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Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho NOTAS DE AULA DISCIPLINA: COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO PROFESSOR: DR. ERALDO HENRIQUES DE CARVALHO 2015 Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho ÍNDICE 1. HISTÓRICO .......................................................................................................................................... 6 1.1 Evolução dos Sistemas de Esgotamento ...................................................................................... 6 1.2 Cronologia dos Sistemas de Esgotos no Brasil ............................................................................ 10 2. SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO ..................................................................................................... 11 3. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO ........................................................ 12 3.1. Classificação de acordo com as espécies das águas servidas a serem coletadas ......................... 12 3.1.1. Sistema de Esgotamento Unitário ou Combinado................................................................... 12 3.1.2. Sistema de Esgotamento Parcial ............................................................................................. 13 3.1.3. Sistema de Esgotamento Separador Absoluto ........................................................................ 14 3.2. Classificação de acordo com as características das águas servidas a serem coletadas ............... 15 3.2.1. Sistema de coleta de esgoto sanitário bruto ........................................................................... 15 3.2.2. Sistema de coleta de esgoto decantado .................................................................................. 17 3.3. De acordo com a responsabilidade da execução, operação e manutenção do sistema .............. 18 3.3.1. Sistema Convencional .............................................................................................................. 18 3.3.2. Sistema Condominial ............................................................................................................... 18 3.4. De acordo com o traçado da rede .............................................................................................. 21 3.4.1. Sistema perpendicular ............................................................................................................. 21 3.4.2. Sistema em leque .................................................................................................................... 22 3.4.3. Sistema radial ou distrital ........................................................................................................ 22 3.5. De acordo com o regime de escoamento hidráulico .................................................................. 23 3.5.1. Redes pressurizadas ................................................................................................................ 23 3.5.2. Redes a vácuo .......................................................................................................................... 24 3.5.3. Rede com dispositivo gerador de descarga ............................................................................. 25 4. ELEMENTOS CONSTITUINTES DE UM SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO ............................................. 27 4.1. Rede Coletora ............................................................................................................................ 27 4.1.1 Ligação predial ........................................................................................................................... 28 4.1.2 Coletor predial ........................................................................................................................... 28 4.1.3 Coletor de esgoto secundário .................................................................................................... 28 4.1.3.1 Coletores secundários de passeio .............................................................................................. 29 4.1.3.2 Coletor secundário de rua.......................................................................................................... 29 4.1.4 Coletor tronco ou principal ........................................................................................................ 30 Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 4.1.5 Órgãos Acessórios de Limpeza ................................................................................................... 30 4.2. Interceptores ............................................................................................................................. 31 4.3. Emissário ................................................................................................................................... 31 4.4. Sifão invertido ........................................................................................................................... 31 4.5. Travessias aéreas ....................................................................................................................... 32 4.6. Estação elevatória ..................................................................................................................... 33 4.7. Estação de Tratamento de Esgoto – ETE .................................................................................... 34 4.8. Corpo receptor .......................................................................................................................... 34 5. ESTUDO DE CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO...................................................... 36 5.1. Conceito .................................................................................................................................... 36 5.2. Objetivos ................................................................................................................................... 36 5.3. Requisitos .................................................................................................................................. 37 5.3.1 Plantas topográficas confiáveis em escalas compatíveis; ........................................................... 37 5.3.2 Características físicas da região em estudo ................................................................................. 37 5.3.3 Dados demográficos disponíveis e sua distribuição espacial ...................................................... 37 5.3.4 Comunicação local e regional ...................................................................................................... 37 5.3.5 Acessos ........................................................................................................................................ 38 5.3.6 Mão-de-obra ................................................................................................................................ 38 5.3.7 Materiais de construção .............................................................................................................. 38 5.3.8 Energia elétrica ............................................................................................................................ 38 5.3.9 Análise do sistema de esgoto existente ...................................................................................... 38 5.3.10 Administração do sistema de esgoto existente ........................................................................... 39 5.3.11 Avaliação do sistema deabastecimento de água ........................................................................ 39 5.3.12 Cadastro atualizado dos sistemas de drenagem de águas pluviais, de pavimentação, de telefone, de energia elétrica, entre outros ................................................................................................. 39 5.3.13 A disposição dos resíduos sólidos urbanos.................................................................................. 39 5.3.14 Uso da terra ................................................................................................................................. 39 5.3.15 Legislação .................................................................................................................................... 39 5.4. Atividades.................................................................................................................................. 40 6. PARÂMETROS DE PROJETO ............................................................................................................... 41 6.1 População da área a ser esgotada ................................................................................................... 41 6.2 Coeficiente per capita “efetivo” de água (qm) – (L/hab.dia) ........................................................... 42 6.3 Coeficientes de variação de vazão (k1, k2 e k3) ................................................................................ 