo (t – t0); - I – imigrantes no intervalo (t – t0); - E – emigrantes no intervalo (t – t0); - (N – M) – crescimento vegetativo; - (I – E) – crescimento social ou saldo migratório. Essa expressão, embora expresse com fidelidade a variação populacional, apresenta as seguintes virtudes e limitações: ● desvantagem: sem aplicação prática → não se determina: (I – E) e (N – M) ● vantagem: evidencia fatores intervenientes: - econômicos (ex.: oferta de empregos); - políticos; - sociais (condições de vida no local); - outros (principal atividade da cidade). De acordo com Tsutyia (2004), os principais métodos utilizados nesses estudos são: ● processo aritmético; ● processo geométrico; ● curva logística; ● comparação gráfica entre cidades similares; A título de exemplo da aplicabilidade de alguns dos métodos listados, são apresentados os processos que, salvo análise mais aprofundada de condições específicas inerentes à população em estudo, melhor se aplicam às fases de crescimento populacional apresentadas. Pt = P0 + (N – M) + (I – E) 64 →→→→ Processo Geométrico (fase 1): - admite que variação populacional obedeça a uma progressão geométrica (PG) Pt = P0 x q t – t 0 ou Pt = P1 x q t – t 1 01 0 1tt P P q −= Pt – população na data t (população de fim de plano); t - definida pela amplitude de projeto; P0 e P1 – dados censitários das datas t0 e t1. →→→→ Processo Aritmético (fase 2): - admite que variação populacional obedeça a uma progressão aritmética (PA) Pt = P0 + r (t – t0) ou Pt = P1 + r (t – t1) 01 01 tt PP r − − = Pt – população na data t (população de fim de plano); t - definida pela amplitude de projeto; P0 e P1 – dados censitários das datas t0 e t1. →→→→ Processo da Curva Logística (fase 3): - obstáculos que se opõem ao crescimento da população aumentam em proporção direta ao seu crescimento acumulado; - admite que evolução demográfica aconteça dentro de espaço limitado ou com oportunidades econômicas limitadas; - processo melhor se aplica ao crescimento das populações em longo prazo, estando restrito às cidades de maior porte; - o gráfico a seguir representa a curva logística de variação populacional, evidenciando os trechos com taxas de variação populacional diferenciadas ao longo de tempo. 65 Figura 30 – Curva logística. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Trecho 1 – crescimento acelerado Trecho 2 – crescimento retardado Trecho 3 – crescimento tendendo à estabilização PS – população de saturação ( )bTa S t e P P −+ = 1 Pt – população em qualquer data t; PS – população de saturação; e – base do logaritmo neperiano – e = 2,71828; “a” e “b” – parâmetros estatísticos da curva; T – intervalo de tempo entre t e t1 Solução: a partir de três dados censitários (P,t): 3 equações; 3 incógnitas determina-se: a, b e PS Simplificação do processo P1 < P2 < P3 eqüidistância dos dados censitários: t3 – t2 = t2 – t1 = d P2 2 > P1 . P3 66 Equações simplificadas: ( )[ ] ( ) 2231 31 2 2321 . ....2 PPP PPPPPP PS − +− = 1 1log 4343,0 1 P PP a S − ×= ( ) ( )12 21log .4343,0 1 PPP PPP d b S S − − ×−= EXEMPLO: Determinar a população de fim de plano para uma amplitude de 20 anos para uma cidade que tenha apresentado os dados censitários informados abaixo. Efetuar os cálculos pelos processos aritmético, geométrico e da curva logística. Censo População (hab.) 1990 28.809 2000 46.867 2010 68.808 →→→→ Processo da Extrapolação Gráfica/Comparativo: - processo utilizado para estimar a população a partir de dados censitários oficiais entre populações de características semelhantes; - consiste no traçado de uma curva arbitrária, que se ajusta aos dados já observados de outras populações com características semelhantes às do estudo; - cidades/comunidades de comparação devem já ter observado crescimento populacional superior ao da população em estudo; 67 Figura 31 – Processo comparativo/extrapolação. (SABESP, 2011) → População Flutuante: - Aquela que, proveniente de outras comunidades, se transfere ocasionalmente para a área considerada, impondo ao sistema de abastecimento de água consumo unitário análogo ao da população residente (NBR 12211). - ex.: estâncias hidrominerais; cidades balneárias / estudantis. - forma de avaliação: - a partir de dados censitários oficiais → discriminação dos domicílios por tipo de ocupação (permite proporção entre uso residencial e ocasional): . residencial; . ocasional.; . fechado; . vago. - informações sobre o consumo de energia elétrica → obtêm-se no de domicílios de uso ocasional em função das faixas de consumo. → População Temporária: - Aquela que, proveniente de outras comunidades ou de outras áreas da comunidade em estudo, se transfere para a área abastecível, impondo ao sistema consumo unitário inferior ao atribuído à população, enquanto presente na área, e em função das atividades que aí exerce (NBR 12211). - Ex.: JF e sua influência nos municípios próximos (serviços, comércio, saúde, etc.) 68 → Distribuição da População (Densidade Demográfica): - intensidade de ocupação da área urbana (hab/ha); - de extrema importância no dimensionamento de algumas unidades do sistema de abastecimento de água; - formas de determinação: • dados do IBGE; • exames de fotografias aéreas; • plantas semicadastrais; • planos diretores urbanos • inspeção local (na falta de dados oficiais); - pequenos sistemas: pode-se admitir distribuição uniforme, a partir de inspeção local; - na impossibilidade de se estabelecer estudos podem-se adotar valores médios de ocupação, conforme apresentado no Tabela 11. Tabela 11 – Densidade demográfica por tipo de ocupação. Tipo de Ocupação Por área (hab/ha) Linear (hab/m) Área periférica, casas isoladas, lotes grandes. 25 – 75 0,15 – 0,50 Casas isoladas, lotes médios e pequenos. 50 – 100 0,30 – 0,70 Casas geminadas, predominando 1 pavimento. 75 – 150 0,45 – 1,00 Casas geminadas, predominando 2 pavimentos. 100 – 200 0,60 – 1,40 Edifícios de apartamentospequenos. 150 – 300 0,90 – 2,00 Edifícios de apartamentos grandes. 300 – 900 1,80 – 6,00 Áreas comerciais 50 – 150 0,30 – 1,00 Áreas industriais 25 – 75 0,15 – 0,50 FONTE: CETESB - 1975 → Observações Finais sobre Estimativa Populacional: 1. a variação populacional, ao longo do tempo, é função de fatores intervenientes aleatórios, 2. as taxas de variação populacional utilizadas em projeto deverão ser sempre verificadas quando da publicação de novos dados oficiais; 3. o dado censitário oficial mais recente nunca pode ser desprezado nas estimativas populacionais; 4. crescimento populacional quase sempre implica em expansão da malha urbana, influenciando o dimensionamento do sistema de distribuição; 5. Sempre que possível projeto deverá prever a saturação de ocupação das áreas, a partir da ocupação existente ou proposta para a região. 69 4.2.3. Consumo de Água Conforme definido anteriormente, um sistema de abastecimento de água deve ser dimensionado para atender aos diversos tipos de consumo que podem acontecer em uma malha distribuidora. Assim, para o seu correto dimensionamento, devem ser levadas em consideração as parcelas que podem compor a demanda final de água de uma comunidade apresentadas a seguir (Barros et al, 1995). a) Doméstico: - água consumida nas habitações com os seguintes fins: . consumo interno: higiênicos; potáveis; alimentares; descarga de aparelhos sanitários; lavagens em geral. . consumo externo: rega de jardins; lavagens em geral; piscinas, etc. - estimativa percentual do consumo nas habitações: higiene e asseio: 35% descarga sanitária: 30% lavanderia: 20% cozinha: 10% limpeza em geral: 5% (perdas e desperdícios pode chegar em alguns casos a 25%) Figura 32 – Distribuição do consumo doméstico (www.planetasolar.com.br/) 70 b) Comercial e Industrial: - quando se apresentam como grandes consumidores assumem no dimensionamento a característica, definida por norma brasileira, de consumidores singulares, interferindo de forma muito específica no dimensionamento de diversas unidades; - determinação das demandas: pesquisa junto ao consumidor - quando o consumo não é significativamente superior ao consumo doméstico → não interferem de forma específica no dimensionamento. - exemplos de estimativas de consumo de alguns equipamentos urbanos (TSUTIYA, 2004): . clubes esportivos: CM = 26.NC . edifícios comerciais: CM = 0,08.AC . escolas de 1o e 2o graus: CM = 0,05AC + 0,1NV + 0,7NF + 20 . escolas de 3o grau: CM = 0,03AC + 0,7NF + 0,8NBS + 50 . creches: CM = 3,8NF + 10 . hospitais: CM = 2,9NF + 11,8NBS + 2,5 NL + 280 . hotéis (5, 4, 3 estrelas): CM = 6,4NB + 2,6NL + 400 . hotéis (2a categoria): CM = 3,1NB + 3,1NL – 40 . lavanderias industriais: CM = 0,02 x kg de roupa/mês . restaurantes: CM = 7,5NF + 8,4NBS . padarias: CM = -6,8 + 3,48NF + 43,4L L = 1 (com lanchonete) L = 0 (sem lanchonete) CM – consumo mensal (m 3) NC – número de chuveiros AC – área construída (m2) NV – número de vagas NF – número de funcionários NB – número de banheiros NL – número de leitos NBS – número de bacias sanitárias - obs.: quando CM é muito baixo (< consumo doméstico), o equipamento urbano não deve ser considerado consumidor singular, ou seja, não interfere de forma significativa no dimensionamento das unidades do sistema. A Tabela 12 a seguir permite a adoção de demandas por água, quando a pesquisa é dificultada. É apresentado nos anexos da apostila, um quadro resumo da NTS 181 de 2012, da SABESP, para estimativa de consumos de equipamentos urbanos, com vistas à primeira ligação de água. 71 Tabela 12 – Estimativas de consumos de água de acordo com a tipologia DOMÉSTICO COMERCIAL INDUSTRIAL PÚBLICO Fonte: SABESP (2011) 72 c) Público: - irrigação de jardins; - lavagem de ruas; - limpeza de coletores de esgotos - prédios públicos; - fontes públicas de água; - piscinas públicas e recreação, etc. d) Especial: - combate a incêndios; - instalações desportivas; - portos e aeroportos; - estações rodoviárias, etc. e) Perdas e Fugas: - parcela do volume captado, tratado e distribuído e não faturado. - perdas físicas: volume de água perdido pelas unidades do sistema - não físicas: volume de água não registrado pelos hidrômetros f) Consumos per capita (q): - volume de água destinado a cada indivíduo diariamente pelo sistema de abastecimento de água, a fim de suprir todas as suas necessidades. → em sistemas com dados confiáveis: - medição eficiente + abastecimento contínuo - leitura dos hidrômetros (período mínimo de um ano): . leitura no período por tipo de economia; . permite seleção da economia de interesse do estudo. . quando leitura é feita somente com medidores domésticos, consumo deve ser acrescido em 30% para compensar perdas e outros consumos (população temporária, pequenos comércios, pequenos equipamentos urbanos que não têm na água principal fator de funcionamento, etc.). 73 I q q e − = 1 NHDNDNE V q Ce ×× = q – consumo per capita qe – consumo efetivo per capita I – índice de perdas Vc – volume consumido medido pelos hidrômetros NE – número médio de economias ND – número de dias de medição NHD – número de habitantes por domicílio - leitura de macromedidores na saída dos reservatórios. . fornece volumes consumidos a cada hora ou outro intervalo de tempo de interesse do estudo; . estão incluídos todos os consumos efetuados na rede de distribuição. → em sistemas em que inexistem medições ou dados confiáveis: . pode-se utilizar valores obtidos com populações com características semelhantes, ou mesmo valores obtidos em regiões parciais da própria malha urbana que atendam as condições anteriores; . - valores recomendados pelo PNB-587/77, da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT: população atendida q (L/hab.dia) até 10.000 hab. 150 a 200 entre 10.000 e 50.000 hab 200 a 250 maior que 50.000 hab. ≥ 250 - Barros et al (1995), recomendam os valores a seguir: População atendida q (L/hab.dia) até 5.000 hab. 100 a 150 de 5.000 a 25.000 hab. 150 a 200 de 25.000 a 100.000 hab. 200 a 250 acima de 100.000 hab 250 a 300 74 EXEMPLO: A partir das leituras de macromedidores e hidrômetros instalados em um sistema de abastecimento de água, determinar os consumos per capita e efetivo per capita representativos da população. Mês Volumes medidos (m3) Economias macromedidor hidrômetro atendidas JAN 123.780 82.590 4.051 FEV 123.808 80.950 4.070 MAR 122.970 80.818 4.089 ABR 122.545 78.630 4.110 MAI 121.740 78.864 4.132 JUN 120.898 78.850 4.144 JUL 118.780 76.360 4.182 AGO 115.128 75.680 4.198 SET 119.005 79.610 4.205 OUT 121.950 79.450 4.252 NOV 123.010 84.970 4.287 DEZ 125.512 86.108 4.301 Totais 1.459.126 962.880 50.021 Dados adicionais: - número médio de hab/dom.: 4,3; - número médio de ligações de energia elétrica: 5.170 75 g) Fatores que afetam o consumo: 1. Clima: > temperatura; < umidade ⇒ > consumo 2. Hábitos higiênicos: asseio corporal e limpezas em geral 3. Nível sócio-econômico: > nível sócio-econômico ⇒ campo mais amplo de utilização da água: lavagem de veículos, piscinas, máquinas de lavar, etc. 4.Principal atividade econômica da cidade: - administrativa; - comercial/industrial; - estudantil; - balneárias, etc. 5. Desenvolvimento da cidade (com expansão da malha urbana): -pode implicar em desenvolvimento industrial e comercial - ampliação da capacidade de distribuição a partir de redes velhas (inclusive com novas pressões de serviço). 6. Medição individual: - ausência de medição ⇒ maior consumo 7. Pressões de serviço na rede de distribuição: - alta pressão ⇒ maior consumo: - maiores vazões nas torneiras internas; - vazamentos nas bóias dos reservatórios domiciliares - baixa pressão: ⇒ menor consumo (abastecimento precário) 8. Tarifa: - variável sob total controle da concessionária. 76 → Estrutura tarifária em Juiz de Fora – CESAMA – 2016 www.arsae.mg.gov.br/component/gmg/page/264 77 → Tarifa Social aplicada pela CESAMA - instituída pela Lei municipal no 12.455: a tarifa social em Juiz de Fora beneficia: . cidadãos em vulnerabilidade social já contemplados pelo Bolsa Família; . 1.400 famílias cadastradas no CadÚnico da Secretaria de Assistência Social. → Tarifa Social – Condições necessárias à participação i) a unidade usuária deve ser classificada como residencial uni ou multifamiliar; ii) os moradores da unidade usuária classificada como Residencial – Tarifa Social devem pertencer a uma família inscrita no Cadastro Único (CadÚnico) para programas sociais; iii) apenas uma residência por grupo familiar terá o benefício concedido; iv) a renda mensal familiar, por pessoa, desta unidade deve ser menor ou igual a meio salário mínimo nacional vigente. → Tarifa Social – Percentuais de redução para a categoria Residencial – Tarifa Social Consumo Mensal Percentual de Redução Tarifa fixa 40% Até 5m3 40% 6m3 a 10m3 20% 11m3 a 15m3 10% 78 4.2.4. Variações de Consumo: O consumo de água exercido por qualquer população nos sistemas de abastecimento de água, observa constante variação durante as horas dos dias e durante os dias dos anos. O conhecimento de como ocorrem essas variações é de grande importância no dimensionamento de um sistema de abastecimento de água, já que as suas unidades deverão atender, dentro da amplitude de projeto, aos picos de consumo que ocorrerão e que se caracterizam como a situação mais desfavorável para o correto dimensionamento do sistema. A definição dos coeficientes que representam essas variações depende de estudos específicos em sistemas de abastecimento já implantados, que possam fornecer dados confiáveis em termos de medição de consumos exercidos por uma população conhecida. Dada a grande dificuldade enfrentada pelas concessionárias dos serviços de abastecimento de água em manter atualizados os cadastros do sistema distribuidor, além da necessidade de garantir distribuição contínua de água, ou seja, abastecimento sem nenhum tipo de restrição, ficam comprometidas as metodologias de obtenção desses coeficientes para a grande maioria dos projetos a serem desenvolvidos. Assim, para as condições médias brasileiras, a ABNT permite que sejam adotados os coeficientes K1 e K2, que representam, respectivamente, a variação diária de consumo e a variação horária de consumo, conforme apresentado a seguir. a) Coeficiente de Variação Diária (K1): - relação entre o maior consumo diário verificado no ano e o consumo médio diário anual; - NBR 12211 recomenda média dos últimos 5 anos de observações anualdiáriomédioconsumo anonodiárioconsumomaior K =1 * sem consumidores singulares - na inexistência de condições de estudos: K1 = 1,2 (ABNT) 79 b) Coeficiente de Variação Horária (K2): - relação entre o maior consumo horário verificado no dia de maior demanda e o consumo médio verificado nesse mesmo dia; dianohoráriomédioconsumo dianohorárioconsumomaior K =2 * sem consumidores singulares - na inexistência de condições de estudos: K2 = 1,5 (ABNT) Figura 33 – Coeficientes de variação de consumo (SABESP, 2011) 80 A seguir é apresentada na Figura 34, a título de exemplo didático, uma curva característica das variações horárias de consumo, que ocorrem em todo e qualquer dia do ano, para toda e qualquer população consumidora. Ressalte-se que os valores de volumes consumidos variam em função do número de consumidores atendidos, bem como em função das características específicas que definem cada grupo de consumidor. Figura 34 – Curva de variação dos consumos horários. