11 Cap Coletor Esgoto

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Cap. XI
Sistema Coletor de Esgoto Sanitário
Profa. MSc. Giovana Carla E. Fleury
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1 - INTRODUÇÃO
SITUAÇÃO DO ESGOTAMENTO SANITÁRIO NO BRASIL
Pouco mais de 30 % da população é atendida por sistema de coleta e afastamento de esgoto, sendo que menos de 10 % da população tem esgoto tratado.
No Estado de São Paulo, o mais bem servido, cerca de 65 % da população é atendida por redes coletoras de esgoto. 
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1 - Aspectos Sanitários
A implantação de um sistema público de abastecimento de água gera a necessidade de coleta, afastamento e disposição final das águas servidas.
Objetivos da Construção do Sistema de Esgoto Sanitário:
Melhoria das condições higiênicas locais e aumento da produtividade;
Conservação de recursos naturais, das águas em especial;
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1 - Aspectos Sanitários
Objetivos da Construção do Sistema de Esgoto Sanitário (cont.):
c) Coleta e afastamento rápido e seguro do esgoto sanitário;
d) Disposição sanitariamente adequada do efluente;
e) Eliminação de focos de poluição e contaminação;
f) Proteção de comunidades e estabelecimentos de jusante;
g) Preservação de áreas para lazer e práticas esportivas.
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1 – Conceitos e Definições
Sistema de Esgoto Sanitário: conjunto de obras e instalações destinadas a propiciar a coleta, afastamento, condicionamento e disposição final do esgoto sanitário de uma comunidade de forma contínua e higienicamente segura (Azevedo Netto, 1998). 
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Interrelação entre captação de água e lançamento de esgotos
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REGIME HIDRÁULICO DE ESCOAMENTO
As canalizações dos coletores e interceptores devem ser projetadas para funcionarem sempre como condutos livres. Os sifões e linhas de recalque das estações elevatórias funcionam como condutos forçados.
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1 – Conceitos e Definições
Águas residuárias: Despejos líquidos ou efluentes de comunidades. Compreendem esgoto doméstico, os despejos industriais e as águas pluviais.
Esgotos Domésticos: Despejos líquidos das habitações, estabelecimentos comerciais, instituições e edifícios públicos e também de instalações sanitárias de estabelecimentos industriais.
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1 – Conceitos e Definições
Esgoto Sanitário: Despejo líquido constituído de esgotos doméstico e industrial, água de infiltração e contribuição pluvial parasitária.
- Água de infiltração: Parcela das águas do subsolo que penetra nas canalizações de esgoto.
- Contribuição pluvial parasitária: parcela das águas pluviais absorvida pela rede coletora de esgoto.
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1 – Conceitos e Definições
Coletor Predial: liga o sistema predial a rede coletora de esgoto.
Rede Coletora: conjunto de canalizações destinada a conduzir os esgotos dos edifícios, composta por :
	- Coletores secundários: recebem diretamente as ligações prediais.
	- Coletor Tronco: recebe as contribuições dos coletores secundários.
Interceptor: Canalização de grande porte que intercepta o fluxo de coletores tronco. Não recebe ligações prediais. Desenvolvem-se ao longo dos fundos de vale, margeando cursos d’água ou canais.
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1 – Conceitos e Definições
Emissário: Conduto final de um sistema de esgoto sanitário, destinado ao afastamento dos efluentes da rede para o ponto de lançamento (descarga) ou de tratamento. Não recebe contribuições em marcha.
Sifão invertido: obra destinada a transposição de obstáculo pela tubulação de esgoto, funcionando sob pressão.
Corpo de Água receptor: corpo d’ água onde são lançados os esgotos.
Estação Elevatória: Instalação destinada a transferir o esgoto da cota mais baixa para mais alta.
Estação de Tratamento de Esgoto: Instalação destinada a tratar o esgoto, antes do lançamento.
