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Pedro Alem Sobrinho
Milton Tomoyuki Tsutiya
N.Cbam. 628.3 A351c 2. ed.
Autor: Alem Sobrinho, Pedr
Título: Coleta e transporte de esgoto
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MILTON TOMOYUKI TSUTIYA
Engenheiro civil, formado em 1975 pela Escola Politécnica da Universidade
de São Paulo, Recebeu os títulos de Mestre em Engenharia, em 1984 e de Doutor
em Engenharia em 1990 pela Escola Politécnica da USP. Iniciou suas atividades
acadêmicas em 1982, no Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da
Escola Politécnica daUSP; onde atualmente ocupa o cargo de Professor Doutor
na Área de Saneamento: Ministrou vários cursos de aperfeiçoamento e de exten-
são em várias cidades do Estado de São Paulo, principalmente para os engenhei-
ros da SABESP. Tem mais de setenta trabalhos publicados nos mais variados
assuntos referentes aos sistemas de esgoto sanitário e sistemas de abastecimento
de água.
É funcionário da SABESP desde 1976, onde iniciou como engenheiro júnior,
ocupando posteriormente os cargos de coordenador de projeto, coordenador de
planejamento e coordenador de pesquisas e desenvolvimento tecnológico. Parti-
cipou de um grande número de estudos de concepção, projeto básico e projeto
executivo de sistemas de abastecimento de água e de esgotos sanitários e também
de Planos Diretores. Na área de pesquisa, tem atuado em temas relacionados com
a redução de custos operacionais e melhoria de eficiência dos sistemas de água e
esgoto.

CAPÍTULO 1
SUMÁRIO
Sistemas de Esgotos
1.1. - Introdução " " 1
l.2. - Tipos de sistemas de esgotos 2
l.3. - Situação do esgotamento sanitário no Brasil 4
Referências bibliográficas "" .. 4
CAPÍTULO 2
Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário
2.1. - Definição e objetivos "."""." """ .."." """""""."" ..""" 5
2.2. - Partes de um sistema de esgoto sanitário .." .." " " .. 5
2.3. - Regime hidráulico do escoamento em sistemas de esgoto 6
2.4. - Normas para projetos de sistemas de esgoto sanitário 6
2.5. - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário :.."."" ".". 7
2.5.1 - Dados e características da comunidade .""" " .."".""" 7
2.5.2 - Análise do sistema de esgoto sanitário existente ". 7
2.5.3 - Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo " ..""""" .. 7
2.5.4 - Critérios e parâmetros de projeto """ "" .." 8
2.5.5 - Cálculo das contribuições " " " " .." 8
2.5.6 - Formulação criteriosa das alternativas de concepção 9
2.5.7 - Estudo de corpos receptores " 9
2.5.8 - Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas
desenvolvidos para a escolha da alternativa " .." 9
2.5.8.1 - Rede coletora " " .. 9
2.5.8.2 - Coletor tronco, intercepto r e emissário 9
2.5.8.3 - Estação elevatória e linha de recalque " 1O
2.5.8.4 - Estação de tratamento de esgoto 10
2.5.9 - Estimativa de custo das alternativas estudadas 11
2.5.10 - Comparação técnico-econômica e ambiental dasaltemativas 11
2.5.11 - Alternativa escolhida "" " 11
2.5.12 - Peças gráficas do estudo de concepção " 12
2.5.13 - Memorial de cálculo 13
2.6. - Concepção da rede de esgoto sanitário .." " " " 13
2.6.1 - Desenvolvimento da concepção nas diversas fases do projeto 13
2.6.2 - Órgãos acessórios da rede 14
2.6.3 - Concepção do traçado da rede de esgotos 15
1
Xll Xl11
CAPÍTULO 42.6.3.1 - Tipos de traçado de rede 15
2.6.3.2 - A influência dos órgãos acessórios da rede no seu
traçado 17
2.6.3.3 - Localização da tubulação na via pública 18
2.6.3.4 - Outros fatores que interferem no traçado da rede de
coletores ; , 21
2.7. - Concepção dos interceptores ·23
2.8. - Sistemas alternativos para coleta e transporte de esgoto sanitário 24
2.8.1 - Sistema condominial 24
2.8.1.1 - Origem e aplicação 24
2.8.1.2 - Características técnicas 27
2.8.1.3 - Comparação entre o sistema condominial e o
convencional : 27
2.8.2 - Redes de coleta e transporte de esgoto decantado 28
2.8.3 - Redes pressurizadas e a vácuo 29
2.8.3.1 - Redes pressurizadas 29
2.8.3.2 - Redes a vácuo 31
2.8.4 - Rede coletora de baixa declividade com autilização do
dispositivo gerador de descarga (DGD) 32
Referências bibliográficas ..........................................•................................ 34
Projeto de Redes Coletoras de Esgoto Sanitário
4.1 - Introdução , 65
4.2 - Cálculo das vazões de dimensionamento : 67
4.2.1 - Cálculo das vazões totais 67
4.2.1.1 - Procedimento quando não existem medições de
vazão utilizáveis no projeto 67
4.2.1.2 - Procedimento quando existirem hidrogramas
utilizáveis no projeto 68
4.2.1.3 - Processo das áreas edificadas 70
4.2.2 - Determinação das taxas de contribuição para cálculo das redes
coletoras 71
4.2.2.1 - Cálculo das taxas de contribuição para redes simples 72
4.2.2.2 - Cálculo das taxas de contribuição para redes dupla 72
4.2.2.3 - Cálculo das taxas de contribuição para redes simples e
dupla 73
4.2.3 - Determinação das vazões de dimensionamento de cada
.trecho ............•.......................... : 77
4.3- Hidráulica dos coletores de esgoto 77
4.3.1 - Equações gerais 77
4.3.2 - Equações para cálculo das perdas de carga 79
4.3.2.1 - Equações gerais para condutos livres 79
4.3.2.2 - Perdas de carga localizadas 85
4.4 - Considerações sobre o critério da tensão trativa e autolimpeza dos
coletores 86
4.5 - Considerações sobre a velocidade crítica e o arraste de ar para o
líquido 94
4.6 - Critérios de dimensionamento 102
4.6.1 - Regime hidráulico de escoamento ........•.............................. 102
4.6.2 - Vazão mínima considerada para dimensionamento
hidráulico : 102
4.6.3 - Diâmetro mínimo 102
4.6.4 - Dec1ividade mínima 103
4.6.5 - Dec1ividade máxima 103
4.6.6 - Lâmina d'água máxima 103
4.6.7 - Lâmina d'água mínima 104
4.6.8 - Velocidade crítica 104
4.6.9 - Condições de controle de remanso 104
4.7 - Órgãos acessórios das redes coletoras , 105
4.7.1 - Poços de visita lQ5
CAPÍTULO 3
Vazões de Esgotos
3.1 - Introdução ' 37
3.2 - Esgoto doméstico 37
3.2.1 - População da área de projeto 37
3.2.1.1 - Métodos para o estudo demo gráfico 39
3.2.1.2 - População flutuante 45
3.2.1.3 - Distribuição demográfica 47
3.2.2 - Contribuição per capita e por economia 48
3.2.3 - Coeficiente de retorno: relação esgoto/água 52
3.2.4 - Coeficientes de variação de vazão 53
3.3 - Infiltrações 57
3.4 - Despejos industriais 58
3.5 - Vazão de esgoto sanitário 60
Referências bibliográficas 61
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XIV
4.7.2 - Tubo de inspeção e limpeza ou poço de inspeção 105
4.7.3 - Terminal de limpeza 106
4.7.4 - Caixa de passagem 110
4.7.5 - Degrau 110
4.7.6 - Tubo de queda 110
4.7.7 - Distância entre singulares 11O
4.8 - Materiais das tubulações de esgoto 112
4.8.1 - Tubo cerâmico 112
4.8.2 - Tubo de concreto 113
4.8.3 - Tubo de plástico 114
4.8.3.1-TubosdePVC 114
4.8.3.2 - Tubos de polietileno de alta densidade 114
4.8.3.3 - Tubos de poliéster armado com fios de vidro 114
4.8.4 - Tubos de ferro fundido 115
4.8.5 - Tubos de fibrocimento 115
4.8.6 - Tubos de aço 115
4.9 - Ligações prediais 115
4.9.1 - Sistemas de ligações 115
4.9.1.1 -Sistema ortogonal - ligação simples 116
4.9.1.2 - Sistema ortogonal - ligações múltiplas 117
4.9.1.3 - Sistema radial - ligações múltiplas 119
4.9.1.4 - Ligações utilizadas na Baixada Santista, Estado de
São Paulo 121
4.9.2 - Dimensionamento da ligação predial 121
4.9.2.1 - Critérios de dimensionamento 121
4.9.3 - Determinação da profundidade mínima do coletor público
para atender à ligação predial 126
4.10 - Projeto executivo de redes de esgotos 127
4.11 - Software para projeto de rede coletora de esgoto 132
4.12 - Programa para dimensionamento da rede coletora de esgoto 132
4.12.1 - Programa em excel 133
4.12.2 - Programa em visual basic 141
4.13 - Exemplo de dimensionamento de uma rede coletora 141
Referências bibliográficas 156
CAPÍTULO 5
Interceptore~ de Esgoto
5.1. - Introdução 161
5.2. - Determinação de vazões 161
5.2.1 - Vazões de esgotos 161
XV
5.2.2 - Contribuição pluvial parasitária 166
5.3. - Dimensionamento hidráulico 167
5.4. - Traçado do interceptor 168
5.5. - Condições específicas a serem atendidas em projeto 169
5.6. - Dimensionamento de um interceptor de esgotos 169
5.7. - Remanso em interceptares 177
5.7.1 - Introdução 177
5.7.2 - Equacionamento básico 177
5.7.3 - Tipos de curva de remanso 180
5.7.4 - Determinação da curva de remanso 181
5.7.4.1 - Determinação das características geométricas da
seção 182
5.7.4.2 - Determinação da profundidade normal 182
5.7.4.3 - Determinação da profundidade crítica 183
5.7.4.4 - Determinação das profundidades nas seções 184
5.7.4.5 - Determinação de perdas localizadas 184
5.8. - Materiais utilizados em interceptores 186
5.9. - Poços de visita 186
5.10.- Dissipadores de energia 187
5.10.1 - Alternativas adotadas para a dissipação de energia 188
5.11 - Interligação de coletores de esgoto situados em cotas distintas 192
Referências bibliográficas 199
CAPÍTULO 6
Sifões Invertidos
6.1. - Introdução 201
6.2. - Hidráulica do sifão invertido ~201
6.3. - Velocidades :: 204
6.4. - Diâmetro mínimo 206
6.5. - Número de tubulações 206
6.6. - Perfil do sifão : 206
6.7. - Câmaras visitáveis 207
6.8. - Ventilação ; 207
6.9. - Extravasor 209
6.10. - Materiais 209
6.11. - Considerações complementares 209
6.12. - Exemplo de cálculo - Projeto de um sifão invertido 210
Referências bibliográficas 221
XVI XVII
CAPÍTULO 7 8.2.3.4 - Aplicabilidade dos medidores área-velocidade 262
8.3. - Medidores de vazão em condutos forçados ~ 264
8.3.1 - Medidor Venturi 264
8.3.2 - Outros sistemas de medição em condutos forçados 265
~ . R~ferências bibliográficas 266
CAPITULO 9
Corrosão e Odor em Sistemas de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário
7. L - Introdução . " : 223
7.2. - Sulfetos em esgoto sanitário : 224
7.2.1 - Origem 224
7.2.2 - Formas de sulfetos dissolvidos 225
7.2.3 - Propriedades físico-químicas do H2S 226
7.2.4 - Processo de formação de sulfetos na coleta e transporte de
esgoto sanitário 226
7.2.5 - Previsão de ocorrência de sufetos em tubulações de esgoto 228
7.3. - Corrosão causada por sulfeto de hidrogênio 229
7.3.1 - O processo de corrosão por sulfeto de hidrogênio 229
7.3.2 - Controle de corrosão por sulfeto de hidrogênio 231
7.4. - Odor e outros efeitos devidos aos gases em esgoto sanitário 235
7.4.1 - Ocorrência dos gases e odores característicos 235
7.4.2 - Outros efeitos dos gases no esgoto sanitário 235
7.4.3 - Controle dos gases de esgoto 236 .
Referências bibliográficas 238
Elevatórias de Esgoto Sanitário - Sistemas de Bombeamento
9.1. - Introdução 267
9.2. - Período de projeto 268
9.3. - Vazões de projeto 269
9.4. - Bombas utilizadas em elevatórias de esgoto 269
9.4.1 - Bombas centrífugas 269
9.4.1.1 - Classificação das bombas centrífugas 270
9.4.1.2 - Recomendações para o recalque de esgotos com
bombas centrífugas 274
9.4.2 - Bombas parafuso , 275
9.4:3 - Ejetores pneumáticos 276
9.4.4 - Limites de aplicação para os vários dispositivos de
bombeamento de esgoto 278
9.5. - Motores para o acondicionamento das bombas 278
9.5.1 - Motores de corrente alternada 279
9.5.1.1 - Motor síncrono 279
9.5.1.2 - Motor de indução 280
9.5.2 - Motores de combustão interna 288
9.6. - Seleção de conjuntos elevatórios 289
9.6.1 - Bombas centrífugas 289
9.6.1.1 - Grandezas e curvas características das bombas e dos
sistemas 289
9.6.1.2 - Escolha das bombas e determinação do ponto de
operação do sistema elevatório 298
9.6.2 - Bombas parafuso 300
9.6.3 - Seleção de motores 302
9.7. - Número de conjuntos elevatórios 305
9.8. - Sistema de controle de operação das bombas 306
9.9. - Variador de rotação das bombas 310
9.10. - Painel de comando elétrico 312
Referências bibliográficas 313
CAPÍTULO 8
Medição de Vazão de l!:s~oto
8.1. - Introdução 239
8.2. - Medidores de vazão em condutos livres 239
8.2.1 - Vertedores 239
8.2.1.1 - Classificação dos vertedores 241
8.2.1.2 - Vertedores de soleira espessa 243
8.2.1.3 - Vertedores de soleira delgada 245
8.2.1.4 - Vertedores triangulares 248
8.2.1.5 - Vertedor trapezoidal 251
8.2.1.6 - Vertedor sutro ou proporcional 252
8.2.2 - Calhas 253
8.2.2.1 - Introdução 253
8.2.2.2 - Calhas Parshall 254
8.2.2.3 - Calhas Palmer-Bowlus 256
8.2.3 - Medidores área x velocidade 257
8.2.3.1 - Efeito Dopller 258
8.2.3.2 - Eletromagnéticos 259
8.2.3.3 - Tempo de trânsito 260
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CAPÍTULO 10 CAPÍTULO 11
Projeto de Estações Elevatórias de Esgoto Sanitário Transitórios Hidráulicos em Estações Elevatórias
10.1 - Localização das estações elevatórias .." " 315
10.2 - Classificação das elevatórias " 315
10.3 - Tipos de elevatórias " " 316
10.4 - Elevatórias .com ejetores pneumáticos " "." 317
10.5 - Elevatórias com bombas parafuso " 321
10.6 - Elcvatórias convencionais " " 321
10.6.1 - Classificação " " " " .." " " 321
10.6.2 - Elevatórias convencionais de poço seco " 324
10.6.3 - Elevatórias convencionais de poço úmido 324
10.7 - Poço de Sucção " " " 343
10.7.1 - Dimensionamento do poço de sucção " "" .. 344
10.7.1.1 - Dimensionamento do poço de sucção para bombas
de rotação constante ." " " 344
10.7.1.2 - Dimensionamento do poço de sucção para bombas
de rotação variável " " 356
. 10.7.2 - Formas e dimensões do poço de sucção '; " ".." 362
10.7.3 - Vórtices em poço de sucção "." :" " " 363
10.7.3.1 - Geração de vórtices .."." " 364
10.7.3.2 - Tipos de vórtices " " """ .." .." " .. 366
10.7.3.3 - Métodos para o controle dos vórtices 369
. d d - 37410.7.4 - Projeto o poço e sucçao " " ,,"
10.8 - Tubulações .." " " " 392
10.8.1 - Tubulações de sucção ".." 392
10.8.2 - Barrilete " 393
10.8.3 - Tubulações de recalque " " "." 395
10.8.4 - Materiais das tubulações "." " 402
10.9 _Válvulas 404
10.10 - Remoção de sólidos grosseiros " " " " 409
10.11- Unidades complementares " 41·7
10.12 - Soluções de emergência na falta de energia elétrica " 417
10.13 - Exemplo de dimensionamento de uma estação elevatória de esgoto
sanitário 419
Referências bibliográficas " 447
11.1. - Introdução " "" 451
11.2. - Descrição do fenômeno " 451
11.2.1 - Fechamento instantâneo da válvula " "" 452
11.2.2 - Fechamento não instantâneo da válvula " " .." " 454
11.2.3 - Parada de uma bomba "." " 455
11.2.4 - Separação de coluna líquida 456
11.3. - Equações básicas " 460
11.4. - Métodos de controle de transitórios hidráulicos " 465
11.4.1 - Válvula de retenção junto à bomba " " 466
11.4.2 - Válvula reguladora de pressão 467
11.4.3 - Válvulas de admissão e saída de ar 467
11.4.4 - Volante de inércia 468
11.4.5 - Tanque alimentador unidirecional (TAU) " 470
11.4.6 - Chaminé de equilíbrio " 472
11.4.7 - Reservatório hidropneumático (RHO) " 474
Referências bibliográficas :" 477
CAPÍTULO 12
Gis e Modelagem Hidráulica - Gerenciando o Sistema de Coleta e
Transporte de Esgotos
12.1. - Modelagem hidráulica " 479
12.2. - Sistema de informações geográficas - GIS 482
12.2.1 - Conceito 482
12.2.2 - Aplicações dó GIS na engenharia 483
12.2.3 - Utilização de modelagem hidráulica associada a um sistema
de informações geográficas (GIS) .: : :." 487
12.2.4 - Facilidades alcançadascom o uso dos Softwares de.
modelagem associados a um GIS : 490
Referências bibliográficas " 492
,"
xx
Anexo I
Velocidade de Autolimpeza para o Dimensionamento das Tubulações
de Esgoto 493
Anexo II
Comparação entre o Critério da Tensão Trativa e o da Velocidade
de Autolimpeza 503
Anexo III
Velocidade Crítica - Aplicações para o Dimensionamento das Tubulações
de Esgoto 513
Anexo IV
Programa para Dimensionamento da Rede Coletora de Esgoto em
Visual Basic 525
CAPÍTULO
SISTEMAS DE ESGOTOS
1.1. INTRODUÇÃO
As referências relativas a esgotamento sanitário consideram a Cloaca Máxima
de Roma, construída no século 6 antes de Cristo 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 su-
perficial de uma área bem maior, essencial para o controle da malária.
Ao longo do tempo, o crescimento das comunidades, particularmente na Ingla-
terra e no continente europeu levou a uma situação em que a disposição dos excretas
das populações se tomou impraticável. Isto levou ao uso de privadas onde os excretas
se acumulavam. Esta solução apresentava problemas de odores indesejáveis e tam-
bém criou sérios problemas de disposição dos excretas acumulados nessas priva-
das.
Estruturas similares aos drenos Romanos eram utilizados na Europa medieval,
porém, o lançamento de excretas humanos nesses condutos era terminantemente
proibido. Como resultado, os excretas eram dispostos nas ruas, até que a próxima
chuva, ou lavagem das ruas os levasse para os condutos de drenagem pluvial e os
descarregassem no curso de água mais próximo.
Embora a privada com descarga hídrica tivesse sido inventada em 1596, por Sir
John Harington, o seu uso generalizado demorou bastante a ocorrer. O uso de
privadas com descarga hídrica, associada à produção industrial de tubulações de
ferro fundido, agravaram os problemas de disposição dos esgotos e, juntamente
com as epidemias ocorridas no século 19, foram fatores fundamentais para que a
coleta e o afastamento de esgotos domésticos merecessem a adequada atenção das
autoridades. ',
Seguindo a prática Romana, os primeiros sistemas de esgotos, tanto na Europa
como nos Estados Unidos foram construí dos para coleta e transporte de águas
pluviais. Foi somente em 1915 que se autorizou, em Londres, o lançamento de
efluentes domésticos nas galerias de águas pluviais e, em 1847 tomou-se compulsó-
rio o lançamento de todas as águas residuárias das habitações nas galerias públicas
de Londres (Azevedo Netto, et aI. 1983). O sistema de galerias de Londres, cons-
truido sem planejamento, apresentou sérios problemas operacionais e em 1855 se
iniciou o desenvolvimento de um sistema coletor de esgotos adequado para a cidade.