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 35 – Curvas de consumo e coeficientes de variação 81 c) Aplicação dos Coeficientes no Dimensionamento das Unidades A figura 36 apresenta de forma esquemática as unidades de um sistema de abastecimento de água, sua subdivisão com os períodos de funcionamento diário, bem como as unidades em que se aplicam os coeficientes de variação de consumo. CAPTAÇAO REDE AAB AAT SUBSISTEMA SUBSISTEMA PRODUTIVO DISTRIBUTIVO (K1) (K1 e K2) ≤ 24 horas sempre 24 horas Figura 36 – Aplicação dos coeficientes de variação de consumo EXEMPLO: No ano de 2015 foram aduzidos para determinada cidade 1.916.250 m3 de água tratada. No dia 17/01 observou-se o maior consumo diário anual medido em 6.575 m3 e entre 12 e 13 horas desse mesmo dia registrou-se a maior demanda horária no valor de 405 m3. determinar os coeficientes de variação de consumo K1 e K2. ETA RESERVATÓRIO 82 4.2.5. Vazões de Dimensionamento: → Vazão Média Diária Anual: h qP Q × × = 600.3 Q – vazão média (L/s ou m3/s) P – pop. de projeto (população de fim de plano) q – consumo médio “per capita” h – no de horas de funcionamento do sistema → Vazão média no Dia de Maior Demanda h KqP Q × ×× = 600.3 1 1 dimensiona as unidades que precedem o res. distribuição K1 – coeficiente do dia de maior demanda → Vazão na Hora de Maior Consumo no Dia de Maior Demanda: 400.86 21 2 KKqP Q ××× = dimensiona a rede de distribuição de água K2 – coeficiente da hora de maior consumo no dia de maior demanda → Observações Importantes: - consumidores singulares: • consumos devem ser previamente determinados; • fazem parte do dimensionamento global do sistema; • interferem no dimensionamento da capacidade dos reservatórios somente quando funcionamento do sistema for por período inferior a 24 horas. - água para consumo das ETA`s: • 5% do volume captado • limpeza de unidades, preparo de soluções, consumo humano, limpezas em geral. 83 EXEMPLO: A partir do croqui apresentado, representativo de um sistema público de abastecimento de água de determinada cidade, com população de projeto de 91.200 hab., calcule as vazões de dimensionamento das diversas unidades do sistema. Dados: q = 200 L/hab.d K1 = 1,2; K2 = 1,5 consumo da indústria: 200 m3/d consumo da ETA:5% do volume captado a) Funcionamento contínuo (24 horas/d) b) Funcionamento intermitente (10 horas/d) CAPTAÇAO REDE AAB AAT a c b INDÚSTRIA ETA RESERVATÓRIO 84 4.3. Dimensionamento das Unidades de um Sistema de Abastecimento de Água Conforme detalhado anteriormente, apenas 2,8% da água existente no planeta, constituem-se como água doce. Dessa parcela, um volume ainda menor estaria à disposição dos sistemas de abastecimento de água para atendimento das populações consumidoras. Dentre as fontes de água que primeiramente interessam ao suprimento de nossas demandas, encontram-se os mananciais subterrâneos e superficiais, considerando que os oceanos também podem fornecer água para abastecimento a um custo de tratamento normalmente mais elevado. Se observarmos a distribuição de água no planeta, citada anteriormente, depreendemos facilmente que os cursos d`água abrigam a menor parcela dos volumes parciais da água doce existente no planeta Terra. São os mananciais superficiais, caracterizados como cursos d`água, os preferidos para obtenção de água para atendimento dos sistemas, em função de apresentarem normalmente vazões compatíveis com as demandas de projeto, além de necessitarem de tecnologias mais simples para a retirada da água. Não obstante, são também os cursos d`água o destino final preferido das nossas águas servidas, sem nenhum tipo de tratamento, na quase totalidade dos volumes diariamente produzidos ao longo dos tempos. Assim, se políticas públicas não forem implementadas de forma rápida e eficiente, os custos de obtenção de água para atendimento das populações poderão, em curto ou médio prazo, tornarem-se proibitivos para grande parte de nossos municípios. 4.3.1 Fontes de Água e Captação a) Manancial Subterrâneo É o aquífero, ou manancial, em que a água que atenderá a demanda do sistema de abastecimento está contida no subsolo, podendo aflorar naturalmente ou necessitando de algum dispositivo especial para sua obtenção (Figura 37) → Aquífero: camadas ou formações geológicas de material poroso e permeável que contém água subterrânea, permitindo seu movimento através de seu espaço intersticial, podendo fornecê-la em volumes consideráveis. 85 → Água Subterrânea: água presente no subsolo, ocupando os interstícios, fendas, falhas ou canais, em condições de escoar, obedecendo aos princípios da hidráulica. Barros et al (1995), afirmam que os mananciais subterrâneos apresentam algumas vantagens na sua utilização: i) normalmente apresentam água de boa qualidade para consumo humano, com ressalva para o lençol freático por se apresentar a baixa profundidade; ii) relativa facilidade na obtenção da água, sendo que em algumas situações aquém das necessidades de projeto iii) possibilidade de locação das unidades de captação em proximidade com a população consumidora. Figura 37 – Aquíferos subterrâneos (Ministério da Saúde, 2006) → Tipos: 1- Aqüífero livre ou não confinado (lençol freático) Por estar mais próximo à superfície do terreno apresenta, normalmente qualidade insatisfatória para consumo humano, necessitando de alguma tecnologia para adequação das suas características aos padrões de potabilidade vigentes. A superfície do aquífero encontra-se sob ação da pressão atmosférica e sua alimentação acontece por infiltração ao longo do seu trajeto, fazendo com que esse manancial apresente sempre pequenas vazões, normalmente insuficientes para atendimento a uma solução coletiva. 86 As possibilidades de tomada d`água variam de acordo com a situação particular do lençol na região de captação e da profundidade em que se encontra, podendo até mesmo surgir naturalmente na superfície do terreno. As figuras 38a, 38b e 39, a seguir, apresentam algumas possibilidades de captação nesse tipo de lençol, em função das suas características. Figura 38a – Captação por galeria filtrante (www. dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 38b – Captação em fonte de encosta (FNS, 2012) Figura 39 – Captação em poço raso comum (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 87 2- Aqüífero confinado ou artesiano (lençol artesiano): NBR 12212 – Projeto de Poço para Captação de Água Subterrânea, 1992. Esse tipo de lençol encontra-se sempre a grandes profundidades, estando a água confinada entre camadas impermeáveis do terreno, sempre sob ação de uma pressão superior à pressão atmosférica. Assim, perfurado o poço, a água subirá acima do nível do lençol podendo aflorar naturalmente, em função de situações específicas de pressão a que estiver submetido o lençol no local de perfuração do poço. A alimentação desse lençol acontece por infiltração na região de contato da formação geológica com a superfície do terreno, fazendo com que as condições climáticas e de regime de chuvas da região de locação do poço, normalmente não afetem a sua produção. Em função das grandes profundidades e da filtração que naturalmente ocorre no subsolo, esse lençol pode produzir água com boa qualidade para consumo, além de vazões que podem atender a uma solução coletiva. A figura 40 apresenta uma esquematização de um poço profundo. Figura 40 – Esquema de funcionamento de um poço tubular profundo 88 → Poços Profundos – Observações Importantes: 1 – Distâncias mínimas em planta: - 5m: prédios, estruturas em geral, escavações, galerias, canais; - 15m: fossas sépticas, canalizações de esgotos, unidades para tratamento de esgotos; - 30m: fossas negras, linhas de irrigação sub-superficial, lagoas de estabilização, valos de oxidação, esterqueiras. 2 – Período de funcionamento diário ≤ 16 horas/dia (recarga do aqüífero); 3 – Distância mínima entre poços que captam água em um mesmo aqüífero: ≈100m; 4 – Submergência da boca de entrada da bomba (submersa) no poço deve ser a 10m abaixo do ND (nível dinâmico), estabelecido pelo teste de bombeamento; 5 – “Layout” e equipamentos mínimos (instalação em JF): 1- tê, registro e ventosa 2- quadro de comando elétrico 3- válvula de retenção 4- registro de gaveta 5- conjunto moto-bomba para desinfecção por cloro 6- clorador 7- abrigo e cilindro de cloro gasoso 89 b) Manancial Superficial NBR 12213 – Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público, 1992. → Tipos: - cursos d`água; - reservatórios de acumulação: . naturais; . artificiais. → Dados Necessários para Projeto: - estudos hidrológicos: . vazões mínimas, médias e máximas; . níveis mínimos e máximos. - características físicas, químicas e biológicas. - inspeção sanitária na bacia a fim de identificar possíveis focos de poluição. → Principais Características das Obras de Captação: - funcionamento ininterrupto em qualquer época do ano; - permitir a retirada das vazões necessárias ao suprimento do sistema de abastecimento, com a melhor qualidade possível; - facilitar o acesso para operação e manutenção; - estar o mais próximo possível da malha consumidora. → Elementos Constituintes das Captações - barragens para regularização das vazões;- barragens para elevação de nível; Figura 41 – Barragem de elevação de nível e captação em curva (SABESP, 2011) 90 - dispositivos para impedir entrada de materiais grosseiros: grades com espaçamentos de malha: . 5 a 10cm → grades grossas; . 2 a 4cm → grades finas. - dispositivos para controle do fluxo: comportas adufas registros; válvulas Figura 42 – Comportas e adufas (http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/CompAduf.htm) - canais ou tubulações de ligação; - desarenadores; 91 A seguir são apresentados algumas estruturas e dispositivos para captação de água em mananciais superficiais, em função das suas características (Figuras 43 a.48). Figura 43 – Captação com grade e crivo (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 44 – Captação em curso d`água com pequenas vazões (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 45 – Captação em curso d`água com barragem para elevação de nível (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/ e FNS, 2012) 92 Figura 46a – Captação em cursos d`água com grande variação de nível (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 46b – Captação em cursos d`água com grande variação de nível (ETA SOBRAL – Rio Branco – AC, 1983) 93 Figura 47 – Captação em represas por gravidade (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 48 – Captação em represas por sifonamento (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 94 → DESARENADORES retenção de partículas com DMÍN = 0,20mm (v = 0,021 m/s) no mínimo de unidades: 2 (ambas para QAAB) dimensionamento deve utilizar NAPROJETO depósito para acúmulo de areia: mínimo: 1 dia de operação necessárias quando houver transporte intenso de sólidos: SS > 1,0 g/L (sólidos sedimentáveis) altura total das unidades de acordo com as cotas máximas de inundação (Tabela 13) Tabela 13 – Largura do desarenador em função da profundidade Profundidades (H) Largura mínima – b (m) H < 1,0m 0,60 1,0m ≤ H < 2,0m 0,90 2,0m ≤ H < 4,0m 1,20 H≥ 4,0m 2,00 Figura 50 – Exemplos de desarenadores 95 Dimensionamento baseia-se na igualdade entre tempos de escoamento superficial e sedimentação: PLANTA B L QAAB b A _______ ___ __ A’ B’ CORTE BB’ h CORTE AA’ V b v h Figura 49 - Representação esquemática de um desarenador V – velocidade do escoamento longitudinal da água v - velocidade de sedimentação da areia (v = 0,021 m/s) h – altura da lâmina d`água; L – comprimento do desarenador b – largura do desarenador; S – seção de escoamento (S = b.h) QAAB – vazão da adutora de água bruta (Q = S.V) t L V = ⇒ V L t = ⇒ t h v = ⇒ v h t = v h V L = ⇒ v V h L = ⇒ vS Q h L × = ⇒ vhb Q h L ×× = vb Q L × = vb Q L × = 5,1 segurança para compensar turbulência no escoamento Verificações: 4≥ b L necessário para evitar “curto-circuito” smV /3,0≤ possibilitar sedimentação da areia 96 Figura 51 – Desarenador e poço de sucção (Barros et al, 1995) EXEMPLO: Dimensionar o desarenador de uma captação com vazão de projeto de 345 L/s. Considerar a altura total das unidades, em função das cotas máximas de inundação, de 4,5m. 97 4.3.2. Linhas Adutoras NBR 12215 – Projeto de Adutora de Água para Abastecimento Público. 1991. Adutoras são as canalizações do sistema de abastecimento de água, destinadas a conduzir água entre as unidades que precedem a rede de distribuição, podendo se ramificar em sub-adutoras, estando impedidas de atender diretamente aos consumidores. a) Elementos Necessários para Projetos ▪ vazão a ser aduzida; ▪ pontos de origem e término da linha, com cotas piezométricas; ▪ plantas topográficas para estudo da diretriz, contendo: - indicação do NAMÁX de corpos d`água; - limites de propriedades com indicação nominal dos proprietários. b) Definição da Diretriz Entre os possíveis traçados deve-se escolher a solução que permita menor custo de implantação e manutenção da linha, respeitando as seguintes orientações: ● evitar rampas fortes, a fim de não encarecer obras de implantação e posteriormente não dificultar a manutenção; ● evitar terrenos alagadiços, nos quais são necessárias obras de drenagem e estaqueamento; ● observar o traçado a fim de se evitar pressões elevadas nos trechos baixos; ● evitar áreas de tráfego intenso, que prejudicam a instalação e manutenção da linha; ● evitar terrenos agressivos e/ou rochosos que, respectivamente, diminuem a vida útil e dificultam o assentamento da linha. c) Classificação das Linhas Adutoras ● quanto a natureza da água transportada: ● adutora de água bruta (AAB) – interliga manancial e Estação de Tratamento da Água – ETA; ● adutora de água tratada (AAT) – interliga a ETA com o(s) reservatório(s) de distribuição. 98 Figura 52. Unidades de um sistema de abastecimento de água. Adutoras classificadas segundo a natureza da água transportada (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) ● quanto a energia utilizada no transporte da água: ● gravidade; ● recalque (bombeamento); ● mistas (gravidade e bombeamento). ADUTORA MISTA Adutora por gravidade Adutora por recalque Reservatório elevado Reservatório Poço de sucção Estação de bombeamento Figura 53 – Esquematização de linhas adutoras segundo a energia utilizada 99 d) Dimensionamento das Linhas Adutoras → Dimensionamento por Gravidade: → Condutos livres: pa CANAIS ABERTOS CANAIS FECHADOS TUBULAÇÕES EM CALHA TUBULAÇÃO A PLENA SEÇÃO → Conduto Forçado pi > pa Fig. 54 – Condutos livres e condutos forçados → Dimensionamento por Sistema de Recalque: • sempre como conduto forçado. • Observação: Condutos livres conduzindo água tratada • totalmente fechados • paredes impermeáveis • acima do NAMÁX do lençol freático pa pa pa pi 100 Dimensionamento por Gravidade como Conduto Forçado: → Condições a serem observadas: 1. linha piezométrica a pelo menos: 2,0m acima da geratriz superior externa e/ou 1,0m acima da superfíciedo terreno 2. dimensionadas para a vazão máxima de fim de plano 3. ajuste de vazão proibido por registro de gaveta (utiliza-se, por exemplo válvulas borboletas); 4. perdas localizadas são consideradas desprezíveis. DIMENSIONAMENTO: Conhecemos: Q – vazão da linha L – extensão total da linha C – rugosidade do material empregado ∆h – desnível geométrico Incógnitas: D – diâmetro da linha V – velocidade do escoamento Solução: ∆h = hf Aplicar equação de resistência: Hazen-Willians Fórmula Universal 87,485,1 85,1643,10 DC Q J × × = Hazen-Willians L h J f = » LJh f ×= Dg VLf H f ×× ×× = 2 2 Universal 101 EXEMPLO: Considere uma determinada região com população de projeto de 10.000 hab. O nível de água no reservatório de partida na ETA encontra-se na cota 698,50m e a chegada da adutora no reservatório de distribuição acontece na cota 656,15m. Conhecendo-se a extensão total da linha que é de 5.000m, dimensiona-la para que a mesma funcione com as condições pré-estabelecidas. Dados: q = 200 L/hab.d K1 = 1,2 ferro fundido novo (C = 130) funcionamento do sistema: 24 h/d a) Dimensionamento por Hazen-Willians b) Dimensionamento pela Fórmula Universal 698,50 D = ? ∆h 656,15 103 Dimensionamento por Sistema de Pressão: NBR 12214 – Projeto de Sistemas de Bombeamento de Água para Abastecimento Público - Procedimento Utilizado sempre que existir obstáculo topográfico se opondo ao escoamento por gravidade. DIMENSIONAMENTO: Conhecemos: Q – vazão da linha L – extensão total da linha C – rugosidade do material empregado HG – desnível geométrico total Procurados: D – diâmetro da linha P – potência do motor LP hf HMAN RESERVATÓRIO HG D=? Figura 55 – Adutora por recalque (Ministério da Saúde, 2006) BOMBA 104 Segundo Bavaresco (2015) a solução do problema é hidraulicamente indeterminada. Existem vários pares (D, P) que resolvem o problema: ↑ P ↔ D↓ (vice-versa) Solução conveniente: D e Q proporcionando V em torno de 0,90 m/s Aproximação do diâmetro mais econômico: Adução contínua: QDR ×= 2,1 (BRESSE) Adução intermitente: QXDR ××= 4/13,1 (FORCHEIMER) 24 sistemadontofuncionamedehorasn X o = η γ × ×× = 75 MANHQP potência em CV Escolhido o diâmetro comercial pela aproximação anterior faz-se um estudo comparativo de custos entre esse diâmetro e os diâmetros comerciais imediatamente inferior e superior, adotando-se a solução de menor custo. CUSTOS 105 OBS.: Na prática é recomendado que a potência do motor seja a potência comercial imediatamente superior à calculada, acrescida de uma margem de segurança para não sobrecarregar o motor, conforme indicado a seguir. (www.aguadechuva.com/download/hidraulicaunicamp.pdf) EXEMPLO: Dimensionar a adutora a seguir esquematizada, considerando as peças existentes e os dados relacionados. 