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Coleta de Esgoto em uma Unidade Habitacional
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Sistema convencional -partes constitutivas
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Normas para Projetos de Sistemas de Esgoto Sanitário
NBR 9648 – Estudo de Concepção;
NBR 9649 – Projeto de Rede Coletoras de Esgoto Sanitário;
NBR 12.207 – Projeto de Interceptores de Esgoto Sanitário;
NBR 12.208 – Projeto de Estações Elevatórias de Esgoto Sanitário;
NBR 12.209 – Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto Sanitário;
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Estudo de Concepção 
Principais atividades:
Dados e características da comunidade: localização, infra-estrutura existente, cadastro do SAA, galerias, pavimentação, telefone e energia; condições sanitárias, etc.
Análise do Sistema de Esgoto Sanitário existente;
Estudo demográfico e de uso e ocupação do solo.
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Estudo de Concepção 
Critérios e parâmetros de projeto: 
Per capita;
Coeficiente de contribuição industrial;
Coeficiente de retorno esgoto/água;
Taxa de infiltração;
Carga orgânica de despejos;
Níveis de atendimento no período de projeto;
Alcance do projeto;
Coeficiente: hab./ligação
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Estudo de Concepção
Cálculo das contribuições:
Doméstica, Industrial e infiltração.
Estudo de corpos receptores: Devem ser verificados os aspectos da Resolução nº 430 de 13 de maio de 2011 – CONAMA (Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005 do CONAMA) e legislações estaduais.
Pré – dimensionamento das unidades para escolha da alternativa.
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Tipos de Sistema de Esgotos
Sistema de Esgoto Unitário ou Combinado: é o sistema em que o esgoto sanitário e águas pluviais escoam na mesma tubulação.
Sistema Separador Absoluto: compreende dois sistemas distintos de canalização, uma para o esgoto sanitário e o outro para a água pluvial.
No Brasil utiliza-se o sistema separador absoluto.
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Sistema Unitário ou combinado
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Sistema Combinado ou Unitário
Consideração sobre o sistema combinado:
Investimento elevado desde o início;
Reduz a flexibilidade de execução (múltiplos lançamentos);
As galerias que são executadas em 50% das ruas terão de serem construídas em todas as ruas.
O Sistema não funciona bem em via públicas não pavimentadas.
As obras são de execução mais difícil e demorada.
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Sistema Unitário ou combinado
 Fonte: Bernardes (2013).
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Tabela 1: Vazões máximas afluentes durante o período de chuvas
Sistema Unitário ou combinado
Os países que utilizam o sistema unitário, de modo geral, limitam a vazão afluente às estações de tratamento de esgoto (ETE) sendo que, o valor típico situa-se na faixa de 2 a 10 vezes a vazão de período seco. A vazão que excede esse limite é extravasada para os corpos de água
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Sistema Separador Absoluto
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Sistema Separador Absoluto
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Sistema Separador Absoluto
Considerações sobre o sistema separador absoluto:
Custa menos, por empregar tubos mais baratos de fabricação industrial (manilhas, PVC, etc.);
Oferece mais flexibilidade para a execução em etapas;
Reduz o custo de afastamento das águas pluviais;
Reduz a extensão de canalização de grande diâmetro;
Não prejudica a depuração dos esgotos sanitários.
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2 - Localização dos Coletores em Relação ao Sistema Viário
Os coletores devem ser assentados de preferência do lado da rua no qual ficam os terrenos mais baixos.
Para ruas com largura superior a 18,00 m deverão ser executados dois coletores (um de cada lado) de modo a viabilizar o atendimento dos domicílios de ambos os lados com profundidades conveniente.
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Ideal: parte mais baixa
Interferências: relocação para a posição mais conveniente 
• Ruas largas (> 18 m): dois coletores
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Localização da tubulação na via pública
A rede coletora de esgotos pode ser assentada em cinco posições diferentes:
Eixo da Rua;
Terço par da rua;
Terço ímpar da rua;
Passeio par;
Passeio ímpar.