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2 COLETA E TRANSPORTE [)EESGOTO SANITtRIO SISTEMAS [)E ESGOTOS 3
Um dos mais significativos avanços em projeto e construção de sistema de
esgotos se deu em 1842, em Hamburgo, na Alemanha. Após um incêndio que
destruiu parte da cidade, pela primeira vez um novo sistema de coleta e transporte
de esgotos (pluvial mais doméstico) foi projetado de acordo com as modernas
teorias da época.
Esses sistemas de esgotos, recebendo contribuições pluviais, domésticas e even-
tualmente industriais, denominados depois de sistema unitário de esgotamento, fo-
ram rapidamente sendo implantados em cidades importantes destacando-se Boston
(1833), Rio de Janeiro (1857), Paris (1880), Bueno Aires, Viena etc.
O sistema de esgotamento unitário foi desenvolvido e teve bom desempenho,
em regiões frias e subtropicais, com baixo índice de pluviosidade, atendendo cida-
des com ruas pavimentadas e com bom nível econômico, que permitia assegurar
recursos financeiros importantes para obras públicas. Para implantação na cidade
do Rio de Janeiro, que tinha limitações de recursos financeiros, muitas áreas não
pavimentadas, casas ocupando grandes lotes, com áreas e pátios internos de dificil
esgotamento pluvial e particularmente com chuvas de alta intensidade, os ingleses
se viram obrigados a implantar um sistema de esgotos mais econômico, fazendo
modificações em relação ao sistema de esgotamento unitário tradicional.
De acordo com Azevedo Netto et al (1983) o sistema implantado no Rio de
Janeiro, que foi posteriormente designado do "Separador Parcial" recebia e condu-
zia as águas de chuva precipitadas no interior dos prédios, em áreas pavimentadas,
além de esgotos domésticos.
Em 1879, nos estados Unidos, o Eng. George Waring foi contratado para proje-
tar o sistema de esgotos de Memphis e, após concluir que o sistema de esgotamen-
to sanitário teria um custo de implantação muito elevado para as condições locais,
propôs que as águas residuárias urbanas fossem coletadas e transportadas em um
sistema totalmente separado daquele destinado às águas pluviais. Este sistema de
esgotos veio a ser denominado de separador absoluto e permitia o esgotamento das
águas residuárias, com vazões bem menores, resultando em obras de menor porte e
consequentemente de menor custo, resolvendo o problema mais grave de sanea-
mento da cidade.
O sucesso do sistema separador absoluto de esgotos foi amplamente reconheci-
do e muitos dos sistemas implantados a partir de então foram desse tipo.
que penetra no sistema através de tubulações e órgãos acessórios) e áuuas
pluviais veiculam por um único sistema. b
b) Sistema de esgotamento separadorparcial, em que uma parcela das águas de
chuva, provenientes de telhados e pátios das economias são encaminhadas
juntamente com as águas residuárias e águas de infiltração do subsolo para
um único sistema de coleta e transporte dos esgotos.
c) Sistema separador absoluto, em que as águas residuárias (domésticas e in-
dustriais) e as águas de infiltração (água do subsolo que penetra através das
tubulações e órgãos acessórios), que constituem o esgoto sanitário, veiculam
em um sistema independente, denominado sistema de esgoto sanitário. As
águas pluviais são coletadas e transportadas em um sistema de drenagem
pluvial totalmente independente.
No Brasil, basicamente utiliza-se o sistema separador absoluto e este livro trata
exclusivamente do sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário.
Os principais aspectos que levaram à predominância da construção de sistemas
de esgoto sanitário, são os que se seguem. (Azevedo Netto et al, 1983):· .
No sistema unitário, ou combinado a mistura de águas residuárias com as plu-
viais prejudica e onera consideravelmente o tratamento de esgotos. Toma-se neces-
sária a construção de grandes sedirnentadores para uma grande parte do caudal que
deixa de sofrer a depuração biológica, enquanto que a outra parcela submetida ao
tratamento secundário se apresenta com variados graus de diluição, o que é prejudi-
cial.
Além desse aspecto há outros fatores relativos ao sistema combinado que de-
vem ser considerados:
1.2. TIPOS DE SISTEMAS DE ESGOTOS
• O sistema exige desde o início investimentos elevados, devido às grandes
dimensões dos condutos e das obras complementares;
• A aplicação dos recursos precisa ser feita de maneira mais concentrada,
reduzindo a flexibilidade de execução programada por sistema;
• As galerias de águas pluviais, que em nossas cidades são executadas em 50%
ou menos das vias públicas, terão de ser construídas em todos os logradouros;
• O sistema não funciona bem em vias públicas não pavimentadas, que se
apresentam com elevada freqüência em nossas cidades;
• As obras são de execução mais dificil e mais demorada.
Conforme apresentado anteriormente, os sistemas de esgotos urbanos podem
ser de três tipos:
a) Sistema de esgotamento unitário, ou sistema combinado, em que as águas
residuárias (domésticas e industriais), águas de infiltração (água de subsolo
4 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
osistema separador absoluto, ao contrário, oferece reconhecidas vantagens;
• Custa menos, pelo fato de empregar tubos mais baratos, de fabricação industrial
(manilhas, tubos de PVC etc.);
.' Oferece mais flexibilidade para a execução por etapas, de acordo com as priori-
dades (prioridade maior para a rede sanitária); .e, .
• Reduz consideravelmente o custo do afastamento das água pluviais, pelo fato de
permitir o seu lançamento no curso de água mais próximo, sem a necessidade de
tratamento;
• Não se condiciona e nem obriga a pavimentação das vias públicas;
• Reduz muito a extensão das canalizações de grande diâmetro em uma cidade,
pelo fato de não exigir a construção de galerias em todas as ruas;
• Não prejudica a depuração dos esgotos sanitários.
Por outro lado, para o sucesso do sistema de esgoto sanitário implantado é necessá-
rio um eficiente controle para se evitar que a água pluvial, principalmente proveniente
dos telhados e pátios das economias esgotadas, sejam encaminhadas, junto com as
águas residuárias, para esse sistema de esgoto.
Tem-se notado que, em grande parte das cidades brasileiras, tal controle não existe: .
1.3. SITUAÇÃO DO ESGOTAMENTO SANITÁRIO NO BRASIL
O Brasil, com população total de.cerca de 160 milhões & habitantes apresenta um
imenso deficit de atendimento no que refere ao esgotamento sanitário. Estima-se que,já
ao final do século 20, pouco mais de 30% da população seja 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 por sistemas de esgoto sanitário do
país, cerca de 65% de sua população é atendida por redes coletoras de esgotos.
Esses números indicam que muitas obras de coleta e transporte de esgotos deverão
ser construídas no país, para a melhoria de qualidade de vida de sua população.
REFERÊNCIAS BffiUOGRÁFICAS
AZEVEDO NETO, J.M.; BOTELHO, M.H.C.; GARCIA, M. - A Evolução dos Sistemas
de Esgotos - Engenharia Sanitária, voI. 22, n" 2, p. 226 - 228 - 1983.I '.
FUHRMAN, R.E. - History of Water Pollution ControI. JWPCF, voI.56, n04,p. 306 -
313, 1984.
METCALF & EDDY, 1NC. - Wastewater Engineering: Colletion and Pumping of
Wastewater.McGraw-Hill Book Company, New York, 1981.
CAPíTULO 2
..,
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO'
2.1. DEFINIÇÃO E OBJETIVOS
Entende-se por concepção de um sistema de esgoto sanitário, o conjunto de
estudos e conclusões referentes ao estabelecimento de todas as diretrizes, parâmetros
e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do sistema a
projetar. .
No conjunto de atividades que constitui a elaboração do projeto de um sistema
de esgoto sanitário, a concepção é elaborada na fase inicial do projeto.
Basicamente, a concepção tem como objetivos:
'. identificação e quantificação de todos os fatores intervenientes com o siste-
ma de esgotos; . .
• diagnóstico do sistema existente, considerando 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, eco-
nômica e ambiental, entre as alternativas;
• estabelecimento dás diretrizes gerais de projeto e estimativa das quantidades
de serviços que devem ser executados na fase de projeto.
O estudo de concepção pode, às vezes, ser precedido de um diagnóstico técni-
co e ambiental da área em estudo ou, até mesmo, de um Plano Diretor da bacia /
hidrográfica. . .
2.2. PARTES DE UM SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO
A copcepção do sistema deverá estender-se às suas diversas partes, relaciona-
das e definidas a seguir:
• rede coletora: conjunto de canalizações destinadas a receber e conduzir os
esgotos dos edificios; o sistema de esgotos predial se liga diretamente à rede
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6 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO StNITARIO CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITARIO 7
coletora por uma tubulação chamada coletor predial, A rede coletora é com-
posta de coletores secundários, que recebem diretamente as ligações predi-
ais, e, coletores tronco. O coletor tronco é o coletor principal de uma bacia
de drenagem, que recebe a contribuição dos coletores secundários, condu-
zindo seus etluentes a um interceptor ou emissário.
o interceptor: canalização que recebe coletores ao longo de seu comprimento,
não recebendo ligações prediais diretas;
• emissário: canalização destinada a conduzir os esgotos a um destino conve-
niente (estação de tratamento e/ou lançamento) sem receber contribuições
em marcha;
• sifão invertido: obra destinada à transposição de obstáculo pela tubulação de
esgoto, funcionando sob pressão;
• corpo de água receptor: corpo de água onde são lançados os esgotos;
• estação elevatária: conjunto de instalações destinadas a transferir os esgotos
de uma cota mais baixa para outra mais alta;
• estação de tratamento: conjunto de instalações destinadas à depuração dos
esgotos, antes de seu lançamento.
• NB 568 - Projeto de Interceptores de Esgoto Sanitário, que estabelece con-
dições de elaboração de projeto e dimensionamento de interceptores de grande
porte, promulgada em 1989;
• NB 569 - Projeto de Estações Elevatórias de Esgoto Sanitário, que estabele-
ce condições para a elaboração de projeto hidráulico sanitário de estações
elevatórias de esgoto sanitário com emprego de bombas centrífugas, promul-
gada em 1989;
• NB 570 - Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto Sanitário, que esta-
belece condições para a elaboração de projeto hidráulico-sanitário de esta-
ções de tratamento de esgotos, promulgada em 1990.
2.5. ESTUDO DE CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO
Para o estudo d~ concepção de sistemas de esgoto sanitário, são necessários o
desenvolvimento de uma série de atividades, sendo as principais listadas a seguir.
2.5.1. Dados e características da comunidade
2.3. REGIME HIDRÁULICO DO ESCOAMENTO EM SISTEMAS DE
ESGOTO
• localização;
• infra-estrutura existente;
• cadastro atualizado dos sistemasde abastecimento de água, de esgoto sanitá-
rio.de galerias de águas pluviais, de pavimentação, de telefone, de energia
elétrica etc.:
• condições sanitárias atuais; índices estatísticos de saúde; ocorrências de
moléstais de origem hídrica;
• estudos, projetos e levantamentos existentes.
As canalizações dos coletores e interceptores devem ser projetadas para funcio-
narem sempre como condutos livres. Os sifões e linhas de recai que das estações
elevatórias funcionam como condutos forçados. Os emissários podem funcionar
como condutos Iivres ou forçados, não recebendo contribuições em marcha; são
condutos forçados no caso de linhas de recalque e emissários submarinos.
2.4. NORMAS PARA PROJETOS DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 2.5.2. Análise do sistema de esgoto sanitário existente
No ano de 1985, a ABNT iniciou a revisão de projetos de normas para os
sistemas de esgoto sanitário por comissões de técnicos de diversas entidades como
a SABESP, CETESB, CEDAE, SANEPAR, COPASA etc., dando origem às Nor-
mas Brasileiras da ABNT que estão relacionadas a seguir:
Descrição do sistema identificando todos os elementos, com análise pormenori-
zada das partes constítuintes, baseadas no cadastro e informações existentes. De-
verá constar também: área atendida, população esgotável por bacia contrib~
ou nível de atendimento; a contrihlúç.ã~ç-ªpitã":'cfi~e- ser c'!lc.i!lªçta_e.JIL.fun@Q,
_dº.~conSUl'nofaturado ..Identificar o número de ligações por categoria, assim como o
seu consumo.• NBR 9648 - Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário, que
estabelece terminologia e condições gerais para este tipo de estudo, promul-
gada em 1986;
• NBR 9649 - Projeto de Redes Coletoras de Esgoto Sanitário, que estabelece
terminologia e critérios de dimensionamento para elaboração de projeto hi-
dráulico-sanitário de redes coletoras de esgoto sanitário, promulgada em 1986;
2.5.3. Estudos demográfieos e de uso e ocupação do solo
Para a definição da área de atendimento deverão ser observados os seguintes
aspectos:
8 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIC INTERCEPTaRES DE ESGOTO 9
• dados censitários;
catalogação dos estudos populacionais existentes;
• pesquisa de campo;
• levantamento da evolução do uso do solo e zoneamento dacidade;
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, analíticos,
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 es-
gotamento.
2.5.6. Formulação criteriosa das alternativas de concepção
As concepções estudadas devem ser descritas apresentando todas as unidades
componentes do sistema. Deverão ser analisadas alternativas de aproveitamento
total e/ou parcial do sistema existente. Para cada alternativa devem ser levantados
os impactos ambientais negativos e positivos, os quais deverão ser devidamente
levados em consideração na seleção da alternativa, avaliando, também, os aspectos
legais junto às entidades competentes.
As desapropriações previstas deverão ser convenientemente avaliadas.
2.5.7. Estudo de corpos receptores
2.5.4. Critérios e parâmetros de projeto Caracterizar os possíveis corpos receptores quanto a: vazões características,
cota de inundação, condições sanitárias e usos de montante cjusantc atuais e futu-
ros. Devem ser verificados os aspectos lcgaisprcvistos na Resolução n° 20 do
CONAMA e das legislações estaduais. Para a verificação das condições sanitárias,
devem ser realizadas análises de laboratório nos pontos de interesse.
Devem ser realizados estudos sobre a avaliação das cargas remanescentes do
futuro tratamento de esgoto diante da capacidade assimiladora dos corpos recepto-
res (auto-depuração) e de seus usos ajusante, atuais e futuros.
Os critérios e parâmetros de projeto a serem utilizados, listados a seguir, deve-
rão ser considerados e devidamente justificados.
• consumo efetivo "per capita"- em função do consumo medido, efetuar a
previsão da evolução desse parâmetro;
coeficientes de variação de vazão (K1, K2, K3);
• coeficiente de contribuição industrial;
• coeficiente de retomo esgoto/água;
• taxa de infiltração;
• carga orgânica dos despejos doméstico e industriais;
• níveis de atendimento no período de projeto;
• alcance do estudo igual a 20 anos (justificar nos casos excepcionais);
• coeficiente: habitantes/ligação.
2.5.8. Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas desenvolvidos para a
escolha da alternativa
2.5.8.1. Rede coletora
• estudo das bacias e sub-bacias de contribuição;
• estudo de traçados de rede;
• pré-dimensionamento hidráulico-sanitário das tubulações principais;
• identificação de tubulações, peças e acessórios (definição do material).
Deve ser elaborada uma pesquisa das contribuições das indústrias existentes e
em função desses valores estimar a sua evolução. Neste caso, o órgão ambiental
também deverá ser consultado. Para áreas onde ainda não há indústrias implanta-
das, deve-se adotar o coeficiente de vazão industrial (l/s x ha), verificando no Plano
Diretor ou junto à Prefeitura Municipal, o tipo de indústria a ser implantado.
2.5.8.2. ~oletor tronco, interceptor e emissário
2.5.5. Cálculo das contribuições
• alternativas de traçado;
• estudo técnico-econômico de alternativas;
• definição do traçado;
• pré-dimensionamento hidráulico-sanitário de tubulação, peças e acessórios;
• identificação das tubulações, peças e acessórios (definição do material);
• identificação de travessias de rios, rodovias, ferrovias, de faixas de servidão/
desapropriação e áreas de proteção ambiental;
• identificação de interferências e pontos notáveis.
Os cálculos das contribuições doméstica, industrial e de infiltração, deverão ser
apresentadas ano a ano, e por bacia ou sub-bacia, quando pertinente. Esses cálcu-
los serão detalhados no capítulo 3 referente a vazões de esgotos; bem como no
capítulo 4 referente ao projeto de redes coletora e no capítulo 5 referente a
interceptores.
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10 COLETA ETRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
2.5.8.3. Estação clevatória e linha de recalque
• estudo técnico-econômico de alternativas;
• pré-dimensionamento do poço de sucção da elevatória, dimensões e formas
geométricas;
o pré-dimensionamento dos conjuntos elevatórios incluindo curvas caracteris-
ticas da bomba e do sistema;
• pré-dimensionamento hidráulico-sanitário de tubulações, peças e acessórios;
• identificação das tubulações, peças e acessórios (definição do material);
•• identificação de travessias de rios, rodovias, ferrovias, de faixa de servidão/
desapropriação e áreas de proteção ambiental;
• identificação de rede de energia elétrica no local, indicando suas característi-
cas:
• identificação de interferências e pontos notáveis.
2.5.8.4. Estação de tratamento de esgoto
• identificação do corpo receptor com caracterização de sua classificação, se-
gundo a legislação federal, estadual e municipal;
• .estudos hidrológicos com caracterização de vazões máximas, médias e míni-
mas e identificação de níveis de inundação;
• estudo de auto-depuração do corpo receptor para determinação de níveis de
OBO e 00, colimetria e outros parâmetros quando necessário, a jusante do
ponto de lançamento;
• determinação do grau de tratamento de esgoto;
• relatório de sondagens com parecer técnico;
• pré-dimensionamento hidráulico-sanitário das unidades das alternativas de
ETEs;
• estudo técnico-econômico de alternativas;
• estudo da locação da ETE em função da topografia;
• identificação de rede de energia elétrica no local, indicando suas característi-
cas;
• estudo de jazidas para empréstimo: localização, acesso, sondagens, desapro-
priação e considerações sobre a recuperação da área envolvida; .
• avaliação quanto a planos e programas governamentais existentes que pos-
sam interferir com o futuro empreendimento;
• identificação das áreas de desapropriação;
• áreas de bota-fora;
• identificação das tubulações, peças, acessórios, equipamentos etc (definição
do material);
• tratamento dos lodos.c
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SAl:ITÁRIO 11
• aproveitamento e disposição final dos biossólidos;
• disposição final do efluente tratado;
• identificação de limites de áreas de proteção ambiental e suas interfaces com
o futuro empreendimento;
• definição de vias de acesso ao futuro empreendimento.
2.5.9. Estimativa de custo das alternativas estudadas
Para a estimativa de custo das alternativas deverão ser consideradas as obras de
I" etapa, subdivididas em obras de implantação imediata e obras de complernentação
da I' etapa, e também, obras de 2' etapa. As planilhas de orçamento, mernorial de
cálculo do orçamento e eventuais composição de custos de serviços e propostas de
materiais e equipamentos, com a data base definida, farão parte da apresentação do
custo das alternativas.
2.5.10. Comparação técnico-econômica e ambiental das alternativas
A definição da concepção mais econômica será efetuada através de instrução
do órgão financiador, Para a Caixa Econômica Federal está em vigor a instrução
COSAN 1(estudo técnico-econômico e financeiro). . '.
Ó cotejo entre as alternativas deverá apresentar o elenco de vantagens e des-
vantagens sobre os aspectos técnico, econômico e arnbiental, apresentando-se as
eventuais interfaces com áreas de proteção ambiental e/ou planos e programas
existentes da iniciativa privada e/ou governamental.
Deverá ser apresentada para cada alternativa o elenco de medidas rnitigadoras
e/ou compensatórias.
Escolhida a alternativa, apresentar o diagnóstico da situação atual e o prognós-
tico esperado com e sem a implantação do empreendimento, mostrando os impac-
tos negativos e positivos associados às fases de construção, operação, desapropriação,
interferências no trânsito, sinalização etc.
O estudo de concepção deverá fornecer informações que subsidiem a eventual
necessidade da elaboração do Relatório Arnbiental Preliminar (RAP), para a obten-
ção do licenciamento ambiental do sistema de esgoto.