5 HGR 2 3 4 5 HGS 1 HG = HGR + HGS 1 – válvula de pé com crivo 2 - curva de 90o 3 - válvula de retenção 4 - registro de gaveta aberto 5 - curvas de 45o 6 - saída de tubulação Q = 50,00 L/s HG = 65,00m HGS = 2,50m HGR = 62,50m Comprimento da canalização de sucção = 3,50m Comprimento da canalização de recalque = 110,00m Material: ferro fundido novo (C = 130) Funcionamento do sistema: 24h/d BOMBA 6 106 107 e) Linhas Adutoras – Materiais Empregados - Escolha depende: pressão de serviço carga externa durabilidade custo e facilidade de aquisição, etc. - Materiais usuais: ferro fundido (JE, flangeado) aço (junta soldada) concreto simples (próxima à LP) concreto armado (D ≥ 700mm) PVC (JE) f) Linhas Adutoras – Acessórios - Válvulas ou registros de parada: . início das linhas . chegada das linhas (quando afogada) . nas derivações das linhas . pontos julgados convenientes para manutenção Figura 56 – Registro de gaveta 108 - Ventosas: . utilizadas para expulsão e admissão de ar nas linhas - ventosas simples (pequenas vazões) - ventosas tríplice função Figura 57 – Ventosa simples e de tríplice função (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) - Válvulas ou registros de descarga: . permitem descarregar a linha para limpeza e manutenção . instalados, segundo o perfil da linha, nos pontos baixos . recomenda-se: DDESCARGA = 0,5DADUTORA - Válvulas de retenção: . impedem o retorno da água na paradas dos sistemas . instaladas no início das linhas de recalque . sempre com registro de gaveta a jusante Figura 58 – Válvula de retenção com portinhola (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 109 - Válvulas anti-golpe de aríete: . instaladas no início das linhas de recalque . impedem que pressão interna ultrapasse determinado valor . no mínimo: 2 unidades Figura 59 – Válvula anti-golpe aríete (Bugatti Brasil) 110 - Equipamentos para montagem e desmontagem: Figura 60 – Junta Gibault e junta de desmontagem (http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/CompAduf.htm) 111 4.3.3. Principais Tecnologias de Tratamento da Água a) Objetivos do Tratamento É muito difícil encontrar disponível na natureza manancial que possa disponibilizar água de qualidade adequada ao consumo humano, principalmente em mananciais próximos aos centros consumidores em decorrência da grande degradação ambiental que observamos atualmente. Assim, ao longo dos tempos, o homem adquiriu conhecimento científico que possibilitou o desenvolvimento de diversas tecnologias capazes de adequar as características das águas aos requisitos mínimos de qualidade para consumo humano. Sob essa ótica, os principais objetivos do tratamento da água podem ser resumidos conforme se segue: - adequar as características físicas, químicas e biológicas da água bruta aos “Padrões de Potabilidade para Consumo Humano”; - atender aos objetivos sanitários da implantação dos sistemas públicos de abastecimento de água; - atender aos objetivos econômicos da implantação dos sistemas públicos de abastecimento de água. b) Padrões de Potabilidade para Consumo Humano → São as quantidades limites relativas aos diversos elementos constituintes, que podem ser tolerados nas águas de abastecimento, fixadas por decretos,regulamentos ou especificações, estabelecidos por órgãos federais, estaduais ou municipais. → No Brasil o Ministério da Saúde tem se encarregado de estabelecer os padrões. Estados e municípios podem estabelecer padrões próprios desde que sejam mais restritivos, nessa ordem. → Referem-se à água para consumo humano. → Em vigor no Brasil a Portaria MS no 2.914/2011, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde. 112 c) Principais Tecnologias de Tratamento da Água para Abastecimento Público A análise do histórico das características da água apresentada pelo manancial escolhido para suprir as demandas do sistema de abastecimento, é o principal parâmetro norteador da tecnologia mais indicada para o seu tratamento, podendo se constituir em uma tecnologia simplificada ou mesmo uma tecnologia mais complexa. Segundo Barros et al (1995), a concepção geral do tratamento da água para abastecimento público no país, função do tipo de manancial e da qualidade da água, pode apresentar a combinação de etapas de tratamento, conforme descrito a seguir. → Mananciais Superficiais - clarificação (que tem por objetivo remover os sólidos presentes na água); - desinfecção (que tem por objetivo a eliminação dos microrganismos); - fluoretação (que tem por objetivo a prevenção de cáries dentárias); - correção de pH (que tem por objetivo o controle da corrosão e incrustação). → Mananciais Subterrâneos Quando o lençol utilizado é o lençol artesiano, mais profundo, normalmente é dispensada a etapa de clarificação em decorrência da baixa turbidez encontrada nesses mananciais. Ressalte-se que a turbidez é causada pela matéria sólida presente na água. → Processos e Objetivos do Tratamento da Água Barros et al (1995) afirma que, de uma forma em geral, os processos mais frequentes de tratamento da água e seus respectivos objetivos podem ser resumidos conforme descrito na Tabela 14 a seguir. Tabela 14 – Processos mais frequentes de tratamento da água Processo Objetivo Clarificação Remoção de turbidez, de microrganismos e de alguns metais pesados. Desinfecção Remoção de microrganismos patogênicos. Fluoretação Proteção da cárie dentária infantil. Correção de pH Evitar efeitos corrosivos ou incrustantes no sistema abastecedor e nas instalações domiciliares. Fonte: Barros et al (1995). 113 A Figura 61 apresenta as principais tecnologias para tratamento da água, que serão abordadas a seguir. Figura. 61 - Tecnologias de tratamento da água. → Critério Preliminar de Escolha da Tecnologia de Tratamento mais apropriada Tabela 15 – Tecnologia de tratamento e limitação de parâmetros Linha de Parâmetros – Limites Máximos Tratamento Turbidez (UNT) Cor Ver. (uC) Fe (mg/L) Mn (mg/L) Coli totais (NMP/100ml) Coli fecais (NMP/100ml) Filtração lenta 10 5 1 0,2 1.000 200 Pré-filtro + filtro lento 50 10 5 0,5 10.000 2.000 Filtração direta ascendente 20 25 3 0,5 5.000 200 Filtração descendente em linha 25 10 -- -- 1.000 200 Fonte: adaptado de Barros et al (1995). ► FILTRAÇÃO LENTA É uma tecnologia de tratamento de água eficiente, que pode produzir efluentes de baixa turbidez, baixa quantidade de impurezas, de bactérias e de vírus. Os filtros lentos constituem-se em uma tecnologia simples, de baixo custo, não necessitando de operação qualificada, pois não necessita da aplicação de agentes coagulantes. Figura 62 – Fluxograma típico da tecnologia de filtração lenta (Libânio, 2005). 114 - Dispensa unidades de coagulação, floculação e sedimentação. - Camada superficial é responsável, praticamente, por todo o mecanismo de filtração. - Taxas de filtração encontram-se entre 3 a 9 m3/m2/dia. - Na superfície do leito filtrante, até uma profundidade aproximada de 0,40m, desenvolve-se camada biológica gelatinosa composta por bactérias, algas e plâncton, que exerce eficiente função bactericida (“schmutzdecke”) - Requerem grandes áreas. - Operação simplificada - Desvantagem: lavagem manual do leito filtrante. após lavagem, leito tem que readquirir camada biológica A Figura 63 apresenta, de forma esquemática, um filtro lento em corte. Figura 63 – Corte de filtro lento. Fonte: Barros et al (1995). ► FILTRAÇÃO DIRETA As tecnologias de tratamento da água que empregam a coagulação conjuntamente com a filtração, sem apresentar as etapas de floculação e sedimentação, ou apenas a sedimentação, são denominadas respectivamente de filtração direta em linha e filtração direta, de acordo com Libânio (2005). As Figuras 64 e 65 a seguir apresentam os seus fluxogramas típicos. 115 Figura 64 – Fluxograma típico da tecnologia de filtração direta em linha. Fonte: Libânio (2005) Figura 65 – Fluxograma típico da tecnologia de filtração direta. Fonte: Libânio (2005). - Dispensa as unidades de floculação e sedimentação. - Processo de coagulação utiliza baixas dosagens de produtos químicos. - Necessita de grande dissipação de energia na aplicação do agente coagulante. - Baseada na retenção no meio filtrante dos microflocos formados. - Pequena necessidade de área. -Limitação: - desempenho insatisfatório na potabilização de águas com turbidez e cor verdadeira elevadas; - redução na detenção na ETA requer operadores habilidosos quando ocorrer brusca alteração nas características da água bruta. ► TRATAMENTO CONVENCIONAL OU DE CICLO COMPLETO O tratamento convencional ou de ciclo completo, como a própria nomenclatura já indica, compreende todas as operações e processos empregados no tratamento da água, sendo indicado para água bruta com qualidade insatisfatória e necessitando da aplicação de produtos químicos e mão-de-obra qualificada par sua correta operação. A Figura 66 apresenta um fluxograma básico dessa tecnologia, com todas as operações e processo que podem ser aplicadas. 116 ETA – Estação de Tratamento de Água Figura 66 – Fluxograma de uma ETA Convencional ou de Ciclo Completo. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) → Aeração Para esse fim, normalmente são utilizados aeradores de cascata, nos quais a água ali permanece por um período de tempo de 1 a 2 segundos, suficiente para as trocas gasosas necessárias. • troca de gases: - eliminação de substâncias voláteis - incorporação de O2; • baseia-se na ampliação da superfície de contato ar/água; • possibilita a remoção de Fe e Mn; • tempo de contato: 1 a 2 segundos. A Figura 67 apresenta uma esquematização do tipo de unidade. Figura 67 – Aerador do tipo cascata. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 117 → Clarificação A etapa de clarificação de uma água destinada ao abastecimento público é composta por um conjunto de operações unitárias que visam a remoção dos sólidos que causam turbidez, a remoção de parte dos microrganismos presentes, além de remover a cor da água quando em teores mais baixos (BARROS et al, 1995). As operações que ocorrem na etapa da clarificação em uma ETA convencional são a coagulação, a floculação, a sedimentação e a filtração rápida por gravidade, que serão abordadas a seguir. ● Coagulação/Mistura Rápida Nessa operação são adicionados à água a ser tratada, após corrigido o seu pH, produtos químicos específicos, conhecidos como agentes coagulantes, que têm a função de desestabilizar as minúsculas partículas sólidas (colóides) presentes, para que elas possam se aglutinar em flocos de impurezas que serão removidos nas operações posteriores. • carga superficial negativa das partículas de impurezas;• mecanismos de coagulação: compressão da dupla camada pontes químicas adsorção/neutralização de cargas varredura adsorção/neutralização + varredura • TMR ≤ 5 segundos e 700 s -1 ≤ GMR ≤ 1.100 s -1 • Unidades: - hidráulicas (medidores Parshall) - mecanizadas (principalmente tipo turbinas) - por difusão (malhas difusora) • Parshall: GMR ≥ 1.100 s -1 TMR <<<< 5 segundos. A Figura 68 apresenta uma calha Parshall funcionando como misturador rápido, nos quais o contato do agente coagulante com os colóides a serem desestabilizados deve ocorrer em um intervalo de tempo inferior a 5 segundos. 118 Figura 68 – Calha Parshall e aplicação de produtos químicos (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) ● Floculação ou Agitação Lenta Essa operação acontece nos floculadores, mecanizados ou hidráulicos, que tem a função de fornecer à massa líquida uma quantidade de energia suficiente para que as minúsculas partículas de sólidos choquem entre si e formem os flocos que serão removidos na etapa seguinte. • introdução na massa líquida de baixa energia, de forma controlada; • possibilita choques entre colóides desestabilizados; • aglutinação dos colóides, formando os flocos • tempo de detenção: - hidráulicos: 20 a 30 min. - mecanizados: 30 a 40 min. • GF: 70s -1 a 10s-1. 119 A Figura 69 apresenta uma unidade de floculação do tipo hidráulica, com chicanas verticais. Figura 69 – Floculador hidráulico (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) ● Sedimentação Consiste na separação física dos sólidos da água, pela ação da gravidade. Nessas unidades a água tem acesso por uma de suas extremidades, percorre toda a sua extensão longitudinal e é recolhida por calhas coletoras na extremidade oposta, após os flocos sedimentarem (sedimentação floculenta). As Figuras 70a e 70b, apresentam os detalhes de um decantador convencional. Figura 70a – Seção longitudinal de decantadores Figura 70b – Decantador convencional e calha coletora de água decantada (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 120 ● Filtração Rápida Consiste na passagem da água por um leito filtrante, normalmente pedregulho e areia, a fim de que ocorra a separação da água de partículas ainda presentes. Em função do sentido de fluxo pelo leito filtrante são classificados em filtros de fluxo ascendente ou descendente, esse último mais comum, com taxas de filtração entre 120 a 360 m3/m2/dia. • classificação: ascendentes: 120 m3/m2/dia descendentes: 180 m3/m2/dia a 360 m3/m2/dia (Figura 71) Figura 71 – Filtro rápido de fluxo descendente. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) ● Desinfecção, Fluoretação e Correção de pH Terminada a etapa de clarificação a água recebe produtos químicos com a função de garantir a qualidade esperada pelos consumidores e estabelecida pelos padrões de potabilidade. A água é submetida à desinfecção para eliminação de microrganismos, normalmente com compostos de cloro (Figura 72) que possuem ação residual; recebe compostos à base de flúor (Figura 73), para diminuição da incidência de cáries dentárias; e produtos químicos que controlam o seu pH, a fim de impedir processo de corrosão e incrustação nas tubulações distribuidoras. 121 Figura 72 – Cilindro de cloro gasoso (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) Figura 73 – Cone de saturação para dosagem de flúor (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 122 4.3.4 Sistema de Distribuição de Água Conforme apresentado na Figura 64, um sistema público de abastecimento de água apresenta-se dividido em dois subsistemas, o subsistema produtivo (compreendido pelas instalações de captação, tratamento e adutoras), e o subsistema distributivo (compreendido pelas instalações de reservação e redes de distribuição). CAPTAÇAO REDE AAB AAT SUBSISTEMA SUBSISTEMA PRODUTIVO DISTRIBUTIVO Figura 74 – Sistema público de abastecimento de água 4.3.4.1. Reservatórios de Distribuição NBR 12217 – Projeto de Reservatório de Distribuição de Água para Abastecimento Público, 1994. a) Reservatório de Distribuição Elemento do sistema de distribuição de água destinado a regularizar as variações entre as vazões de adução e de distribuição de água, e a condicionar as pressões de serviço na rede de distribuição. b) Volume Útil Volume compreendido entre os níveis máximo e mínimo de operação do reservatório, disponível para atendimento das demandas. ETA RESERVATÓRIO 123 c) Classificação dos Reservatórios → Quanto a Localização no Sistema de Distribuição: - Montante: quando o reservatório de distribuição está posicionado antes da rede de distribuição de água. É abastecido pelo subsistema produtivo. Figura 75a – Reservatório de montante 200.144.189.97/phd/LeArq.aspx?id_arq=6095) - Jusante: também conhecido como reservatório de sobras está posicionado após a rede de distribuição de água. Recebe água da rede de distribuição os períodos de menor consumo. Figura 75b – Reservatório de jusante (200.144.189.97/phd/LeArq.aspx?id_arq=6095 124 → Quanto a Posição em Relação ao Terreno: A Figura 76, a seguir, apresenta a classificação dos reservatórios em função do seu posicionamento no terreno. O correto posicionamento do reservatório no sistema distributivo garante as pressões de serviço a que deverão estar submetidas as redes de distribuição. Figura 76 – Posicionamento dos reservatórios em relação ao terreno. (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) 125 Figura 76a – Reservatório apoiado Figura 76b – Reservatório semi-enterrado Figura 76c – Reservatório elevado 126 → Quanto ao Material de Construção De acordo com Barros et al (1995), os reservatórios de distribuição podem ser construídos com qualquer material que garanta estanqueidade. No Brasil é muito difundida a construção de reservatórios em concreto armado, porém outros materiais, de menor custo, podem também atender tecnicamente ao projeto. O autor salienta, ainda, que dependendo da sua localização e arquitetura, os reservatórios podem se constituir em marcos referenciais das cidades, estando em harmonia com a paisagem urbana. São exemplos de matérias para execução de reservatórios: - alvenaria de tijolos; - concreto armado; - aço; etc. → Equipamentos, Acessórios e Dimensões Econômicas Retangular: Planta: 4 3 = L b L b b Figura 77 – Dimensões econômicas em planta 127 Níveis de Água e Dimensões Internas A Figura 78 a seguir apresenta, de forma esquemática, os níveis de água e dimensões internas características de um reservatório de distribuição. NAEXTRAVASÃO altura livre adicional = 0,30m h NAMÁX D extravasorH NAMÍN abastecimento 0,10m Figura 78 – Corte esquemático de um reservatório de distribuição Cilíndrico: D = 2.H Fig. 79 – Reservatório cilíndrico. (BAVARESCO, 2015) 128 d) Dimensionamento da Capacidade dos Reservatórios Sistemas com Dados Confiáveis: ● medição eficiente; ● abastecimento contínuo; ● volume útil pode ser obtido gráfica ou matematicamente; ● aplicável na expansão de sistemas ou para sistemas a serem implantados para populações de características semelhantes. → Curvas de Consumo para adução contínua e intermitente EXEMPLO: Determinar o volume útil de um reservatório de distribuição para atender uma população de projeto de 15.370 hab., considerando: q = 200 L/hab.dia K1 = 1,2 Quadro de medições de consumos de população com características semelhantes. a) Funcionamento do sistema: 24 horas/dia b) Funcionamento do sistema: 8 horas/dia 129 INTERVALOS CONSUMOS NOS % ADUZIDA DIFERENÇAS INTERVALOS (%) INTERVALOS POSITIVAS NEGATIVAS 0-2 1,10 8,33 2-4 3,40 8,34 4-6 5,80 8,33 6-8 8,60 8,34 8-10 12,30 8,33 10-12 17,20 8,33 12-14 15,60 8,34 14-16 10,90 8,33 16-18 9,70 8,33 18-20 7,20 8,34 20-22 5,10 8,33 22-24 3,10 8,33 ∑ 100,00 INTERVALOS CONSUMOS NOS % ADUZIDA DIFERENÇAS INTERVALOS (%) INTERVALOS POSITIVAS NEGATIVAS 0-2 1,10 2-4 3,40 4-6 5,80 6-8 8,60 8-10 12,30 10-12 17,20 12-14 15,60 14-16 10,90 16-18 9,70 18-20 7,20 20-22 5,10 22-24 3,10 ∑ 100,00 130 Sistemas sem Dados Confiáveis: ● ausência de medição eficiente e/ou abastecimento contínuo; ● associação com modelos pré-existentes; ● associa curva de consumo a uma senóide. → 1o - Adução Contínua: ● associa a curva de consumo a senóide ● pode ser aplicado na implantação de sistemas. MÉTODO DO ENGENHEIRO J.M. DE TOLEDO MALTA (1926) 1KqPV ××= volume consumido no dia de maior demanda V K C × − = π 12 volume útil para atendimento da população 131 → 2o - Adução Intermitente: ● também associa curva de consumo a uma senóide ● pode ser aplicado na implantação de sistemas. MÉTODO DO PROFESSOR EDUARDO RIOMEY YASSUDA (1963) Consumos ADUÇÃO 0 T1 T2 24 Tempo (horas) V – volume total consumido no dia de maior demanda; T – intervalo de tempo de funcionamento da adução (T2 – T1); V’- volume consumido durante o funcionamento da adução; V1 – volume consumido durante o funcionamento da adução, em porcentagem de V. 100 ' 1 ×= V V V 'VVC −= V V VV C × − = ' V V V V V C × −= ' V V C × −= 100 1 1 V V C × − = 100 100 1 SIMPLIFICAÇÃO: ● admite-se consumo médio em substituição à curva de consumos (senóide); ● utilizada apenas quando adução coincide com período de consumo diário máximo. 