42 6.4 Coeficiente de retorno (C) ............................................................................................................... 43 7. VAZÕES DE ESGOTO DE ESGOTO SANITÁRIO ..................................................................................... 43 8. AS CONDIÇÕES HIDRÁULICAS EXIGIDAS ............................................................................................ 45 9. TRAÇADO DA REDE DE ESGOTO......................................................................................................... 45 Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 9.1 Localização da tubulação na via pública..................................................................................... 45 9.2 Ligações Prediais........................................................................................................................ 48 9.3 Tipos de ligações na rede coletora ............................................................................................. 49 9.4.1. Sistema ortogonal – ligação simples ........................................................................................... 49 9.4.2. Sistema ortogonal – ligações múltiplas ....................................................................................... 49 9.4.3. Sistema radial – ligações múltiplas .............................................................................................. 50 10. PROJETO DE REDES COLETORAS DE ESGOTO SANITÁRIO ............................................................... 51 10.1. Cálculo das vazões de dimensionamento ................................................................................... 51 10.1.1. Procedimento quando não existem medições de vazão utilizáveis no projeto .......................... 51 10.2. Determinação das taxas de contribuição para o cálculo das redes coletoras ............................. 53 10.3. Cálculo das taxas de contribuição para redes simples ................................................................ 53 10.4. Cálculo das taxas de contribuição para redes duplas ................................................................. 54 10.5. Cálculo das taxas para redes mistas ........................................................................................... 54 11. HIDRÁULICA DOS COLETORES ........................................................................................................ 55 11.1. Equações gerais ......................................................................................................................... 55 11.1.1. Equação da energia (Bernoulli) para condutos livres .................................................................. 55 11.1.2. Equação da continuidade ............................................................................................................ 55 11.2. Equação da Perda de Carga contínua ......................................................................................... 55 11.2.1. Equação de Chézy ........................................................................................................................ 55 11.2.2. Equação de Chézy-Manning ........................................................................................................ 56 12. CONSIDERAÇÕES SOBRE O CRITÉRIO DA TENSÃO TRATIVA/AUTOLIMPEZA DOS COLETORES DE ESGOTO .................................................................................................................................................... 59 12.1. Tensão trativa com arraste de sólidos ....................................................................................... 60 12.2. Determinação das declividades dos coletores de esgoto para valores convencionais de coeficiente Manning e de tensão trativa ............................................................................................... 61 12.3. Considerações sobre velocidade crítica e o arraste de ar para o líquido .................................... 61 13. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO .............................................................................................. 61 14. ÓRGÃOS ACESSÓRIOS DE LIMPEZA DA REDE DE ESGOTO .............................................................. 65 14.1. Poços de visita (PV).................................................................................................................... 65 14.2. Tubo de inspeção e limpeza (TIL) ............................................................................................... 67 14.3. Terminal de limpeza (TL) ............................................................................................................ 68 14.4. Caixa de passagem (CP) ............................................................................................................. 69 Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 15. MATERIAIS DAS TUBULAÇÕES DE ESGOTO .................................................................................... 69 15.1. Tubo cerâmico (manilhas de barro vidrado - MBV) .................................................................... 69 15.1.1. Tipos de juntas .......................................................................................................................... 70 15.2. Tubo de concreto ....................................................................................................................... 70 15.3. Tubos de plástico ....................................................................................................................... 71 15.3.1. Tubos de PVC (policloreto de vinila) ............................................................................................ 71 15.3.2. Polietileno com alta densidade ................................................................................................... 71 15.3.3. Tubos plásticos armados com fios de vidro ................................................................................. 71 15.4. Tubos de ferro fundido .............................................................................................................. 71 15.5. Tubos de aço.............................................................................................................................. 72 16. CONSTRUÇÃODE REDES DE ESGOTO SANITÁRIO .......................................................................... 73 16.1. Atividades preliminares para a execução da rede de esgoto ...................................................... 73 16.1.1. Projeto....................................................................................................................................... 73 16.1.2. Execução .................................................................................................................................... 73 16.1.3. Locação da vala ......................................................................................................................... 73 16.2. Remoção de pavimento ............................................................................................................. 74 16.3. Escavação convencional de vala (a céu aberto) .......................................................................... 74 16.4. Escavações especiais .................................................................................................................. 75 16.5. Escoramento das paredes laterais das valas .............................................................................. 76 16.6. Tipo de base de assentamento de tubulação ............................................................................. 80 16.7. Regularização do fundo da vala e controle de declividade ......................................................... 81 16.8. Tipos de materiais e respectivas juntas para esgoto sanitário ................................................... 82 16.9. Execução dos órgãos acessórios ................................................................................................. 82 16.10. Reaterro e compactação da vala ................................................................................................ 83 16.11. Repavimentação ........................................................................................................................ 83 17. TANQUE SÉPTICO .......................................................................................................................... 84 18. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................................... 