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Rede água x Rede esgoto
De acordo com a Norma 12266/1992:
- Para as valas localizadas no leito carroçável da
rua, devem ser cumpridas as seguintes condições:
a) a distância mínima entre as tubulações de água e
de esgoto deve ser de 1,00 m, e a tubulação de água deve ficar, no mínimo, 0,20 m acima da
tubulação de esgoto;
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Rede água xRede esgoto
b) nas redes simples, as tubulações devem ser localizadas em um dos terços laterais do leito, ficando a de esgoto no terço mais favorável às ligações prediais;
c) nas redes duplas, as tubulações devem ser localizadas o mais próximo possível dos meios-fios, uma em cada terço lateral do leito.
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 Rede água x Rede esgoto
Para as valas localizadas nos passeios, devem ser
cumpridas as seguintes condições:
a) o eixo das tubulações de água deve ser localizado a uma distância mínima de 0,50 m do alinhamento dos lotes;
b) o eixo das tubulações de esgoto deve ser localizado a uma distância mínima de 0,80 m do alinhamento dos lotes;
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 Rede água x Rede esgoto
c) a distância mínima entre as tubulações de água
e de esgoto deve ser de 0,60 m, e a tubulação de
água deve ficar, no mínimo, 0,20 m acima da tubulação de esgoto.
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Figura 02 - Terminologia da vala de
 assentamento de um coletor 
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3 – Localização dos Interceptores
Os interceptores podem ser localizados:
Em vias sanitárias ou avenidas marginais;
Em fundos de vale tratados.
Os esgotos fluem por gravidade. Assim os interceptores situam-se nos pontos mais baixos, ou seja, nos fundos de vale, correndo paralelo aos córregos de cada bacia.
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Localização dos interceptores - Fundos de vale canalizado
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Localização dos interceptores - Fundos de vale tratados
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
 No Brasil o Sistema de Esgoto é do tipo separador absoluto e tendo acesso a rede coletora os seguintes tipos de líquidos: - Esgoto Doméstico;
	- Águas de infiltração;
	- Resíduos Líquidos Industriais.
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
O Esgoto Doméstico depende dos seguintes fatores:
População da área de projeto;
Contribuição per capita;
Coeficiente de retorno;
Coeficientes de variação de vazão.
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
Coeficiente de Retorno:
O coeficiente de retorno é a relação entre o volume de esgotos recebido na rede coletora e o volume de água efetivamente fornecido a população.
 A NBR 9649 recomenda o valor de 0,8 para o coeficiente de retorno, na falta de valores obtidos em campo.
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
 Coeficientes de variação de vazão:
 Para o projeto dos sistemas de esgoto sanitário são importantes os seguintes coeficientes:
 K1: Coeficiente de máxima vazão diária (K1 =1,2);
 K2: Coeficiente de máxima vazão horária (K2 =1,5);
 K3: Coeficiente de mínima vazão horária – é a relação entre a vazão mínima e a vazão média anual (K3 =0,5).
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
Vazão de Infiltração
A rede coletora de esgotos transporta também uma parcela de água que passa do subsolo para os coletores – vazão de infiltração.
A taxa de infiltração depende de condições locais como: lençol freático, natureza do subsolo, qualidade de execução da rede, material da tubulação e tipo da junta utilizada.
qi = vazão de infiltração é considerada de 0,05 a 1 l/s/km.
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
Despejos Industriais
Conhecimento prévio das indústrias contribuintes.
Cuidados com o recebimento dos despejos industriais: quantidade e qualidade dos efluentes industriais.
Em cada caso estudar a natureza dos efluentes: verificando se esses resíduos podem ser lançados in natura na rede ou após tratamento.