24 24 1 × ×× = KqP V T KqP V × ×× = 24 ' 1 100 ' 1 ×= V V V 100 241 ×= T V 132 Volume para Combate a Incêndios: ● necessário quando o sistema não tem condições operacionais de atendimento; ● em grandes sistemas, onde as demandas para combate a incêndios não são significativas em relação à demanda total, normalmente não são consideradas no dimensionamento; ● para os outros sistemas é usual considerar que ocorra apenas um evento por vez; ● deve-se considerar, em projetos, as determinações da guarnição do Corpo de Bombeiros local, quando estas existirem; ● algumas indicações de volume a ser armazenado: - EUA: Duração do fogo (h) Vazão para combate (L/s) 2 ≤ 157 (≤ 1.130 m3) 3 189 a220 (2.040 a 2.380 m3) 4 251 a 755 (3.600 a 1.880 m3) FONTE: AWWA (1998) - ESPANHA: - 120 m3 para populações menores que 5.000 hab.; - 240 m3 para as demais populações. - BRASIL: - em função de sua baixa freqüência no Brasil, principalmente em sistemas de médio e pequeno porte, esses volumes não são considerados em projeto, sendo compensados pela operação do sistema. 133 Hidrantes (NBR 12218) - Em comunidades com demanda total inferior a 50 l/s, pode-se dispensar a instalação de hidrantes na rede, devendo existir um ponto de tomada junto ao reservatório para alimentar carros-pipa para combate a incêndio. - Em comunidades com demanda total superior a 50 l/s, devem-se definir pontos significativos para combate a incêndio, mediante consulta ao corpo de bombeiros, e localizar as áreas de maior risco de incêndio. - Os hidrantes devem ser separados pela distância máxima de 600 m, contada ao longo dos eixos das ruas. - Os hidrantes devem ser de 10 l/s de capacidade nas áreas residenciais e de menor risco de incêndio, e de 20 l/s de capacidade em áreas comerciais, industriais, com edifícios públicos e de uso público, e com edifícios cuja preservação é de interesse da comunidade. - Os hidrantes devem ser ligados à tubulação da rede de diâmetro mínimo de 150 mm, podendo ser de coluna ou subterrâneo com orifício de entrada de 100 mm, para as áreas de maior risco, ou do tipo subterrâneo com orifício de entrada de 75 mm, para áreas de menor risco. http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/CompAduf.htm 134 Volume para Atendimento a Emergências: ● paralizações do subsistema produtivo por acidentes de curta duração e necessidade de manutenção, são relativamente freqüentes; ● difícil determinação; ● pequenos sistemas: pode ser considerado igual à reserva para combate a incêndios; ● médios e grandes sistemas: - concessionária deve dar as diretrizes; - alguns países utilizam 25% do consumo no dia de maior demanda. ● PNB 594/77: 13 3 1 CC ×= Ouras Metodologias para Determinação da Capacidade de Reservatórios: ● segundo a PNB-594/77 da ABNT, as simplificações a seguir podem ser adotadas quando inexistirem dados suficientes para o traçado das curvas de consumo. ● para adução contínua: VCT ×≥ 3 1 ⇒ 3 1KqPCT ×× ≥ VC 6 1 1 ≥ ● para adução descontínua, se fazendo por um só período e coincidindo com o período do dia em que o consumo é máximo: VCT ×≥ 3 1 E TQC MÉDIOT ×≥ ● para adução descontínua e não coincidente com o período do dia em que o consumo é máximo: TQVC MÉDIOT ×+×≥ 3 1 QMÉDIO → vazão de consumo médio no dia de maior demanda T → intervalo de tempo sem funcionamento da adução 86400 1KqPQMED ×× = 135 Algumas Recomendações para Projetos e Operação de Reservatórios 1- devem possuir, no mínimo, duas câmaras; 2- para cada câmara deve existir um conjunto de tubulações para entrada, saída e descarga, dimensionadas para a vazão da adutora de água tratada (QAAT); 3- a jusante do equipamento de fechamento da tubulação de saída para abastecimento deve ser instalado dispositivo para permitir a entrada de ar na linha; 4- quando a entrada da adutora no reservatóriofor afogada a mesma deve possuir dispositivo que impeça o refluxo da água; 5- deve existir uma canalização extravasora em queda livre, para cada câmara, dimensionadas para QAAT; 6- cada câmara, ou unidade, deve possuir abertura para inspeção, bem localizada e protegida, com dimensão mínima de 0,60m; 7- o fundo do reservatório deve ficar acima do lençol freático e da cota máxima de inundação; 8- devem ser impermeabilizadas as paredes e lajes dos reservatórios; 9- tubulação para descarga deve possuir diâmetro mínimo de 150mm; 10- deve existir estrutura de medição e controle de vazão na entrada e/ou saída dos reservatórios; 11- todo reservatório deve ser dotado de dispositivo externo indicador do nível em seu interior; 12- Reservatório elevado: deve armazenar apenas de 10% a 20% do volume total necessário de reservação. 13- recomenda-se distâncias mínimas de segurança para tubulações de esgotos: . terreno permeável: 45m . terreno impermeável: 30m. 136 4.3.4.2. Redes de Distribuição de Água NBR 12218 – Projeto de Rede de Distribuição de Água para Abastecimento Público, 1994. a) Sistema de Distribuição É o conjunto formado pelos reservatórios de distribuição, estações elevatórias e redes de distribuição. b) Redes de Distribuição É o conjunto de tubulações e suas partes acessórias, assentados nas vias públicas, destinados a colocar a água a ser distribuída à disposição dos consumidores, de forma contínua, em pontos tão próximo quanto possível de suas necessidades. c) Classificação dos Condutos → Condutos Principais (troncos ou mestres) Tubulações da rede de distribuição através das quais, por hipótese de cálculo, a água alcançará toda a rede de distribuição. Principais características: - maiores diâmetros; - alimentam condutos secundários; - podem atender a consumidores; → Condutos Secundários São as demais tubulações da rede de distribuição, atuando como derivações dos condutos principais. Principais características: - menores diâmetros; - principais responsáveis pelo atendimento aos consumidores. 137 d) Tipos de Redes de Distribuição de Água Quanto ao seu Traçado As redes de distribuição podem ser do tipo ramificada ou em circuito fechado (anéis), sendo comumente construídas em PVC e ferro fundido. Rede Ramificada: - conduto principal “central” e dele partem as “ramificações”; - típicas de cidades com crescimento linear pronunciado. Figura 80 – Rede de distribuição do tipo ramificada (ftp://ftp.unilins.edu.br/cursos/Saneamento_Meio_Ambiente_T4/Aula_200310) Rede em Grelha: - condutos principais recebem água de outro conduto principal e distribuem para condutos secundários paralelos. Figura 81 - Esquema de rede ramificada com traçado em grelha. (ftp://ftp.unilins.edu.br/cursos/Saneamento_Meio_Ambiente_T4/Aula_200310) 138 Redes em Circuitos ou Anéis (redes em malha): - condutos principais formam circuitos ou anéis; - eficiência superior aos tipos anteriores; - interrupção em algum ponto não afeta sensivelmente a distribuição à jusante; - dimensionadas por processo iterativo. Figura 82 – Rede em circuito ou anel (www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/) e) Elementos Mínimos Necessários para Projetos - Concepção básica do sistema; - cadastro atualizado dos diversos serviços públicos; - levantamento plani-altimétrico da área de projeto, contendo: . indicação do perímetro urbano . arruamento existente e aprovado; . indicação sobre áreas de expansão da malha urbana (plano diretor); . indicação do número de residências por quadra; . delimitação de áreas interditadas a obras de saneamento; . estradas de ferro e rodagem existentes e /ou projetadas; . locação dos consumidores singulares, etc. 139 f) Metodologia Básica - delimitar a área a ser atendida; - analisar o sistema existente; - definir a amplitude de projeto, a população de fim de plano e as vazões de dimensionamento; - determinar a necessidade total de reservação; - lançar a rede em planta com locação dos consumidores singulares; - dimensionar a rede e posicionar o(s) reservatório(s) de distribuição; - definir etapas de construção; - especificar materiais, equipamentos e serviços; - quantitativo de materiais e mão-de-obra; - levantar de custos; - memorial descritivo e justificativo; - plantas, desenhos e detalhes construtivos. g) Parâmetros e Condições a Observar em Projetos - q – estudado ou adotado em função da população de fim de plano; - K1 e K2 – estudados em populações com características semelhantes ou adotados, respectivamente, iguais a 1,2 e 1,5; - locar em planta os consumidores singulares e pontos para combate a incêndios, com indicação de suas vazões de demanda; - estabelecer pontos na rede para atendimento de expansões futuras da malha urbana; - delimitação das zonas de pressão, obedecendo: . PEMÁX = 50 mca (pressão estática máxima) Pressão, referida ao nível do eixo da via pública, em determinado ponto da rede, sob condição de consumo nulo. → desde que justificado economicamente pode-se considerar valores maiores, como por exemplo: . 60 mca em até 10% da Z.P. (zona de pressão) . 70 mca em até 5% da Z.P. 140 . PDMÍN = 10 mca (pressão dinâmica mínima) Pressão, referida ao nível do eixo da via pública, em determinado ponto da rede, sob condição de consumo não nulo. → desde que justificado economicamente pode-se considerar valores menores, como por exemplo: . 8 mca em até 10% da Z.P. . 6 mca em até 5% da Z.P. - Diâmetro mínimo: 50mm - Valas e redes: . profundidade mínima: 1,0m . distância horizontal mínima para rede de esgotos: 3,00m; . distância vertical mínima para rede de esgotos: 1,80m. - Velocidade máxima: VMÁX = 0,6 + 1,5D D em metros, VMÁX em m/s Q = S.V Tabela 16 - Vazões e velocidades máximas para dimensionamento. DIÂMETROS (mm) VMÁX (m/s) QMÁX (L/s) 50 0,68 1,34 75 0,71 3,14 100 0,75 5,89 150 0,83 14,67 200 0,90 28,27 250 0,98 48,11 (continua para outros diâmetros) h) Determinação das Vazões de Dimensionamento → Grandes Sistemas: - normalmente redes em circuitos ou anéis; - leva-se em consideração as densidades de ocupação das áreas parciais da malha urbana; - redes secundárias internas aos anéis são dimensionadas como ramificadas ou limita-se as suas extensões (limita-se vazões). 141 → Pequenos Sistemas: - normalmente redes ramificadas; - leva-se em consideração as densidades de ocupação das áreas parciais da malha urbana; - em algumas situações admite-se distribuição uniforme da população pela malha urbana; - vazões de dimensionamento são fixadas por metro de tubulação distribuidora ou por unidade de área atendida; - sempre para a hora de maior demanda no dia de maior consumo. → Formulário: 400.86 21 KKqPQMÁX ××× = L Q q MÁXm = A Q q MÁXA = L – comprimento de rede que abastece EFETIVAMENTE (m). A – área atendida pela rede de distribuição (ha). L KKqP qm × ××× = 400.86 21 qm – vazão unitária de dimensionamento por metro de rede distribuidora. 142 → Determinação do ponto mais desfavorável para PDMÍN: . normalmente o ponto mais desfavorável estará entre os pontos da rede de distribuição situados, respectivamente, nacota mais elevada da malha distribuidora ou no local mais distante do reservatório de distribuição; . para encontrarmos esse ponto com relativa precisão, comparamos entre os dois pontos com as características anteriores, a diferença entre suas cotas topográficas e a diferença entre suas perdas de carga; . se a diferença entre cotas topográficas for superior à diferença entre perdas de carga, o ponto “mais alto” é o mais desfavorável, e vice-versa. i) Recomendações Gerais para Projetos e Operação de Sistemas de Distribuição Cuidados observados no projeto e operação dos sistemas (BARROS et al, 1995) 1- os sistemas devem ser projetados, operados e mantidos para atender continuamente a rede de distribuição, com pressões mínimas de serviço da ordem de 10 m.c.a.; 2- o sistema não deve ser vulnerável a poluição/contaminação externas; 3- durante a manutenção da rede devem ser tomados cuidados adicionais no sentido de não haver contaminação; 4- antes de entrar em operação, a rede de distribuição deve ser desinfetada; 5- as tubulações de distribuição de água devem ser assentadas a uma distância segura da rede de esgotos sanitários; 6- a estanqueidade da rede de distribuição deve ser testada antes de sua entrada em operação. 143 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO 75,200 78,100 70m 78,000 início do 200m abastecimento 150m 500m 300m 80,400 92,500 76,700 250m 130m 68,200 71,100 Dados: PPROJETO = 2.440 hab. q = 200 L/hab.d K1 = 1,2 K2 = 1,5 Consumo da indústria: 5,0 L/s Material da rede de distribuição: PVC (C = 140) Comprimento efetivo da rede de distribuição: 1.100m RES IND 144 REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA FOLHA DE CÁLCULO – REDE RAMIFICADA (SECCIONAMENTO) Cálculo: _____________________________ Cidade: ______________________________ Verificação: __________________________ Fl. no: _______________________________ TRECHO RUA EXT. VAZÕES (L/s) DIÂMETRO VEL. COTA Hf COTA COTA TERRENO (m) PRESSÃO DISPONÍVEL (m) OBS. (m) JUS TRECHO MONT FICT. (m) (m/s) PIEZ. MONT (m) (m) PIEZ. JUS (m) MONT JUS MONT JUS 145 CAPÍTULO 5 – SISTEMAS PÚBLICOS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 5.1. Introdução Toda população sem serviços públicos de abastecimento de água e de esgotamento sanitário recorre a soluções alternativas (individuais) a fim de suprir suas necessidades básicas. - Abastecimento de Água: . fontes públicas; . nascentes; lençol freático (sub-superficial) . poços rasos. - Esgotamento Sanitário: . diretamente no solo: sarjetas; valas; sumidouros. . fossas sépticas: poços absorventes (sumidouros); sistema irrigação sub-superficial. Essas “soluções”, sem controle, colocam em risco a saúde da população por permitirem, direta ou indiretamente, o contato indivíduo/esgotos. Dentre as alternativas para solução do problema do esgotamento sanitário, a implantação de fossas sépticas constitui-se na melhor solução quando os lotes possuam grandes áreas, o solo apresente boa permeabilidade e o lençol freático encontre-se a profundidade segura. Além dos sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário, são também essenciais para o bem estar da população a implantação dos outros serviços componentes do saneamento básico como os sistemas de drenagem pluvial urbana e o manejo dos resíduos sólidos. A ausência de solução adequada para a questão das águas residuárias pode acarretar: - poluição do solo; - poluição das águas superficiais e freáticas; - focos de disseminação de doenças. 146 5.1.1. Definição Conjunto de condutos, instalações e equipamentos destinados a coletar, transportar, condicionar e encaminhar, somente esgoto sanitário, a uma disposição final conveniente, de modo contínuo e higienicamente seguro (NBR 9649 – ABNT). O lodo resultante dos processos de tratamento também devem ser dispostos de forma ambientalmente correta. 