89 Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 6 1. HISTÓRICO 1.1 Evolução dos Sistemas de Esgotamento Os primeiros sistemas de esgotamento executados pelo homem tinham como objetivo protegê-lo das águas pluviais, devendo-se isto, principalmente, à inexistência de redes regulares de distribuição de água potável e de peças sanitárias com descargas hídricas, fazendo com que não houvesse, à primeira vista, vazões de esgotos tipicamente domésticos. Historicamente é observado que as civilizações primitivas não se destacaram por práticas higiênicas individuais por razões absolutamente sanitárias e sim, muito frequentemente, por religiosidade, de modo a se apresentarem limpos e puros aos olhos dos deuses e não serem castigados com doenças. Os primeiros indícios de tratamento científico do assunto, ou seja, de que as doenças não eram exclusivamente castigos divinos, começaram a aparecer na Grécia, por volta dos anos 500 a.C., particularmente a partir do trabalho de Empédocles de Agrigenco que construiu obras de drenagem das águas estagnadas de dois rios, em Selenute, na Sicília, visando combater uma epidemia de malária. As referências da literatura técnica-científica, relativas a esgotamento sanitário, consideram a Cloaca Máxima de Roma, construída no século VI a.C, como o primeiro sistema de esgoto planejado e implantado no mundo. A Cloaca Máxima recebia parte dos esgotos domésticos das áreas adjacentes ao fórum romano e propiciava a drenagem superficial de uma área bem maior, essencial para o controle da malária. Nas Figuras 1 e 2 encontra-se ilustrado o sistema de esgoto da Cloaca Máxima de Roma. Figura 1. Cloaca Máxima: primeiro sistema de esgoto planejado e implantado no mundo. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 7 Figura 2. Cloaca Máxima – vista interna Na verdade, o saneamento desenvolveu-se de acordo com a evolução das diversas civilizações, ora retrocedendo com a queda das mesmas, ora renascendo com o aparecimento de outras. Como a ênfase de que as doenças eram castigos divinos às impurezas espirituais humanas e seus tratamentos eram resolvidos com procedimentos místicos ou orações e penitências, as práticas sanitárias urbanas sofreram se não um retrocesso, pelo menos uma estagnação no período da Idade Média. Nesta época, no Ocidente, como o conhecimento científico restringiu-se ao interior dos mosteiros, as instalações sanitárias como encanamentos de água e esgotamentos canalizados, ficaram por conta da iniciativa eclesiástica. Ao longo do tempo, o crescimento das comunidades, particularmente na Inglaterra e no continente europeu, levou a uma situação em que a disposição das excretas das populações se tornou impraticável. Isto levou ao uso de privadas, onde as excretas se acumulavam. Esta solução apresentava problemas de odores indesejáveis e também criou sérios problemas de disposição das excretas acumulados nessas privadas. A iniciativa de pavimentação das ruas nas cidades europeias, com a finalidade de mantê- las limpas e alinhadas, a partir do final do século XII, exemplos de Paris (1185), Praga (1331), Nuremberg (1368) e Basiléia (1387), tornou-se o marco inicial da retomada da construção de sistemas de drenagem pública das águas de escoamento superficial e o encanamento subterrâneo de águas servidas, estas inicialmente para fossas domésticas e, posteriormente, para os canais Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 8 pluviais. As primeiras leis públicas notáveis de instalação, controle e uso destes serviços têm origem a partir do século XIV. Em termos de saneamento, o período histórico dos séculos XVI e XVIII é considerado de transição. A partir do século XVI, já no Renascimento, com a crescente poluição dos mananciais de água, o maior problema era o destino dos esgotos e do lixo urbanos. No século seguinte, o abastecimento de água urbano teve radical desenvolvimento, pois se passou a empregar bombeamentos com máquinas movidas a vapor e tubos de ferro fundido para recalque de água, notadamente a partir da Alemanha, procedimentos que viriam a se generalizar no século seguinte, juntamente com a formação de empresas fornecedoras de água. A sistemática de carreamento dos dejetos domésticos com o uso da água, embora fosse conhecida desde o século XVI, quando John Harrington instalou a primeira latrina no palácio da Rainha Isabel, sua disseminação só veio a partir de 1778, quando Joseph Bramah inventou a bacia sanitária com descarga hídrica, inicialmente empregada em hospitais e moradias nobres. Estas instalações provocaram a saturação das fossas, contaminando as ruas e o lençol freático. A distribuição generalizada de água encanada e das peças sanitárias com descarga hídrica, fizeram com que a água passasse a ser utilizada com uma nova finalidade: afastar propositadamente dejetos e outras sujeiras indesejáveis ao ambiente de vivência. A evolução do conhecimento científico, principalmente na área de saúde pública, tornou imprescindível a necessidade de canalizar as vazões de esgoto de origem doméstica. Assim a solução do problema foi canalizar obrigatoriamente os efluentes domésticos e industriais para as galerias de águas pluviais existentes originando, assim, o denominado SistemaUnitário de Esgotos, onde todos os esgotos eram reunidos em uma só canalização e lançados nos rios e lagos receptores. As décadas de 1830 e 1840 podem ser destacadas como as mais importantes na história científica da engenharia sanitária. A epidemia de cólera de 1831/32 despertou concretamente para os ingleses a preocupação com o saneamento das cidades, pois evidenciou que a doença era mais intensa em áreas urbanas carentes de saneamento efetivo, ou seja, em áreas mais poluídas por excrementos e lixo, além de mostrar que as doenças não se limitavam às classes mais baixas. Seguindo a prática Romana, os primeiros sistemas de esgotos, tanto na Europa como nos Estados Unidos foram construídos para coleta e transporte de águas pluviais. Foi somente em 1815 que se autorizou, em Londres, o lançamento de efluentes domésticos nas galerias de águas pluviais e, em 1847 tornou-se compulsório o lançamento de todas as águas residuárias das habitações nas galerias públicas de Londres. Em 1833 foi construída a primeira rede coletora de esgoto em Paris. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 9 No final do século XIX, a construção dos sistemas unitários propagou-se pelas principais cidades do mundo na época, entre elas, Londres, Paris, Amsterdam, Hamburgo, Viena, Chicago, Buenos Aires, etc. Porém nas cidades situadas em regiões tropicais e equatoriais, com índice pluviométrico muito superior (cinco a seis vezes maiores que a média europeia, por exemplo) a adoção de sistemas unitários tornou-se inviável devido ao elevado custo das obras, pois a construção das avantajadas galerias transportadoras das vazões máximas contrapunham-se às desfavoráveis condições econômicas características dos países situados nestas faixas do globo terrestre. No entanto, a evolução tecnológica nas nações mais desenvolvidas e a necessidade do intercâmbio comercial, forçavam a instalação de medidas sanitárias eficientes, pois a proliferação de pestes e doenças contagiosas em cidades desprovidas dessas iniciativas propiciava, logicamente, aos seus visitantes os mesmos riscos de contaminação, gerando insegurança e implicando, portanto, que os navios comerciais da época retirassem seus portos de suas rotas marítimas, temendo contaminação da tripulação e, consequentemente, causando prejuízos constantes às nações mais pobres e dependentes do comércio internacional. No Brasil relacionavam-se nesta situação, notadamente os portos do Rio de Janeiro e Santos. Temendo os efeitos deste desastre econômico, o imperador D. Pedro II contratou os ingleses para elaborarem e implantarem sistemas de esgotamento para o Rio de Janeiro e São Paulo, na época, as principais cidades brasileiras. Ao estudarem a situação, os projetistas depararam-se com situações peculiares e diferentes das encontradas na Europa, principalmente as condições climáticas (clima tropical, com chuvas muito mais intensas) e a urbanização (lotes grandes e ruas largas). Após criteriosos estudos e justificativas foi adotado na ocasião, um inédito sistema no qual eram coletadas e conduzidas às galerias, além das águas residuárias domésticas, apenas as vazões pluviais provenientes das áreas pavimentadas interiores aos lotes (telhados, pátios, etc.). Criava-se, então, o Sistema Separador Parcial, cujo objetivo básico era reduzir os custos de implantação e, consequentemente, as tarifas a serem pagas pelos usuários. Em 1879, foi criado então o Sistema Separador Absoluto cuja característica principal é ser constituído de uma rede coletora de esgotos sanitários e outra exclusiva para águas pluviais. Rapidamente o sistema separador absoluto foi difundindo-se pelo resto do mundo. No Brasil destacou-se na divulgação do novo sistema, Saturnino Brito cujos estudos, trabalhos e sistemas reformados pelo mesmo, fizeram com que, a partir de 1912, o separador absoluto passasse a ser adotado obrigatoriamente no país. Sua consagração veio em 1905, quando contratado pelo Estado para solucionar o saneamento de Santos, não só construiu e Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 10 modernizou os sistemas de abastecimento de água e coletor de esgotos como replanejou toda a parte urbana, projetou as avenidas principais e os canais de drenagem, efetuou aterros de pântanos e construiu parques litorâneos e várias obras de proteção ambiental. Novas concepções de projeto surgiram como alternativa à existente, conhecida por convencional; vem-se desenvolvendo novos componentes, utilizando-se novos materiais na execução, com o objetivo de minimizar os custos de implantação das obras; tem-se ainda investido na utilização de novas técnicas e equipamentos de manutenção, que possibilitem menos agressão ao sistema e melhores condições de trabalho para as pessoas que lidam com a operação e manutenção dos mesmos. Com a implantação já realizada em algumas cidades brasileiras, o sistema denominado 100% Plástico, para redes coletoras de esgotos, tem por preceito justamente essa racionalização tão almejada. 