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
Vazão de Esgoto Sanitário:
Q = Qd + Qinf + Qc
Onde:
Q = vazão de esgoto sanitário, L/s;
Qd = vazão doméstica, L/s;
Qinf = vazão de infiltração, L/s;
Qc = vazão concentrada ou singular, L/s. 
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
A vazão concentrada ou singular refere-se a contribuição de esgoto bem superior àquelas lançadas na rede coletora.
Os coletores são dimensionados como condutos livres.
Os coletores são dimensionados com vazão a ½ (50%) seção, os interceptores com vazão 2/3 (66,6%) de seção, e os emissários a ¾ (75%). 
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4. Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
Cálculo das vazões totais:
Para o dimensionamento das redes coletoras, são necessárias:
	- A vazão máxima de final de plano: define a capacidade que deve atender o coletor (inclui K1 e K2).
	- A vazão máxima horária de um dia qualquer do início de plano: para verificar as condições de auto-limpeza do coletor, que deve ocorrer pelo menos 1 vez ao dia.( só K2).
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Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
Vazão de início de plano: 
Qi = K2Qdi + Q inf.i + ∑Qci
Vazão de final de plano: 
Qf = K2K1Qdf + Q inf.f + ∑ Qcf
Onde:
Qi; Qf = Vazão inicial e final de plano, L/s;
Qdi; Qdf; = Vazão média inicial e final de esgoto doméstico;
Q inf.i; Q inf.f = Vazão de infiltração inicial e final, L/s;
Qci; Qcf = Vazão concentrada ou singular inicial e final, L/s;
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Vazões de Dimensionamento do Sistema Coletor
A vazão média inicial e final de esgoto doméstico pode ser calculada pelas expressões:
Qdi = CPiqi/86400;
Qdf = CPfqf/86400;
Onde:
C = coeficiente de retorno;
Pi; Pf = população inicial e final de plano, hab.;
qi; qf = consumo de água efetivo per capita inicial e final, L/hab. dia.
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5. Critérios de Dimensionamento – Vazão mínima
Vazão mínima:
A norma NBR 9694 recomenda que, em qualquer trecho da rede coletora, o menor valor da vazão a ser utilizada nos cálculos é de 1,5 L /s, corresponde ao pico instantâneo de vazão a decorrente da descarga de vaso sanitário.
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5. Critérios de Dimensionamento Diâmetro mínimo
Diâmetro mínimo:
A Norma NBR 9694 admite o diâmetro de 100 mm como diâmetro mínimo a ser utilizado nas redes coletoras;
Em São Paulo o diâmetro mínimo é 150 mm.
-	Portanto o diâmetro mínimo deve ser estabelecido de acordo com as condições locais.
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5. Critério de Dimensionamento Declividade nos Coletores
Declividade mínima:
Os coletores são projetados de modo a se ter autolimpeza desde o início do plano.
Para a autolimpeza deve-se garantir, pelo menos uma vez por dia uma tensão trativa de 1,0 Pa. 
A expressão que garante essa condição, para coeficiente de Manning (n) igual a 0,013 é :
Imín = 0,0055 Qi-0,47; onde:
Imín = declividade mínima, m/m
Qi = vazão de jusante do trecho no início de plano, L/s.
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5. Critério de Dimensionamento Declividade nos Coletores
Declividade máxima
A máxima declividade admissível é aquela para a qual se tenha velocidade na tubulação igual a 5,0 m/s.
Expressão que garante essa condição para coeficiente de Manning (n) igual 0,013 é:
Imáx = 4,65 Q-0,67
Imáx = declividade máxima, m/m
Qf = vazão de jusante do trecho no final de plano, L/s.
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5. Critério de Dimensionamento Declividade nos Coletores
Nas redes coletoras as tubulações são projetadas para funcionar com lâmina igual ou inferior 75% do diâmetro da tubulação.
O Diâmetro que atende a condição Y/D=0,75, pode ser calculado pela equação:
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5. Critérios de Dimensionamento de Cálculo
VELOCIDADE NOS COLETORES
Maior velocidade → melhores condições de arrastamento da matéria sólida e a não ocorrência de depósitos nas canalizações.