5.1.2.. Objetivos da Implantação A implantação de um sistema de esgotamento sanitário, considerado no contexto do saneamento básico, aliada à sua operação adequada, permite atingir aos seguintes objetivos: a) Sanitários: - coleta e remoção rápida e segura das águas residuárias; - eliminação da poluição e contaminação de áreas a jusante do lançamento final; - disposição sanitária adequada dos efluentes, devolvendo ao ambiente a água em condições de reuso; - redução ou eliminação da incidência de doenças de transmissão através da água, aumentando a vida média dos habitantes. b) Sociais: - controle da estética do ambiente, evitando escoamento a céu aberto, empoçamentos e surgimento de odores desagradáveis; - melhoria das condições de conforto e bem estar da população; - possibilidade de utilização das áreas e corpos d`água para lazer. c) Econômicos: - melhoria da produtividade em decorrência da menor incidência de doenças e menor número de horas perdidas com internações e tratamento; - preservação dos recursos naturais, diminuindo custos de tratamento da água a jusante, valorizando as propriedades e possibilitando o desenvolvimento industrial e comercial; - redução de gastos públicos com campanhas de imunização e/ou erradicação de moléstias endêmicas ou epidêmicas. 147 5.2. Tipos de Sistemas de Esgotamento Sanitário → INDIVIDUAL → COLETIVO: • Sistema Unitário • Sistema Separador: ▫ Sistema Convencional ▫ Sistema Condominial 5.2.1. Sistema Individual (Estático): - atendimento unifamiliar, ou pequeno conjunto de residências (Figura 83); - usualmente constituído por fossa séptica associada a dispositivo de infiltração: poço absorvente (sumidouro); sistema de irrigação sub-superficial. - lodo retirado em intervalos variando de 6 a 12 meses; - requisitos para bom funcionamento: lotes com grandes dimensões; solo com boa permeabilidade; lençol subterrâneo a profundidade adequada (evitar contaminação). - principais vantagens: economia na implantação; dispensa demais unidades; tratamento primário dos esgotos. - solução bastante interessante, também, para zona rural. Figura 83 - Solução individual para esgotamento sanitário (Barros et al, 1995).148 A utilização de fossas sépticas pode contaminar o lençol freático dependendo das condições locais como constituição do terreno e profundidade do lençol (Figura 84) Figura 84 – Possibilidade de contaminação do lençol freático (CISAM/AMVAP, 2006) 5.2.2. Sistemas Coletivos a) Sistema Unitário: - águas servidas, águas de infiltração e águas pluviais escoam em único conjunto ou sistema de tubulações (Figura 85); - comuns em cidades, ou regiões parciais das malhas urbanas, mais antigas; - atualmente em desuso; - principais desvantagens: . dificulta a operação das ETE`s, e o controle da poluição a jusante , em virtude das grandes vazões transportadas em épocas de chuvas intensas; . exige alto custo de implantação em função das máximas vazões a serem escoadas; . em ruas sem pavimentação tem operação dificultada em decorrência da sedimentação de parte do material sólido oriundo do leito das vias, agravada em locais com baixas declividades longitudinais; . implicam em processos construtivos mais difíceis e demorados em função das dimensões das unidades constitutivas. . galerias de águas pluviais passam a existir, sem necessidade, em todas as vias da malha urbana. 149 Figura 85 - esquematização de um sistema unitário (Barros et al,l 1995) b) Sistema Separador Parcial (Sistema Misto): - constitui-se em um avanço na concepção dos sistemas (redução de custos); - atualmente em desuso pelas mesmas ponderações anteriores, podendo igualmente ser encontrado em regiões mais antigas; -compreende dois conjuntos ou sistemas de tubulações: . 1o conjunto: exclusivo para águas pluviais que precipitam em áreas públicas; . 2o conjunto: escoamento de águas residuárias, águas pluviais internas às propriedades e águas de infiltração. c) Sistema Separador (Sistema Separador Absoluto): - compreende dois conjuntos ou sistemas de tubulações (Figura 86): . 1o conjunto: exclusivo para águas residuárias e águas de infiltração; . 2o conjunto: escoamento de águas pluviais, na totalidade de seus volumes precipitados. - é o sistema adotado no Brasil desde 1912. Figura 86 – Esquematização de um sistema separador – Barros et al (1995) 150 → Sistema Convencional: - solução mais frequentemente adotada; - as possíveis soluções para esgotamento sanitário de uma localidade são estudadas levando-se em consideração as bacias a serem esgotadas; - compreende, dependendo da dimensão do sistema e das características topográficas da região, a totalidade ou quase a totalidade das unidades componentes (coletores, PV`s, interceptores, elevatórias, etc.). → Sistema Condominial: - sistema disseminado no Brasil, a partir de experiência em grande escala em Natal-RN, pelo engenheiro José Carlos Rodrigues de Melo e sua equipe (ReCESA, 2008), como alternativa de projeto para redes coletoras (Figura 87); - fundamentos: - democratização dos serviços; - universalização do atendimento. - diretrizes: - participação comunitária; - mudança nos padrões; - adequação à realidade; - integração dos serviços; - acesso imediato; - prevê a criação de “condomínios” - vantagens: redução da extensão das ligações domiciliares e de coletores; redução do no total de PV`s; menor custo das ligações domiciliares; baixo custo de construção (± 57,5% mais econômico que o sistema convencional) - desvantagens: uso indevido dos coletores (lançamento de lixo e águas pluviais); menor atenção na operação e manutenção por parte dos condôminos; conflito entre condôminos (êxito depende da atitude dos usuários, sendo importante uma boa descrição do sistema e treinamento da comunidade) 151 Figura 87 – Sistema condominial de esgotos (ReCESA, 2008) - características técnicas: ligação ao ramal condominial: diâmetro = 100mm declividade mínima = 1% ramal condominial: diâmetro mínimo = 100mm declividade mínima = 0,006 m/m (0,6%) existência de caixas de inspeção no interior das quadras (condomínios) com recobrimento mínimo de 0,30m 5.3. Caracterização dos Esgotos Sanitários 5.3.1. Ciclo do Uso da Água e Noções sobre Autodepuração a) Ciclo do Uso: - desenvolvimento de técnicas de plantio e criação de animais (há ± 8000 anos) → fixação do homem → surgimento das primeiras cidades (6000 a 5000 aC) → desenvolvimento → problemas com os efluentes domésticos e industriais; - ciclo: captação → usos diversos → modificação das características → devolução (Figura 88) 152 usos diversos (modificação das características) malha urbana captação devolução curso d’água DEGRADAÇÃO Figura 88 – Ciclo do uso da água nas malhas urbanas b) Autodepuração Capacidade que possuem os cursos d’água de se autopurificarem através da ação de microorganismos vivos que consomem a matéria orgânica e do processo de sedimentação que contribui para o fundo do curso d’água. ● Estabilização da matéria orgânica: - Microorganismos: . aeróbios: consomem O.D.; . anaeróbios: não consomem O.D. ● Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO: - Definição: quantidade de oxigênio necessária para a degradação bioquímica do material orgânico presente (demanda carbonácea). - medida indireta da concentração de matéria orgânica presente; - duração do teste: 5 dias (DBO5, 20 o C) - importante para projeto de unidades de tratamento; ● Demanda Química de Oxigênio - DQO: - Definição: quantidade de oxigênio necessária para oxidar compostos orgânicos biodegradáveis, não biodegradáveis e inorgânicos reduzidos (Fe, Mn, etc.) - duração do teste: 3 horas; - importante para operação de unidades de tratamento; - teste importante para se avaliar a concentração de esgotos domésticos e industriais; 153 ● Esgoto doméstico (valores médios): . DBO5, 20 o C = 100 a 300 mg/L . contribuição humana média = 50 a 54 g DBO5, 20 o C / dia ● Relações médias: DBOTOTAL = 1,5.DBO5, 20 o C 1,8 ≤ 5DBO DQO ≤ 2,5 ● Fatores intervenientes na autodepuração: diluição; correntes; temperatura; sedimentação; luz solar. ● Curva de Depleção de Oxigênio: - associa teor de O.D. presente no curso d’água e as diversas fases da autodepuração. Figura 89 – Variação da concentração de O.D. ao longo do curso d’água 154 5.3.2. Composição e Classificação dos Esgotos A utilização da água na realização de diversas atividades provoca, na grande maioria das situações, a produção de volumes de águas servidas, que devem ser coletados e afastados do ponto de origem por razões diversas destacando-se, dentre elas, as razões sanitárias, ou higiênicas. De uma forma geral esses volumes são oriundos de atividades domésticas, comerciais e industriais, as quais conferem às águas residuárias características típicas, de acordo com o principal agente gerador. 5.3.2.1.Classificação dos Líquidos a Esgotar de Acordo com a Origem: a) Esgoto Sanitário ou Esgoto Doméstico: - proveniente das atividades domésticas (higienização e acondicionamento de alimentos) → composição basicamente orgânica; - possui grande variação de fluxo durante as horas dos dias e durante os diasdo ano; - estabelecimentos comerciais, em sua grande maioria, geram efluentes com características muito semelhantes ao esgoto doméstico. b) Esgoto Industrial: - quando em grandes vazões: contribuição singular (contribuição localizada no coletor); - composição é função da tipologia da indústria (função da matéria prima utilizada, do processo de industrialização empregado e do produto gerado); - sempre possuirá parcela orgânica em decorrência, pelo menos, de atividades humanas. c) Águas de Infiltração: - provenientes do lençol freático: . elevação de nível em épocas de chuvas; . rede coletora construída próxima a ele. d) Esgoto Pluvial: - existe apenas no sistema unitário ou exclusivamente nos sistemas de drenagem urbana; - contribuição intermitente e sazonal; - composição variável: “lavagem” da atmosfera e “lavagem” do solo. 155 5.3.2.2. Composição dos Esgotos: a) Composição Volumétrica: água: 99,9% material sólido: 0,1%: . inorgânicos . orgânicos (resíduos alimentares e microrganismos). Figura 90 – Sólidos nos esgotos (Barros et al, 1995) b) Composição Básica dos Despejos Domésticos: - águas de limpezas em geral; - águas de higienização e asseio; - águas servidas (excretas com águas de descargas): . urina; . fezes: resíduos alimentares; microrganismos não patogênicos e patogênicos. - microrganismos patogênicos: . causadores de doenças; . oriundos de fezes ou urina de indivíduos doentes ou portadores do agente infeccioso; - microrganismos não patogênicos: . habitantes normais do intestino dos animais de “sangue quente”; . essenciais ao metabolismo dos alimentos ingeridos; . eliminados com as fezes (coli fecais : 105 a 107 ufc/mL de esgotos); . representam de 1/5 a 1/3 do peso das fezes . indicadores de contaminação fecal. 156 5.3.2.3. Classes do Esgoto: a) Esgoto Fresco: . matéria sólida intacta; . água com aspecto natural ou coloração acinzentada; . praticamente sem odor (presença de O.D.) b) Esgoto Velho: . homogeneidade devido desintegração (escoamento turbulento); . coloração cinza escura; . início da exalação de odores (baixa concentração de O.D.). c) Esgoto Séptico: . decomposição total; . cor negra; . odor (ausência de O.D. – decomposição anaeróbia). esgoto fresco ≈ 2 horas (temperatura normal) esgoto velho ≈ 2 a 4 horas (temperatura norma) esgoto séptico Tabela 17 - Compostos presentes e odor característico no esgoto. COMPOSTO FÓRMULA TÍPICA ODOR CARACTERÍSTICO Aminas CH3NH2, (CH3)3N Peixe Amoníaco NH3 Amoníaco Diaminas NH2(CH2)4NH2 e NH2(CH2)5NH2 Carne podre Escatol C8H5NHCH3 Fezes Gás sulfídrico H2S Ovos podres Mercaptanos CH3SH, CH3(CH2)3SH Anidridos carbônicos Sulfetos orgânicos (CH3)2S, CH3SSCH3 Couve podre Fonte: Fernandes (1997) OBS.: Decomposição anaeróbia: . produção de gases: anidrido sulfuroso e carbônico, gás sulfídrico, amoníaco, etc.(gases tóxicos) . coletores devem possuir a menor extensão possível para impedir depuração na rede. 157 5.3.2.4. Carga e Equivalente Populacional a) Carga A avaliação e quantificação das cargas poluidoras que são lançadas nos corpos d`água, são de extrema importância para a seleção e eficácia das medidas de controle. Para tanto, segundo von Sperling (1996), tornam-se necessários levantamentos de campo na área de estudo, objetivando a coleta de amostras para avaliação dos parâmetros selecionados e a medição das vazões, dentre outros. As principais fontes produtoras de poluentes que atingem os corpos receptores são: ● esgotos domésticos; ● despejos industriais; ● escoamento superficial em área urbana ou em área rural. Para a perfeita quantificação da quantidade de poluentes que atingem o meio físico, lança-se mão do conceito de carga, com metodologias distintas de avaliação, de acordo com a fonte produtora e com os dados disponíveis. Em linhas gerais, von Sperling (1996) indica as seguintes expressões para a quantificação das cargas produzidas: Esgotos domésticos e industriais vazãoãoconcentraçac ×=arg ( ) ( ) ( ) ( )kgg dmvazãomgãoconcentraç dkgac /000.1 // /arg 33 × = Esgotos domésticos captaperacpopulaçãoac argarg ×= ( ) ( ) ( ) ( )kgg dhabgcaptaperachabpopulação dkgac /000.1 ./arg /arg × = Esgotos industriais produçãoproduzidaunidadeporãocontribuiçac ×=arg ( ) ( ) ( )dunidproduçãounidkgproduzidaunidadeporãocontribuiçdkga ///arg ×=c 158 Drenagem superficial áreaáreadeunidadeporãocontribuiçac ×=arg ( ) ( ) ( )22.//arg kmáreadkmkgáreadeunidadeporãocontribuiçdkgac ×= b) Equivalente Populacional contribuição Humana Média: - 50 a 54 g DBO/dia (determinação de “equivalentes populacionais”.) EXEMPLO 1: QINDÚSTRIA = 5,0 L/s; DBO = 1.800 mg/L EP = ? EXEMPLO 2: Em uma cidade com tratamento de esgotos será construída uma nova ETE específica para o pólo industrial. Qual população adicional poderá contribuir para a ETE atual quando a nova ETE passar a operar? DADOS: População atendida atual: 189.000 habitantes Vazão afluente atual: 25.000 m3/dia (DBO = 350 mg/L) Área piloto: População: 3.021 habitantes Volume diário produzido de esgotos: 237,17 m3/dia DBO média diária: 461, 50 mg/L EXEMPLO 3: Cargas de DBO relativas ao lançamento de esgoto sanitário com e sem tratamento na Zona Norte da cidade de Juiz de Fora. Comparar com valores estabelecidos pelas resoluções CONAMA para lançamento de efluentes em curso d’água classe 2. Dados do Plano de Drenagem de Juiz de Fora (2011) Área de estudo: Zona Norte de Juiz de Fora população da área de estudo: 109.028 habitantes; valores médios afluentes à ETE Barbosa Lage: DBO = 258,50 mg/L DQO = 396,00 mg/L Valores médios efluentes da ETE Barbosa Lage: DBO = 50,30 mg/L DQO = 99,80 mg/L 159 5.4. Determinação das Vazões de Contribuição O projeto hidráulico de um sistema público de esgotamento sanitário depende dos volumes diários de contribuição existentes nas malhas urbanas. Esses volumes dependem fundamentalmente da população instalada, dos equipamentos urbanos existentes, bem como da qualidade da prestação do serviço de abastecimento de água. Dessa forma as vazões a serem coletadas e esgotadas compõem-se a partir de três categorias bem definidas de contribuição, quais sejam: contribuição doméstica, contribuições localizadas ou singulares e vazões de infiltração. 5.4.1. Classificação dos Contribuintes A distribuição dos contribuintes para um sistema de esgotamento sanitário em classes, ou categorias, de contribuição é de fundamental importância no estabelecimento de políticas tarifárias, contribuindo para isso a possibilidade de sua perfeita identificação nas malhas urbanas. Como a contribuição de esgotos sanitários depende diretamente do consumo de água, os mesmos coeficientes de variação desse consumo exercem também aqui influência no estabelecimento das vazões de dimensionamento, acrescidos de um novo coeficiente que retrata a taxa de retorno à rede coletora, na forma de esgotos, da parcela da água consumida na habitação. → Classes de Consumidores: → contribuição doméstica; → contribuição comercial e industrial; → contribuição pública; → vazões de infiltração.Devido a grande dificuldade em se obter valores das contribuições localizadas, ou singulares, na rede coletora de esgotos é possível a adoção de valores médios consagrados por diverso estudos já realizados, conforme apresentado pela Tabela 18, a seguir. 