2.5.11. Alternativa escolhida
Para a alternativa escolhida deverá ser elaborado o projeto hidráulico-sanitário
das unidades do sistema. O projeto deverá conter além dos estudos já elaborados,
os estudos discriminados a seguir, obedecendo-se no que couber as normas técni-
cas brasileiras. Para todas as unidades do sistema a ser projetado, devem ser reali-
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRlO 13
12 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
2.5.13. Memorial de cálculo
zados os levantamentos topográficos e investigações geotécnicas acompanhados
dos seus respectivos relatórios, bem como a delimitação de áreas a serem desapro-
priadas, faixas de servidão e áreas de proteção ambienta!.
Deverão ser apresentados em texto e em plantas todos os elementos constituin-
tes das unidades e das obras lineares previstas, de modo a possibilitar a caracteriza-
ção da futura obra, devendo conter informações seguras como do tipo de fundação,
movimento de terra, escoramentos, equipamentos eletro-mecânicos, estrutura, mé-
todo construtivo, jazidas, permitindo a correta previsão orçamentária e visão global
das atividades, relativas a futura obra.
Farão parte do estudo de concepção, os memoriais de cálculo de pré-dimensio-
namento das unidades dos sistemas das concepções estudadas. Abrange todas as
especialidades envolvidas:
• hidrologia;
• hidrogeologia;
• hidráulica;
• eletro-mecânica;
• processos;
• orçamento etc.
2.5.12. Peças gráficas do estudo de concepção
2.6. CONCEPÇÃO DA REDE DE ESGOTO SANlT ÁRIO• Planta da cidade ou do município com a localização da área de planejamento
do sistema - escala I: 10 000 ou I: 5 000;
• Planta do sistema de abastecimento de água existente - escala I: 10 000 ou
1:5000;
• Planta do sistema de esgotos sanitários existente - escala 1: 10 000 ou 1: 5 000;
• Planta de pavimentação - escala I: 10 000 ou 1: 5 000; ..
• Planta de galerias de águas pluviais existentes - escala 1: 10 000 ou 1: 5 000;
• Planta do sistema de energia elétrica existente - escala 1:1O000 ou 1:5.000;
• Planta com cadastro de dutos subterrâneos de outras concessionárias de
serviços públicos (gás, telefone etc) - 1:1O000 ou 1:5000;
• Planta de localização de indústrias ou cargas de grandes contribuintes - esca-
la 1:1O000 ou 1:5000;
• Planta de áreas de planejamento com delimitações dos setores - escala I: 10000
ou 1:5000;
• Planta de zonas de densidades homogêneas e de uso e ocupação do solo,
atual e futura - escala 1:10 000 ou 1:5 000;
• Planta das concepções com as várias alternativas - escala 1:10 000 ou :5000;
• Plantas e cortes do pré-dimensionamento hidráulico das partes constitutivas
das altemativas estudadas - escala conveniente;
• Perfil hidráulico da estação de tratamento de esgoto e quando necessário, de
outras unidades - escala conveniente;
• Planta de localização da área de jazida de empréstimo e bota-fora - escala
conveniente;
• Planta do sistema proposto - escala I: 10 000 ou 1:5 000.
2.6.1. Desenvolvimento da concepção nas diversas fases do projeto
As principais atividades desenvolvidas no estudo de concepção relativas à rede
coletora são:
• estudo da população da cidade e de sua distribuição na área; delimitação em
planta dos setores de densidades demo gráficas diferentes;
• estabelecimento dos critérios para a previsão de vazões: quota de consumo
de água por habitante por dia; relação entre consumo efetivo de água e
contribuição de esgotos; coeficientes do dia e hora de maior contribuição;
vazão de infiltração (detalhados no capítulo 3);
• estimativa das vazões dos grandes contribuintes; indústrias, hospitais, gran-
des edificios em geral. Estes contribuintes devem ser localizados na planta da
cidade, com o valor da sua vazão;
• determinação, para cada setor de densidade demográfica, da sua vazão espe-
cífica de esgoto, em litros por segundo por hectare, ou litros por segundo por
metro de canalização;
• divisão da cidade em bacias e sub-bacias de contribuição;
• traçado e pré-dimensionamento dos coletores tronco;
• quanti ficação preliminar das quantidades de serviços que serão execu~ados;
para os coletores de esgotos, será feita uma pré-estimativa da extensao dos
diversos diâmetros, com base nas vazões de esgotos.
A apresentação desses trabalhos deve ser feita em:
• memorial descritivo e justificativo, onde são reunidos todos os critérios de
cálculo, descrição do sistema, cálculos hidráulicos etc.; .
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14· COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
• planta planialtimétrica da cidade, em escala 1:5 000 ou 1:10 000 com curvas
de nível de 5 em 5 metros, em que são desenhadas a setorização das densi-
dades demográficas, a divisão em bacias e sub-bacias de contribuição e o
traçado dos coletores tronco com seus diâmetros e extensões;
• pré-estimativa das quantidades de serviços e custos.
A concepção da rede de coletores secundários é normalmente desenvolvida na
fase de projeto propriamente dito e constitui-se, em resumo, no traçado da rede de
coletores. .
Para o estudo do traçado, há necessidade de planta topográfica planialtimétrica,
em escala 1:2 000 ou I: I 000, com nivelamento geométrico dos pontos onde de-
vem ser projetados os órgãos acessórios. As atividades que devem ser desenvolvi-
das são as seguintes:
• delimitação na planta em escala 1:2000 ou 1:I 000, das bacias e sub-bacias
de contribuição e dos setores de densidades demográficas diferentes;
• localização dos órgãos acessórios da rede na planta, identificando-os por
convenção adequada;
• localização da tubulação, unindo os órgãos acessórios com a indicação do
sentido de escoamento por uma seta no traçado da tubulação.
. 2.6.2. ÓRGÃOS ACESSÓRIOS DA REDE
Devido à presença nos esgotos de grande quantidade de sólidos orgânicos e
minerais e ainda pelo fato de ser necessário à rede coletora funcionar como conduto
livre, é preciso que as canalizações tenham dispositivos que evitem ou minimizem
entupimentos nos pontos singulares das tubulações, como curvas, pontos de aflu-
ência de tubulações, possibilitando ainda o acesso de pessoas ou equipamentos 1
nesses pontos.
Até alguns anos atrás, o dispositivo mais empregado era o poço de visita, cons-
tituído por uma construção composta de chaminé de acesso na parte superior e
uma parte mais ampla chamada balão. O esgoto corre na parte inferior, em canaletas
que orientam os fluxos conforme a conveniência. Assim sendo, a sua definição é
essencial para o traçado da rede coletara.
Entretanto, devido ao alto custo dospoçosde visita, e à evolução dos processos
de limpeza das tubulações que, atualmente, é feita por equipamentos mecânicos
sofisticados, os poços de visitas têm sido substituídos, na maioria dos casos, por
dispositivos mais simples e econômicos que são:
• Terminal de Limpeza (TL): tubo que permite a introdução de equipamento
de limpeza e substitue o poço de visitaEo início dos coletoreQ
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 15
• Caixa de Passagem (CP): câmara sem acesso localizadas em curvas e mu-
danças de declividade;
• Tubo de Inspeção e Limpeza (TIL): dispositivo não visitável que permite
inspeção e introdução de equipamentos de limpeza.
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A utilização desses dispositivos estão regulamentadas pela norma NBR 9649 de
1986. A parte de tubulação compreendida entre dois acessórios é denominada tre-
cho de tubulação.
Os órgãos acessórios da rede são apresentados em detalhes·no capítulo 4.
2.6.3. Concepção do traçado da rede de esgotos
/
2.6.3.1. Tipos de traçado de rede
O traçado da rede de esgotos está estreitamente relacionado à topografia da
li cidade, uma vez que o escoamento se processa segundo o caimento do terreno.
(,J~...:çp1!;f)/1 Assim, pode-se ter os seguintes tipos de rede:
'td' U" • perpendicular: em cidades atravessadas ou ircundadas ar cursos de á a.
'~ . A rede de esgotos compõe-se de vários coletores tronco independentes; com
<J traçado mais ou menos perpendicular ao curso de água. Um interceptar mar-
ginal deverá receber esses coletores, levando os efluentes ao destino adequa-
da. Na figura 2.1 está indicado o sistema viário principal de uma cidade que
se desenvolve às margens de um rio. A conformação topográfica acarreta a
existência de diversos coletores principais, aproximadamente perpendicula-
res ao interceptar.
• leque: ,é o tracado próprio a terrenos acidentados. Os coletores troncos cor-
rem pelos fundos dos vales ou pela parte baixa das bacias e nele incidem os
coletores secundários, com um traçado em forma de leque ou fazendo lem-
brar uma espinha de peixe. Na figura 2.2 tem-se a indicação do sistema
viário principal de uma cidade que se desenvolve em terreno acidentado,
com diversas sub-bacias. A cidade de São Paulo é um exemplo característico
desse tipo de rede.
• radial ou distrital: .~ sistema característico de cidades planas. A cidade é
dividida em distritos ou setores independentes; em cada um criam-se pontos
baixos, para onde são dirigidos os esgotos. Dos pontos baixos, o esgoto é
recalcado, ou para o distrito vizinho, ou para o destino final. Exeinplos de
cidades que possuem esse tipo de rede são: Santos, Guarujá e Rio de Janei-
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16 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
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Figura 2.1 • Traçado de rede do tipo perpendicular,
Figura 2.2 - Traçado de rede do tipo em leque.
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CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANIT ÁRlO 17
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Figura 2.3 - Traçado de rede do tipo radial ou distrital.
A figura 2.3 mostra uma cidade à beira-mar, com o sistema de coletores dividi-
do em três distritos, cada um recalcando para um interceptor oceânico. Esse siste-
ma é típico das cidades que se desenvolvem ao longo das praias.
2.6.3.2. A influência dos órgãos acessórios da rede no seu traçado
o fluxo de esgotos que uma tubulação lança em um poço de visita, ou outro
orgão acessório, corre por canaletas situadas no fundo. Essas canaletas orientam o
fluxo, possibilitando ao projetista concentrar mais ou menos vazão em determina-
dos coletores.
A figura 2.4 mostra, esquematicamente, a planta de fundo dos diversos tipos de
órgãos acessórios. O início de uma canalização se faz sempre com uma ponta seca
no terminal de limpeza. Na figura 2.4A, tem-se quatro pontas secas, indicando o
.início de quatro coletores. É um esquema característico dos pontos altos. Na figura
2.4C, tem-se o esquema característico dos pontos baixos, para onde convergem
três coletores e, nas demais; as diversas possibilidades de coletores situados nas
encostas.
De acordo com a disposição das canaletas do fundo dos órgãos acessórios,
pode-se ter para urna mesma área soluções diferentes de traçado. A topografia é um
dos fatores que devem ser considerados, conforme mostra o exemplo da figura 2.5.
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Figura 2.4 - Orientação do fluxo dos esgotos nos órgãos acessórios.
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Figura 2.6 - Localização dos coletores na via pública.
A escolha da posição da rede na via pública depende dos seguintes fatores:
• conhecimento prévio das interferências (galerias de águas pluviais, cabos
telefônicos e elétricos, adutoras, redes de água, tubulação de gás);
• profundidade dos coletores;
• tráfego;
• largura da rua;
• soleiras dos prédios etc.
Quando existir apenas uma tubulação de esgoto sanitário na rua, ela poderá ser
executada no eixo do leito carroçável ou ser assentada lateralmente, distando 1/3 da
largura entre o eixo e o meio-fio, quando o eixo for ocupado por galerias pluviais,
por exemplo. Na figura 2.7 indica-se a rede de esgoto sanitário por um traço contí-
nuo, com o sentido de escoamento assinalado. Nesta figura está indicada a posição
da tubulação de esgotos, em planta, em um cruzamento de duas ruas, com interfe-
rência de galeria pluvial.
Figura 2.5 - Traçados de rede conforme orientação do fluxo.
2.6.3.3. Localização da tubulação na via pública
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A rede coletora de esgotos pode ser assentada em cinco posições diferentes, ou
seja,leixo, ter o par, terço ímpar, passeIO par e passeio ímpar conforme m~stra a
figura 2.6. A especificação de par ou ímpar é determinada pela numeraçao dos
prédios da rua, quando a mesma for oficializada pela prefeitura do município.
/
ALINHAMENTO
PREDIAL
Figura 2.7 - Localização da rede de esgoto em planta.
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRlO 2120 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANIT ÁRlO
Dependendo das condições da via pública, pode-se assentar uma tubulação
(rede simples), ou até duas tubulações (rede dupla). As condições em que é reco-
mendável um ou outro caso são descritas a seguir.
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Utilizada na ocorrência de pelo menos um dos seguintes casos: QUADRA
• vias com tráfego intenso;
• vias com largura entre os alinhamentos dos lotes igualou superior a 14m
para ruas asfaltadas, ou 18 m para ruas de terra;
• vias com interferências que impossibilitem o assentamento do coletor no
leito carroçável, ou que constituam impecilho à execução das ligações predi-
ais. Nesses casos, a tubulação poderá ser assentada no passeio, desde que a
sua largura seja de preferência superior a 2,0 m e a profundidade do coletor
não exceda a 2,0 m ou a 2,5 m, dependendo do tipo de solo, e que não
existam interferências que dificultem a obra. Na impossibilidade de adoção
.de tal solução, a rede poderá ser lançada no leito carroçável, próximo à
sarjeta (terço da rua). . .
Utilizada quando não ocorrer nenhum dos casos citados anteriormente. Os co-
letores serão lançados no eixo carroçável, ou no terço do leito carroçável. Caso em
um dos lados da rua existam soleiras negativas, o coletor deverá ser lançado no
terço correspondente.
Figura 2.9 - Rede dupla em paralelo com coletar tronco ou com coletar profundo,
Rede simples
A rede dupla pode estar situada no passeio, no terço, ou uma rede no passeio e
outra no terço da rua.
A situação de um cruzamento, em que uma das ruas tem tubulação dupla é
indicada na figura 2.8.
2.6.3.4 Outros fatores que interferem no traçado da rede de coletores
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Há ainda outros fatores que devem ser considerados na concepção do traçado
de uma rede de coletores. São eles:
a) Profundidades máximas e mínimas
Em função da maior ou menor dificuldade de escavação, na fase de concepção
serão estabelecidas as profundidades máximas que deverão ser adotadas no proje-
to.
O conhecimento do subsolo será indispensável para se ter idéia da presença de
rochas, solos de baixa resistência, lençol freático e de outros problemas. O ideal
seria o reconhecimento completo do subsolo por meio de numerosas sondagens.
Entretanto, na fase de projeto, considerando o custo elevado dessas sondagens,
geralmente conhece-se o subsolo por um número menor de sondagens.
As profundidades máximas dos coletores, quando assentadas nos passeios, de-
verão ficar em tomo de 2,0 a 2,5m, dependendo do tipo de solo. No leito carroçável
Figura 2.8 - Rede dupla.
Também se projeta rede dupla a partir do ponto em que os coletores se tornam
muito grandes e devem ser construí dos em tubos de concreto (0:2: 400 mm). Esses
tubos não recebem ligações prediais diretas. O mesmo acontece para coletores a
grandes profundidades (maiores que 4 m). A figura 2.9 exemplifica este caso.
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22 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
e nos terços, a profundidades máximas serão definidas em função das característi-
cas técnicas do projeto, das interferências e, também, dos percentuais de atendi-
mento das soleiras baixas.
Normalmente, as profundidades máximas das redes de esgotos não ultrapassam
3,0 a 4,0 m. Profundidades maiores só serão admitidas após justificativa técnico-
econômica. Para coletores situados a mais de 4,0 m de profundidade, devem ser
projetadas coletores auxiliares mais rasos para receberem as ligações prediais.
Para a norma NBR '9649, "a rede coletora não deve ser aprofundada para
atendimento de economia com cota de soleira abaixo do nível da rua. Nos casos de
atendimento considerado necessário, devem ser feitas análises da conveniência do
aprofundamento, considerados seus efeitos nos trechos subsequentes e comparan-
do-se com outras soluções".
As profundidades mínimas são estabelecidas para atender as condições de
recobrimento mínimo, para a proteção da tubulação e, também permitir que a
ligação predial seja executada adequadamente, Para o coletor assentado no leito da
via de tráfego, o recobrimento da tubulação não deve ser inferior a 0,90 m, e para
coletor assentado no passeio a 0,65 m. Recobrimento menor deve ser justificado.
b) Interferências
Dentre as principais interferências que devem ser consideradas colocam-se as
canalizações de drenagem urbana, os cursos de água que atravessam a área urbana
e as grandes tubulações de água potável.
Também o trânsito pode ser considerado como interferência importante, de-
vendo a concepção da rede ser feita de maneira a causar o mínimo de problemas
possível nesse aspecto.
c) Aproveitamento de canalizações existentes
A concepção deverá considerar o aproveitamento do sistema de coletores exis-
tentes. Para isso, deve-se dispor de um cadastro do sistema com as seguintes infor-
mações: localização da tubulação e dos órgão acessórios em planta, sentido de
escoamento; diâmetro de cada trecho; profundidade a montante e ajusante de cada
trecho; e cota do tampão do poços de visitas e demais órgãos acessórios.
d) Planos diretores de urbanização
É importante que a concepção da rede leve em consideração os planos diretores
de urbanização. Normalmente, esses planos estabelecem a setorização de densida-
des demográficas, setor industrial e sistema viário principal, e preveêm as zonas de
expansão da cidade. A rede coletora deverá estar capacitada, a receber com um
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITARIO' 23
mínimo de modificações, os esgotos da área urbana no fim do período do projeto.
A passagem das tubulações em locais onde não existem vias públicas deve ser
n:inimizada e, se possível, acontecer em locais onde esteja previsto o projeto de
vias.
2.7. CONCEPÇÃO DOS INTERCEPTORES
Uma vez feito o traçado da rede coletora e definido o ponto de lançamento, o
traçado do interceptar é conseqüência imediata. Normalmente, poucas alternativas
existem a Serem estudadas.
Em grande número de casos, os fundos de vale por onde devem passar os
interceptores, não são urbanizados, devendo as tubulações passar por terrenos par-
ticulares. Nesses casos, deve ser prevista uma faixa que será colocada à disposição
do serviço de esgotos. Essa faixa deverá ter uma largura que permita a construção
da tubulação. Nas cidades maiores tem sido comum faixas com larguras que variam
de 4 a 8 metros.
A utilização dessas faixas pode ser assegurada por processo de desapropriação,
em que o órgão concessionário dos serviços de esgotos compre o terreno dos pro-
prietários, ou por processo de servidão, em que o proprietário, cede ao órgão con-
cessionário o direito de uso do terreno para essa finalidade, sem que haja a venda
do terreno.
O alto custo do terreno nas áreas urbanas, principalmente nas grandes cidades,
é um fator importante na concepção do projeto, que deve ser feito de maneira a
minimizar as áreas a serem desapropriadas, Os interceptares, geralmente, canaliza-
ções de grande porte, têm seus projetos muitas vezes influenciados por interf~rên-
cias, principalmente a transposição de cursos de água ou galerias pluviais. Essas
transposições são feitas por meio de sifões invertidos, quando não há possibilidade
de aprofundar o interceptar fazendo-o passar por baixo da interferência.
Quando o interceptor atinge profundidades muito grandes, às vezes, é vantajo-
so o projeto de estações elevatórias. Nesse caso, na fase de concepção do sistema,
serão estudadas as duas alternativas: uma estação elevatória atendendo aos dois
ramos do interceptar que para ela convergem (a elevatória recalcará os esgotos,
através de uma linha de recalque, até seu destino final); ou então, a simples eleva-
ção dos esgotos até uma cota mínima possível ao seu transporte através de conduto
livre, conforme mostra a figura 2.10. Nessa segunda alternativa configura uma
elevatória de baixo recalque e, a primeira, de alto recalque.
A escolha de uma ou de outra alternativa deverá ser feita mediante um estudo
técnico e econômico, em que serão comparadas as vantagens e as desvantagens das
duas.
24 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 25
UNHA DE RECAlOUE
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C 7 r-.'- '-"RIO
ESTAÇÃO ELEVATORtA/ . INTERCEPTOR /
Jsoluç,ão assemelha-se à dos ramais multifamiliares de esgoto dos edifícios de
,apartamento, sendo que no lu ar de rédios e a artamentos tem-se quadras e ca-
sas.
'-No aspecto físico, o ramal condominial, constitui uma rede de tubulações que
passa quase sempre, entre os quintais no interior dos lotes, cortando-os, no sentido
transversal. Intercalada nesta rede interna à quadra, de pequena profundidade, en-
contra-se em cada quintal, uma caixa de inspeção à qual se conectam as instalações
sanitárias prediais, independentemente, constituindo um ramal multifamiliar.