Velocidade excessivas → podem provocar desgastes nas paredes das tubulações pelo efeito da brasão.
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5. 5. Critérios de Dimensionamento -Velocidade nos Coletores
NBR – 9649 indica como limite de velocidade → 5,0 m/s.
Tradicionalmente são aceitas as seguintes velocidades máximas:
Ferro fundido: 6,0 m/s
Manilhas cerâmicas e PVC: 5,0 m/s
Concreto: 4,0 m/s
Fibrocimento: 3,0 m/s
A velocidade mínima de forma a assegurar a auto limpeza é 0,60 m/s.
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5. Critérios de Dimensionamento Velocidade nos Coletores
Velocidade Crítica (Vc):
- Onde:
RH= raio hidráulico,m;
Aceleração da gravidade = 9,8 m/s; 
Vc = velocidade crítica, m/s;
	“A norma NBR 9649 estabelece quando a velocidade final Vf é superior a velocidade crítica a maior lâmina admissível (Y/D) deve ser de 50% do diâmetro do coletor.”*
6. Traçado dos coletores
O Traçado dos coletores é feito de acordo como traçado urbanístico e a topografia da cidade, ou da bacia que está sendo esgotada. Uma bacia de drenagem é caracterizada pela existência de um espigão, linha de cumeada ou divisor de águas e os respectivos fundos de vale para os quais os esgotos convergem.
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Bacias sanitárias -tratamento descentralizado
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Bacias sanitárias -tratamento descentralizado
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Rede Coletora, Órgãos e Acessórios
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Rede Coletora, Órgão e Acessórios
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Poço de Visita
O uso de PV é obrigatório:
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Poço de Visita - PV
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Poço de Visita com tubo de queda
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Tubo de Inspeção e Limpeza - TIL
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Tubo de Inspeção e Limpeza – TIL radial
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Terminal de Limpeza - TL
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Caixa de Passagem
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7. Poço de Visita
Poço de visita é uma câmara visitável através de uma abertura existente na sua parte superior, ao nível do terreno, destinado a permitir a reunião de dois ou mais trechos consecutivos e a execução dos trabalhos de manutenção nos trechos a ele ligados.
Um poço de visita possui dois compartimentos distintos que são a chaminé e o balão, construídos de tal forma a permitir fácil entrada e saída do operador e espaço suficiente para este operador executar as manobras necessária a manutenção e operação
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FIG. 01 -  Modelo convencional de PV
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7. Poço de Visita
Quando os coletores são implantados nas ruas o tampão deve ser em ferro fundido, com capacidade de 04 toneladas.
Quando a rede coletora é executada no passeio o tampão pode ser feito em concreto.
Situações em que se empregam os poços de visita:
Nas cabeceiras das redes, ou ponto de início dos coletores;
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7. Poço de Visita
Situações em que se empregam os poços de visita (Cont.):
Nas mudanças de materiais;
Nas alterações de diâmetros;
Nos encontros de coletores;
Nas mudanças de declividade;
Em posições intermediária de coletores de grande extensão.
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7. Poço de Visita
A distância entre dois PVs consecutivos não deve ultrapassar:
100 m para diâmetros até 150 mm;
120 m para diâmetros de 200 mm a 600 mm;
150 m para diâmetros > 600 mm.
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7. Profundidade dos coletores
Profundidade mínima: 1,05 m;
Profundidade máxima: 4,5 m;
Profundidade mais conveniente: 1,8 a 2,5;
Profundidade mais elevadas: nos casos em que o terreno é plano ou possui declividade contrária da tubulação torna-se necessário a utilização de uma estação elevatória.
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Diâmetro mínimo: 100 mm
Profundidades: 
- mínima: 1,05 m; 
- máxima: 4,5 m; 
- desejável: 1,8 a 2,5 m 
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