1.2 Cronologia dos Sistemas de Esgotos no Brasil A seguir está relacionada uma série de datas com registros de acontecimentos marcantes na história da evolução dos sistemas de esgotamento no Brasil. 1855 - Rio de Janeiro: contratação dos ingleses para criar sistemas de esgotamento para as cidades do Rio e São Paulo. 1857 - 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. 1873 - Recife: iniciada a construção da primeira rede coletora de esgotos sanitários desta capital. 1876 - São Paulo: inaugurado o primeiro sistema coletor de esgotos (separador parcial) da cidade. 1892 - Campinas: execução da rede coletora desta cidade. 1897 - Belo Horizonte: inauguração da cidade com água e esgotos projetados por S. de Brito. 1900 - São Paulo: Saturnino de Brito inventou o tanque fluxível. 1907 - São Paulo: Saturnino de Brito iniciou as obras de esgotos e drenagem da cidade de Santos. 1912 - Brasil: adoção do sistema separador absoluto. 1920 - São Paulo: invenção do tubo de ferro fundido centrifugado por De Lavaud. 1928 - São Paulo: construção da estação de tratamento de esgotos de Santo Ângelo 1962 - Campina Grande: criação da primeira empresa pública nacional de saneamento (SANESA). Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 11 1968 - Brasília: criação do PLANASA - Plano Nacional de Saneamento 1968 - São Paulo: criação da CETESB - Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental. 1973 – Criadas as Companhias Estaduais de Saneamento. 2. SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO O sistema de esgoto sanitário (ver figura 3) é o conjunto de condutos, instalações e equipamentos destinados a coletar, transportar, condicionar e encaminhar, somente o esgoto sanitário, a uma disposição final conveniente, de modo contínuo e higienicamente seguro. Figura 3. Desenho esquemático do sistema de esgoto sanitário. As principais finalidades na implantação de um sistema de esgoto sanitário relacionam-se aos aspectos: higiênico, social, econômico. Do ponto de vista higiênico, o objetivo é a prevenção, o controle e a erradicação das muitas doenças de veiculação hídrica responsáveis por altos índices de mortalidade infantil; visto que o sistema promove o tratamento do efluente a ser lançado nos corpos receptores naturais, de maneira rápida e segura. Estação de tratamento de esgotos ElevatóriaRede Coletora Ramal Predial Poço de visita Lançamento de esgotos tratados Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 12 Sob o aspecto social, o objetivo visa à melhoria da qualidade de vida da população, pela eliminação de odores desagradáveis, repugnantes e que prejudicam o aspecto visual, a estética, bem como a recuperação das coleções de água naturais e de suas margens para a prática recreativa, esportes e lazer. Do ponto de vista econômico, o objetivo envolve questões como o aumento da produtividade geral, em particular das produtividades industrial e agropastoril, devido à melhoria ambiental, urbana e rural; à proteção dos rebanhos e à maior produtividade dos trabalhadores. 3. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO Os sistemas de esgotamento sanitário podem ser classificados de acordo com as espécies e características das águas servidas a serem coletadas; com a responsabilidade da execução, operação e manutenção do sistema; com o tipo de traçado da rede coletora; e com o regime de escoamento hidráulico. 3.1. Classificação de acordo com a contribuição de águas pluviais 3.1.1. Sistema de Esgotamento Unitário ou Combinado O sistema de esgotamento sanitário tipo Unitário ou Combinado (ver figura 4) recolhe, na mesma canalização, os lançamentos das águas residuárias (esgotos domésticos e efluentes industriais) e as contribuições pluviais. Figura 4. Sistema de esgoto unitário ou combinado. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 13 Embora esses sistemas ainda representem uma realidade nas cidades mais antigas, atualmente encontram-se em franco desuso devido às seguintes desvantagens: as tubulações apresentam diâmetros relativamente grandes, exigindo, portanto, maior volume de obras e, consequentemente, maiores investimentos iniciais, o que torna difícil a implantação em regiões de poucos recursos financeiros; as obras são de execução mais difícil e demorada; nos países de clima tropical, como o Brasil, as desvantagens são relevantes, porque as precipitações atmosféricas são mais intensas, obrigando o uso de maiores diâmetros; além disso, os recursos financeiros são poucos; na ausência de águas pluviais, a vazão será drasticamente reduzida, de forma que as contribuições de esgoto doméstico provocarão uma abundante deposição de sólidos sedimentáveis, visto que a velocidade de escoamento será bem inferior; a deposição desses sólidos aumenta o odor e a corrosão das tubulações de concreto; as galerias de águas pluviais, que em nossas cidades são executadas em menos da metade das vias públicas, terão que ser construídas em todos os logradouros; as águas pluviais, que geralmente não necessitam de tratamento antes de sua disposição final, tornam-se contaminadas; as estações de tratamento de esgoto sofrem elevada e desordenada variação de carga hidráulica (vazão), resultando em problemas operacionais e onerando consideravelmente os custos com o tratamento; Na Europa, a vazão no sistema combinado é cerca de três vezes maior que a obtida nos sistemas do tipo separador absoluto. No Brasil, a vazão nos sistemas combinados chegava a ser cerca de dez vezes maior que a obtida para o sistema do tipo separador absoluto. Vale lembrar que os primeiros sistemas de esgoto implantados no mundo possuíam essa concepção. No entanto, os sistemas unitários representam uma realidade com a qual as cidades mais antigas têm que conviver. Um elevado número de sistemas unitários ainda encontra-se em operação. A substituição de um sistema de esgoto unitário existente por um sistema separador representa um transtorno significativo. Em cidades com infra-estrutura sanitária mais antiga (Rio de Janeiro, São Paulo e Belém, por exemplo), esses sistemas ainda são mantidos. 3.1.2. Sistema de Esgotamento Parcial No sistema Misto ou Separador Parcial não são admitidas as águas pluviais provenientes de ruas, avenidas, praças, jardins, quintais e áreas não pavimentadas, podendo ser lançadas nos coletores de esgoto somente as águas de telhados, pátios internos e sacadas de edifícios. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 14 Apesar das dimensões dos coletores de esgoto serem menores e os investimentos também menores, esse sistema apresenta desvantagens porque durante o período de chuva a variação de vazão nos coletores, elevatórias e estações de tratamento, é acentuada, dificultando a operação. Os primeiros sistemas de esgoto implantados no Brasil (final do século XIX) possuíam essa concepção. 3.1.3. Sistema de Esgotamento Separador Absoluto O sistema de coleta de esgoto do tipo Separador Absoluto (ver Figura 5) recebe exclusivamente as águas residuárias (domésticas e industriais) e as águas de infiltração (água do subsolo que penetra através das tubulações e órgãos acessórios). Já as águas pluviais são coletadas e transportadas em um sistema de drenagem pluvial totalmente independente, comumente conhecido como galeria de águas pluviais. Figura 5. Rede de esgotamento separador absoluto As redes separadas cumprem, independentemente uma da outra, as regulamentações normativas e as recomendações de projeto nascidas da prática profissional. Assim, a rede pluvial pode manter diâmetros maiores sem que ocorram inconvenientes sanitários com a transferência de esgoto. No Brasil, este sistema é usado desde o início do século XX e apresenta uma série de vantagens: menor custo, já que as tubulações são de menor diâmetro e de fabricação industrial (manilhas e tubos de PVC, por exemplo); Esgoto Sanitário Água Pluvial Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 15 pode-se fazer a implantação do sistema por partes, construindo-se inicialmente a rede de maior importância, e ampliando-a posteriormente; redução considerável do custo com o afastamento das águas pluviais, já que a disposição final das mesmas pode ser feita no curso de água mais próximo da área de drenagem, geralmente sem a necessidade de tratamento; redução da extensão das canalizações de grande diâmetro, visto que não há necessidade de se construir galerias de águas pluviais em todas as ruas; não se condiciona e nem obriga a pavimentação de ruas públicas; não prejudica o tratamento dos esgotos; as condições de operação das elevatórias e estações de tratamento de esgoto são melhores, não sofrendo alteração significativa de vazão por ocasião dos períodos chuvosos. Na verdade, o sistema separador absoluto adotado no Brasil é, em parte, teórico, pois existe reunião de esgoto e águas de chuvas; devido a lançamentos clandestinos, principalmente, de águas pluviais. Desta forma, muito sistemas do tipo separador absoluto funcionam como separadores parciais. Nas ETEs tem sido praticado de forma criteriosa, na época chuvosa, o procedimento de “by- pass” do esgoto bruto para o corpo receptor. Caso contrário, ocorreria grandes problemas operacionais e de desempenho das ETEs. 3.2. Classificação de acordo com as características das águas servidas a serem coletadas 3.2.1. Sistema de coleta de esgoto sanitário bruto Nesse sistema o esgoto sanitário é coletado e transportado em sua forma bruta ou in natura, ou seja, sem ter sido submetido a qualquer tipo de tratamento, a não ser remoção de gordura (ver figura 6). Uma vez que os esgotos brutos contêm sólidos grosseiros em suspensão, faz-se necessária a utilização de diâmetros e declividades maiores do queseriam necessárias para transportar sua fase líquida propriamente dita. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 16 Figura 6. Sistema de coleta de esgoto bruto. A presença desses sólidos pode causar obstrução (entupimento) das tubulações; mau cheiro, devido à decomposição dos sólidos depositados nas tubulações; e, até mesmo, corrosão das tubulações, devido à reação entre os gases liberados pelo processo de decomposição com a umidade das paredes da tubulação. No entanto, vale frisar que a maioria dos sistemas de esgotamento implantados apresenta essa concepção, tendo em vista que as residências ficam desobrigadas de implantar e arcar com os custos de manutenção de sistema individual – Tanque Séptico/Sumidouro (ver figura 7). Figura 7. Esquema tanque séptico seguido de sumidouro Caixa de Gorduras Caixa de Inspeção Ramal Interno Caixa de Ligação (Manter bem tampado) Alinhamento Predial Rede de Esgotos (Saneago) Meio-fio Calha (Água de chuva) Boca de Lobo (Prefeitura) Galeria Pluvial (Prefeitura) Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 17 3.2.2. Sistema de coleta de esgoto decantado Esse sistema coleta e transporta esgoto decantado, ou seja, isento da maioria dos sólidos grosseiros em suspensão presentes nos esgotos domésticos. As unidades geralmente utilizadas para remoção dos sólidos grosseiros presentes no esgoto são os tanques sépticos, que são implantados individualmente em cada residência. A finalidade dos tanques sépticos é a remoção, por sedimentação, dos sólidos grosseiros em suspensão e a digestão da fração orgânica desses sólidos. A rede coletora de esgoto decantado apresenta as seguintes vantagens com relação à rede coletora de esgoto bruto: substituição de poços de visita por unidades mais simples como os tubos de inspeção e limpeza; utilização de tubos plásticos com diâmetro mínimo de 40 mm; adoção de valores menores para a velocidade do escoamento e a tensão trativa, o que resulta em menor aprofundamento da rede coletora; a tubulação pode funcionar com seção plena; significativa redução de custos (até 1/5). Embora o sistema apresente redução significativa de custo, a implantação de tanques sépticos individuais pode resultar em eventuais problemas de manutenção. O sistema exige remoção periódica do lodo, o que poderá trazer transtorno aos moradores. Desta forma, é importante que se faça uma avaliação criteriosa para optar entre um sistema e o outro. Na verdade, o sistema de coleta de esgoto decantado (ver figura 08) não é muito difundido, de forma que as poucas experiências são para condomínios residenciais e pequenas comunidades. Figura 8. Sistema de esgoto decantado. Rede coletora Esgoto Inspeção com chaminé de acesso Chincanas Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 18 3.3. De acordo com a responsabilidade da execução, operação e manutenção do sistema Considerando-se esse aspecto, os sistemas de coleta de esgoto podem ser classificados em Sistemas Condominiais e Sistemas Convencionais. 3.3.1. Sistema Convencional No sistema convencional, as residências geralmente estão ligadas à rede pública (no passeio ou no leito carroçável) por um ramal predial exclusivo (ver Figura 09). A responsabilidade pela execução, operação e manutenção é de competência da empresa de saneamento local ou da prefeitura. Figura 9. Desenho esquemático de um sistema de coleta de esgoto do tipo Convencional (observar quantidade de ramais prediais) 3.3.2. Sistema Condominial O sistema condominial é uma solução econômica para esgotamento sanitário, que se apóia, fundamentalmente, na combinação da participação comunitária com a tecnologia apropriada. No entanto, esse sistema, objeto de freqüentes controvérsias, deve ser cuidadosamente estudado, procurando-se evitar conflitos futuros entre os usuários. O sistema em questão é uma forma de concepção do traçado de redes, em que a idéia central de sua implementação é a formação de um ou mais condomínio como unidade de esgotamento. A solução assemelha-se à dos ramais multifamiliares de esgoto dos edifícios de apartamento, sendo que no lugar de prédios e apartamentos têm-se quadras e casas, além de apresentar-se horizontal do ponto de vista físico. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 19 O ramal condominial constitui uma rede de tubulações que passa quase sempre, entre os quintais no interior dos lotes, cortando-os, no sentido transversal (ver Figura 10). Esta alternativa apresenta menor custo, visto que é possível esgotar todas as faces de um conjunto com o mesmo, e único, ramal (ver Figura 11). No entanto, a localização do ramal condominial também pode ser no passeio ou nos jardins das residências (isto é, na frente dos lotes). Intercalada nesta rede interna de pequena profundidade, encontra-se, em cada quintal, uma caixa de inspeção, à qual se conectam, independentemente, as instalações sanitárias prediais, constituindo um ramal multifamiliar. Figura 10. Desenho esquemático de um Sistema Condominial Figura 11. Detalhe da ligação do ramal condominial no sistema público de coleta de esgoto O condomínio, informal, é alcançado através do pacto entre vizinhos, o qual possibilita o assentamento dos ramais em lotes particulares e disciplina a participação dos condôminos no Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 20 desenvolvimento dos trabalhos. As obras são geralmente executadas pelos usuários do sistema com a ajuda do município ou empresa de saneamento. O traçado do ramal deve ser o mais racional e eficaz, em face à realidade local, ou seja, maior relação benefício/custo quanto à segurança sanitária e ao alcance social. Na verdade, o que importa é a racionalidade imposta pelas condições locais, de forma que o ramal pode ser locado nas calçadas ou ruas. A operação e manutenção desse ramal geralmente são de responsabilidade do próprio condomínio a que serve, de modo que cada condômino deve assumir a parcela do sistema situado em seu lote. No local mais conveniente (um ponto baixo da quadra, por exemplo), de preferência onde existe espaço livre entre duas casas, o ramal sai da quadra e lança os esgotos em uma caixa de passagem, localizada no passeio, que integra a rede coletora pública. Desse modo, a rede coletora pública apenas tangencia o quarteirão-condomínio ao invés de circundá-lo como o sistema convencional. Os sistemas condominiais apresentam as seguintes vantagens com relação aos convencionais: apreciável redução do número de ligações domiciliares (ramais prediais) ao coletor público, da extensão dos coletores públicos e da quantidade de poços de visita; menor profundidade da rede coletora (a exigência do recobrimento das tubulações é menor do que no passeio e no leito carroçável); baixo custo de construção dos coletores (de 50 a 60% do custo obtido com os sistemas convencionais); menor custo de operação; a qualquer tempo sem quebra de asfalto ou tumultos no trânsito, podem ser feitas as ligações domiciliares ou desobstrução nas linhas; Já as desvantagens do sistema condominial, comparado ao convencional são as seguintes: sem uma política de aceitação condominial, poderão surgir conflitos entre os usuários do sistema; coletores assentados em lotes particulares,podendo haver dificuldades de inspeção, operação e manutenção pelas empresas que operam o sistema; uso indevido dos coletores de esgoto, tais como lançamento de águas pluviais e resíduos sólidos urbanos; menor atenção na operação e manutenção dos coletores; Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 21 o êxito do sistema depende fundamentalmente da atitude dos usuários, sendo imprescindíveis uma boa comunicação, explicação, persuasão e treinamento. 3.4. De acordo com o traçado da rede O traçado da rede de esgotos está estreitamente relacionado com a topografia da área a ser esgotada, uma vez que o escoamento se processa segundo caimento natural do terreno. Dependendo do caimento do terreno, a rede coletora pode apresentar os seguintes formatos descritos abaixo. 