No aspecto social, resulta da formação de um condomínio, ou de condomínios,
na quadra urbana, abrangendo o conjunto dos usuários interligados pelo ramal
multifamiliar. O condomínio, informal, é alcançado através de pacto entre vizinhos,
o qual possibilita o assentamento dos ramais em lotes particulares e disciplina a
participação dos condôminos no desenvolvimento dos trabalhos. A execução das
obras é realizada pelos usuários do sistema com a ajuda do município ou empresa
de saneamento básico.
Para Andrade Neto (1991) é fundamental a formação de condomínios, sendo
que o traçado do ramal deverá ser o mais racional e eficaz, em face da realidade
local, ou seja, maior relação benefício/custo quanto à segurança sanitária e ao al-
cance social. De fato, pouco importa se o ramal é locado nos quintais, nas calçadas
ou nas ruas, dependendo da racional idade imposta pelas condições locais. O traça-
do mais racional é discutido com os usuários e apresentado como padrão do servi-
ço, permitindo modificações, desde que sejam assumidos os ônus adicionais por
quem assim desejar.
A operação e manutenção desse ramal é de responsabilidade do próprio condo-
mínio a que serve, cada condômino assumindo a parcela do sistema situado em seu
lote.
No local mais conveniente, por exemplo, um ponto baixo da quadra, de prefe-
rência 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
do sistema.
A figura 2.11 apresenta um exemplo do sistema condorninial, com traçado da
rede em forma de condomínio dentro de uma quadra.
CONDUTO LIVRE
I UNHA DE RECAlOUE
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r-.'- '-" ~I "-10
INTERCEPTOR / ESTAÇAo ELEVATORIAI INTERCEPTOR /
Figura 2.10 - Estações c1evatórias: a) alto rccalquc; b) baixo rccalque.
2.8. SISTEMAS ALTERNATIVOS PARA COLETA E TRANSPORTE DE
ESGOTO SANITÁRIO
As redes de esgotos representam cerca de 75% do custo de implantação de um
sistema de esgoto sanitário, os coletores tronco 10%, as elevatórias I%, e as esta-
ções de tratamento 14%. Devido ao alto custo de construção das redes, têm sido
apresentadas, por alguns autores, sistemas alternativos para coleta e transporte,
visando a diminuição dos custos das redes de esgotos. Os principais sistemas são:
• sistema condominial de esgoto;
• redes de coleta e transporte de esgoto decantado;
• rede pressurizada e a vácuo;
• rede coletara de baixa decl ividade com a utilização do dispositivo gerador de
descarga.
2.8.1. Sistema Condominial
2.8.1.1. Origem e aplicação
O sistema condominial foi desenvolvido no Rio Grande do Norte, espalhando-
se para outros estados brasileiros com pequenas adaptações. Esse sistema é uma
forma de concepção do traçado de redes, onde ~ia central de sua implementação
é a fonnação de condomínios em ru os de usuários a nível de uadra urbana
como unidade de esgotamento. '
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26 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
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CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 27
2.8.1.2. Características técnicas
Para o dimensionamento do sistema condominial podem ser utilizados as técni-
cas convencionais, conforme pode ser visto no capítulo 4.
Entretanto, tem sido apresentado por alguns autores, as seguintes recomenda-
ções:
• diâmetro da ligação ao ramal condominial: 100 mm, com declividade mínima
de 1%;
• diâmetro mínimo do ramal condominial: 100 mm, com declividade mínima
de 0,006 mim;
• utilização das caixas de inspeção no interior das quadras, com recobrimento
mínimo de 0,30 m.
2.8.1.3. Comparação entre o sistema condominial e o convencional
São apresentadas nas figuras 2.12 e 2.13 as ligações prediais do sistema con-
vencional e do sistema condominial, para o esgotamento de quatro quadras. Pelo
que se observa na figura 2.12, haverá a necessidade de 80 ligações prediais ao
coletor público, para o atendimento das quadras, considerando o sistema convenci-
onal. Para o sistema condominial as ligações ao coletar público serão de apenas
quatro, conforme apresentado na figura 2.13.
Além da diminuição do número de ligações, haverá uma sensível diminuição da
extensão dessas ligações, e também, poderá haver uma diminuição de comprimento
da rede pública, conforme se observa nas figuras 2.12 e 2.13.
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Figura 2.12 - Sistema convencional. Fonte: Azevedo Netto (1992).
28 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
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Figura 2.13 - Sistema condominial. Fonte: Azevedo Netto (1992).
As principais vantagens do sistema condominial são:
• menor extensão das ligações prediais e.coletores públicos;
• baixo custo de construção dos coletores, cerca de57,5% mais econômicos
que os sistemas convencionais (Azevedo Netto - 1992); .
• custo menor de operação;
• maior participação dos usuários.
Como principais desvantagens, destaca-se:
• uso indevido dos coletores de esgoto, tais como, lançamento de águas pluvi-
ais e resíduos sólidos urbanos;
• menor atenção na operação e manutenção dos coletores;
• coletores assentadas em lotes particulares, podendo haver dificuldades na
inspeção, operação e manutenção pelas empresas que operam o sistema;
• o êxito desse sistema depende fundamentalmente da atitude dos usuários,
sendo imprescindíveis uma boa comunicação, explicação, persuasão e trei-
namento.
2.8.2 Redes de coleta e transporte de esgoto decantado
Esse sistema foi utilizado na cidade de Brotas, no Ceará, e foi projetado pelo
Prof. Szachna Elias Cynamon da Faculdade de Engenharia daUERJ, e apresenta
as seguintes diferenças em relação ao sistema convencional:
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 29
• utilização de tanques sépticos domiciliares especiais, com dispositivo para a
secagem do lodo;
• substituição de poços de visitas por tubos de inspeção e limpeza;
• utilização de tubos plásticos com diâmetro mínimo de 40 mm;
• velocidade mínima na rede de 0,05 m/s;
• a tubulação pode funcionar a seção plena;
• tratamento utilizando um filtro anaeróbio segundo esquema concebido pelo
autor.
Para Cynamon, o sistema de Brotas teve um custo de 1/5 do que teria o sistema
convencional. O autor considera que esses critérios podem ser muito úteis para
pequenas comunidades, lembrando que Brotas tinha cerca de 2 000 habitantes e a
taxa de consumo de água adotado no projeto foi de 100 f/hab.dia. Com esses
critérios, a taxa de infiltração foi praticamente desprezada.
2.8.3. Redes pressurizadas e a vácuo
Nos casos em que a topografia é adequada, as tubulações de esgotos por gravi-
dade; são e continuarão sendo, as mais utilizadas. Porém; onde a topografia é
desfavorável, lençol freático alto, solo estruturalmente instável ou rochoso, podem
ser necessários estações elevatórias e linhas de recalque. Para se solucionar tais
dificuldades, foram desenvolvidas, como alternativas, redes pressurizadas e a vá-
cuo.
Devido ao fato de esses sistemas estarem sendo, continuamente melhorados,
aconselha-se a obtenção de dados operacionais, pesquisa bibliográfica e consulta
aos fabricantes de equipamentos, na ocasião da implantação do sistema.
2.8.3.1. Redes Pressurizadas
Os principais componentes do sistema de redes pressurizadas são apresentados
na figura 2.14. .
Na maioria dos sistemas de redes pressurizadas, os esgotos dos estabelecimen-
tos são coletados individualmente por tubulações funcionando por gravidade e são
lançados em tanques, que servirá como um pequeno reservatório. Do tanque, o
esgoto é lançado periodicamente a urnatubulação principal, trabalhando sob pres-
são, por meio de bomba trituradora, capaz de triturar os sólidos presentes no esgo-
to. Um tanque e uma bomba são necessários a cada ponto de lançamento na
tubulação sob pressão. Para se reduzir custos de investimento e de operação, um
único conjunto, tanque e bomba, poderá servir vários estabelecimentos. Da tubula-
ção principal, sob pressão, o esgoto pode ser lançado em coletor por gravidade ou
em estação de tratamento de esgoto.
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30 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
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A PRESSÃO
Figura 2.14 - Principais componentes de redes pressurizadas. Fonte: Adaptado de Metcalf & Eddy
(/981).
Valores típicos para o dimensionamento de sistemas de redes pressurizadas são
apresentados na tabela 2.1.
Tabela 2.1 - Parârnctros de projeto para o dimensionarnento de redes pressurizadas.
Parâmetros de Projeto Valor TípicoFaixa de Valores
Bomba,kW
Pressão na bomba, kN/m
2
Diâmetro de recaI que, mm
Diâmetro da tubulação principal, mm
0,75 - 1,5
200- 275
25 - 50
50 - 300
1,12
240
30
*
'Depende do projeto
Fonte: MetcaIf & Eddy (/981).
o sistema de redes pressurizadas elimina a necessidade de pequenas estações
elevatórias. Porém, haverá a necessidade de se ter em cada lançamento na tubula-
ção principal, uma bomba com triturado r que, além do custo inicial, acarretará em
custos de operação e de manutenção.
No Brasil não existe nenhum sistema de rede pressurizada implantado.
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 31
2.8.3.2. Redes a vácuo
As principais características de um sistema de tubulações", vácuo estão represen-
tadas na figura 2.15, e os principais parâmetros para dimensionamento, na tabela 2.2.
MURO
PROPRIEDADE PRIVADA PASSEIO LEITO
RESIDENCIA
TUBULAÇÃO A VÁCUO
TUBULAÇÃO PRINCIPAL
A VÁCUO
Figura 2.15 - Principais componentes de redes a vácuo. Fonte: Adaptado de Metcalf & Eddy (1981).
Tabela 2.2 - Parârnctros de projeto para o dimcnsionamcnto de redes a vácuo.
Parâmetros de Projeto Faixa de Valores Valor Típico
Altura do nível de água na válvula de
descarga a vácuo, mm
Diâmetro da tubulação a vácuo,' mm
Vácuo mantido no tanque na elevatória, mm Hg
75 - I 000 750
75 - 125 100
300 - 500 400
FOI/te: Metcalf & Eddy (1981).
Nesse sistema, o esgoto de cada economia é encaminhado, por gravidade, ao
injetor de vácuo (válvula de vácuo especialmente projetado). A válvula sela a linha
que se liga a tubulação principal permitindo que se mantenha o nível de vácuo
requerido. Quando uma quantidade de esgoto se acumula a montante da válvula, a
mesma é programada para a abertura e fechamento depois da entrada do líquido
acumulado.O vácuo no sistema é mantido através de uma estação de bombeamento
32 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
a vácuo. Essa estação pode estar localizado próximo à estação de tratamento de
esgoto ou qualquer outro ponto de lançamento.
No Brasil não existe nenhum sistema com rede a vácuo implantado.
2.8.4. Rede coletora de baixa declividade com. a utilização do Dispositivo
Gerador de Descarga (DGD)
Em áreas planas ou onde o terreno apresenta baixas dec1ividades, a implantação
e operação de redes coletoras de esgoto sanitário pode tomar-se bastante onerosa.
Estas condições estão presentes, por exemplo, em um grande número de cidades
litorâneas da costa brasileira. Nestes locais tem-se, não raramente, uma situação de
áreas planas, solos moles e lençol freático alto exigindo disposições construtivas
especiais, tais como: escoramento contínuo de valas, rebaixamento do lençol, fun-
dações especiais para a tubulação etc. Em conseqüência, a incidência dos custos
relativos à escavação, escoramento, reaterro e recomposição da via se situa na faixa
dos 80% a 90% do custo total de implantação.
O custo de implantação e operação em 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 cole-
toras para as situações antes descritas, levou ao desenvolvimento das redes coleto-
ras de baixa declividade. Trata-se de solução onde a rede é assentada a dec1ividades
drasticamente reduzidas, bem menores que as resultantes dos cálculos propostos na
normalização com as vazões originais de dimensionamento. O esquema apresenta-
do na figura 2.16 ilustra a concepção da solução desenvolvida pelo engenheiro
Wolney Castilho Alves do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São
Paulo S.A. - lPT, que também desenvolveu o Dispositivo Gerador de Descarga
(DGD), cujos detalhes são apresentados na figura 2.17. O DGD pode ser emprega-
do na cabeceira da rede, bem como em trechos intermediários.
Considerando o fenômeno do transporte hidráulico dos sólidos presentes no
esgoto, pode-se para fim de desenvol vimento do raciocínio, estabelecer o seguinte
esquema:
Uma determinada carga de sólidos está depositada no fundo da tubulação numa
seção S situada a jusante do trecho ilustrado na figura 2.16. O transporte desta
carga de sólidos para uma posição mais a jusante requer que uma certa descarga
líquida a movimente. Essa descarga poderia ser representada através de um
hidrograma de tensão trativa ao longo do tempo, por exemplo. Poder-se-ia também
imaginar que o transporte de sólidos requer um certo hidrcgrama "mínimo", ou
seja, que apresentasse valores mínimos necessários para a movimentação.
A figura 2.16a) ilustra um trecho projetado respeitando a hipótese de que o
citado hidrograma é originado pela descarga da última unidade que contribui à rede,
designada por n na figura, ou por unia combinação das descargas de duas ou mais
CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 33
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Figura 2.16 - Concepção básica do funcionamento de redes coletoras de baixa declividade, 'com a
utilização do DGD.
TAMPJ.O EM FERRO fUNDiDO LAJf DE CONCRETO
ARMADO
AAMA1. PREDIAL
DE ESGOTO
TUBULAÇÃO COLETQRA A
OECLIVIOADE REDUZIDA
ON.150
• COTA DE S.l.lOA
DETALHE DE INSTALAÇÃO DO
DISPOSITIVO GERADOR DE DESCARGAS ( DGD )
NA CABECEIRA DA REDE
Figura 2.17 - Dispositivo Gerador de Descarga.
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34 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 35
unidades de contribuição. Na figura 2. 16b), para um coletor atendendo ao mesmo
trecho, porém com uma declividade muitíssimo menor, observa-se a montante do
trecho a presença de um dispositivo gerador de descargas (DGD) que através de
suas descargas de esgoto origina uma escoamento cujo hidrograma na seção de
referência é aquele requerido para o transporte da carga sólida depositada.
O DGD ao descarregar origina uma onda que escoa pela tubulação atenuando-
se ao longo de sua extensão. Observações laboratoriais mostraram que esta onda
tem frente íngreme, adequada ao transporte de sedimentos (Alves, 1997).
O escoamento originado se dá tipicamente em regime não permanente incluin-
do zonas de variação muito rápida na frente de onda e de variação gradual na cauda
da onda.
A tecnologia descrita conta com patente em nome do IPT e da FAPESP e seu
desempenho acha-se em fase comprobatória em trecho piloto implantado em rede
coletora da SABESP (ano de 1999), na cidade de Guarujá, Estado de São Paulo.
Estimativas preliminares mostram que o custo de implantação de redes coleto-
ras de baixa declividade pode ser cerca de 20 a 25% menor que o de redes conven-
cionais. Consideradas as diminuições nos custos de implantação e operação advindas
da redução do número de estações elevatórias, ter-se-iam resultados ainda mais
vantajosos,
CYNAMON, S.E. - Sistema não convencional de esgotos sanitários a custo reduzido
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a
Edi-
ção. São Paulo. 1998.
CAPÍTULO 3
VAZÕES DE ESGOTOS
3.1 INTRODUÇÃO
Em nosso país, os sistemas públicos de esgotos são projetados considerando-se
o sistema separador absoluto e tendo acesso à rede coletora os seguintes tipos de
líquidos residuários:
• esgoto doméstico;
• águas de infiltração;
• resíduos líquidos industriais.
o conjunto desses líquidos é denominado esgoto sanitário.
3.2 ESGOTO DOMÉSTICO
o esgoto doméstico é um despejo líquido resultante do uso da água pelo ho-
mem em seus hábitos higiênicos e necessidades fisiológicas.
A contribuição de esgoto doméstico depende dos seguintes fatores:
• população da área de projeto;
• contribuição per capita;
• coeficiente de retomo esgoto/água;
• . coeficientes de variação de vazão.
Esses fatores, serão enfocados a seguir,
3.2.1 População da Área de Projeto
Para o estudo da projeção populacional dos municípios e distritos, a serem
utilizados no projeto de sistemas de abastecimento de água e de esgotos sanitários,
devem ser levados em consideração os seguintes aspectos:
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38 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
• qualidade das informações que servirão de base para a projeção populacional;
• efeito do tamanho da área, pois em geral, para áreas pequenas os erros
esperados numa projeção populacional são maiores;
o período de tempo alcançado pela projeção, quanto mais longo, maiores se-
rão os erros esperados;
• compatibilização das diversas projeções realizadas, para diferentes níveis
geográficos.
A evolução do crescimento populacional das áreas urbanas, deve ser estudada
de forma complementar e harmônica ao estudo de uso e ocupação do solo, consi-
derando o município como um todo. Se o município for composto por mais de um
distrito, deve-se estudar e projetar a participação de cada distrito na população total
do município.
, Para Martins (1993) esse estudo deve ser feito com a seguinte metodologia:
• levantamento, nos últimos quatro censos, dos dados populacionais da sede
do município e distritos, quanto à população residente urbana e rural e nú- ,
mero de habitantes por domicílio considerando população residente e domi-
cílios ocupados;
• levantamento e mapeamento dos setores censitários da área de projeto, sua
população residente e número de domicílios ocupados no últimos dois cen-
sos;
• levantamento dos dados mais atuais do número de ligações de luz e ligações
de água (residenciais, comerciais, industriais e públicas), bem como, os res-
pectivos índices de atendimento;
• levantamento na prefeitura do número de contribuintes do imposto predial;
• pesquisa de campo com amostra representativa da área de projeto, para
definir os parâmetros urbanísticos e demográficos da ocupação atual, assim
como: diferentes usos, padrão econômico, tamanho médio do lote, domicíli-
os por lote, habitantes por domicílo, índice de verticalização, percentual de
área institucional etc.;
• levantamento de planos e projetos (industriais, habitacionais, transportes,
agropecuários etc.) que existam para a região, municípios e/ou distritos, que'
possam afetar a dinâmica populacional e os usose ocupação do solo;
• análise do Plano Diretor do Município quanto a sua real utilização e atualida-
de, bem como as diretrizes futuras;
• análise sócio-econômica do município e seu papel na região e/ou sub-região
em que se insere.
VAZÕES DE ESGOTOS 39
Com os dados censitários e a população atual, inferida através das chamadas
variáveis sintomáticas (ligações de água, luz, imposto predial), a projeção da popu-
lação deve ser feita utilizando a expressão matemática que melhor se ajustar aos
dados históricos levantados.
A participação de cada distrito (se houver mais que um) deve ser estudada e
projetada tendo como parâmetro a população total do município.
Definida a população do distrito, deve-se estudar e projetar a participação da
população da área de projeto, na população total do distrito que a contêm.
3.2.1.1 Métodos para o estudo demográfico
Diversos são os métodos aplicáveis para o estudo demográfico, destacando-se
os seguintes:
• método dos componentes demo gráficos;
• métodos matemáticos;
• método de extrapolação gráfica.
a) Método dos componentes demográficos
Este método considera a tendência passada verificada pelas variáveis
demográficas: fecundidade, mortalidade e migração, e são formuladas hipóteses de
comportamento futuro. A expressão geral da população de uma comunidade, em
função do tempo, pode ser expressa da seguinte forma:
P=Po +(N -M)+(I -E) (3.1)
onde: P = população na data t;
Po = população na data inicial to;
N = nascimentos (no período t-t.);
M = óbitos;
I = imigrantes no período;
E = emigrantes no período;
N-M = crescimento vegetativo no período;
I-E = crescimento social no período.
o método dos componentes parte de uma divisão da população de base em
grupos ou subgrupos homogêneos. Para cada grupo são aplicadas as corresponden-
tes taxas de fecundidade, mortalidade e migração com o propósito de' calcular a
população do próximo período da projeção, período este que será a base da popu-
I
VAZÕES DE ESGOTOS 41
40 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
b) Métodos matemáticos
lação para o período seguinte. Este procedimento é então repetido até a extensão
final a ser projetada.
Para a projeção da população da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP)
no período compreendido entre 1995 a 2015, foi utilizado o método dos compo-
nentes. Para Stefani e Rodrigues (1996) o ponto de partida para essa projeção
foram os municípios, sendo que a Região Metropolitana de São Paulo é constituída
por 92 diferentes zonas administrativas, considerando-se todos os distritos e
subdistritos do município de São Paulo e demais municípios que compõem a RMSP.