160 Tabela 18 – Contribuições localizadas TIPO DE OCUPAÇÃO CONTRIBUIÇÃO (l/dia) OCUPANTES PERMANENTES: Hospitais Residências Escolas (internatos) Quartéis Casas populares rurais Hotéis (sem cozinha e lavanderia) Apartamentos provisórios 250 L/leito 200 L/pessoa 150 L’pessoa 150 L/pessoa 120 L/pessoa 120 L/pessoa 80 L/pessoa OCUPANTES TEMPORÁRIOS Fábricas em geral (contribuição humana) Escolas (externato) Edifício público ou comercial Escritórios Restaurantes e similares Cinemas/Teatros/Templos 70 L/operário 50 L/pessoa 50 L/pessoa 50 L/pessoa 25 L/refeição 2 L/lugar 5.4.2. Vazões a Esgotar ou Vazões de Dimensionamento a) Fatores intervenientes: - amplitude de projeto: usual: 20 anos - possibilidade de construção em etapas: - estudo da população: processos vistos b) Estimativa das vazões: - maiores ou menores que as esperadas: - instalações próprias de abastecimento de água; - instalações próprias de solução para os efluentes gerados - contribuição indevida de águas pluviais para os coletores de esgotos c) Coeficiente de retorno de água potável à rede coletora segundo a ABNT: - em geral situa-se na faixa de 0,5 a 0,9, dependendo das condições locais: . valores menores para áreas residenciais com muitos jardins; . valores maiores para áreas centrais densamente povoadas . para a NBR 9649: 0,75 ≤ C ≤ 0,85 usual: C = 0,80 d) Coeficientes de variação de consumo: K1 = 1,2; K2 = 1,5; K3 = 0,5 (coeficiente de mínima contribuição) 161 e) Consumo médio per capita de água: estudado ou adotado em função da população de projeto. f) Vazão de infiltração (qi): -volume, ou vazão, proveniente do lençol freático que tem acesso à rede coletora de esgotos e deve ser acrescentado ao dimensionamento por força da normalização brasileira; - difícil mensuração, pois depende da composição do terreno, do nível do lençol freático, da operação, manutenção e operação do sistema de abastecimento de água e da existência de pequenos rompimentos na rede coletora de esgotos; - poucas pesquisas existem sobre o assunto como forma de subsidiar a decisão dos projetistas; - deve-se utilizar do bom senso na adoção dos valores, de acordo com o que determina a normalização brasileira; - a Tabela 19, a seguir, apresenta resultados de estudos apresentado pelos engenheiros D. P. Bruno e M. T. Tsutiya no 12º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, em 1983. Tabela 19 – Taxas de infiltração AUTORIDADE LOCAL ANO TI - l/s.km Saturnino de Brito Santos, Recife 1911 0,10 Jesus Netto São Paulo 1940 0,30 a 0,70 T. Merriman USA 1941 0,03 Azevedo Netto São Paulo 1943 0,40 Greeley & Hansen São Paulo 1952 0,50 Fair & Geyer USA 1954 0,10 a 2,70 DES, Sursan Rio de Janeiro 1959 0,20 a 0,40 I.W.Santry lDallas 1964 0,30 a 1,40 Hazen & Sawyer São Paulo 1965 0,30 SANESP São Paulo 1973 0,30 PNB - 567 Brasil 1967 1,00 NBR - 9649 Brasil 1986 0,50 Fonte: Revista DAE (1983), adaptado de Fernandes (1997) - Formas de acesso aos coletores: - juntas dos tubos; - parede dos poços de visita; - pequenos rompimentos. NBR 9649: 0,05 L/s.km ≤ qi ≤ 1,0 L/s.km 162 Segundo Fernandes (1997): “É fundamental considerar que para coletores novos situados acima do lençol freático, a infiltração deve ser mínima ou mesmo nula, e que a qualidade dos materiais empregados na confecção das tubulações, bem como o nível de estanqueidade com que as juntas são executadas, são fatores de redução deste tipo de vazão.” No Brasil é comum adotar em projetos qi = 0,1 L/s.Km (ReCESA, 2008) FORMULÁRIO: 400.86 21 , CKKqP Q EMÁX ×××× = contribuição populacional máxima no dia e hora de maiores demandas L Q q EMÁX E , = L CKKqP qE × ×××× = 400.86 21 contribuição unitária de esgotos L – comprimento de coletores iET qqq += vazão unitária total de dimensionamento 400.86 1 , CKqP Q dMED ××× = contribuição média no dia de maior demanda 400.86, CqP Q aMÉD ×× = contribuição média anual 400.86 3 , CKqP Q aMÍN ××× = contribuição mínima anual 163 5.5. Noções Sobre Tratamento dos Esgotos 5.5.1. Padrão de Qualidade do Corpo Receptor e Padrão de Lançamento a) Legislação Ambiental Os esgotos devem ser tratados antes de sua disposição final, em atendimento à legislação ambiental vigente. Assim, torna-se necessário conhecer o disposto nas legislações federal e estadual, respectivamente Resoluções CONAMA 357/2005, 430/2011 e Deliberação Normativa COPAM 010/86. Os padrões de qualidade são limites de concentração de substâncias poluidoras, estabelecidos por força de legislação, visando garantir um teor mínimo ou máximo de substâncias nos corpos d’água compatíveis com os múltiplos usos da água e com o equilíbrio ambiental. As Resoluções CONAMA 357/2005 e 430/2011 estabelecem os padrões de interesse direto dentro da Engenharia Ambiental relativos à qualidade da água, a saber: • Padrões de qualidade do corpo receptor. • Padrões de lançamento; A Resolução 357/2005 classificou as águas em território brasileiro em águas doces (salinidade ≤ 0,05%), salobras (salinidade entre 0,05% e 0,30%) e salinas (salinidade ≥ 0,30%). A resolução cria ainda, treze classes de qualidade para as águas em território nacional, de acordo com os seus usos preponderantes. A Tabela 20, a seguir, adaptada de Barros et al (1995), apresenta, de forma resumida, os usos a que se destinam as águas doces de acordo com a classificação proposta pela referida resolução. 164 Tabela 20 – Classificação das águas doces em território brasileiro Uso Classe Especial 1 2 3 4 Abastecimento doméstico x x (a) x(b) x(b) Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas x Recreação de contato primário x x Proteção das comunidades aquáticas x x Irrigação x(c) x(d) x(e) Criação de espécies (aquicultura) x x Dessedentação de animais x Navegação x Harmonia paisagística x Usos menos exigentes x Notas: (a) após tratamento simples (b) após tratamento convencional (c) hortaliças e frutas rentes ao solo (d) hortaliças e plantas frutíferas (e) culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras b) Padrão de Lançamento e Padrão do Corpo Receptor Cada classe de qualidade, de acordo com as legislações referidas, deve observar um conjunto de condições e padrões de qualidade de água necessários ao atendimento dos usos preponderantes, atuais ou futuros. Além de garantir padrões de qualidade para os corpos d`água receptores, ambas as legislações apresentam também os padrões de lançamento de efluentes, como forma de possibilitar fiscalização mais eficiente pelos órgãos ambientais competentes para tal ação, já que é muito difícil controlar as fontes poluidoras observando-se apenas a qualidade final do corpo receptor. Há que se ressaltar que ambos os padrões têm por objetivo a preservação da qualidade do corpo d`água estando, assim, inter-relacionados de forma que o atendimento ao padrão de lançamento possibilita a manutenção do curso d`água na sua classificação original.A Tabela 21 apresenta, de forma resumida, os parâmetros a serem observados pelo lançamento de qualquer efluente, de acordo com a legislação ambiental. 165 Tabela 21 – Padrões de qualidade de lançamento de efluentes em corpo hídrico. Parâmetro de qualidade Padrão Temperatura < 40°C, sendo que a variação de temperatura no corpo receptor não deverá exceder a 3°C. Materiais sedimentáveis Até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone Imhoff Virtualmente ausentes em lagos e lagoas DBO5, 20 oC Remoção mínima de 60% Óleos minerais: até 20 mg/L Óleos e graxas Óleos vegetais e gorduras animais: até 50 mg/L pH 5,0 a 9,0 Matérias flutuantes Ausentes Regime de lançamento Vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média do período de atividade diária do agente poluidor Fonte: http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646 166 → CESAMA – Juiz de Fora A concessionária dos serviços públicos de abastecimento de água e esgotamento sanitário na cidade de Juiz de Fora, CESAMA, segue as determinações das legislações anteriores estabelecendo, na sua área de atuação, as “Condições para Lançamento de Efluentes Líquidos Industriais na Rede Coletora de esgotos da CESAMA”, a qual consta na íntegra nos anexos dessa apostila, com versão resumida a seguir. “Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados em sistema de esgotos provido de tratamento, com capacidade e de tipo adequados, se obedecerem às seguintes condições : a) pH entre 6,0 a 10,0; b) temperatura inferior a 40°C; c) sólidos sedimentáveis, abaixo de 20 ml/l em teste de 1 hora em cone Imhoff; d) óleos e graxas livres ou visíveis, virtualmente ausentes, substâncias solúveis em hexano, abaixo de 150 mg/l; e) solventes, gasolina, óleos leves e substâncias explosivas ou inflamáveis em geral, virtualmente ausentes; f) ausência de despejos que causem ou possam causar obstrução das canalizações; g) os seguintes metais pesados ou íons tóxicos deverão apresentar concentrações máximas limitadas aos seguintes valores: Arsênio mg/1 3,0 Boro mg/1 5,0 Cádmio mg/1 5,0 Chumbo mg/1 10,0 Cianeto mg/1 5,0 Cobre mg/1 10,0 Cromo hexavalente mg/1 1,5 Cromo total mg/1 10,0 Estanho mg/1 5,0 Fenol mg/1 5,0 Fluoreto mg/1 10,0 Mercúrio mg/1 1,5 Níquel mg/1 5,0 Prata mg/1 5,0 Selênio mg/1 5,0 Zinco mg/1 5,0 167 5.5.2. Tratamento de Esgotos a) Objetivos do Tratamento dos Esgotos → Esgotos Domésticos - remoção de matéria orgânica; - remoção de sólidos em suspensão; - remoção de organismos patogênicos; - remoção de nutrientes - nitrogênio e fósforo (tratamento mais sofisticado). → Esgotos Industriais - matéria orgânica; - sólidos em suspensão; - nitrogênio e fósforo; - compostos tóxicos; - compostos não biodegradáveis. b) Níveis do Tratamento de Esgotos Tabela 22 – Níveis de tratamento dos esgotos. Nível Remoção Preliminar - Sólidos em suspensão grosseiros (materiais de maiores dimensões e areia) Primário - Sólidos em suspensão sedimentáveis - DBO em suspensão (matéria orgânica componente dos sólidos em suspensão sedimentáveis) Secundário - DBO em suspensão (matéria orgânica em suspensão fina, não removida no tratamento primário) - DBO solúvel (matéria orgânica na forma de sólidos dissolvidos) Terciário - Nutrientes - Patógenos -Compostos não biodegradáveis, metais pesados, sólidos inorgânicos dissolvidos, Fonte: von Sperling (1996) 168 Tabela 23 – Características dos principais níveis de tratamento dos esgotos. Nível de tratamento Item Preliminar Primário Secundário Poluentes removidos Sólidos grosseiros - Sólidos sedimentáveis - DBO em suspensão - Sólidos não sedimentáveis - DBO em suspensão fina - DBO solúvel - Nutrientes (parcialmente) - Patogênicos (parcialmente) Eficiência de remoção ---- - SS: 60-70% - DBO: 34-40% - Coliformes: 30-40% - DBO: 60 a 99% - Coliformes: 60 a 99% - Nutrientes: 10 a 50%(3) Mecanismos de tratamento predominante Físico Físico Biológico Cumpre o padrão de lançamento? Não Não Usualmente sim Aplicação - Montante de elevatória - Etapa inicial de tratamento - Tratamento parcial - Etapa intermediária do tratamento mais completo - Tratamento mais completo para matéria orgânica e sólidos em suspensão (para nutrientes e coliformes, com adaptações ou inclusão de etapas específicas). Fonte: von Sperling (1996) → Tratamento Preliminar Figura 91 – Tratamento preliminar grade caixa de areia medidor de vazão 169 → Tratamento Primário Figura 92 – Tratamento primário (Barros et al, 1995) → Tratamento Secundário – Sistemas Simplificados Aeróbios Figura 93 – Tratamento secundário por lagoa facultativa (von Sperling, 1996). Figura 94 – Infiltração rápida no solo (von Sperling, 1996). 170 → Tratamento Secundário – Sistemas Simplificados Anaeróbios Figura 95 – Reator anaeróbio de manta de lodo e sistema fossa-filtro (von Sperling, 1996). → Tratamento Secundário – Sistemas Mecanizados Aeróbios Figura 96 – Lagoa aerada facultativa (von Sperling, 1996). Figura 97 – Lodos ativados convencional - fluxo contínuo (von Sperling, 1996). Figura 98 – Lodos ativados aeração prolongada - fluxo contínuo (von Sperling, 1996). 171 5.6. Dimensionamento das Unidades do Sistema de Esgotamento Sanitário A seguir é apresentada, de forma resumida, a indicação das normas brasileiras relativas aos serviços de esgotamento sanitário. NBR 9648 – Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário; NBR 9649 – Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário; NB 568 – Projeto de interceptores de esgoto sanitário; NB 569 – Projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário; NB 570 – Projeto de estações de tratamento de esgotos. 5.6.1.Unidades Constitutivas de um Sistema de Esgotamento A Figura 99, a seguir, apresenta esquematicamente as unidades componentes de um sistema convencional de esgotamento sanitário como solução coletiva. Figura 99 – Unidades de um sistema convencional de esgotos – Barros et al (1995) 172 5.6.2. Unidades Básicas Constitutivas: Canalizações: coletor predial coletor secundário (coletor de rua) coletor tronco interceptores emissários sifões invertidos Poços de Visita (PV) Estações Elevatórias Estações de Tratamento de Esgotos (ETE) Obras de Lançamento Final 5.6.2.1. Rede Coletora a) Coletor Predial: . canalizações instaladas no interior das propriedades; . interligam as instalações prediais aos coletores públicos; . DMÍN = 100mm . iMÍN = 2% b) Coletor Secundário: . tubulação que recebe contribuição de esgotos em qualquer ponto ao longo de sua extensão; . funcionam como condutos livres. c) Coletor Tronco: . tubulação que recebe contribuição dos coletores secundários; . também recebem ligações domiciliares; . dimensionados como condutos livres; . DMÍN = 400mm. 173 d) Orientações para Dimensionamento: → Delimitação da área a esgotar não deve estar restrita a limites político- administrativos. → Contribuintes singulares devem ser localizados em planta, com indicação de suas vazões de contribuição. → Vazão, para qualquer trecho, não é considerada menor que 1,5 L/s (descarga de um aparelho sanitário).→ Diâmetro mínimo: 100mm → Velocidades máximas recomendadas (Fernandes, 1997) - ferro fundido; - PVC, manilhas cerâmicas; - concreto; - fibrocimento. V até 6,0 m/s; V até 5,0 m/s; V até 4,0 m/s; V até 3,0 m/s. → Declividades mínima e máxima (para n = 0,013 ou γ = 0,16 – tubos cerâmicos): iMÍN = 0,0055 . Qi -0,47 (VMÍN ≈ 0,45 m/s para Q = 1,5 L/s); iMÁX = 4,26 . Qf -0,67 (VMÁX = 5,00 m/s); iMÁX = 2,53 . Qf -0,67 (VMÁX = 4,00 m/s) (ReCESA,2008) (Q em L/s → i em m/m) Observações: 1- não são recomendadas declividades inferiores a 0,0005 m/m (Fernandes, 1997) 2- valores de n para dimensionamento de seções circulares (tubulações): Aço rebitado 0,015 Aço soldado 0,011 Cerâmicos vitrificados 0,013 Concreto com revestimento 0,012 Concreto sem revestimento 0,015 Ferro fundido com revestimento 0,012 Ferro fundido sem revestimento 0,013 Ferro galvanizado 0,014 PVC 0,013 Usual 0,013 174 → Coletores são dimensionados como condutos livres com lâmina líquida máxima de 0,75D, a fim de garantir condições de escoamento livre e ventilação. Figura 100 – Escoamento livre por gravidade → Dimensionamento é efetuado pela fórmula de Chézy com coeficiente de Manning ou Bazin: iRCV H ××= fórmula de Chézy n R C H 6/1 = n = 0,013 (Manning) HR C γ + = 1 87 γ = 0,16 (Bazin) → Em qualquer trecho o diâmetro será igual ou superior ao maior diâmetro afluente ao PV de montante. → Profundidades e recobrimentos: - recobrimentos mínimos: 1,00m (leito das vias) 0,65m (sob passeios) - profundidade máxima: 3,0 a 4,0m (para profundidades maiores devem ser projetados coletores auxiliares a menores profundidades a fim de receberem as ligações domiciliares) Segundo Fernandes (1997), a profundidade mínima dos coletores deve ser definida pela concessionária dos serviços, respeitando-se os dispositivos da NBR 9649, de modo a permitir perfeitas condições de ligações domiciliares e pode ser determinada pela expressão a seguir: 175 Hmín = h + 0,50m + 0,02L + 0,30m + (D + e), na qual : h (m) = desnível do leito da rua com o piso do compartimento mais baixo; 0,50m = profundidade aproximada da caixa de inspeção mais próxima; 0,02 = declividade mínima para ramais prediais - m/m; L (m) = distância da caixa de inspeção até o eixo do coletor; 0,30m = altura mínima para conexão entre os ramais prediais; D (m) = diâmetro externo do tubo coletor; e (m) = espessura da parede do tubo. Figura 101 - Posição do coletor em perfil e detalhe da vala de assentamento (Fernandes, 1997) → Projeto deve conter, no mínimo: memorial descritivo dimensionamento detalhes construtivos plantas e perfis de todos os trechos quantitativos de materiais e serviços estimativa de custos Figura 102 – Nomenclatura, planta e perfil para trechos de coletores (Fernandes, 1997) 176 e) Materiais Empregados: → Tubos cerâmicos vitrificados: . pequena rugosidade . impermeáveis . baixo custo → Tubos de concreto: . simples . armado (D ≥ 700mm) . resistem a maiores cargas externas → Tubos de ferro fundido: . alta resistência a cargas externas . pequena rugosidade (revestimento interno) . resistentes a corrosão devido ao solo . empregados em situações especiais. → Tubos de PVC: . baixa rugosidade . resistentes ao ataque químico . facilidade de manuseio Figura 103 – Tubo de PVC junta elástica (ReCESA, 2008) 177 f) Desobstrução de Coletores de Esgotos Figura 104 – Limpeza de coletores de esgotos (wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/files/2013/05/Aula-2-Esgotamento-Sanitário_Dimensionamento.pdf) 178 5.6.2.2. Poços de Visita (PV): a) Definição: Câmara visitável através de abertura existente em sua parte superior, destinada a permitir a inspeção e trabalhos de manutenção preventiva ou corretiva nos trechos de canalizações. b) Funções: . manutenção e limpeza dos trechos de coletores . coleta de amostras . medição de vazões c) Tipos de PV: . alvenaria de tijolos revestidos . concreto pré-moldado . concreto armado d) Locação dos poços de visita: . no início dos trechos . nas mudanças: direção declividade diâmetro material . nas junções de trechos de coletores . em locais em que sejam necessários “degraus”nos coletores . para limitar a extensão dos trechos, recomenda-se: . 100m para diâmetros de 100mm e 150mm . 120m para diâmetros de 200mm a 600mm . 150m para diâmetros superiores a 600mm 179 Figura 105 – Configurações típicas de PV (Fernandes, 1997) Figura 106 – TIL e TL (Fernandes, 1997) Figura 107 – TIL radial em substituição ao PV (Fernandes, 1997) 180 5.6.2.3. Sifões Invertidos: → Coletores de esgotos: condutos livres trechos com declividade constante retilíneos → Obstáculo no percurso: bombeamento transposição por sob o obstáculo → sifão invertido Figura 108 – Perfis de sifão e sifão invertido (Fernandes, 1997) → Sifão invertido: - canalização rebaixada, sob pressão (conduto forçado). → Sempre que possível devem ser evitados → alto custo de implantação e manutenção. → Dimensionamento: . no mínimo duas linhas paralelas (variação da vazão); . para grandes variações de fluxo: 3 ou mais linhas 5> MÍN MÁX Q Q . câmaras visitáveis (como PV) no início e no fim da linha (Figura 36); . VMÍN = 0,90m/s 181 Figura 109 - Desenho esquemático de um sifão invertido (Fernandes, 1997) EXEMPLO: Fazer o pré-dimensionamento dos diâmetros de um sifão invertido para atender a seguinte variação de vazões: QMÍN = 20 L/s QMÉDIA = 65 L/s QMÁX = 110 L/s Material da linha: PVC encamisado em concreto (C = 140) 182 5.6.2.4. Interceptores e Emissários: Curso d`água INTERCEPTOR EMISSÁRIO DE ESGOTO BRUTO EMISSÁRIO DE ESGOTO TRATADO Figura 110- Representação esquemática de interceptores e emissários. 