3.4.1. Sistema perpendicular Esse sistema é mais indicado para cidades atravessadas ou circundadas por cursos de água. No caso, a rede é constituída por vários coletores tronco independentes, com o traçado mais ou menos perpendicular ao curso de água, os quais lançam seus esgotos em um interceptor marginal. Conseqüentemente, os coletores tronco geralmente são perpendiculares a este interceptor (ver Figura 12). A ausência de um interceptor marginal apresenta o inconveniente sanitário de se criar, na área urbana e no curso de água, pontos onde a poluição causada produz aspectos estéticos indesejáveis. Figura 12. Desenho esquemático de traçado de rede do tipo perpendicular Coletores tronco Interceptor Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 22 3.4.2. Sistema em leque Essa configuração é própria para terrenos acidentados. No caso, os coletores tronco margeiam os fundos dos vales ou a parte baixa das bacias, formando um traçado em forma de leque (ver Figura 13). Figura 13. Traçado de rede do tipo em leque 3.4.3. Sistema radial ou distrital Essa concepção de traçado é característica para cidades planas (cidades litorâneas, por exemplo). No caso, a cidade é dividida em distritos ou setores independentes, de forma que em cada um desses setores criam-se pontos de cota mais baixa, para onde os esgotos são dirigidos (ver Figura 14). Desses pontos baixos, o esgoto é recalcado, ou para o distrito vizinho, ou para o destino final. Interceptor Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 23 Figura 14. Traçado de rede do tipo radial ou distrital 3.5. De acordo com o regime de escoamento hidráulico Em locais onde a topografia é desfavorável, lençol freático alto, solo estruturalmente instável ou rochoso, podem ser necessárias estações elevatórias. Para solucionar tais dificuldades, foram desenvolvidas, como alternativas, redes pressurizadas e redes a vácuo. 3.5.1. Redes pressurizadas Na maioria desses sistemas, os esgotos dos domicílios são coletados individualmente por tubulações funcionando por gravidade e são lançados em tanques, implantados dentro dos lotes, que servirão como um pequeno reservatório (ver Figura 15). Do tanque, o esgoto é lançado periodicamente em uma tubulação principal pública, trabalhando sob pressão, por meio de uma bomba trituradora, capaz de triturar os sólidos presentes no esgoto, também localizada dentro dos lotes. Um tanque e uma bomba são necessários a cada ponto de lançamento da tubulação sob pressão. A fim de reduzir os custos de implantação e operação, um único conjunto tanque/bomba poderá servir a vários domicílios. Da tubulação principal, sob pressão, o esgoto pode ser lançado em um coletor cujo escoamento seja por gravidade ou em uma estação de tratamento de esgoto. Embora o sistema de redes pressurizadas elimine a necessidade de pequenas estações elevatórias, será necessária a implantação individual de uma bomba com triturador, que, além do custo de implantação, acarretará custos de operação e manutenção. Para destino final Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 24 Vale ressaltar que as redes pressurizadas ainda são objeto de muitos estudos e discussões e que os parâmetros de projeto utilizados não estão otimizados. No Brasil não existe nenhum sistema de rede pressurizada implantado. Figura 15. Principais componentes da rede pressurizada 3.5.2. Redes a vácuo Nesse sistema, o esgoto de cada domicílio é encaminhado, por gravidade, ao injetor de vácuo (ver Figura 16). A válvula de vácuo sela a linha que se liga à tubulação principal permitindo que se mantenha o nível de vácuo requerido. O vácuo no sistema é mantido através de uma estação de bombeamento a vácuo, a qual pode estar localizada próxima à estação de tratamento de esgoto ou a qualquer outro local de lançamento. No Brasil, não existe nenhum sistema a vácuo implantado. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 25 Figura 16. Principais componentes de redes a vácuo 3.5.3. Rede com dispositivo gerador de descarga Em áreas planas onde o terreno apresenta baixas declividades, a implantação e operação de redes coletoras de esgoto sanitário podem tornar-se bastante onerosas. Estas condições estão presentes, por exemplo, em um grande número de cidades litorâneas da costa brasileira. Nestes locais têm-se geralmente solos moles e lençol freático alto, exigindo disposições construtivas especiais, tais como: escoramento contínuo de valas, rebaixamento do lençol, fundações especiais para a tubulação, etc. Conseqüentemente, a incidência dos custos relativos à escavação, escoramento, reaterro e recomposição da via se situa na faixa dos 80% a 90%. O custo de implantação e operação de áreas planas eleva-se também pelo emprego de estações elevatórias de esgoto nestes locais. A busca de soluções de menor custo de implantação e operação de redes coletoras para as situações antes descritas, levou o desenvolvimento das redes coletoras de baixa declividade com Dispositivo Gerador de Descarga (DGD). Este dispositivo é instalado a montante do trecho, originando escoamento capaz de arrastar os sólidos depositados (ver Figura 17). O DGD ao descarregar origina uma onda, de frente íngreme, que escoa pela tubulação atenuando-se ao longo de sua extensão. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 26 Figura 17. Detalhe do dispositivo gerador de descarga na cabeceira da rede coletora. Estimativas preliminares mostram que o custo de implantação desse tipo de rede coletora pode ser cerca de 20 a 25% menor que o obtido para redes coletoras convencionais. Consideradas as reduções nos custos de implantação e operação de estações elevatórias de esgoto, ter-se-iam resultados ainda mais vantajosos. Cota rua Tampão em ferro fundido Diâmetro 500 mm Laje de concreto armado Ramal predial de esgoto Tubulação coletora a declividade reduzida DN 150 Cota de saída Vai para o PI Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 27 4. ELEMENTOS CONSTITUINTES DE UM SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO 4.1. Rede Coletora Conjunto constituído por ligações prediais, coletores de esgoto e seus órgãos acessórios, cuja função é receber as contribuições dos domicílios, prédios e economias, promovendo o afastamento do esgoto sanitário coletado em direção aos grandes condutos de transporte (interceptores e emissários) para o local de tratamento (estação de tratamento de esgoto)e descarga final (corpo receptor). Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 28 Figura 18. Desenho esquemático das principais partes constituintes de um sistema de coleta de esgoto sanitário 4.1.1 Ligação predial Trecho final do coletor predial compreendido entre o limite do terreno e o coletor de esgoto. 4.1.2 Coletor predial Canalização, instalada no interior dos domicílios, destinada a receber o esgoto do sistema predial, e conduzir os esgotos à rede coletora. Por se tratar de uma propriedade particular, esse elemento goza de uma certa autonomia. Quando se fala de “coleta” de esgoto, significa a retirada do mesmo de dentro dos lotes por meio dos ramais prediais. O diâmetro mínimo dessa tubulação é de 100 mm e a profundidade mínima depende dos esforços e impactos que incidam sobre as canalizações. Em áreas nas quais a rede coletora já está pronta, a instalação do coletor predial dependerá da profundidade do coletor da rua. Particularmente para os efluentes dos vasos sanitários, a declividade usual é de 2,0%. Vale frisar que em toda mudança de direção dos coletores prediais deverá ser construída uma caixa de inspeção. Figura 19. Corte esquemático de uma ligação domiciliar ao coletor público de esgoto. Como observado na figura 19, a ligação predial (ou ligação domiciliar), início da rede coletora, é o trecho final do coletor predial de propriedade particular, que o interliga ao coletor público e situa-se entre esse e o alinhamento do terreno. Uma caixa de inspeção aí construída delimita a responsabilidade de manutenção e reparação do coletor predial e da rede coletora. 4.1.3 Coletor de esgoto secundário São tubulações de pequeno diâmetro (geralmente entre 100 a 150 mm) que recebem os esgotos apenas dos domicílios, conduzidos pelos coletores prediais, em qualquer ponto ao longo Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 29 de seu comprimento (obs: elas não recebem esgotos de outros coletores). Essas tubulações podem ser assentadas no passeio ou na rua. 4.1.3.1 Coletores secundários de passeio Esses coletores, situados nos passeios dos quarteirões, recebem lançamento de esgoto apenas de ramais prediais e possuem diâmetro geralmente de 100 mm. Figura 20. Coletor secundário de passeio. Uma vez que estão mais próximos dos domicílios e que não estão submetidos ao tráfego intenso de veículos, os coletores são instalados com profundidade relativamente rasa. A profundidade mínima geralmente é estabelecida pelas companhias de saneamento administradoras locais. No país, os menores valores observados tem sido de 60 cm. A SANEAGO recomenda a localização dos coletores no centro do passeio, com profundidade mínima de 90 cm. No entanto, quando muito rasos, freqüentemente encontram-se sujeitos ao esmagamento devido à passagem dos carros quando entram nas garagens. Teoricamente, o passeio é a posição mais indicada para a locação dos coletores secundários. No entanto, a existência de outras estruturas (rede de água, por exemplo), passeios estreitos, posteamento e arborização desalinhados, junto às guias, poderão inviabilizar tal disposição. 4.1.3.2 Coletor secundário de rua Destinam-se a receber os esgotos dos ramais prediais e podem ser dispostos no eixo das ruas, no terço esquerdo, no terço direito ou nos dois terços da rua. Em cidades com topografia Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 30 acidentada, dependendo da largura da rua, o coletor geralmente é lançado no terço inferior do lado da rua onde os lotes são mais baixos. 