A heterogeneidade dessas 92 zonas é bastante acentuada, as variáveis intervenientes
são muitas e de comportamento, em geral, de dificil previsibilidade, tomando-se
temerário prever o comportamento demográfico e sócio-econômico de cada uma
dessa zonas isoladamente.
A metodologia utilizada para a elaboração dos estudos demográficos consistiu
em projetar a população da RMSP como uma macrozona, onde as variáveis são
muito mais previsíveis e as tendências são sempre mais constantes, com menor
grau de oscilação e maior inércia. Para a projeção populacional foram analisadas as
tendências de cada uma das três variáveis demo gráficas básica - mortalidade,
fecundidade e migração - separadamente, reunindo-as, depois, no processo técnico
de projeção. Como essa três variáveis não existem isoladamente, não se pode projetá-
Ias utilizando-se funções matemáticas sem levar em conta os complexos fatores
sócio-econômicos-culturais e.ambientais que as afetam, condicionam e mesmo as
determinam. As principais tendências sócio-econômicas da RMSP analisadas fo-
ram:
Neste caso, a previsão da população futura é estabelecida através de uma equa-
ção matemática, cujos parâmetros são obtidos a partir de dados conhecidos. Vários
são os métodos matemáticos conhecidos, destacando-se: aritmético, geométrico,
taxa de crescimento decrescente e curva logística.
• Método aritmético
Este método presssupõe uma taxa de crescimento constante para os anos que
se seguem, a partir de dados conhecidos, por exemplo, a população do último
censo. Matematicamente, pode ser representado da seguinte forma:
dP = k
dt a
(3.2)
nos quais dP/dt representa a variação da população (P) por unidade de tempo
(t), e k, é uma constante.
Considerando que PI é a população do penúltimo censo (ano ti) e P2, a popula-
ção do último censo (ano t2), tem-se:
(3.3)
Integrando entre os limites definidos, tem-se:
• tendências sócio-econômicas do processo de metropolização;
• tendências demo gráficas globais;
• tendências da mortalidade;
• tendência da fecundidade;
• tendência migratórias e população recenseada da RMSP.
(3.4)P2 - PI = k, (t2 - ti)
P2 -PI
onde: ka = ---
t2 - ti
(3.5)
Conhecendo-se a população base, referida a 1990, e a projeção de tendências
de fecundidade, de mortalidade e de migrações, até o ano 2015 e para os anos
intermediários, procedeu-se a projeção populacional. Segundo esse estudo, a RMSP
terá um crescimento cada vez mais lento, chegando-se a quase estabilização no ano
2015, com taxa de crescimento igual a 0,2% ao ano no último quinquênio. Nas duas
próximas décadas, a população deverá crescer apenas 25%, aproximadamente qua-
tro milhões de pessoas, passando de 16,6 milhões de habitantes em 1990 a 20,6
milhões em 2015, crescimento pequeno se comparado ao de décadas passadas
(Stefani e Rodrigues, 1996).
Utilizando-se a equação (3.5), chega-se à expressão geral do método aritmético:
(3.6)
onde t representa o ano da projeção.
Este método admite que a população varie linearmente com o tempo e pode ser
utilizado para a previsão populacional para um período pequeno, de 1 ~ 5 anos.
Para previsão por período muito longo, toma-se acentuada a discrepânCia com a
realidade histórica, uma vez que o crescimento é pressuposto ilimitado.
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42 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO
• Método geométrico
Este método pressupõe que o crescimento da população é proporcional a popu-
lação existente em um determinado ano. A sua formulação matemática pode ser
apresentada da seguinte forma:
dP ==k P
dt g
(3.7)
onde as variáveis são as mesmas já definidos anteriormente, exceto kg que
representa a taxa de crescimento geométrico.
Integrando a equação (3.7) tem-se:
k ==_P._nP~2_-_P.n_P_,
g t2
- t, (3.8)
Portanto a expressão geral do método geométrico é dada pela equação:
(3.9)
Para as equações (3.8) e (3.9) poderá ser utilizado o logarítimo na base 10.
Este método considera que o logarítimo da população variando linearmente
com o tempo. Também neste caso o crescimento é pressuposto ilimitado. Pode ser
utilizado para estimativa da população para um período pequeno, I a 5 anos.
• Método da taxa de crescimento decrescente
A população é estimada com base na hipótese de que, com o crescimento da
área urbana a taxa de crescimento anual toma-se menor. Neste caso, estima-se uma
população de saturação (K) e calcula-se a taxa de crescimento decrescente (kd).
Matematicamente, esse método tem o seguinte equacionamento:
dP ==k (K _ P)
dt d
(3.10)
fP2 dP - k fIZ dt
f1 (K _ P) - d Jq (3.11)
VAZÕES DE ESGOTOS 43
Integrando-se entre os limites, obtém-se:
(3.12)
o valor de k, será calculado por:
(3.14)
Quanto à população de saturação, poderá ser determinada pela expressão (3.16),
da mesma forma que no método da curva logística.
• Método da curva logística
Admite-se, neste caso, que o crescimento da população obedece a uma relação
matemática do tipo Curva logística, nos quais a população cresceassintoticamente
em função do tempo para um valor limite de saturação (K).
A equação logística é da seguinte forma:
P== K
1+ ea
-
bt (3.15)
onde a e b são parâmetros e e a base dos logarítimos neperianos. O parâmetro a
é um valor tal que, para t ==a/b, há uma inflexão (mudança no sentido da curvatura)
na curva; o parâmetro b é a razão de crescimento da população. Esses parâmetros
são determinados a partir de três pontos conhecidos da curva Po (to), PI (ti) e P2
(t2) igualmente espaçados no tempo, isto é, tl-tO=t2-tl• Os pontos Po, PI e P2
devem ser tais que p()<PI<P2 e PO,P2< p/
Os parâmetros daequação da curva logística são definidas através das expres-
sões que se seguem:
(3.16)
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  • 1. Pedro Alem Sobrinho Milton Tomoyuki Tsutiya N.Cbam. 628.3 A351c 2. ed. Autor: Alem Sobrinho, Pedr Título: Coleta e transporte de esgoto 1. IU~~!~I~~~II
  • 2. -j ) ) ) I,) ~ ).. J J J )( ) y " )' ), J ), J: ) j. )' ) ) ), y ) ), ]i ) ) ) ') ) MILTON TOMOYUKI TSUTIYA Engenheiro civil, formado em 1975 pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Recebeu os títulos de Mestre em Engenharia, em 1984 e de Doutor em Engenharia em 1990 pela Escola Politécnica da USP. Iniciou suas atividades acadêmicas em 1982, no Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica daUSP; onde atualmente ocupa o cargo de Professor Doutor na Área de Saneamento: Ministrou vários cursos de aperfeiçoamento e de exten- são em várias cidades do Estado de São Paulo, principalmente para os engenhei- ros da SABESP. Tem mais de setenta trabalhos publicados nos mais variados assuntos referentes aos sistemas de esgoto sanitário e sistemas de abastecimento de água. É funcionário da SABESP desde 1976, onde iniciou como engenheiro júnior, ocupando posteriormente os cargos de coordenador de projeto, coordenador de planejamento e coordenador de pesquisas e desenvolvimento tecnológico. Parti- cipou de um grande número de estudos de concepção, projeto básico e projeto executivo de sistemas de abastecimento de água e de esgotos sanitários e também de Planos Diretores. Na área de pesquisa, tem atuado em temas relacionados com a redução de custos operacionais e melhoria de eficiência dos sistemas de água e esgoto. CAPÍTULO 1 SUMÁRIO Sistemas de Esgotos 1.1. - Introdução " " 1 l.2. - Tipos de sistemas de esgotos 2 l.3. - Situação do esgotamento sanitário no Brasil 4 Referências bibliográficas "" .. 4 CAPÍTULO 2 Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário 2.1. - Definição e objetivos "."""." """ .."." """""""."" ..""" 5 2.2. - Partes de um sistema de esgoto sanitário .." .." " " .. 5 2.3. - Regime hidráulico do escoamento em sistemas de esgoto 6 2.4. - Normas para projetos de sistemas de esgoto sanitário 6 2.5. - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário :.."."" ".". 7 2.5.1 - Dados e características da comunidade .""" " .."".""" 7 2.5.2 - Análise do sistema de esgoto sanitário existente ". 7 2.5.3 - Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo " ..""""" .. 7 2.5.4 - Critérios e parâmetros de projeto """ "" .." 8 2.5.5 - Cálculo das contribuições " " " " .." 8 2.5.6 - Formulação criteriosa das alternativas de concepção 9 2.5.7 - Estudo de corpos receptores " 9 2.5.8 - Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas desenvolvidos para a escolha da alternativa " .." 9 2.5.8.1 - Rede coletora " " .. 9 2.5.8.2 - Coletor tronco, intercepto r e emissário 9 2.5.8.3 - Estação elevatória e linha de recalque " 1O 2.5.8.4 - Estação de tratamento de esgoto 10 2.5.9 - Estimativa de custo das alternativas estudadas 11 2.5.10 - Comparação técnico-econômica e ambiental dasaltemativas 11 2.5.11 - Alternativa escolhida "" " 11 2.5.12 - Peças gráficas do estudo de concepção " 12 2.5.13 - Memorial de cálculo 13 2.6. - Concepção da rede de esgoto sanitário .." " " " 13 2.6.1 - Desenvolvimento da concepção nas diversas fases do projeto 13 2.6.2 - Órgãos acessórios da rede 14 2.6.3 - Concepção do traçado da rede de esgotos 15 1
  • 3. Xll Xl11 CAPÍTULO 42.6.3.1 - Tipos de traçado de rede 15 2.6.3.2 - A influência dos órgãos acessórios da rede no seu traçado 17 2.6.3.3 - Localização da tubulação na via pública 18 2.6.3.4 - Outros fatores que interferem no traçado da rede de coletores ; , 21 2.7. - Concepção dos interceptores ·23 2.8. - Sistemas alternativos para coleta e transporte de esgoto sanitário 24 2.8.1 - Sistema condominial 24 2.8.1.1 - Origem e aplicação 24 2.8.1.2 - Características técnicas 27 2.8.1.3 - Comparação entre o sistema condominial e o convencional : 27 2.8.2 - Redes de coleta e transporte de esgoto decantado 28 2.8.3 - Redes pressurizadas e a vácuo 29 2.8.3.1 - Redes pressurizadas 29 2.8.3.2 - Redes a vácuo 31 2.8.4 - Rede coletora de baixa declividade com autilização do dispositivo gerador de descarga (DGD) 32 Referências bibliográficas ..........................................•................................ 34 Projeto de Redes Coletoras de Esgoto Sanitário 4.1 - Introdução , 65 4.2 - Cálculo das vazões de dimensionamento : 67 4.2.1 - Cálculo das vazões totais 67 4.2.1.1 - Procedimento quando não existem medições de vazão utilizáveis no projeto 67 4.2.1.2 - Procedimento quando existirem hidrogramas utilizáveis no projeto 68 4.2.1.3 - Processo das áreas edificadas 70 4.2.2 - Determinação das taxas de contribuição para cálculo das redes coletoras 71 4.2.2.1 - Cálculo das taxas de contribuição para redes simples 72 4.2.2.2 - Cálculo das taxas de contribuição para redes dupla 72 4.2.2.3 - Cálculo das taxas de contribuição para redes simples e dupla 73 4.2.3 - Determinação das vazões de dimensionamento de cada .trecho ............•.......................... : 77 4.3- Hidráulica dos coletores de esgoto 77 4.3.1 - Equações gerais 77 4.3.2 - Equações para cálculo das perdas de carga 79 4.3.2.1 - Equações gerais para condutos livres 79 4.3.2.2 - Perdas de carga localizadas 85 4.4 - Considerações sobre o critério da tensão trativa e autolimpeza dos coletores 86 4.5 - Considerações sobre a velocidade crítica e o arraste de ar para o líquido 94 4.6 - Critérios de dimensionamento 102 4.6.1 - Regime hidráulico de escoamento ........•.............................. 102 4.6.2 - Vazão mínima considerada para dimensionamento hidráulico : 102 4.6.3 - Diâmetro mínimo 102 4.6.4 - Dec1ividade mínima 103 4.6.5 - Dec1ividade máxima 103 4.6.6 - Lâmina d'água máxima 103 4.6.7 - Lâmina d'água mínima 104 4.6.8 - Velocidade crítica 104 4.6.9 - Condições de controle de remanso 104 4.7 - Órgãos acessórios das redes coletoras , 105 4.7.1 - Poços de visita lQ5 CAPÍTULO 3 Vazões de Esgotos 3.1 - Introdução ' 37 3.2 - Esgoto doméstico 37 3.2.1 - População da área de projeto 37 3.2.1.1 - Métodos para o estudo demo gráfico 39 3.2.1.2 - População flutuante 45 3.2.1.3 - Distribuição demográfica 47 3.2.2 - Contribuição per capita e por economia 48 3.2.3 - Coeficiente de retorno: relação esgoto/água 52 3.2.4 - Coeficientes de variação de vazão 53 3.3 - Infiltrações 57 3.4 - Despejos industriais 58 3.5 - Vazão de esgoto sanitário 60 Referências bibliográficas 61 ." I) ) ) j ) ) ,) I) ) ) ) ) / ) I ) , í Irr
  • 4. ~ ) ) ) ) J ) .J ): ) ) y ) ); )-' XIV 4.7.2 - Tubo de inspeção e limpeza ou poço de inspeção 105 4.7.3 - Terminal de limpeza 106 4.7.4 - Caixa de passagem 110 4.7.5 - Degrau 110 4.7.6 - Tubo de queda 110 4.7.7 - Distância entre singulares 11O 4.8 - Materiais das tubulações de esgoto 112 4.8.1 - Tubo cerâmico 112 4.8.2 - Tubo de concreto 113 4.8.3 - Tubo de plástico 114 4.8.3.1-TubosdePVC 114 4.8.3.2 - Tubos de polietileno de alta densidade 114 4.8.3.3 - Tubos de poliéster armado com fios de vidro 114 4.8.4 - Tubos de ferro fundido 115 4.8.5 - Tubos de fibrocimento 115 4.8.6 - Tubos de aço 115 4.9 - Ligações prediais 115 4.9.1 - Sistemas de ligações 115 4.9.1.1 -Sistema ortogonal - ligação simples 116 4.9.1.2 - Sistema ortogonal - ligações múltiplas 117 4.9.1.3 - Sistema radial - ligações múltiplas 119 4.9.1.4 - Ligações utilizadas na Baixada Santista, Estado de São Paulo 121 4.9.2 - Dimensionamento da ligação predial 121 4.9.2.1 - Critérios de dimensionamento 121 4.9.3 - Determinação da profundidade mínima do coletor público para atender à ligação predial 126 4.10 - Projeto executivo de redes de esgotos 127 4.11 - Software para projeto de rede coletora de esgoto 132 4.12 - Programa para dimensionamento da rede coletora de esgoto 132 4.12.1 - Programa em excel 133 4.12.2 - Programa em visual basic 141 4.13 - Exemplo de dimensionamento de uma rede coletora 141 Referências bibliográficas 156 CAPÍTULO 5 Interceptore~ de Esgoto 5.1. - Introdução 161 5.2. - Determinação de vazões 161 5.2.1 - Vazões de esgotos 161 XV 5.2.2 - Contribuição pluvial parasitária 166 5.3. - Dimensionamento hidráulico 167 5.4. - Traçado do interceptor 168 5.5. - Condições específicas a serem atendidas em projeto 169 5.6. - Dimensionamento de um interceptor de esgotos 169 5.7. - Remanso em interceptares 177 5.7.1 - Introdução 177 5.7.2 - Equacionamento básico 177 5.7.3 - Tipos de curva de remanso 180 5.7.4 - Determinação da curva de remanso 181 5.7.4.1 - Determinação das características geométricas da seção 182 5.7.4.2 - Determinação da profundidade normal 182 5.7.4.3 - Determinação da profundidade crítica 183 5.7.4.4 - Determinação das profundidades nas seções 184 5.7.4.5 - Determinação de perdas localizadas 184 5.8. - Materiais utilizados em interceptores 186 5.9. - Poços de visita 186 5.10.- Dissipadores de energia 187 5.10.1 - Alternativas adotadas para a dissipação de energia 188 5.11 - Interligação de coletores de esgoto situados em cotas distintas 192 Referências bibliográficas 199 CAPÍTULO 6 Sifões Invertidos 6.1. - Introdução 201 6.2. - Hidráulica do sifão invertido ~201 6.3. - Velocidades :: 204 6.4. - Diâmetro mínimo 206 6.5. - Número de tubulações 206 6.6. - Perfil do sifão : 206 6.7. - Câmaras visitáveis 207 6.8. - Ventilação ; 207 6.9. - Extravasor 209 6.10. - Materiais 209 6.11. - Considerações complementares 209 6.12. - Exemplo de cálculo - Projeto de um sifão invertido 210 Referências bibliográficas 221
  • 5. XVI XVII CAPÍTULO 7 8.2.3.4 - Aplicabilidade dos medidores área-velocidade 262 8.3. - Medidores de vazão em condutos forçados ~ 264 8.3.1 - Medidor Venturi 264 8.3.2 - Outros sistemas de medição em condutos forçados 265 ~ . R~ferências bibliográficas 266 CAPITULO 9 Corrosão e Odor em Sistemas de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário 7. L - Introdução . " : 223 7.2. - Sulfetos em esgoto sanitário : 224 7.2.1 - Origem 224 7.2.2 - Formas de sulfetos dissolvidos 225 7.2.3 - Propriedades físico-químicas do H2S 226 7.2.4 - Processo de formação de sulfetos na coleta e transporte de esgoto sanitário 226 7.2.5 - Previsão de ocorrência de sufetos em tubulações de esgoto 228 7.3. - Corrosão causada por sulfeto de hidrogênio 229 7.3.1 - O processo de corrosão por sulfeto de hidrogênio 229 7.3.2 - Controle de corrosão por sulfeto de hidrogênio 231 7.4. - Odor e outros efeitos devidos aos gases em esgoto sanitário 235 7.4.1 - Ocorrência dos gases e odores característicos 235 7.4.2 - Outros efeitos dos gases no esgoto sanitário 235 7.4.3 - Controle dos gases de esgoto 236 . Referências bibliográficas 238 Elevatórias de Esgoto Sanitário - Sistemas de Bombeamento 9.1. - Introdução 267 9.2. - Período de projeto 268 9.3. - Vazões de projeto 269 9.4. - Bombas utilizadas em elevatórias de esgoto 269 9.4.1 - Bombas centrífugas 269 9.4.1.1 - Classificação das bombas centrífugas 270 9.4.1.2 - Recomendações para o recalque de esgotos com bombas centrífugas 274 9.4.2 - Bombas parafuso , 275 9.4:3 - Ejetores pneumáticos 276 9.4.4 - Limites de aplicação para os vários dispositivos de bombeamento de esgoto 278 9.5. - Motores para o acondicionamento das bombas 278 9.5.1 - Motores de corrente alternada 279 9.5.1.1 - Motor síncrono 279 9.5.1.2 - Motor de indução 280 9.5.2 - Motores de combustão interna 288 9.6. - Seleção de conjuntos elevatórios 289 9.6.1 - Bombas centrífugas 289 9.6.1.1 - Grandezas e curvas características das bombas e dos sistemas 289 9.6.1.2 - Escolha das bombas e determinação do ponto de operação do sistema elevatório 298 9.6.2 - Bombas parafuso 300 9.6.3 - Seleção de motores 302 9.7. - Número de conjuntos elevatórios 305 9.8. - Sistema de controle de operação das bombas 306 9.9. - Variador de rotação das bombas 310 9.10. - Painel de comando elétrico 312 Referências bibliográficas 313 CAPÍTULO 8 Medição de Vazão de l!:s~oto 8.1. - Introdução 239 8.2. - Medidores de vazão em condutos livres 239 8.2.1 - Vertedores 239 8.2.1.1 - Classificação dos vertedores 241 8.2.1.2 - Vertedores de soleira espessa 243 8.2.1.3 - Vertedores de soleira delgada 245 8.2.1.4 - Vertedores triangulares 248 8.2.1.5 - Vertedor trapezoidal 251 8.2.1.6 - Vertedor sutro ou proporcional 252 8.2.2 - Calhas 253 8.2.2.1 - Introdução 253 8.2.2.2 - Calhas Parshall 254 8.2.2.3 - Calhas Palmer-Bowlus 256 8.2.3 - Medidores área x velocidade 257 8.2.3.1 - Efeito Dopller 258 8.2.3.2 - Eletromagnéticos 259 8.2.3.3 - Tempo de trânsito 260 ~ 'I ), ) ) 1 ~ I ),I ) i I )I I i ) ,1 () ! ' , ) I ) j ) ) ) ) .) ) ) , ) l i ) I ) ! I ) I ) li ~ II ) i! ) :, ) " ) i ,) .