5.6.2.5. Projeto das Redes Coletoras de Esgotos: a) Características das Redes Coletoras: - conjunto de condutos livres, ramificados; - subdivididos em principais (troncos) e secundários; - acompanham a declividade natural do terreno. Figura 111 - Exemplos de situações de redução de trechos na rede (Fernandes, 1997) ETE 183 Figura 112 - Traçados típicos de redes coletoras (Fernandes, 1997) b) Desenvolvimento dos Coletores em Planta: . devem abranger toda área a ser esgotada - extensão da malha urbana → comprimento total dos trechos de coletores (qE); - estudo da topografia: . divisores de águas . talvegues . pontos de lançamento . locação das estações de tratamento de esgotos . interceptores . emissários . estações elevatórias - posição na via pública depende: . interferências; . profundidade dos coletores; . incidência de tráfego; . largura da rua; . posição da soleira dos prédios. 184 - locação dos coletores nas vias públicas: . devem permitir perfeitas condições de ligações domiciliares . devem guardar distâncias seguras para a rede de água: horizontal:3,00m vertical: 1,80m Eixo: evita-se introdução de água pluvial pelo tampão do PV Terço: junto aos lotes em pior situação Sob os passeios: quando existirem outras tubulações Figura 113 - Locações típicas dos coletores na seção transversal das vias públicas Obs.: redes duplas (sob os passeios) são indicadas quando ocorrer, pelo menos, um dos seguintes casos: - vias com tráfego intenso (problemas com construção e manutenção); - vias com largura entre alinhamento dos lotes maior ou igual a 14 metros; -vias que apresentem a possibilidade de interferências com outros serviços. Figura 114 - Exemplos de perfis transversais de arruamentos e posicionamento dos coletores (Fernandes, 1997) 185 c) Perfil e Declividade dos Coletores: Levando-se em consideração que as declividades mínimas e máximas são aquelas que, em função das vazões escoadas, nos conduzem às velocidades mínimas de auto-limpeza e máxima permitida, são três as situações a considerar: → 1o Caso: Via pública com declividade nula ou declividade inferior à declividade mínima para o trecho de coletor: I = 0 ou I < imín h1 h2 ou h1 4,0m hMÍN hMÍN hMÁX hMÍN iMÍN profundidade da vala cresce para jusante → 2o Caso: Via pública com declividade igual a declividade mínima para o trecho de coletor: I = iMÍN h1 hMÍN iMÍN h1 hMÍN profundidade da vala permanece constante → 3o Caso: Via pública com declividade maior que a declividade mínima para o trecho de coletor: I > iMÍN hMÍN I hMÍN declividade I não supera iMÁX profundidade da vala é constante 186 I > iMÍN h1 > hMÍN iMÍN ≤ i < I hMÍN profundidade da vala decresce para jusante I > iMÍN h1 > hMÍN hMÍN i < iMÍN hMÍN < h2 < h1 iMÍN I > iMÁX declividade acentuada da via pública dimensionamento “escalonado”dos trechos de coletores Figura 115 - Declividade das vias públicas e dos coletores de esgoto – situações possíveis. 187 DIMENSIONAMENTO ESCALONADO – EXEMPLO: 120m 80,00 78,50 I = 21% 54,80 53,80 iMÁX = 12% iMÁX = 4,26 . Q -0,67 desnível a vencer: 78,50 – 53,80 = 24,70m desnível vencido com iMÁX = 0,12 . 120 = 14,40m desnível a vencer com algum artifício: 24,70 – 14,40 = 10,30m 10,30 ÷ 3,00 = 3,433 → 4 PV`s 120m 30m 30m 30m 30m 80,00 73,70 78,50 76,30 72,70 67,40 70,00 61,10 66,40 54,80 63,70 60,10 57,40 53,80 0,21 x 30 = 6,30m 0,12 x 30 = 3,60m Todos os trechos de coletores trabalhando com a declividade máxima (iMÁX = 12%) 188 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL 189 REDE COLETORA – EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO: 150m 36,00 37,00 38,00 indústria 75m 35,65 35,50 37,50 70m 16,00 21,00 27,00 20m Lançamento: cota terreno: 16,00m cota coletor: 14,90m DADOS: PPROJETO = 835 hab. q = 200 L/hab.dia K1 = 1,2; K2 = 1,5; C = 80% qi = 0,001 L/s.m contribuições regularizada da indústria = 10,0 L/s comprimento total de coletores = 740m 190 VAZÕES (L/s) COTA TERRENO COTA COLETOR PV JUSANTE C O L E T O R T R E C H O C O M P R I M E N T O ( m ) C O L E T O R C O N T R I B U I N T E M O N T A N T E T R E C H O J U S A N T E D E C L I V I D A D E M Í N I M A ( m / m ) M O N T A N T E J U S A N T E M O N T A N T E J U S A N T E D E S N Í V E L D O C O L E T O R ( m ) D E C L I V I D A D E ( m / m ) D I Â M E T R O ( m m ) Q 3 / 4 ( L / s ) V 3 / 4 ( m / s ) C O T A C O L E T O R P R O F U N D I D A D E 191 Referências Bibliográficas ABCON. Panorama da Participação Privada no Saneamento Brasil 2014. Disponível em: http://abconsindcon.com.br/sobre-o-saneamento/numero-do-segmento-privado/ Barros, R. T. de V. et al. Manual de Saneamento e Proteção Ambiental para os Municípios. Belo Horizonte,MG: Escola de Engenharia da UFMG, 1995. Bavaresco, C. R. Saneamento Básico. Apostila. Universidade do Sul de Santa Catarina. Disponível em : pt.slideshare.net/MarcoAntonio434/apostila-saneamento-bsico Acesso: 05 de fevereiro de 2015. BBC BRASIL. Herdando um mundo sustentável: Atlas sobre a saúde das crianças e o meio ambiente. OMS, 2017. Disponível em: www.bbc.com/portuguese/internacional-39170526 Brasil. Ministério das Cidades. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental – SNSA. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento: Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos – 2014. Brasília:SNSA/MCIDADES. 2016. 212p.:II. Brasil. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Manual de procedimentos de vigilância em saúde ambiental relacionada à qualidade da água para consumo humano/Ministério da Saúde, Secretaria de Vigilância em Saúde – Brasília: Ministério da Saúde, 2006. CESAMA. Cia. De Saneamento Municipal. Disponível em: http://www.cesama.com.br/ CISAM/AMVAP. Conselho Intermunicipal de Saneamento Ambiental/Associação dos Municípios da Microrregião do Vale do Paranaíba. Manual de Saneamento Rural, 2006. Disponível em: http://www.hidro.ufcg.edu.br/twiki/pub/SaneamentoAmbiental0/SemestreAtual/Manual deSaneamentoRural.pdf DEMLURB. Departamento Municipal de Limpeza Urbana. Disponível em: http://www.demlurb.pjf.mg.gov.br/ DEMLURB. Departamento Municipal de Limpeza Urbana. Dados estatísticos, 2017. Disponível em: http://www.demlurb.pjf.mg.gov.br/estatisticas.php FEAM Fundação Estadual do Meio Ambiente. Aproveitamento energético de resíduos sólidos urbanos: guia de orientação para governos municipais de Minas Gerais/Fundação estadual do Meio Ambiente. Belo Horizonte: FEAM, 2012. Fernandes, C. Apostila. Disponível em: www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/ FNS – Fundação Nacional de Saúde. Manual de Saneamento. Disponível em: http://www.sebrae.com.br/customizado/gestao-ambiental- biblioteca/bib_manual_saneamento.pdf 192 Instituto Trata Brasil. Ranking do Saneamento – Resultados com Base no SNIS 2011. publicado em 2013. Disponível em: http://www.tratabrasil.org.br/datafiles/uploads/pdfs/relatorio-completo-GO.pdf Libânio, M. Fundamentos de Qualidade e Tratamento da Água. Campinas, SP: Editora Átomo, 2005. Martins, B. L. e Esguicero, F. J. Resíduos sólidos urbanos – um modelo de gestão em municípios de pequeno e médio porte, 2009 Disponível em: revista.feb.unesp.br/index.php/gepros/article/download/751/230 Monteiro, J. H. et al. Manual de Gerenciamento Integrado de Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro: IBAM, 2001. Prefeitura de Juiz de Fora, Apostila da Conferência Pública do Plano de Saneamento Básico de Juiz de Fora – Etapa I – Diagnóstico, Abril de 2013. Pfeiffer, S. C. e Carvalho, E.H. Otimização do sistema de varrição pública: nível 2. ReCESA 2009. ReCESA. Esgotamento sanitário: Projetos e construção de sistemas de esgotamento sanitário: guia do profissional em treinamento: nível 2 / Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (org). – Salvador: ReCESA, 2008. 183p. SABESP. Companhia de Saneamento Básico de São Paulo. Disponível em: http://www2.sabesp.com.br/normas/nts/NTS181.pdf Tsutiya, M. T. Abastecimento de Água. 1a Edição. São Paulo, SP: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da USP, 2004. Tsutiya, M. T. e Sobrinho, P. A. Coleta e transporte de esgoto sanitário - 1a Edição. São Paulo, SP: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da USP, 1999. Von Sperling, M. Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos. 2a Edição. Belo Horizonte, MG: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG, 1996. Zahed Filho, et al. Coleção Águas Urbanas. Fascículo 1: Gestão de Mananciais. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia Hidr;áulica e Sanitária – PHA. PHA2537 – Água em Ambientes Urbanos. 2012. Disponível em: http://200.144.189.97/phd/default.aspx?id=5&link_uc=disciplina 193 ANEXOS 194 195 196 DIRETRIZES PARA ELABORAÇÃO DE PROJETOS SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA / SISTEMA DE ESGOTOS SANITÁRIOS 1 PRELIMINARES: Todos os projetos devem acatar as normas da ABNT, entre as quais destacamos: NBR 7229, NBR 9648, NBR 9649, NBR 12207, NBR 12208, NBR 12209, NBR 12211, NBR 12212, NBR 12213, NBR 12214, NBR 12215, NBR 12216, NBR 12217, NBR 12218, NBR 13969, NB 41, NB 566, NB 567, NB 568, NB 569, NB 570, NB 587, NB 588, NB 589, NB 590, NB 591, NB 592, NB 593 e NB 94. 2 PARÂMETROS ESTABELECIDOS PELOS PLANOS DIRETORES: 2.1 Per-capita adotado: Prédios domiciliares: baixa renda especiais- 100 à 120 l/hab.dia baixa renda – 120 à 150 l/hab.dia renda média – 150 à 200 l/hab.dia renda média-alta – 200 à 250 l/hab.dia renda alta – mais de 250 l/hab.dia Prédios comerciais e industriais: mínimo de 30 m3/mês, para lojas e escritórios e de acordo com o fim a que se destina. Prédios públicos: mínimo de 80 l/dia por pessoa Outros: de acordo com a demanda. 2.2 Coeficientes: Para o dia maior consumo: 1,2 – levar em consideração em todas as unidades do sistema. Para a hora de maior consumo: 1,5 – levar em consideração em toda a rede de distribuição, após o reservatório. Habitantes por lote: 4 por domicílio, que é a média da cidade. Se tratar de lotes multifamiliares, multiplicar pelo coeficiente acima. Observar aqui as determinações da Lei de Uso do Solo, quanto ao modelo de parcelamento. 197 3 MANANCIAIS: 3.1 De superfície: a bacia hidrográfica deve ser apresentada em planta, com escala 1:50.000 ( a CESAMA dispõe de carta do IBGE) onde serão apresentados seus limites e o ponto de tomada, com a área em Km2, ou ha. 3.2 A vazão disponível adotada será aquela com tempo de recorrência igual a 50 anos, para a descarga específica mínima ( a CESAMA dispõe de mapa com estas isolíneas). 3.3 Um relatório ambiental, sucinto, deverá ser apresentado, em todos os casos, onde se identifica: o tipo de cobertura vegetal, sua porcentagem estimada, (mata, pastos, cultivos, outros); a erosão existente; emprego de defensivos agrícolas (agrotóxicos, fertilizantes,etc) de acordo com o tipo de cultura; tipo de criação de animais e sua densidade (alta/média/baixa), visando determinar a carga orgânica removida por chuvas para os cursos d’água; minerações; saibreiras, pedreiras, etc, uso de explosivos (Mercúrio), suas conseqüências nos corpos d’água; presença de estabelecimentos industriais, comerciais, públicos, domicílios e seu impacto local, etc. 3.4 Para Água subterrânea relatório idêntico acima, deve ser apontado, e no caso da vazão, apresentar ensaio de 24 horas com descarga específica determinada, apresentando entre outros, o perfil onde constem os níveis estáticos e dinâmicos, o início da rocha e nível das fendas. 3.5 Uma análise da água bruta no período seco é indispensável, sendo recomendável, uma na época das chuvas. 3.6 A limitação ao uso do solo na bacia de contribuição, deverá ser objeto de condicionante do grau de tratamento desta água. 3.7 Cuidados especiais devem ser tomados quanto a segurança da vazãomínima de captação de água (inclusive outorga) ou lançamento de efluentes quando for o caso. 4 TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA) 4.1 A CESAMA, além das unidades convencionais, aceita o uso de estações compactas para o tratamento de água, disponíveis no mercado, onde constem todos os dispositivos necessários aos serviços, principalmente: casa de química, sistema de dosagem, a própria dosagem, reservatório de lavagem dos filtros quando houver, dimensionamento e operação do sistema de lavagem dos filtros, esgotamento, instalações para o pessoal e elétricas com comando e proteção automática dos motores, etc. 4.2 O tratamento deve prever quando for o caso, sistema de aeração, coagulação, floculação, decantação, filtração, fluoretação e obrigatoriamente sempre desinfecção, em qualquer caso. 198 5 ADUÇÃO, ELEVATÓRIAS E RESERVATÓRIOS 5.1 A adução deverá obrigatoriamente ser dimensionada utilizando o diâmetro, mais econômico para o abastecimento. 5.2 No caso de recalque deve ser estudado o consumo de energia elétrica anual em tubo com diâmetro imediatamente inferior ou superior ao recomendado para a vazão utilizada pela norma. Uma comparação de custo, entre o consumo anual e o custo da tubulação, com a conseqüente redução/aumento do custo das elevatórias deve ser observado, para justificar a adoção do diâmetro. 5.3 A tubulação e conexões anexas devem suportar as sobrepressões e subpressões causadas pelos transientes hidráulicos. 5.4 O perfil da adução deve ser sempre que possível ascendente. 5.5 A alimentação da elevatória deve sempre ser provida de “by-pass” entre sucção e recalque (na rua) com válvula de retenção e registros. 5.6 Recomendamos utilização de aço ou ferro fundido. A adoção de outros materiais devem ser providas de justificativas detalhadas, submeter-se a aprovação da Diretoria Técnico Operacional, podendo a CESAMA exigir dados adicionais ao do presente relatório. 5.7 Não é necessário calcular transientes quando a tubulação for em aço ou ferro fundido e possuir diâmetro igual ou inferior a 150 mm, cujas pressões de serviço não ultrapassem os 100 metros. 5.8 O sistema de bombeamento deve ser preferencialmente afogado (quando provido de poço de sucção). 5.9 A pressão mínima de sucção na chegada da elevatória, não pode ser inferior a 10 m. 5.10 As velocidades máximas devem ser observadas e quando altas, um estudo de cavitação deve ser apresentado. 5.11 Projetos elétrico, de automação e de macromedição deverão ser apresentados de acordo com normas da ABNT e CESAMA devendo ser consultados os setores competentes desta companhia. 5.12 Dispositivos de comando e proteção automático devem ser adotados para o acionamento dos motores em relação ao nível dos reservatórios de jusante e de montante (se houver). 5.13 Quando houver elevatórias, o recalque deverá sempre ser feito diretamente em um reservatório e não na rede de distribuição. 199 5.14 As normas da CESAMA para instalações elétricas, inclusive automação e macromedição, devem ser observadas. As especificações gerais de obras da CESAMA apresentam estas normas. 5.15 O reservatório deverá acumular um terço do volume diário demandado pelo sistema. 5.16 Todas as unidades deverão ser urbanizadas (muros, portões de uma ou duas folhas, acessos para veículos). 5.17 Considerando a economia de energia, deve-se evitar o uso de Válvulas redutoras de pressão. Não será permitido seu uso para extensões expressivas da área em questão, no caso com vazões superiores a 1 l/s. 6 DISTRIBUIÇÃO: 6.1 A rede de distribuição deverá apresentar pressões variando entre 15 e 60 metros. Dez por cento da linha poderão ultrapassar os 60 até 70 metros e outros dez por cento poderão ficar com pressões entre 10 e 15 metros. 6.2 A rede deverá obrigatoriamente ser provida de registros de parada, de modo a isolar trechos da área e além destes , descargas (ligadas à drenagem pluvial ou, na ausência desta, à sarjetas) e pelo menos um hidrante de coluna completo, quando a rede tiver diâmetros iguais ou superiores a 150 mm. 6.3 Todos os dispositivos que requerem operação ou manutenção devem ser providos de caixas de proteção de concreto. O diâmetro mínimo adotado será de 50 mm. 6.4 Para assentamento no passeio, apenas da rede de água, com diâmetro até 150mm, a largura mínima deste passeio será de 2 metros. Caso contrario deverá ser feito na rua. 6.5 Para assentamento de mais de uma rede no passeio este deverá ter largura mínima de 3 metros. Se instaladas outras redes a largura deverá ser acrescida de 1(um) metro por rede. 7 REDES COLETORAS DE ESGOTO: 7.1 Devem ter recobrimento mínimo de acordo com o terreno, não devendo ser inferior a 1 m sobre a geratriz superior do tubo, quando em vias onde circulem veículos e 0,5 m em vias onde circulem pedestres. 7.2 O projetista deve observar se a profundidade da rede coletora, atende a todo imóvel a ser situado no terreno para fixar a profundidade da rede. 200 7.3 Quando este fato não for viável (redes muito profundas), poderá ser adotado servidão coletiva nos fundos dos lotes, com largura mínima de 3 metros para única rede, devendo ser ampliada quando houver mais redes, constando sempre formalmente na planta do loteamento, para registro futuro nas escrituras. 