4.1.4 Coletor tronco ou principal É o coletor de maior extensão de uma mesma bacia de esgotamento; pode haver mais de um, conforme o traçado da rede coletora, os demais são chamados coletores secundários ou auxiliares (ver figura 18). O coletor principal ou coletor tronco recebe esgotos dos coletores prediais e de um ou mais coletor secundários, conduzindo-os a um interceptor ou emissário. O diâmetro dessas tubulações geralmente é superior ao mínimo estabelecido por norma. Algumas bibliografias separam coletores principais de coletores troncos, sendo que o que os diferencia é o diâmetro da tubulação. O coletor tronco tem um diâmetro superior ao coletor principal. Na Figura 21 encontra-se apresentado o desenho esquemático da rede coletora de esgoto do tipo modular, indicando os coletores principal e auxiliar. Figura 21. Desenho esquemático da rede coletora do tipo modular. 4.1.5 Órgãos Acessórios de Limpeza São estruturas fixas instaladas em pontos singulares da rede coletora destinadas a permitir os serviços de inspeção e manutenção das tubulações e, no caso da rede cerâmica, são desprovidos de equipamentos mecânicos. Podem ser poços de visita (PV); tubos de inspeção e limpeza (TIL); terminais de limpeza (TL) e caixas de passagem (CP). Terminal de limpeza (TL): utilizado somente para início de trecho, não sendo inspecionável. Tubos de inspeção e limpeza (TIL): utilizado nas intersecções de trechos, em substituição aos PV, sempre que possível, por ser mais econômico. Também não são inspecionáveis. Em Goiás, Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 31 para o sistema 100% PVC, a SANEAGO recomenda o uso de TIL condominial até profundidades de 2,5 m e de TIL radial para profundidades entre 2,5 e 4,0 m. Poços de visitas (PV): usados para profundidades maiores ou iguais a 4,0 m e para reunião de mais de 3 (três) tubulações. 4.2. Interceptores São canalizações de grande porte que recebem esgotos de coletores (geralmente do tipo tronco), ao longo de seu comprimento, e são providos, na maioria dos casos, de poços de visita (PV). Essas canalizações não recebem ligações prediais diretas (ver Figura 18) e “interceptam” o fluxo de coletores, com o objetivo de proteger os cursos de água, lagos e praias, evitando lançamentos diretos. Desta forma, a definição de interceptor não se vincula ao diâmetro ou ao posicionamento dentro da rede coletora, mas apenas à função que desempenha dentro desse sistema. Quanto à localização, o interceptor é a canalização situada nas partes baixas das bacias (fundo de vales), em geral ao longo das margens de coleções de água, a fim de reunir e conduzir os efluentes de coletores a um ponto de concentração. 4.3. Emissário São canalizações que recebem esgotos na extremidade de montante e as lançam na estação de tratamento de esgoto ou um corpo receptor (rios, lagos, mar, etc.). No caso mais geral, trata-se do trecho do interceptor após a última contribuição de coletores de esgoto. O emissário é o conduto final de um sistema de esgoto sanitário, com a função de afastar as águas servidas para o ponto de lançamento, sem receber contribuições durante seu percurso (ver Figura 18). Os emissários geralmente operam como condutos livres, embora existam emissários que operem como conduto forçado (emissários submarinos, por exemplo). 4.4. Sifão invertido São canalizações rebaixadas, funcionando sob pressão hidrodinâmica (ver Figura 22), cuja finalidade é transpor obstáculos, depressões do terreno ou cursos de água, assim como rodovias, ferrovias, etc. Exigem operação e manutenção mais complicadas que as travessias aéreas. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 32 Figura 22. Desenhos esquemáticos em corte e planta de sifões invertidos. 4.5. Travessias aéreas As travessias permitem transportar o esgotoatravés de obstáculos, sem alterar o regime de escoamento, ou seja, é mantido o escoamento por gravidade (ver Figura 23). Causam impacto visual e podem impossibilitar navegação. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 33 Figura 23. Desenhos esquemáticos das travessias aéreas. 4.6. Estação elevatória É o conjunto de instalações destinadas a transferir os esgotos de uma cota mais baixa para outra mais alta. São instalações eletromecânicas destinadas a elevar os esgotos, quando necessário, para evitar aprofundamentos excessivos das canalizações (ver Figuras 24 e 25). Figura 24. Corte de uma Estação Elevatória de Esgoto. As estações elevatórias são utilizadas no sistema de esgoto sanitário, em casos como os seguintes: na coleta, quando é necessária a elevação do esgoto para permitir a ligação ao coletor de esgoto, como nas soleiras baixas, em terrenos com caimento para o fundo do lote ou pisos abaixo do greide da rua; na rede coletora, como alternativa ao aprofundamento excessivo e antieconômico dos coletores de esgoto; no transporte, por exemplo, nas redes tipo distrital e redes novas em cotas inferiores às da rede existente, ou no caso de transposição de bacias, na rede distrital, característica de áreas Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 34 planas, quando são criados pontos de concentração com elevatórias para a transposição do esgoto para um único lançamento (ou ETE); no tratamento ou disposição final para alcançar cotas compatíveis com a implantação da ETE ou com os níveis do corpo receptor. Figura 25. Conjunto Motor-Bomba submerso. 4.7. Estação de Tratamento de Esgoto – ETE É o conjunto de técnicas associadas a unidades de tratamento, equipamentos, órgãos auxiliares (canais, caixas, vertedores, tubulações) e sistemas de utilidades (água potável, combate a incêndio, distribuição de energia, drenagem pluvial), cuja finalidade é reduzir cargas poluidoras do esgoto sanitário e condicionamento da matéria residual resultante do tratamento (ver Figura 26). Nas unidades de tratamento, são utilizadas as diversas operações e processos unitários que promovem a separação entre os poluentes em suspensão e dissolvidos e a água a ser descarregada no corpo receptor, bem como o condicionamento dos resíduos retidos. 4.8. Corpo receptor É qualquer coleção de água natural ou solo que recebe o lançamento de esgoto em estágio final. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 35 Figura 26. Estação de tratamento de esgoto. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 36 5. ESTUDO DE CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 5.1. Conceito Para que seja feita a implantação de um sistema de esgoto sanitário é necessário que seja feito seu planejamento, norteado pela NBR-9648 – Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário. A norma define estudo de concepção como “Estudo de arranjos das diferentes partes de um sistema, organizadas de modo a formarem um todo integrado e que devem ser qualitativa e quantitativamente comparáveis entre si para a escolha da concepção básica, ou seja, da melhor opção de arranjo, sob os pontos de vista técnico, econômico, financeiro e social”. A concepção é elaborada na fase inicial do projeto. Esse estudo tem a finalidade de: racionalização do projeto e os parâmetros; aumento da produtividade durante a execução (mão-de-obra, materiais, etc.) melhora da qualidade da execução; redução da manutenção corretiva, aumento da segurança ambiental e operacional. 5.2. Objetivos Identificação e quantificação de todos os fatores intervenientes com o sistema de esgoto (rede de água, por exemplo); Diagnóstico do sistema existente, considerando-se a situação atual e futura; Estabelecimento de todos os parâmetros básicos de projeto; Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas, para as alternativas selecionadas; Escolha da alternativa mais adequada mediante a comparação técnica, econômica e ambiental, entre as alternativas; Estabelecimento das diretrizes gerais de projeto e estimativa da quantidade de serviços que devem ser executados na fase de projeto. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 37 5.3. Requisitos 5.3.1 Plantas topográficas confiáveis em escalas compatíveis; 5.3.2 Características físicas da região em estudo Relevo (identificação dos acidentes e influência na concepção do sistema) Informações meteorológicas; Informações geológicas: natureza do subsolo, nível do lençol freático, mapas geológicos, relatórios de sondagem e de ensaios do solo, etc., esses dados são importantes para se estimar os custos de execução; Informações fluviométricas: vazões de estiagem, níveis de enchentes, etc., quando esses dados não são obtidos por estações meteorológicas, recomenda-se visita de campo, para conversar com as pessoas mais velhas da região e. a partir dos dados coletados, estimar cotas de inundação, por exemplo. Corpos receptores existentes e prováveis: informações fundamentadas para avaliação dos efeitos do esgoto e classificação segundo legislação vigente. De acordo com a legislação ambiental vigente, deve-se garantir que, no ponto de mistura das águas do rio com o esgoto, não seja mudada a classe do rio; desta forma, em rios com maiores vazões torna-se mais fácil garantir a diluição dos poluentes presentes no esgoto. 