  • 6. =) ), ) ) ) ) ) ) ), ) )' ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )' ) ) ) ) ) ) XViII XlX CAPÍTULO 10 CAPÍTULO 11 Projeto de Estações Elevatórias de Esgoto Sanitário Transitórios Hidráulicos em Estações Elevatórias 10.1 - Localização das estações elevatórias .." " 315 10.2 - Classificação das elevatórias " 315 10.3 - Tipos de elevatórias " " 316 10.4 - Elevatórias .com ejetores pneumáticos " "." 317 10.5 - Elevatórias com bombas parafuso " 321 10.6 - Elcvatórias convencionais " " 321 10.6.1 - Classificação " " " " .." " " 321 10.6.2 - Elevatórias convencionais de poço seco " 324 10.6.3 - Elevatórias convencionais de poço úmido 324 10.7 - Poço de Sucção " " " 343 10.7.1 - Dimensionamento do poço de sucção " "" .. 344 10.7.1.1 - Dimensionamento do poço de sucção para bombas de rotação constante ." " " 344 10.7.1.2 - Dimensionamento do poço de sucção para bombas de rotação variável " " 356 . 10.7.2 - Formas e dimensões do poço de sucção '; " ".." 362 10.7.3 - Vórtices em poço de sucção "." :" " " 363 10.7.3.1 - Geração de vórtices .."." " 364 10.7.3.2 - Tipos de vórtices " " """ .." .." " .. 366 10.7.3.3 - Métodos para o controle dos vórtices 369 . d d - 37410.7.4 - Projeto o poço e sucçao " " ,," 10.8 - Tubulações .." " " " 392 10.8.1 - Tubulações de sucção ".." 392 10.8.2 - Barrilete " 393 10.8.3 - Tubulações de recalque " " "." 395 10.8.4 - Materiais das tubulações "." " 402 10.9 _Válvulas 404 10.10 - Remoção de sólidos grosseiros " " " " 409 10.11- Unidades complementares " 41·7 10.12 - Soluções de emergência na falta de energia elétrica " 417 10.13 - Exemplo de dimensionamento de uma estação elevatória de esgoto sanitário 419 Referências bibliográficas " 447 11.1. - Introdução " "" 451 11.2. - Descrição do fenômeno " 451 11.2.1 - Fechamento instantâneo da válvula " "" 452 11.2.2 - Fechamento não instantâneo da válvula " " .." " 454 11.2.3 - Parada de uma bomba "." " 455 11.2.4 - Separação de coluna líquida 456 11.3. - Equações básicas " 460 11.4. - Métodos de controle de transitórios hidráulicos " 465 11.4.1 - Válvula de retenção junto à bomba " " 466 11.4.2 - Válvula reguladora de pressão 467 11.4.3 - Válvulas de admissão e saída de ar 467 11.4.4 - Volante de inércia 468 11.4.5 - Tanque alimentador unidirecional (TAU) " 470 11.4.6 - Chaminé de equilíbrio " 472 11.4.7 - Reservatório hidropneumático (RHO) " 474 Referências bibliográficas :" 477 CAPÍTULO 12 Gis e Modelagem Hidráulica - Gerenciando o Sistema de Coleta e Transporte de Esgotos 12.1. - Modelagem hidráulica " 479 12.2. - Sistema de informações geográficas - GIS 482 12.2.1 - Conceito 482 12.2.2 - Aplicações dó GIS na engenharia 483 12.2.3 - Utilização de modelagem hidráulica associada a um sistema de informações geográficas (GIS) .: : :." 487 12.2.4 - Facilidades alcançadascom o uso dos Softwares de. modelagem associados a um GIS : 490 Referências bibliográficas " 492 ,"
  • 7. xx Anexo I Velocidade de Autolimpeza para o Dimensionamento das Tubulações de Esgoto 493 Anexo II Comparação entre o Critério da Tensão Trativa e o da Velocidade de Autolimpeza 503 Anexo III Velocidade Crítica - Aplicações para o Dimensionamento das Tubulações de Esgoto 513 Anexo IV Programa para Dimensionamento da Rede Coletora de Esgoto em Visual Basic 525 CAPÍTULO SISTEMAS DE ESGOTOS 1.1. INTRODUÇÃO As referências relativas a esgotamento sanitário consideram a Cloaca Máxima de Roma, construída no século 6 antes de Cristo 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 su- perficial de uma área bem maior, essencial para o controle da malária. Ao longo do tempo, o crescimento das comunidades, particularmente na Ingla- terra e no continente europeu levou a uma situação em que a disposição dos excretas das populações se tomou impraticável. Isto levou ao uso de privadas onde os excretas se acumulavam. Esta solução apresentava problemas de odores indesejáveis e tam- bém criou sérios problemas de disposição dos excretas acumulados nessas priva- das. Estruturas similares aos drenos Romanos eram utilizados na Europa medieval, porém, o lançamento de excretas humanos nesses condutos era terminantemente proibido. Como resultado, os excretas eram dispostos nas ruas, até que a próxima chuva, ou lavagem das ruas os levasse para os condutos de drenagem pluvial e os descarregassem no curso de água mais próximo. Embora a privada com descarga hídrica tivesse sido inventada em 1596, por Sir John Harington, o seu uso generalizado demorou bastante a ocorrer. O uso de privadas com descarga hídrica, associada à produção industrial de tubulações de ferro fundido, agravaram os problemas de disposição dos esgotos e, juntamente com as epidemias ocorridas no século 19, foram fatores fundamentais para que a coleta e o afastamento de esgotos domésticos merecessem a adequada atenção das autoridades. ', Seguindo a prática Romana, os primeiros sistemas de esgotos, tanto na Europa como nos Estados Unidos foram construí dos para coleta e transporte de águas pluviais. Foi somente em 1915 que se autorizou, em Londres, o lançamento de efluentes domésticos nas galerias de águas pluviais e, em 1847 tomou-se compulsó- rio o lançamento de todas as águas residuárias das habitações nas galerias públicas de Londres (Azevedo Netto, et aI. 1983). O sistema de galerias de Londres, cons- truido sem planejamento, apresentou sérios problemas operacionais e em 1855 se iniciou o desenvolvimento de um sistema coletor de esgotos adequado para a cidade. 1 , I I- ) ) ) ) ) ) ) ) ) ') () 'J ( ) f) ) r) ) ,) () I' J 1( ) ) i )1 1 l( ) ir ) Ir )[, 11) I( ) I 11) I I( ) 11) I( ~ ) i " , 1/ I
  • 8. lj } ) ). ) ) ) ) ) j ) ). ) )~ ) ) J ) ) ) ) ) ) ) ]I ) ) ), ) ) )' , } ) 2 COLETA E TRANSPORTE [)EESGOTO SANITtRIO SISTEMAS [)E ESGOTOS 3 Um dos mais significativos avanços em projeto e construção de sistema de esgotos se deu em 1842, em Hamburgo, na Alemanha. Após um incêndio que destruiu parte da cidade, pela primeira vez um novo sistema de coleta e transporte de esgotos (pluvial mais doméstico) foi projetado de acordo com as modernas teorias da época. Esses sistemas de esgotos, recebendo contribuições pluviais, domésticas e even- tualmente industriais, denominados depois de sistema unitário de esgotamento, fo- ram rapidamente sendo implantados em cidades importantes destacando-se Boston (1833), Rio de Janeiro (1857), Paris (1880), Bueno Aires, Viena etc. O sistema de esgotamento unitário foi desenvolvido e teve bom desempenho, em regiões frias e subtropicais, com baixo índice de pluviosidade, atendendo cida- des com ruas pavimentadas e com bom nível econômico, que permitia assegurar recursos financeiros importantes para obras públicas. Para implantação na cidade do Rio de Janeiro, que tinha limitações de recursos financeiros, muitas áreas não pavimentadas, casas ocupando grandes lotes, com áreas e pátios internos de dificil esgotamento pluvial e particularmente com chuvas de alta intensidade, os ingleses se viram obrigados a implantar um sistema de esgotos mais econômico, fazendo modificações em relação ao sistema de esgotamento unitário tradicional. De acordo com Azevedo Netto et al (1983) o sistema implantado no Rio de Janeiro, que foi posteriormente designado do "Separador Parcial" recebia e condu- zia as águas de chuva precipitadas no interior dos prédios, em áreas pavimentadas, além de esgotos domésticos. Em 1879, nos estados Unidos, o Eng. George Waring foi contratado para proje- tar o sistema de esgotos de Memphis e, após concluir que o sistema de esgotamen- to sanitário teria um custo de implantação muito elevado para as condições locais, propôs que as águas residuárias urbanas fossem coletadas e transportadas em um sistema totalmente separado daquele destinado às águas pluviais. Este sistema de esgotos veio a ser denominado de separador absoluto e permitia o esgotamento das águas residuárias, com vazões bem menores, resultando em obras de menor porte e consequentemente de menor custo, resolvendo o problema mais grave de sanea- mento da cidade. O sucesso do sistema separador absoluto de esgotos foi amplamente reconheci- do e muitos dos sistemas implantados a partir de então foram desse tipo. que penetra no sistema através de tubulações e órgãos acessórios) e áuuas pluviais veiculam por um único sistema. b b) Sistema de esgotamento separadorparcial, em que uma parcela das águas de chuva, provenientes de telhados e pátios das economias são encaminhadas juntamente com as águas residuárias e águas de infiltração do subsolo para um único sistema de coleta e transporte dos esgotos. c) Sistema separador absoluto, em que as águas residuárias (domésticas e in- dustriais) e as águas de infiltração (água do subsolo que penetra através das tubulações e órgãos acessórios), que constituem o esgoto sanitário, veiculam em um sistema independente, denominado sistema de esgoto sanitário. As águas pluviais são coletadas e transportadas em um sistema de drenagem pluvial totalmente independente. No Brasil, basicamente utiliza-se o sistema separador absoluto e este livro trata exclusivamente do sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário. Os principais aspectos que levaram à predominância da construção de sistemas de esgoto sanitário, são os que se seguem. (Azevedo Netto et al, 1983):· . No sistema unitário, ou combinado a mistura de águas residuárias com as plu- viais prejudica e onera consideravelmente o tratamento de esgotos. Toma-se neces- sária a construção de grandes sedirnentadores para uma grande parte do caudal que deixa de sofrer a depuração biológica, enquanto que a outra parcela submetida ao tratamento secundário se apresenta com variados graus de diluição, o que é prejudi- cial. Além desse aspecto há outros fatores relativos ao sistema combinado que de- vem ser considerados: 1.2. TIPOS DE SISTEMAS DE ESGOTOS • O sistema exige desde o início investimentos elevados, devido às grandes dimensões dos condutos e das obras complementares; • A aplicação dos recursos precisa ser feita de maneira mais concentrada, reduzindo a flexibilidade de execução programada por sistema; • As galerias de águas pluviais, que em nossas cidades são executadas em 50% ou menos das vias públicas, terão de ser construídas em todos os logradouros; • O sistema não funciona bem em vias públicas não pavimentadas, que se apresentam com elevada freqüência em nossas cidades; • As obras são de execução mais dificil e mais demorada. Conforme apresentado anteriormente, os sistemas de esgotos urbanos podem ser de três tipos: a) Sistema de esgotamento unitário, ou sistema combinado, em que as águas residuárias (domésticas e industriais), águas de infiltração (água de subsolo
  • 9. 4 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO osistema separador absoluto, ao contrário, oferece reconhecidas vantagens; • Custa menos, pelo fato de empregar tubos mais baratos, de fabricação industrial (manilhas, tubos de PVC etc.); .' Oferece mais flexibilidade para a execução por etapas, de acordo com as priori- dades (prioridade maior para a rede sanitária); .e, . • Reduz consideravelmente o custo do afastamento das água pluviais, pelo fato de permitir o seu lançamento no curso de água mais próximo, sem a necessidade de tratamento; • Não se condiciona e nem obriga a pavimentação das vias públicas; • Reduz muito a extensão das canalizações de grande diâmetro em uma cidade, pelo fato de não exigir a construção de galerias em todas as ruas; • Não prejudica a depuração dos esgotos sanitários. Por outro lado, para o sucesso do sistema de esgoto sanitário implantado é necessá- rio um eficiente controle para se evitar que a água pluvial, principalmente proveniente dos telhados e pátios das economias esgotadas, sejam encaminhadas, junto com as águas residuárias, para esse sistema de esgoto. Tem-se notado que, em grande parte das cidades brasileiras, tal controle não existe: . 1.3. SITUAÇÃO DO ESGOTAMENTO SANITÁRIO NO BRASIL O Brasil, com população total de.cerca de 160 milhões & habitantes apresenta um imenso deficit de atendimento no que refere ao esgotamento sanitário. Estima-se que,já ao final do século 20, pouco mais de 30% da população seja 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 por sistemas de esgoto sanitário do país, cerca de 65% de sua população é atendida por redes coletoras de esgotos. Esses números indicam que muitas obras de coleta e transporte de esgotos deverão ser construídas no país, para a melhoria de qualidade de vida de sua população. REFERÊNCIAS BffiUOGRÁFICAS AZEVEDO NETO, J.M.; BOTELHO, M.H.C.; GARCIA, M. - A Evolução dos Sistemas de Esgotos - Engenharia Sanitária, voI. 22, n" 2, p. 226 - 228 - 1983.I '. FUHRMAN, R.E. - History of Water Pollution ControI. JWPCF, voI.56, n04,p. 306 - 313, 1984. METCALF & EDDY, 1NC. - Wastewater Engineering: Colletion and Pumping of Wastewater.McGraw-Hill Book Company, New York, 1981. CAPíTULO 2 .., CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO' 2.1. DEFINIÇÃO E OBJETIVOS Entende-se por concepção de um sistema de esgoto sanitário, o conjunto de estudos e conclusões referentes ao estabelecimento de todas as diretrizes, parâmetros e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do sistema a projetar. . No conjunto de atividades que constitui a elaboração do projeto de um sistema de esgoto sanitário, a concepção é elaborada na fase inicial do projeto. Basicamente, a concepção tem como objetivos: '. identificação e quantificação de todos os fatores intervenientes com o siste- ma de esgotos; . . • diagnóstico do sistema existente, considerando 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, eco- nômica e ambiental, entre as alternativas; • estabelecimento dás diretrizes gerais de projeto e estimativa das quantidades de serviços que devem ser executados na fase de projeto. O estudo de concepção pode, às vezes, ser precedido de um diagnóstico técni- co e ambiental da área em estudo ou, até mesmo, de um Plano Diretor da bacia / hidrográfica. . . 2.2. PARTES DE UM SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO A copcepção do sistema deverá estender-se às suas diversas partes, relaciona- das e definidas a seguir: • rede coletora: conjunto de canalizações destinadas a receber e conduzir os esgotos dos edificios; o sistema de esgotos predial se liga diretamente à rede ~ ) ) ) ) ) ) ) ) .J () ) ) ) ) ) .f) ) ) ,) I; ) i ) :1' ) !I ) i i I ) , ! I, ) 11: . I ) :i ) i i'! ) 1., ) r r i ) ) ri' ~.) I~ I
  • 10. )j ) ) f ) ) y ) ) I ) ) I I ): I )tI ~' I ) i }I )1 I )1 JI ). I ! ) ,) ) ) 6 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO StNITARIO CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITARIO 7 coletora por uma tubulação chamada coletor predial, A rede coletora é com- posta de coletores secundários, que recebem diretamente as ligações predi- ais, e, coletores tronco. O coletor tronco é o coletor principal de uma bacia de drenagem, que recebe a contribuição dos coletores secundários, condu- zindo seus etluentes a um interceptor ou emissário. o interceptor: canalização que recebe coletores ao longo de seu comprimento, não recebendo ligações prediais diretas; • emissário: canalização destinada a conduzir os esgotos a um destino conve- niente (estação de tratamento e/ou lançamento) sem receber contribuições em marcha; • sifão invertido: obra destinada à transposição de obstáculo pela tubulação de esgoto, funcionando sob pressão; • corpo de água receptor: corpo de água onde são lançados os esgotos; • estação elevatária: conjunto de instalações destinadas a transferir os esgotos de uma cota mais baixa para outra mais alta; • estação de tratamento: conjunto de instalações destinadas à depuração dos esgotos, antes de seu lançamento. • NB 568 - Projeto de Interceptores de Esgoto Sanitário, que estabelece con- dições de elaboração de projeto e dimensionamento de interceptores de grande porte, promulgada em 1989; • NB 569 - Projeto de Estações Elevatórias de Esgoto Sanitário, que estabele- ce condições para a elaboração de projeto hidráulico sanitário de estações elevatórias de esgoto sanitário com emprego de bombas centrífugas, promul- gada em 1989; • NB 570 - Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto Sanitário, que esta- belece condições para a elaboração de projeto hidráulico-sanitário de esta- ções de tratamento de esgotos, promulgada em 1990. 2.5. ESTUDO DE CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO Para o estudo d~ concepção de sistemas de esgoto sanitário, são necessários o desenvolvimento de uma série de atividades, sendo as principais listadas a seguir. 2.5.1. Dados e características da comunidade 2.3. REGIME HIDRÁULICO DO ESCOAMENTO EM SISTEMAS DE ESGOTO • localização; • infra-estrutura existente; • cadastro atualizado dos sistemasde abastecimento de água, de esgoto sanitá- rio.de galerias de águas pluviais, de pavimentação, de telefone, de energia elétrica etc.: • condições sanitárias atuais; índices estatísticos de saúde; ocorrências de moléstais de origem hídrica; • estudos, projetos e levantamentos existentes. As canalizações dos coletores e interceptores devem ser projetadas para funcio- narem sempre como condutos livres. Os sifões e linhas de recai que das estações elevatórias funcionam como condutos forçados. Os emissários podem funcionar como condutos Iivres ou forçados, não recebendo contribuições em marcha; são condutos forçados no caso de linhas de recalque e emissários submarinos. 2.4. NORMAS PARA PROJETOS DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 2.5.2. Análise do sistema de esgoto sanitário existente No ano de 1985, a ABNT iniciou a revisão de projetos de normas para os sistemas de esgoto sanitário por comissões de técnicos de diversas entidades como a SABESP, CETESB, CEDAE, SANEPAR, COPASA etc., dando origem às Nor- mas Brasileiras da ABNT que estão relacionadas a seguir: Descrição do sistema identificando todos os elementos, com análise pormenori- zada das partes constítuintes, baseadas no cadastro e informações existentes. De- verá constar também: área atendida, população esgotável por bacia contrib~ ou nível de atendimento; a contrihlúç.ã~ç-ªpitã":'cfi~e- ser c'!lc.i!lªçta_e.JIL.fun@Q, _dº.~conSUl'nofaturado ..Identificar o número de ligações por categoria, assim como o seu consumo.• NBR 9648 - Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário, que estabelece terminologia e condições gerais para este tipo de estudo, promul- gada em 1986; • NBR 9649 - Projeto de Redes Coletoras de Esgoto Sanitário, que estabelece terminologia e critérios de dimensionamento para elaboração de projeto hi- dráulico-sanitário de redes coletoras de esgoto sanitário, promulgada em 1986; 2.5.3. Estudos demográfieos e de uso e ocupação do solo Para a definição da área de atendimento deverão ser observados os seguintes aspectos:
  • 11. 8 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIC INTERCEPTaRES DE ESGOTO 9 • dados censitários; catalogação dos estudos populacionais existentes; • pesquisa de campo; • levantamento da evolução do uso do solo e zoneamento dacidade; 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, analíticos, 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 es- gotamento. 2.5.6. Formulação criteriosa das alternativas de concepção As concepções estudadas devem ser descritas apresentando todas as unidades componentes do sistema. Deverão ser analisadas alternativas de aproveitamento total e/ou parcial do sistema existente. Para cada alternativa devem ser levantados os impactos ambientais negativos e positivos, os quais deverão ser devidamente levados em consideração na seleção da alternativa, avaliando, também, os aspectos legais junto às entidades competentes. As desapropriações previstas deverão ser convenientemente avaliadas. 2.5.7. Estudo de corpos receptores 2.5.4. Critérios e parâmetros de projeto Caracterizar os possíveis corpos receptores quanto a: vazões características, cota de inundação, condições sanitárias e usos de montante cjusantc atuais e futu- ros. Devem ser verificados os aspectos lcgaisprcvistos na Resolução n° 20 do CONAMA e das legislações estaduais. Para a verificação das condições sanitárias, devem ser realizadas análises de laboratório nos pontos de interesse. Devem ser realizados estudos sobre a avaliação das cargas remanescentes do futuro tratamento de esgoto diante da capacidade assimiladora dos corpos recepto- res (auto-depuração) e de seus usos ajusante, atuais e futuros. Os critérios e parâmetros de projeto a serem utilizados, listados a seguir, deve- rão ser considerados e devidamente justificados. • consumo efetivo "per capita"- em função do consumo medido, efetuar a previsão da evolução desse parâmetro; coeficientes de variação de vazão (K1, K2, K3); • coeficiente de contribuição industrial; • coeficiente de retomo esgoto/água; • taxa de infiltração; • carga orgânica dos despejos doméstico e industriais; • níveis de atendimento no período de projeto; • alcance do estudo igual a 20 anos (justificar nos casos excepcionais); • coeficiente: habitantes/ligação. 2.5.8. Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas desenvolvidos para a escolha da alternativa 2.5.8.1. Rede coletora • estudo das bacias e sub-bacias de contribuição; • estudo de traçados de rede; • pré-dimensionamento hidráulico-sanitário das tubulações principais; • identificação de tubulações, peças e acessórios (definição do material). Deve ser elaborada uma pesquisa das contribuições das indústrias existentes e em função desses valores estimar a sua evolução. Neste caso, o órgão ambiental também deverá ser consultado. Para áreas onde ainda não há indústrias implanta- das, deve-se adotar o coeficiente de vazão industrial (l/s x ha), verificando no Plano Diretor ou junto à Prefeitura Municipal, o tipo de indústria a ser implantado. 2.5.8.2. ~oletor tronco, interceptor e emissário 2.5.5. Cálculo das contribuições • alternativas de traçado; • estudo técnico-econômico de alternativas; • definição do traçado; • pré-dimensionamento hidráulico-sanitário de tubulação, peças e acessórios; • identificação das tubulações, peças e acessórios (definição do material); • identificação de travessias de rios, rodovias, ferrovias, de faixas de servidão/ desapropriação e áreas de proteção ambiental; • identificação de interferências e pontos notáveis. Os cálculos das contribuições doméstica, industrial e de infiltração, deverão ser apresentadas ano a ano, e por bacia ou sub-bacia, quando pertinente. Esses cálcu- los serão detalhados no capítulo 3 referente a vazões de esgotos; bem como no capítulo 4 referente ao projeto de redes coletora e no capítulo 5 referente a interceptores. 11 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) J ) ) ) ) j ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )
  • 12. ~ ) ) ) ) ) ) ) ). ) ) ) ) J. ) ) ) y ) ) J: ) , ) ) ) ) ) ) ). ) ) ) ) ): ) 10 COLETA ETRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO 2.5.8.3. Estação clevatória e linha de recalque • estudo técnico-econômico de alternativas; • pré-dimensionamento do poço de sucção da elevatória, dimensões e formas geométricas; o pré-dimensionamento dos conjuntos elevatórios incluindo curvas caracteris- ticas da bomba e do sistema; • pré-dimensionamento hidráulico-sanitário de tubulações, peças e acessórios; • identificação das tubulações, peças e acessórios (definição do material); •• identificação de travessias de rios, rodovias, ferrovias, de faixa de servidão/ desapropriação e áreas de proteção ambiental; • identificação de rede de energia elétrica no local, indicando suas característi- cas: • identificação de interferências e pontos notáveis. 2.5.8.4. Estação de tratamento de esgoto • identificação do corpo receptor com caracterização de sua classificação, se- gundo a legislação federal, estadual e municipal; • .estudos hidrológicos com caracterização de vazões máximas, médias e míni- mas e identificação de níveis de inundação; • estudo de auto-depuração do corpo receptor para determinação de níveis de OBO e 00, colimetria e outros parâmetros quando necessário, a jusante do ponto de lançamento; • determinação do grau de tratamento de esgoto; • relatório de sondagens com parecer técnico; • pré-dimensionamento hidráulico-sanitário das unidades das alternativas de ETEs; • estudo técnico-econômico de alternativas; • estudo da locação da ETE em função da topografia; • identificação de rede de energia elétrica no local, indicando suas característi- cas; • estudo de jazidas para empréstimo: localização, acesso, sondagens, desapro- priação e considerações sobre a recuperação da área envolvida; . • avaliação quanto a planos e programas governamentais existentes que pos- sam interferir com o futuro empreendimento; • identificação das áreas de desapropriação; • áreas de bota-fora; • identificação das tubulações, peças, acessórios, equipamentos etc (definição do material); • tratamento dos lodos.c CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SAl:ITÁRIO 11 • aproveitamento e disposição final dos biossólidos; • disposição final do efluente tratado; • identificação de limites de áreas de proteção ambiental e suas interfaces com o futuro empreendimento; • definição de vias de acesso ao futuro empreendimento. 2.5.9. Estimativa de custo das alternativas estudadas Para a estimativa de custo das alternativas deverão ser consideradas as obras de I" etapa, subdivididas em obras de implantação imediata e obras de complernentação da I' etapa, e também, obras de 2' etapa. As planilhas de orçamento, mernorial de cálculo do orçamento e eventuais composição de custos de serviços e propostas de materiais e equipamentos, com a data base definida, farão parte da apresentação do custo das alternativas. 2.5.10. Comparação técnico-econômica e ambiental das alternativas A definição da concepção mais econômica será efetuada através de instrução do órgão financiador, Para a Caixa Econômica Federal está em vigor a instrução COSAN 1(estudo técnico-econômico e financeiro). . '. Ó cotejo entre as alternativas deverá apresentar o elenco de vantagens e des- vantagens sobre os aspectos técnico, econômico e arnbiental, apresentando-se as eventuais interfaces com áreas de proteção ambiental e/ou planos e programas existentes da iniciativa privada e/ou governamental. Deverá ser apresentada para cada alternativa o elenco de medidas rnitigadoras e/ou compensatórias. Escolhida a alternativa, apresentar o diagnóstico da situação atual e o prognós- tico esperado com e sem a implantação do empreendimento, mostrando os impac- tos negativos e positivos associados às fases de construção, operação, desapropriação, interferências no trânsito, sinalização etc. O estudo de concepção deverá fornecer informações que subsidiem a eventual necessidade da elaboração do Relatório Arnbiental Preliminar (RAP), para a obten- ção do licenciamento ambiental do sistema de esgoto. 2.5.11. Alternativa escolhida Para a alternativa escolhida deverá ser elaborado o projeto hidráulico-sanitário das unidades do sistema. O projeto deverá conter além dos estudos já elaborados, os estudos discriminados a seguir, obedecendo-se no que couber as normas técni- cas brasileiras. Para todas as unidades do sistema a ser projetado, devem ser reali-
  • 13. CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRlO 13 12 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO 2.5.13. Memorial de cálculo zados os levantamentos topográficos e investigações geotécnicas acompanhados dos seus respectivos relatórios, bem como a delimitação de áreas a serem desapro- priadas, faixas de servidão e áreas de proteção ambienta!. Deverão ser apresentados em texto e em plantas todos os elementos constituin- tes das unidades e das obras lineares previstas, de modo a possibilitar a caracteriza- ção da futura obra, devendo conter informações seguras como do tipo de fundação, movimento de terra, escoramentos, equipamentos eletro-mecânicos, estrutura, mé- todo construtivo, jazidas, permitindo a correta previsão orçamentária e visão global das atividades, relativas a futura obra. Farão parte do estudo de concepção, os memoriais de cálculo de pré-dimensio- namento das unidades dos sistemas das concepções estudadas. Abrange todas as especialidades envolvidas: • hidrologia; • hidrogeologia; • hidráulica; • eletro-mecânica; • processos; • orçamento etc. 2.5.12. Peças gráficas do estudo de concepção 2.6. CONCEPÇÃO DA REDE DE ESGOTO SANlT ÁRIO• Planta da cidade ou do município com a localização da área de planejamento do sistema - escala I: 10 000 ou I: 5 000; • Planta do sistema de abastecimento de água existente - escala I: 10 000 ou 1:5000; • Planta do sistema de esgotos sanitários existente - escala 1: 10 000 ou 1: 5 000; • Planta de pavimentação - escala I: 10 000 ou 1: 5 000; .. • Planta de galerias de águas pluviais existentes - escala 1: 10 000 ou 1: 5 000; • Planta do sistema de energia elétrica existente - escala 1:1O000 ou 1:5.000; • Planta com cadastro de dutos subterrâneos de outras concessionárias de serviços públicos (gás, telefone etc) - 1:1O000 ou 1:5000; • Planta de localização de indústrias ou cargas de grandes contribuintes - esca- la 1:1O000 ou 1:5000; • Planta de áreas de planejamento com delimitações dos setores - escala I: 10000 ou 1:5000; • Planta de zonas de densidades homogêneas e de uso e ocupação do solo, atual e futura - escala 1:10 000 ou 1:5 000; • Planta das concepções com as várias alternativas - escala 1:10 000 ou :5000; • Plantas e cortes do pré-dimensionamento hidráulico das partes constitutivas das altemativas estudadas - escala conveniente; • Perfil hidráulico da estação de tratamento de esgoto e quando necessário, de outras unidades - escala conveniente; • Planta de localização da área de jazida de empréstimo e bota-fora - escala conveniente; • Planta do sistema proposto - escala I: 10 000 ou 1:5 000. 2.6.1. Desenvolvimento da concepção nas diversas fases do projeto As principais atividades desenvolvidas no estudo de concepção relativas à rede coletora são: • estudo da população da cidade e de sua distribuição na área; delimitação em planta dos setores de densidades demo gráficas diferentes; • estabelecimento dos critérios para a previsão de vazões: quota de consumo de água por habitante por dia; relação entre consumo efetivo de água e contribuição de esgotos; coeficientes do dia e hora de maior contribuição; vazão de infiltração (detalhados no capítulo 3); • estimativa das vazões dos grandes contribuintes; indústrias, hospitais, gran- des edificios em geral. Estes contribuintes devem ser localizados na planta da cidade, com o valor da sua vazão; • determinação, para cada setor de densidade demográfica, da sua vazão espe- cífica de esgoto, em litros por segundo por hectare, ou litros por segundo por metro de canalização; • divisão da cidade em bacias e sub-bacias de contribuição; • traçado e pré-dimensionamento dos coletores tronco; • quanti ficação preliminar das quantidades de serviços que serão execu~ados; para os coletores de esgotos, será feita uma pré-estimativa da extensao dos diversos diâmetros, com base nas vazões de esgotos. A apresentação desses trabalhos deve ser feita em: • memorial descritivo e justificativo, onde são reunidos todos os critérios de cálculo, descrição do sistema, cálculos hidráulicos etc.; . r ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) i- ) ) ) )
  • 14. 14· COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO • planta planialtimétrica da cidade, em escala 1:5 000 ou 1:10 000 com curvas de nível de 5 em 5 metros, em que são desenhadas a setorização das densi- dades demográficas, a divisão em bacias e sub-bacias de contribuição e o traçado dos coletores tronco com seus diâmetros e extensões; • pré-estimativa das quantidades de serviços e custos. A concepção da rede de coletores secundários é normalmente desenvolvida na fase de projeto propriamente dito e constitui-se, em resumo, no traçado da rede de coletores. . Para o estudo do traçado, há necessidade de planta topográfica planialtimétrica, em escala 1:2 000 ou I: I 000, com nivelamento geométrico dos pontos onde de- vem ser projetados os órgãos acessórios. As atividades que devem ser desenvolvi- das são as seguintes: • delimitação na planta em escala 1:2000 ou 1:I 000, das bacias e sub-bacias de contribuição e dos setores de densidades demográficas diferentes; • localização dos órgãos acessórios da rede na planta, identificando-os por convenção adequada; • localização da tubulação, unindo os órgãos acessórios com a indicação do sentido de escoamento por uma seta no traçado da tubulação. . 2.6.2. ÓRGÃOS ACESSÓRIOS DA REDE Devido à presença nos esgotos de grande quantidade de sólidos orgânicos e minerais e ainda pelo fato de ser necessário à rede coletora funcionar como conduto livre, é preciso que as canalizações tenham dispositivos que evitem ou minimizem entupimentos nos pontos singulares das tubulações, como curvas, pontos de aflu- ência de tubulações, possibilitando ainda o acesso de pessoas ou equipamentos 1 nesses pontos. Até alguns anos atrás, o dispositivo mais empregado era o poço de visita, cons- tituído por uma construção composta de chaminé de acesso na parte superior e uma parte mais ampla chamada balão. O esgoto corre na parte inferior, em canaletas que orientam os fluxos conforme a conveniência. Assim sendo, a sua definição é essencial para o traçado da rede coletara. Entretanto, devido ao alto custo dospoçosde visita, e à evolução dos processos de limpeza das tubulações que, atualmente, é feita por equipamentos mecânicos sofisticados, os poços de visitas têm sido substituídos, na maioria dos casos, por dispositivos mais simples e econômicos que são: • Terminal de Limpeza (TL): tubo que permite a introdução de equipamento de limpeza e substitue o poço de visitaEo início dos coletoreQ CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 15 • Caixa de Passagem (CP): câmara sem acesso localizadas em curvas e mu- danças de declividade; • Tubo de Inspeção e Limpeza (TIL): dispositivo não visitável que permite inspeção e introdução de equipamentos de limpeza. ~[I>CI~ A utilização desses dispositivos estão regulamentadas pela norma NBR 9649 de 1986. A parte de tubulação compreendida entre dois acessórios é denominada tre- cho de tubulação. Os órgãos acessórios da rede são apresentados em detalhes·no capítulo 4. 2.6.3. Concepção do traçado da rede de esgotos / 2.6.3.1. Tipos de traçado de rede O traçado da rede de esgotos está estreitamente relacionado à topografia da li cidade, uma vez que o escoamento se processa segundo o caimento do terreno. (,J~...:çp1!;f)/1 Assim, pode-se ter os seguintes tipos de rede: 'td' U" • perpendicular: em cidades atravessadas ou ircundadas ar cursos de á a. '~ . A rede de esgotos compõe-se de vários coletores tronco independentes; com <J traçado mais ou menos perpendicular ao curso de água. Um interceptar mar- ginal deverá receber esses coletores, levando os efluentes ao destino adequa- da. Na figura 2.1 está indicado o sistema viário principal de uma cidade que se desenvolve às margens de um rio. A conformação topográfica acarreta a existência de diversos coletores principais, aproximadamente perpendicula- res ao interceptar. • leque: ,é o tracado próprio a terrenos acidentados. Os coletores troncos cor- rem pelos fundos dos vales ou pela parte baixa das bacias e nele incidem os coletores secundários, com um traçado em forma de leque ou fazendo lem- brar uma espinha de peixe. Na figura 2.2 tem-se a indicação do sistema viário principal de uma cidade que se desenvolve em terreno acidentado, com diversas sub-bacias. A cidade de São Paulo é um exemplo característico desse tipo de rede. • radial ou distrital: .~ sistema característico de cidades planas. A cidade é dividida em distritos ou setores independentes; em cada um criam-se pontos baixos, para onde são dirigidos os esgotos. Dos pontos baixos, o esgoto é recalcado, ou para o distrito vizinho, ou para o destino final. Exeinplos de cidades que possuem esse tipo de rede são: Santos, Guarujá e Rio de Janei- ro. 1
  • 15. 16 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO --as .•' -- - -----..00 1Sofl ~,-f~~~~--+-+---~~~~~~~~4---ro ~~~~~~~~~~~~~~~~~~+-~~~ I!) --,- / _ ,60 1'> _, -=-,=--- -: ~.-=-=-== ~-J.-...d",:~<;==,. =J::~ ~--~,~-~------- <X..lf:."~lRCN::O Figura 2.1 • Traçado de rede do tipo perpendicular, Figura 2.2 - Traçado de rede do tipo em leque. l CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANIT ÁRlO 17 INTERCEPTOR /'7 -.;:: I I •.PARA O DE I I FINA I I I I I I I~ I I U~I I-.. I I EE-3EE-1 1ft]I I I EE-2 I I I I I-.. I I I I -.. I - I, STlNO L Figura 2.3 - Traçado de rede do tipo radial ou distrital. A figura 2.3 mostra uma cidade à beira-mar, com o sistema de coletores dividi- do em três distritos, cada um recalcando para um interceptor oceânico. Esse siste- ma é típico das cidades que se desenvolvem ao longo das praias. 2.6.3.2. A influência dos órgãos acessórios da rede no seu traçado o fluxo de esgotos que uma tubulação lança em um poço de visita, ou outro orgão acessório, corre por canaletas situadas no fundo. Essas canaletas orientam o fluxo, possibilitando ao projetista concentrar mais ou menos vazão em determina- dos coletores. A figura 2.4 mostra, esquematicamente, a planta de fundo dos diversos tipos de órgãos acessórios. O início de uma canalização se faz sempre com uma ponta seca no terminal de limpeza. Na figura 2.4A, tem-se quatro pontas secas, indicando o .início de quatro coletores. É um esquema característico dos pontos altos. Na figura 2.4C, tem-se o esquema característico dos pontos baixos, para onde convergem três coletores e, nas demais; as diversas possibilidades de coletores situados nas encostas. De acordo com a disposição das canaletas do fundo dos órgãos acessórios, pode-se ter para urna mesma área soluções diferentes de traçado. A topografia é um dos fatores que devem ser considerados, conforme mostra o exemplo da figura 2.5. T1iI '') , ) , I )I I I I, I ! ) I I, ) ) ) ) ) I I ) I; ), ' ) ) J ) ) I1 ) ) 11 ]") li )11 'I ), I il ! )i "i' ) ) " ) I I
  • 16. J ) 18 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANlT ÁR10 CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 19 ~ L ~ LJi ) +-O PV TL PV I r- I I Figura 2.4 - Orientação do fluxo dos esgotos nos órgãos acessórios. ~~ ~ MURO MURO ~ ~ ~ ~ ~ :" ~ il GUIA r+: ~I , f I I I I t~ il ~ , ~ I~SARJETA! ! <p I FAIXA CARRQÇAVEl i- .., Figura 2.6 - Localização dos coletores na via pública. A escolha da posição da rede na via pública depende dos seguintes fatores: • conhecimento prévio das interferências (galerias de águas pluviais, cabos telefônicos e elétricos, adutoras, redes de água, tubulação de gás); • profundidade dos coletores; • tráfego; • largura da rua; • soleiras dos prédios etc. Quando existir apenas uma tubulação de esgoto sanitário na rua, ela poderá ser executada no eixo do leito carroçável ou ser assentada lateralmente, distando 1/3 da largura entre o eixo e o meio-fio, quando o eixo for ocupado por galerias pluviais, por exemplo. Na figura 2.7 indica-se a rede de esgoto sanitário por um traço contí- nuo, com o sentido de escoamento assinalado. Nesta figura está indicada a posição da tubulação de esgotos, em planta, em um cruzamento de duas ruas, com interfe- rência de galeria pluvial. Figura 2.5 - Traçados de rede conforme orientação do fluxo. 2.6.3.3. Localização da tubulação na via pública EOIFlclO 7777. ~ m « :J <r:1/ I . _1 ~UA A i GAlERIA DE AGUAS PLUVIAIS - -- - - - -- - - -r-- ~K>--- - -- - - - -1- - -..1REDEDEESGOTO • • .• 1.1 I ~ +-+ _ I I I I r--n/~Ir-r------- .// t ~ EDIFICIQ EDIFICIQ I EDIFlclO I I A rede coletora de esgotos pode ser assentada em cinco posições diferentes, ou seja,leixo, ter o par, terço ímpar, passeIO par e passeio ímpar conforme m~stra a figura 2.6. A especificação de par ou ímpar é determinada pela numeraçao dos prédios da rua, quando a mesma for oficializada pela prefeitura do município. / ALINHAMENTO PREDIAL Figura 2.7 - Localização da rede de esgoto em planta.