7.4 As declividades são fixadas nas normas e a mínima adotada pela CESAMA é de 0,007 m/m. Não há declividade máxima, quando for superior a 25%, adotar dispositivos para proteção da tubulação e instalações anexas (tubos de ferro fundido, dispositivo nos PVs para amortecimento do fluxo do líquido, etc.). 7.5 O diâmetro mínimo adotado é de 150 mm. 7.6 A distância máxima entre PVs é de 100 m. 7.7 Quando de novos loteamentos, não é necessário preencher a parte da planilha que se refere a vazão inicial. Apresentar somente cálculos para a vazão final. A vazão mínima para qualquer trecho deverá ser 1,5 l/s, conforme estabelecido na norma. 7.8 Os materiais recomendados são tubo coletor de esgoto em PEAD corrugado e PVC para esgotos. Se o material utilizado for tubos cerâmicos, estes deverão obrigatoriamente possuir juntas elásticas. 7.9 Para assentamento no passeio, apenas da rede de esgoto, com diâmetro até 150mm, a largura mínima deste passeio será de 2 metros. Caso contrario deverá ser feito na rua. 7.10 Para assentamento de mais de uma rede no passeio este deverá ter largura mínima de 3 metros. Se instaladas outras redes a largura deverá ser acrescida de 1(um) metro por rede. 8 LINHA DE RECALQUE E ELEVATÓRIA DE ESGOTOS SANITÁRIOS: 8.1 Quando não for possível a condução, por gravidade, dos esgotos sanitários até a Rede Coletora da CESAMA, estes deverão ser transportados por Sistema de Recalque: Elevatória de Esgotos e Linha em recalque até PV desta companhia, desde que o volume a ser lançado seja compatível com a rede coletora existente. 8.2 Em caso de impedimento do recalque dos efluentes, seja através da interrupção do fornecimento de energia elétrica ou entupimento da rede, um extravasor deverá ser previsto ligando-o até o curso d’água ou Rede de Drenagem Pluvial. 8.3 Quando não for possível o lançamento acima citado, um gerador de energia elétrica deve ser previsto por período de 8 (oito) horas, no mínimo, a critério da CESAMA diante das consequências do extravasamento do poço nas vias. 8.4 Expansões futuras sempre devem considerar a infra-estrutura existente, não sendo admitido duas linhas de recalque na mesma via devido a 201 expansão do sistema. Sempre a nova estrutura deverá considerar o redimensionamento do sistema existente, de modo a impedir redes duplas de recalquecom os custos sendo de responsabilidade do interessado e não da CESAMA. 8.5 Quando se tratar de parcelamento em bacias de mananciais e estes não tiverem lei de ocupação do solo definida, a CESAMA deverá ser consultada. Em qualquer caso haverá restrições à ocupação não residencial: comerciais, industriais e públicas. 8.6 As normas da ABNT devem ser observadas no dimensionamento desta Elevatória principalmente quanto ao Poço de Sucção. A CESAMA adota para: - O Tempo de Detenção Máximo: T = 20 minutos - Intermitência: � intervalo limite (menor intervalo entre duas partidas) t = 10 minutos (o fabricante em geral fixa este valor) � Qe = vazão afluente � Qb = vazão da bomba � quando Qe/Qb < 0,5: é favorável � quando Qe/Qb > 0,5: é favorável � quando Qe/Qb = 0,5: crítica, redimensionar - Volume mínimo do Poço de Sucção: V = 2,5 Qb - Verificar o Volume do Poço para respeitar o Tempo de Detenção Máximo Permitido - Observar a Distância Vertical entre o NA mínimo e o fundo do Poço que é dado pelo fabricante da bomba apresentando esquema deste fabricante. 8.7 A chegada do recalque em PV ou E.T.E., deve ser detalhada e cotada. No mínimo a chegada deve estar à 0,5m do fundo. 9 TRATAMENTO DE EFLUENTES: (ETE) 9.1 Quando o Sistema não for conectado à rede existente, deverá ser provido de Sistema de Tratamento de Esgotos, onde constem obrigatoriamente: gradeamento e desarenadores para sólidos grosseiros com um ponto de tomada d’água, com diâmetro de uma polegada, para limpeza. 9.2 Deverá ser previsto para o tratamento além do acima citado, no mínimo, um tanque séptico, um filtro anaeróbico de fluxo ascendente. Os cursos d’água do município são classificados como “1”e “2” em resolução nº20 do CONAMA e COPAM. Assim, se o corpo receptor na vazão crítica mínima num tempo de recorrência de 50 anos (maior seca), não diluir os esgotos, consequentemente a mistura no corpo receptor não enquadre o mesmo na classe correspondente, este efluente deverá ser lançado no subsolo através de filtração ou infiltração ou então adotar-se outro tipo de tratamento mais eficiente de modo a atender a legislação vigente. 9.3 A desinfecção deverá ser prevista, a critério da CESAMA. 202 9.4 O lançamento nos corpos de água devem considerar o Nível Máximo em relação as descargas de fundo do filtro e tanque séptico. Em caso de impossibilidade, adotar elevatória ou modificar urbanização. 9.5 Em hipótese alguma a área poderá ser inundada. 9.6 A urbanização do local deve ser apresentada, onde dispositivos para remoção do lodo, bem como acesso para caminhão devem ser mostrados. A distância máxima para remoção (comprimento do tubo flexível) é de 10 metros. 9.7 Devem ser previstos: abrigo e instalações sanitárias, muros, portões, paisagismo com vegetação visando minimizar transporte de sprays e odores. 9.8 Um leito de secagem do lodo, coberto com teto translúcido deve ser previsto. A remoção do lodo das unidades até este leito deve ser apresentada. 9.9 Um manual de operação com especificação dos equipamentos (motores, bombas, etc) deve fazer parte do projeto. 9.10 Quando o abastecimento de água não for operado pela CESAMA, igual procedimento se fará quanto à operação de esgotos sanitários. 10 AVENIDAS SANITÁRIAS: 10.1 Todo fundo de vale (TALVEG) deve obrigatoriamente possuir uma via pública, com largura mínima de 6 metros, urbanizada conforme diretrizes da PMJF para tanto, de modo a permitir acesso de veículo (caminhão) em qualquer ponto. Este procedimento visa otimizar a saída dos efluentes sanitários e mesmo pluviais. 11 APRESENTAÇÃO: 11.1 Um relatório datilografado deve ser apresentado com as memórias justificativas e de cálculo; desenho das diversas unidades apontadas, com detalhes, inclusive plantas de situação em cada área; área total do terreno de cada unidade; as plantas baixas das redes de distribuição de água e coleta e afastamento de esgotos. 11.2 Uma planta geral com a localização do parcelamento deverá ser apresentada, na escala 1:50.000 e outra em relação às vias conhecidas, com amarração em relação a cruzamentos apresentando a distância em metros. 11.3 Outra planta do parcelamento, com apresentação das vias, servidões e áreas a serem doadas, deverá ser fornecida em separado com curvas de nível de metro em metro e deverá ser apresentado com referências em 203 coordenadas UTM – Universal Transversa de Mercator (SAD-69 ou WGS-84). 11.4 Todas as ruas e servidões deverão ter o perfil e planta baixa apresentados com memorial do levantamento topográfico (cotado de 20 em 20 metros, ou fração, nos cruzamentos e mudança de direção ou declividade). 11.5 As áreas onde forem construídas unidades de água e esgotos (reservatórios, elevatórias, adutoras, ETAS, ETES, Válvulas Reguladoras de Pressão e Redes Coletoras), deverão ser apresentadas com sua área total. Além disto medidas de todo o perímetro, áreas de acesso definidas e cotadas, e áreas de corte e aterros deverão ser definidos e fazer parte destas áreas a serem doadas à CESAMA. 11.6 Num documento à parte, devem as áreas acima estar explicitadas, visando sua doação à CESAMA, conforme legislação em vigor. As áreas de servidão, que não serão doadas, devem estar explícitas sua vinculação à CESAMA e livre acesso garantido e sem ônus para manutenção e reparos. 11.7 Todas as unidades construídas devem ser locadas dentro dos lotes, com as distâncias definidas e cotadas. Deverá ser definido sua urbanização, com atenção especial para corte e aterros que serão apresentados em planta. 11.8 Todas as cotas dos projetos deverão ser reais. 11.9 O acesso às unidades devem ser garantidos em qualquer situação, com livre trânsito pela CESAMA e de acordo com o porte da atividade. 11.10 Todos estes itens devem ser mencionados um a um no memorial descritivo e serão condicionantes na aprovação do parcelamento. 11.11 As quadras ou áreas, onde o parcelamento é exclusivamente unifamiliar, deve ser explicitada. 11.12 Nas plantas baixas da rede de esgoto em escala 1:1.000, devem ser apresentados em cada PV as cotas de chegada e saída do efluente e a cota do pavimento, em cada trecho: seu comprimento, declividade, diâmetro, número do PV e do trecho. 11.13 Os demais dados (materiais, etc) devem ser posicionados em observações abaixo. 11.14 Os perfis de esgotos em escala 1:1.000 na horizontal e 1:100 na vertical, devem apresentar os mesmos elementos e cotas citadas. 11.15 Nas Estações de Tratamento (ETE) escala 1:20 inclusive detalhes é obrigatório a apresentação de cotas em todos os dispositivos de entrada e 204 saída de cada unidade, dos N.A.s do curso d’água normal e de sua cheia máxima. 11.16 As plantas baixas de rede de distribuição a escala é de 1:2.000. 11.17 As adutoras de gravidade e linhas de recalque têm que possuir plantas baixas com escala1:2.000 e perfis com escala 1:2.000 na horizontal e 1:200 na vertical com apresentação de descargas, registros e ventosas. 11.18 As Captações, Tomadas d’água, Reservatórios, Elevatórias, ETAs e ETEs devem apresentar-se em planta baixa na escala de 1:20 ou 1:50, assim como barrilete e detalhes. Cortes e fachadas em escala 1:50. 11.19 Quando não automatizados, todos reservatórios e poços de sucção devem ser providos de registros-boia sem estrangulamento do diâmetro da linha, devendo ser afogada a entrada d’água. 11.20 Todas as elevatórias (exceto poços profundos) devem possuir conjunto motriz reserva no local. 11.21 No barrilete da elevatória de água, obrigatoriamente devem constar ventosa e descarga na saída desta elevatória. 11.22 Modelos de caixas de registrose de portão de acesso podem ser obtidos na CESAMA. 11.23 A locação dos reservatórios, elevatórias, ETAs e ETEs, devem ser acompanhadas de perfis e plantas baixas dos cortes no terreno, com apresentação dos taludes de corte e aterro. 11.24 Em cada prancha de desenho deve constar no quadro indicativo, embaixo e à direita, os nomes datilografados e assinaturas tanto do proprietário como do projetista, todos deverão assumir integralmente todo o projeto, assinando todos os documentos. Os desenhos serão apresentados nos formatos A1, A2, A3 e A4 da ABNT e o papel vegetal terá peso de 105/110 g/m2. 205 12 CONSIDERAÇÕES FINAIS: 12.1 Quando os projetos se referirem a áreas onde a PMJF não atua com parcelamento, como condomínios fechados ou áreas rurais, igual procedimento será adotado pela CESAMA não analisando, aprovando ou assumindo a responsabilidade no interior dessas áreas. Se limitará a instalação de um único hidrômetro para toda área. Sua ligação de esgotos sanitários será conectada à rede pública, caso exista. Em ambos os casos se não existir rede de abastecimento de água esta, deverá ser prolongada até o local com todos os custos assumidos pelo interessado conforme previsto em lei. Mesmo procedimento deve ser adotado para os esgotos sanitários. É facultado ao proprietário obter água através do lençol subterrâneo, entretanto sua operação ficará por conta do condomínio/loteamento e não pela CESAMA. Quando o tratamento dos efluentes for individualizado sua operação será igualmente de responsabilidade do condomínio/loteamento e não da CESAMA. 12.2 Deve ser dirigido à Diretoria Técnico Operacional desta CESAMA, ofício solicitando a disponibilidade de vazão e pressão disponível em redes de água existentes, bem como a(s) profundidade(s) dos Poços de Visita para lançamento(s) em redes coletoras existentes. Este parecer com informações da CESAMA, constará obrigatoriamente do memorial descritivo. 12.3 Não serão analisados, projetos com apresentação que não obedeça às diretrizes gerais para elaboração do projeto. 12.4 A apresentação de projetos para análise na CESAMA está sujeita a cobrança, independente de sua aprovação. 12.5 No ato da aprovação do parcelamento pela PMJF, o proprietário do loteamento fica obrigado apresentar à CESAMA um cronograma com o início e o final das obras de água e esgoto, com prazo máximo de dois anos, a fim de permitir a fiscalização destas obras e sua aceitação. Deverá o proprietário declarar neste ato que está ciente desta obrigação do cumprimento do prazo estabelecido, bem como o pagamento dos serviços correspondentes à CESAMA nos termos de sua tabela. 12.6 Quando da conclusão das obras, a CESAMA só aceitará o loteamento com o fornecimento do cadastro das redes, e das demais unidades. 12.7 Caso haja quaisquer modificações no parcelamento, traçado das vias ou alteração das vias ou alteração de áreas, estas deverão ser fornecidas juntamente com este cadastro. 12.8 Para o fornecimento de informações pela CESAMA é indispensável fornecer os seguintes dados: 206 1) O parcelamento é: � Unifamiliar com ............lotes � Multifamiliar com.............lotes � Misto com........................lotes unifamiliares ........................lotes multifamiliares com ......unidades por lote. � 0utros com.........................lotes(especificar à parte) 2) O padrão do parcelamento é: � Baixa renda (120 e/hab.dia) � Médio (150 e/hab.dia) � Médio-alto (200 e/hab.dia) � Alto (250 e/hab.dia) � Muito alto (300 e/hab.dia) � Outros (detalhar) 3) Qual a demanda prevista para os lotes comerciais, industriais e públicos, caso existam? Apresentar justificativa. 12.9 Antes do início dos projetos o projetista deve comparecer ao Departamento de Projetos para orientação e obtenção de dados. 12.10 Quaisquer esclarecimentos, podem ser obtidos no DEPARTAMENTO DE PROJETOS – GERENCIA DE EXPANSÃO - DIRETORIA TÉCNICO- OPERACIONAL DA CESAMA; na Avenida Barão do Rio Branco, 1843 – 9º andar – Juiz de Fora - MG. Engº MARCOS DIAS DA SILVA Chefe Dep. de Projetos 207 CADASTRO DAS REDES DE LOTEAMENTOS Com o término da construção das redes e das demais unidades, deverá ser apresentado na Agência de Atendimento da Cesama um cadastro do que foi executado em papel vegetal 105/110 g/m2, formatos A1, A2, A3 e A4 da ABNT, escala 1:500 ou 1:1000, com os seguintes itens: CADASTRO DE ÁGUA: - Alinhamento predial; - Distância entre os dois alinhamentos prediais; - Afastamento da rede em relação ao alinhamento predial; - Profundidade; - Material; - Diâmetro; - Extensão; - Cotas de pontos notáveis como por exemplo: ponto mais elevado, ponto mais baixo, registros, descargas, ventosas, etc; - As cotas apresentadas deverão ser “reais”; - Válvulas, registros, conexões, descargas, ventosas, etc., deverão ter suas amarrações com triangulação apoiadas nas divisas de lote; - Reservatório e área destinada ao mesmo (se constar no projeto), escala 1:20 ou 1:50; - Elevatória e área destinada à mesma (se constar no projeto), escala 1:20 ou 1:50; - Servidões aprovadas na PJF; - Ponto de tomada d’água; CADASTRO DE ESGOTO: - Alinhamento predial; - Distância entre os dois alinhamentos prediais; - Afastamento dos PVs em relação ao alinhamento predial; - Profundidade; - Material da rede e da tampa dos PVs; - Diâmetro da rede e da tampa dos PVs; - Extensão; - Declividade; - Servidões aprovadas na PJF; - Cotas de chegada e saída do efluente e a cota do pavimento, em cada trecho; - As cotas apresentadas deverão ser “reais”; - Os PVs deverão ter suas amarrações com triangulação apoiadas nas divisas de lote; - Ponto de lançamento de esgoto; Observações: I - Deverá constar assinatura do proprietário. II - O proprietário deverá apresentar o loteamento com o cadastro em meio digital. III – Deverão ser obedecidas as Diretrizes para Elaboração de Projetos da CESAMA. DECT/04/04 208 DECLARAÇÃO Declaro, nesta data, que recebi as diretrizes para projetos da CESAMA, tomando pleno conhecimento dos termos nela apresentados. Declaro, ainda, submeter-me às exigências apresentadas, inclusive as relativas às futuras obras quanto a fiscalização, testes hidrostáticos e apresentação do cadastro destas obras, bem como, a doação de áreas, servidões e outras exigências legais citadas nestas diretrizes ou prescritas nas diretrizes municipais além de leis municipais, estaduais e federais pertinentes à projetos e obras. Estas diretrizes tem validade POR UM ANO a contar da data da assinatura desta declaração. Findo este prazo, o declarante deverá solicitar à CESAMA novas diretrizes. Em hipótese alguma diretrizes emitidas, após um ano, garantirão direitos adquiridos. Após aprovação dos projetos, o proprietário dispõe de dois anos, no máximo, para finalizar as obras, conforme prevêem Diretrizes Gerais assinada para Elaboração de projetos desta CESAMA. Findo este prazo, se as obras não forem concluídas e aceitas pela CESAMA, mesmo com os projetos aprovados, o empreendimento deverá tender as exigências para obras vigentes na data da fiscalização e aceitação. Findo o prazo de dois anos não é assegurado direito adquirido, mesmo que os projetos estejam aprovados. Em conseqüência, novas diretrizes para projetos e obras podem ser exigidas. Juiz de Fora, de de . Assinatura:_______________________________________ Responsável legal Nome legível:_____________________________________ Endereço:________________________________________________________________________________ Telefone:___________________ Nome do Loteamento: ____________________________________ Bairro: ________________________________________________