5.3.3 Dados demográficos disponíveis e sua distribuição espacial Dados censitários, obtidos no IBGE; Catalogação dos estudos populacionais existentes, Pesquisa de campo; Levantamento da evolução do uso do solo e zoneamento da cidade, obtido na prefeitura, geralmente através do Plano Diretor da cidade; Análise sócio-econômica do município, bem como o papel deste na região; Plano diretor da cidade, sua real utilização e diretrizes futuras; Projeção da população urbana baseada em métodos matemáticos, comparativos e outros (ano a ano); Análise e conclusão das projeções efetuadas; distribuição da população e suas respectivas densidades por zonas homogêneas e por sub-bacias de esgotamento. 5.3.4 Comunicação local e regional Correios e telégrafos; Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 38 Telefones Rádio-amadores 5.3.5 Acessos Estradas de rodagem e de ferro, navegação aérea, fluvial e marítima; Facilidade para transporte dos materiais e dos equipamentos necessários à execução das obras 5.3.6 Mão-de-obra Disponibilidade local e salários praticados; Disponibilidade local de pessoal técnico para operação e manutenção e salários praticados 5.3.7 Materiais de construção Disponibilidade local e regional (o ideal é a microregião atender a obra) Produção e quantidade dos materiais das indústrias locais, em face das necessidades das obras. 5.3.8 Energia elétrica Disponibilidade e confiabilidade; Tensão, potência, freqüência; Custo da tarifa de consumo, etc. A disponibilidade de energia elétrica influencia na concepção e no projeto executivo, uma vez que se deve estimar os custos de se levar energia até o local. 5.3.9 Análise do sistema de esgoto existente Descrição do sistema identificando todos os elementos, com análise pormenorizada das partes constituintes, baseadas nocadastro e informações existentes; Verificar se a tubulação existente suporta a nova vazão; Área atendida; População esgotável por bacia contribuinte Contribuição per capita; Plantas de detalhes, capacidade das instalações, informações sobre a disposição do esgoto nas áreas não servida pelo sistema, etc. Cadastro: é a planta detalhada, que mostra como a rede projetada foi executada. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 39 5.3.10 Administração do sistema de esgoto existente Características do concessionário do serviço (organograma e número de funcionários) Condições gerais de operação e manutenção do serviço (problemas de materiais e equipamentos de operação e manutenção) Ligações prediais (custo, dificuldades de execução, tipos de ligação, material utilizado e evolução do número de ligações nos últimos três anos) Contribuições singulares (valores conhecidos ou estimados) Custo do serviço (pessoal, energia elétrica, materiais para operação, manutenção e administração, etc.) 5.3.11 Avaliação do sistema de abastecimento de água Cadastro atualizado Evolução das ligações prediais nos últimos três anos Consumos unitários conhecidos ou estimados População abastecida e sua distribuição espacial Volumes produzidos e efetivamente consumidos Avaliação de perdas Planta com indicação da área abastecida 5.3.12 Cadastro atualizado dos sistemas de drenagem de águas pluviais, de pavimentação, de telefone, de energia elétrica, entre outros 5.3.13 A disposição dos resíduos sólidos urbanos 5.3.14 Uso da terra Plano diretor e projetos de urbanização aprovados; Evolução dos loteamentos; Tipo de ocupação prevista (residencial, industrial, comercial, pública e institucional); Evolução nos últimos três anos de licenciamento de construções. 5.3.15 Legislação Disposições legais em vigor na região, que possam afetar a concepção do sistema; Normas vigentes em relação à passagem das canalizações nas vias de tráfego. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 40 5.4. Atividades Obtenção dos elementos citados no item requisitos, indicando as fontes; Delimitação da área para qual deve ser planejado o sistema; Fixação do alcance do plano e do ano de início de operação do sistema; Estimativa das populações a considerar no estudo de concepção; Delimitação das bacias de esgotamento contidas na área de planejamento; Fixação preliminar das características dos esgotos; avaliação e caracterização das cargas poluidoras atuais e futuras, em função da tendência de ocupação do solo; verificação da necessidade de tratamento prévio do esgoto industrial antes do lançamento à rede coletora; Estabelecimento das concepções sanitariamente comparáveis para encaminhamento do esgoto da região em estudo aos corpos receptores; Avaliação, ano a ano, das vazões a considerar no estudo das concepções; verificação do regime de lançamento do esgoto industrial e de contribuições singulares; Verificação da possibilidade de aproveitamento das instalações existentes; Pré-dimensionamento dos componentes das concepções; Fixação dos critérios para estimativa dos valores de investimento; Fixação dos critérios para estimativa de custos de operação, manutenção e reparação, e de custo de energia elétrica para as concepções; Estabelecimento das etapas de implantação; Estimativa dos valores de investimento e de despesas de exploração de cada uma das concepções em estudo; Descrição da concepção básica, localizando seus componentes em plantas topográficas. Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 41 6. PARÂMETROS DE PROJETO 6.1 População da área a ser esgotada É o principal parâmetro para o cálculo das vazões de esgoto doméstico. Uma vez que o sistema de coleta de esgoto deverá atender a um determinado horizonte de projeto, faz-se necessária a projeção da população da área a ser esgotada para calcular a vazão de final de plano. Para tal, utilizam-se diferentes métodos de projeção, tomando-se como base, em geral, os dados censitários do IBGE, relativos aos últimos quatro censos. Vale frisar que a compatibilização das diversas projeções é de grande valia. Embora os métodos de projeção de população sejam importante ferramenta para o projeto dos sistemas de coleta de esgoto, a imprecisão dos mesmos é um fator que deve ser considerado durante esses estudos. Geralmente, quanto menor a área em estudo e maior o horizonte de projeto, maior o erro envolvido. Uma das metodologias apresentadas na literatura especializada é a proposta por Martins (1993) apud Sobrinho; Tsutiya (1999). Diversos métodos de previsão de população são aplicáveis para o estudo demográfico, destacando-se o método dos componentes demográficos, os métodos matemáticos (mínimos múltiplos quadrados e curva logística, por exemplo) e os métodos de extrapolação gráfica (prolongamento manual e comparação gráfica, por exemplo). A evolução do crescimento populacional deve ser avaliada de forma complementar e harmônica ao estudo de uso e ocupação do solo, considerando o município como um todo. A pesquisa de campo, para definir os parâmetros urbanísticos e demográficos da ocupação atual, é um procedimento de grande valia durante esses estudos. O Plano Diretor do Município é um importante documento para consulta. Além das populações totais da área de projeto, interessa também o conhecimento de sua distribuição no solo urbano, que deve ser dividido em áreas de ocupação homogênea, determinando-se para elas as respectivas densidades populacionais (hab/ha), também para o início e final de plano. No projeto da rede coletora propriamente dita (tubulações secundárias e principais), utiliza-se a população de saturação da área parcelada a ser esgotada. A população de saturação é obtida por meio da multiplicação do número de lotes pelo número de médio de moradores por domicílio, obtido do IBGE. Avell B155 MAX Destacar Avell B155 MAX Destacar Avell B155 MAX Destacar Apostila sobre Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário Prof. Dr. Eraldo Henriques de Carvalho 42 6.2 Coeficiente per capita “efetivo” de água (qm) – (L/hab.dia) Esse parâmetro representa a quantidade de água tratada efetivamente distribuída à população, ou seja, livre da parcela relativa às perdas no sistema de abastecimento de água. O consumo per capita de água é um parâmetro bastante variável entre diferentes localidades, dependendo de diversos fatores, de forma que seu valor deve ser preferencialmente, obtido junto à Concessionária de Água e Esgoto local ou adotado das normas específicas da ABNT. 6.3 Coeficientes de variação de vazão (k1, k2 e k3) A vazão de esgoto doméstico varia ao longo das horas do dia, dos meses e das estações do ano, e depende de muitos fatores. Para o projeto de esgoto sanitário, são importantes os seguintes coeficientes de variação de vazão: k1 = coeficiente de máxima vazão diária; k2 = coeficiente de máxima vazão horária; k3 = coeficiente de mínima vazão horária. Vale frisar que esses valores devem ser obtidos, preferencialmente, na Concessionária de Água e Esgoto local. No entanto, na falta dos mesmos, a NBR 9.649/86 da ABNT recomenda o uso de k1 = 1,2; k2 = 1,5; e k3 = 0,5. As figuras 27 e 28 ilustram as curvas de variação do consumo diário e horário de água, indicando o conceito dos coeficientes k1 e k2, respectivamente. Figura 27. Variação do consumo
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