  • 17. CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRlO 2120 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANIT ÁRlO Dependendo das condições da via pública, pode-se assentar uma tubulação (rede simples), ou até duas tubulações (rede dupla). As condições em que é reco- mendável um ou outro caso são descritas a seguir. --_~ o--~--~ I ? I ? I I I I t f COLETOR PRINCIPAL t t COLETOR AUXILIAR I I I I I I I ~--.---~---~-- --- ~ 0-- ----~ o---~--~ C(;--4I-- -=1trl-~ It ri //It ti --- - - ~ - - ~C(; --41- - I I I I t tI I I I c;--- Rede dupla TL Utilizada na ocorrência de pelo menos um dos seguintes casos: QUADRA • vias com tráfego intenso; • vias com largura entre os alinhamentos dos lotes igualou superior a 14m para ruas asfaltadas, ou 18 m para ruas de terra; • vias com interferências que impossibilitem o assentamento do coletor no leito carroçável, ou que constituam impecilho à execução das ligações predi- ais. Nesses casos, a tubulação poderá ser assentada no passeio, desde que a sua largura seja de preferência superior a 2,0 m e a profundidade do coletor não exceda a 2,0 m ou a 2,5 m, dependendo do tipo de solo, e que não existam interferências que dificultem a obra. Na impossibilidade de adoção .de tal solução, a rede poderá ser lançada no leito carroçável, próximo à sarjeta (terço da rua). . . Utilizada quando não ocorrer nenhum dos casos citados anteriormente. Os co- letores serão lançados no eixo carroçável, ou no terço do leito carroçável. Caso em um dos lados da rua existam soleiras negativas, o coletor deverá ser lançado no terço correspondente. Figura 2.9 - Rede dupla em paralelo com coletar tronco ou com coletar profundo, Rede simples A rede dupla pode estar situada no passeio, no terço, ou uma rede no passeio e outra no terço da rua. A situação de um cruzamento, em que uma das ruas tem tubulação dupla é indicada na figura 2.8. 2.6.3.4 Outros fatores que interferem no traçado da rede de coletores I "' I « J a: RUA A RUA A I "' I « J a: Há ainda outros fatores que devem ser considerados na concepção do traçado de uma rede de coletores. São eles: a) Profundidades máximas e mínimas Em função da maior ou menor dificuldade de escavação, na fase de concepção serão estabelecidas as profundidades máximas que deverão ser adotadas no proje- to. O conhecimento do subsolo será indispensável para se ter idéia da presença de rochas, solos de baixa resistência, lençol freático e de outros problemas. O ideal seria o reconhecimento completo do subsolo por meio de numerosas sondagens. Entretanto, na fase de projeto, considerando o custo elevado dessas sondagens, geralmente conhece-se o subsolo por um número menor de sondagens. As profundidades máximas dos coletores, quando assentadas nos passeios, de- verão ficar em tomo de 2,0 a 2,5m, dependendo do tipo de solo. No leito carroçável Figura 2.8 - Rede dupla. Também se projeta rede dupla a partir do ponto em que os coletores se tornam muito grandes e devem ser construí dos em tubos de concreto (0:2: 400 mm). Esses tubos não recebem ligações prediais diretas. O mesmo acontece para coletores a grandes profundidades (maiores que 4 m). A figura 2.9 exemplifica este caso. r: li ~ fi I~1I ) i: ) ~ ( ) I1 n ) 'I ~ () 1 ' ) I )! ,( ) I () I I: ( ) f ( ) !() I() I() !( )I f ( ) I ! ( ) II ( ) !( ) ;( ) t ( ) ~( ) () () () () () J ( .•.• (
  • 18. ) ) ) ) ) ) ) ), ) ) ), ) ) ) ) 22 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO e nos terços, a profundidades máximas serão definidas em função das característi- cas técnicas do projeto, das interferências e, também, dos percentuais de atendi- mento das soleiras baixas. Normalmente, as profundidades máximas das redes de esgotos não ultrapassam 3,0 a 4,0 m. Profundidades maiores só serão admitidas após justificativa técnico- econômica. Para coletores situados a mais de 4,0 m de profundidade, devem ser projetadas coletores auxiliares mais rasos para receberem as ligações prediais. Para a norma NBR '9649, "a rede coletora não deve ser aprofundada para atendimento de economia com cota de soleira abaixo do nível da rua. Nos casos de atendimento considerado necessário, devem ser feitas análises da conveniência do aprofundamento, considerados seus efeitos nos trechos subsequentes e comparan- do-se com outras soluções". As profundidades mínimas são estabelecidas para atender as condições de recobrimento mínimo, para a proteção da tubulação e, também permitir que a ligação predial seja executada adequadamente, Para o coletor assentado no leito da via de tráfego, o recobrimento da tubulação não deve ser inferior a 0,90 m, e para coletor assentado no passeio a 0,65 m. Recobrimento menor deve ser justificado. b) Interferências Dentre as principais interferências que devem ser consideradas colocam-se as canalizações de drenagem urbana, os cursos de água que atravessam a área urbana e as grandes tubulações de água potável. Também o trânsito pode ser considerado como interferência importante, de- vendo a concepção da rede ser feita de maneira a causar o mínimo de problemas possível nesse aspecto. c) Aproveitamento de canalizações existentes A concepção deverá considerar o aproveitamento do sistema de coletores exis- tentes. Para isso, deve-se dispor de um cadastro do sistema com as seguintes infor- mações: localização da tubulação e dos órgão acessórios em planta, sentido de escoamento; diâmetro de cada trecho; profundidade a montante e ajusante de cada trecho; e cota do tampão do poços de visitas e demais órgãos acessórios. d) Planos diretores de urbanização É importante que a concepção da rede leve em consideração os planos diretores de urbanização. Normalmente, esses planos estabelecem a setorização de densida- des demográficas, setor industrial e sistema viário principal, e preveêm as zonas de expansão da cidade. A rede coletora deverá estar capacitada, a receber com um CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITARIO' 23 mínimo de modificações, os esgotos da área urbana no fim do período do projeto. A passagem das tubulações em locais onde não existem vias públicas deve ser n:inimizada e, se possível, acontecer em locais onde esteja previsto o projeto de vias. 2.7. CONCEPÇÃO DOS INTERCEPTORES Uma vez feito o traçado da rede coletora e definido o ponto de lançamento, o traçado do interceptar é conseqüência imediata. Normalmente, poucas alternativas existem a Serem estudadas. Em grande número de casos, os fundos de vale por onde devem passar os interceptores, não são urbanizados, devendo as tubulações passar por terrenos par- ticulares. Nesses casos, deve ser prevista uma faixa que será colocada à disposição do serviço de esgotos. Essa faixa deverá ter uma largura que permita a construção da tubulação. Nas cidades maiores tem sido comum faixas com larguras que variam de 4 a 8 metros. A utilização dessas faixas pode ser assegurada por processo de desapropriação, em que o órgão concessionário dos serviços de esgotos compre o terreno dos pro- prietários, ou por processo de servidão, em que o proprietário, cede ao órgão con- cessionário o direito de uso do terreno para essa finalidade, sem que haja a venda do terreno. O alto custo do terreno nas áreas urbanas, principalmente nas grandes cidades, é um fator importante na concepção do projeto, que deve ser feito de maneira a minimizar as áreas a serem desapropriadas, Os interceptares, geralmente, canaliza- ções de grande porte, têm seus projetos muitas vezes influenciados por interf~rên- cias, principalmente a transposição de cursos de água ou galerias pluviais. Essas transposições são feitas por meio de sifões invertidos, quando não há possibilidade de aprofundar o interceptar fazendo-o passar por baixo da interferência. Quando o interceptor atinge profundidades muito grandes, às vezes, é vantajo- so o projeto de estações elevatórias. Nesse caso, na fase de concepção do sistema, serão estudadas as duas alternativas: uma estação elevatória atendendo aos dois ramos do interceptar que para ela convergem (a elevatória recalcará os esgotos, através de uma linha de recalque, até seu destino final); ou então, a simples eleva- ção dos esgotos até uma cota mínima possível ao seu transporte através de conduto livre, conforme mostra a figura 2.10. Nessa segunda alternativa configura uma elevatória de baixo recalque e, a primeira, de alto recalque. A escolha de uma ou de outra alternativa deverá ser feita mediante um estudo técnico e econômico, em que serão comparadas as vantagens e as desvantagens das duas.
  • 19. 24 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 25 UNHA DE RECAlOUE / C 7 r-.'- '-"RIO ESTAÇÃO ELEVATORtA/ . INTERCEPTOR / Jsoluç,ão assemelha-se à dos ramais multifamiliares de esgoto dos edifícios de ,apartamento, sendo que no lu ar de rédios e a artamentos tem-se quadras e ca- sas. '-No aspecto físico, o ramal condominial, constitui uma rede de tubulações que passa quase sempre, entre os quintais no interior dos lotes, cortando-os, no sentido transversal. Intercalada nesta rede interna à quadra, de pequena profundidade, en- contra-se em cada quintal, uma caixa de inspeção à qual se conectam as instalações sanitárias prediais, independentemente, constituindo um ramal multifamiliar. No aspecto social, resulta da formação de um condomínio, ou de condomínios, na quadra urbana, abrangendo o conjunto dos usuários interligados pelo ramal multifamiliar. O condomínio, informal, é alcançado através de pacto entre vizinhos, o qual possibilita o assentamento dos ramais em lotes particulares e disciplina a participação dos condôminos no desenvolvimento dos trabalhos. A execução das obras é realizada pelos usuários do sistema com a ajuda do município ou empresa de saneamento básico. Para Andrade Neto (1991) é fundamental a formação de condomínios, sendo que o traçado do ramal deverá ser o mais racional e eficaz, em face da realidade local, ou seja, maior relação benefício/custo quanto à segurança sanitária e ao al- cance social. De fato, pouco importa se o ramal é locado nos quintais, nas calçadas ou nas ruas, dependendo da racional idade imposta pelas condições locais. O traça- do mais racional é discutido com os usuários e apresentado como padrão do servi- ço, permitindo modificações, desde que sejam assumidos os ônus adicionais por quem assim desejar. A operação e manutenção desse ramal é de responsabilidade do próprio condo- mínio a que serve, cada condômino assumindo a parcela do sistema situado em seu lote. No local mais conveniente, por exemplo, um ponto baixo da quadra, de prefe- rência 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 do sistema. A figura 2.11 apresenta um exemplo do sistema condorninial, com traçado da rede em forma de condomínio dentro de uma quadra. CONDUTO LIVRE I UNHA DE RECAlOUE ~~ r-.'- '-" ~I "-10 INTERCEPTOR / ESTAÇAo ELEVATORIAI INTERCEPTOR / Figura 2.10 - Estações c1evatórias: a) alto rccalquc; b) baixo rccalque. 2.8. SISTEMAS ALTERNATIVOS PARA COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO As redes de esgotos representam cerca de 75% do custo de implantação de um sistema de esgoto sanitário, os coletores tronco 10%, as elevatórias I%, e as esta- ções de tratamento 14%. Devido ao alto custo de construção das redes, têm sido apresentadas, por alguns autores, sistemas alternativos para coleta e transporte, visando a diminuição dos custos das redes de esgotos. Os principais sistemas são: • sistema condominial de esgoto; • redes de coleta e transporte de esgoto decantado; • rede pressurizada e a vácuo; • rede coletara de baixa decl ividade com a utilização do dispositivo gerador de descarga. 2.8.1. Sistema Condominial 2.8.1.1. Origem e aplicação O sistema condominial foi desenvolvido no Rio Grande do Norte, espalhando- se para outros estados brasileiros com pequenas adaptações. Esse sistema é uma forma de concepção do traçado de redes, onde ~ia central de sua implementação é a fonnação de condomínios em ru os de usuários a nível de uadra urbana como unidade de esgotamento. ' -~~ i ) ~ ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) I ) ~) I i ) r ) I) I) i )I I) ) ) : ) ) ) ) ) ) ) l
  • 20. /) ) ) ) ) ) ) ) ) ), )1, I J. ) ) ), ) J ,j! )! ! ) ,) )' ) ) ). I YI )1 ) i , i )i )1 , I , i )~ )1 ) ) 26 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO «! O: aJl0, w!....J! --, I I I I I I I I I I ~r-----~.~------ I , :3:~ ~J~ a):~. 'til 2:!!!!! '*o- o- ~ ~ ~ o "l:::: '"'"'"N "<: ~ ~.,; o Õ OJ) '"« <> <>:J "O n:: '""O e '""O o "O '"c- g I õi '2 '6 o "O c o u '"E ~ ü3 I ........ N '"•.. ::: eD ~ CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 27 2.8.1.2. Características técnicas Para o dimensionamento do sistema condominial podem ser utilizados as técni- cas convencionais, conforme pode ser visto no capítulo 4. Entretanto, tem sido apresentado por alguns autores, as seguintes recomenda- ções: • diâmetro da ligação ao ramal condominial: 100 mm, com declividade mínima de 1%; • diâmetro mínimo do ramal condominial: 100 mm, com declividade mínima de 0,006 mim; • utilização das caixas de inspeção no interior das quadras, com recobrimento mínimo de 0,30 m. 2.8.1.3. Comparação entre o sistema condominial e o convencional São apresentadas nas figuras 2.12 e 2.13 as ligações prediais do sistema con- vencional e do sistema condominial, para o esgotamento de quatro quadras. Pelo que se observa na figura 2.12, haverá a necessidade de 80 ligações prediais ao coletor público, para o atendimento das quadras, considerando o sistema convenci- onal. Para o sistema condominial as ligações ao coletar público serão de apenas quatro, conforme apresentado na figura 2.13. Além da diminuição do número de ligações, haverá uma sensível diminuição da extensão dessas ligações, e também, poderá haver uma diminuição de comprimento da rede pública, conforme se observa nas figuras 2.12 e 2.13. L Figura 2.12 - Sistema convencional. Fonte: Azevedo Netto (1992).
  • 21. 28 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO I I I I eD I~ I~ I I II~ I~ ó-k p- u 1,,1 I II~ Io!i, ~rrr I eD I I I I L Figura 2.13 - Sistema condominial. Fonte: Azevedo Netto (1992). As principais vantagens do sistema condominial são: • menor extensão das ligações prediais e.coletores públicos; • baixo custo de construção dos coletores, cerca de57,5% mais econômicos que os sistemas convencionais (Azevedo Netto - 1992); . • custo menor de operação; • maior participação dos usuários. Como principais desvantagens, destaca-se: • uso indevido dos coletores de esgoto, tais como, lançamento de águas pluvi- ais e resíduos sólidos urbanos; • menor atenção na operação e manutenção dos coletores; • coletores assentadas em lotes particulares, podendo haver dificuldades na inspeção, operação e manutenção pelas empresas que operam o sistema; • o êxito desse sistema depende fundamentalmente da atitude dos usuários, sendo imprescindíveis uma boa comunicação, explicação, persuasão e trei- namento. 2.8.2 Redes de coleta e transporte de esgoto decantado Esse sistema foi utilizado na cidade de Brotas, no Ceará, e foi projetado pelo Prof. Szachna Elias Cynamon da Faculdade de Engenharia daUERJ, e apresenta as seguintes diferenças em relação ao sistema convencional: CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 29 • utilização de tanques sépticos domiciliares especiais, com dispositivo para a secagem do lodo; • substituição de poços de visitas por tubos de inspeção e limpeza; • utilização de tubos plásticos com diâmetro mínimo de 40 mm; • velocidade mínima na rede de 0,05 m/s; • a tubulação pode funcionar a seção plena; • tratamento utilizando um filtro anaeróbio segundo esquema concebido pelo autor. Para Cynamon, o sistema de Brotas teve um custo de 1/5 do que teria o sistema convencional. O autor considera que esses critérios podem ser muito úteis para pequenas comunidades, lembrando que Brotas tinha cerca de 2 000 habitantes e a taxa de consumo de água adotado no projeto foi de 100 f/hab.dia. Com esses critérios, a taxa de infiltração foi praticamente desprezada. 2.8.3. Redes pressurizadas e a vácuo Nos casos em que a topografia é adequada, as tubulações de esgotos por gravi- dade; são e continuarão sendo, as mais utilizadas. Porém; onde a topografia é desfavorável, lençol freático alto, solo estruturalmente instável ou rochoso, podem ser necessários estações elevatórias e linhas de recalque. Para se solucionar tais dificuldades, foram desenvolvidas, como alternativas, redes pressurizadas e a vá- cuo. Devido ao fato de esses sistemas estarem sendo, continuamente melhorados, aconselha-se a obtenção de dados operacionais, pesquisa bibliográfica e consulta aos fabricantes de equipamentos, na ocasião da implantação do sistema. 2.8.3.1. Redes Pressurizadas Os principais componentes do sistema de redes pressurizadas são apresentados na figura 2.14. . Na maioria dos sistemas de redes pressurizadas, os esgotos dos estabelecimen- tos são coletados individualmente por tubulações funcionando por gravidade e são lançados em tanques, que servirá como um pequeno reservatório. Do tanque, o esgoto é lançado periodicamente a urnatubulação principal, trabalhando sob pres- são, por meio de bomba trituradora, capaz de triturar os sólidos presentes no esgo- to. Um tanque e uma bomba são necessários a cada ponto de lançamento na tubulação sob pressão. Para se reduzir custos de investimento e de operação, um único conjunto, tanque e bomba, poderá servir vários estabelecimentos. Da tubula- ção principal, sob pressão, o esgoto pode ser lançado em coletor por gravidade ou em estação de tratamento de esgoto. ~) I ) ) ) .) ) ,) r ) () /) )
  • 22. , i I ) ) 30 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO -n cu H,rir.APRESSiío lUlUAÇÃO PRIIC1PN- A PRESSÃO Figura 2.14 - Principais componentes de redes pressurizadas. Fonte: Adaptado de Metcalf & Eddy (/981). Valores típicos para o dimensionamento de sistemas de redes pressurizadas são apresentados na tabela 2.1. Tabela 2.1 - Parârnctros de projeto para o dimensionarnento de redes pressurizadas. Parâmetros de Projeto Valor TípicoFaixa de Valores Bomba,kW Pressão na bomba, kN/m 2 Diâmetro de recaI que, mm Diâmetro da tubulação principal, mm 0,75 - 1,5 200- 275 25 - 50 50 - 300 1,12 240 30 * 'Depende do projeto Fonte: MetcaIf & Eddy (/981). o sistema de redes pressurizadas elimina a necessidade de pequenas estações elevatórias. Porém, haverá a necessidade de se ter em cada lançamento na tubula- ção principal, uma bomba com triturado r que, além do custo inicial, acarretará em custos de operação e de manutenção. No Brasil não existe nenhum sistema de rede pressurizada implantado. CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 31 2.8.3.2. Redes a vácuo As principais características de um sistema de tubulações", vácuo estão represen- tadas na figura 2.15, e os principais parâmetros para dimensionamento, na tabela 2.2. MURO PROPRIEDADE PRIVADA PASSEIO LEITO RESIDENCIA TUBULAÇÃO A VÁCUO TUBULAÇÃO PRINCIPAL A VÁCUO Figura 2.15 - Principais componentes de redes a vácuo. Fonte: Adaptado de Metcalf & Eddy (1981). Tabela 2.2 - Parârnctros de projeto para o dimcnsionamcnto de redes a vácuo. Parâmetros de Projeto Faixa de Valores Valor Típico Altura do nível de água na válvula de descarga a vácuo, mm Diâmetro da tubulação a vácuo,' mm Vácuo mantido no tanque na elevatória, mm Hg 75 - I 000 750 75 - 125 100 300 - 500 400 FOI/te: Metcalf & Eddy (1981). Nesse sistema, o esgoto de cada economia é encaminhado, por gravidade, ao injetor de vácuo (válvula de vácuo especialmente projetado). A válvula sela a linha que se liga a tubulação principal permitindo que se mantenha o nível de vácuo requerido. Quando uma quantidade de esgoto se acumula a montante da válvula, a mesma é programada para a abertura e fechamento depois da entrada do líquido acumulado.O vácuo no sistema é mantido através de uma estação de bombeamento
  • 23. 32 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO a vácuo. Essa estação pode estar localizado próximo à estação de tratamento de esgoto ou qualquer outro ponto de lançamento. No Brasil não existe nenhum sistema com rede a vácuo implantado. 2.8.4. Rede coletora de baixa declividade com. a utilização do Dispositivo Gerador de Descarga (DGD) Em áreas planas ou onde o terreno apresenta baixas dec1ividades, a implantação e operação de redes coletoras de esgoto sanitário pode tomar-se bastante onerosa. Estas condições estão presentes, por exemplo, em um grande número de cidades litorâneas da costa brasileira. Nestes locais tem-se, não raramente, uma situação de áreas planas, solos moles e lençol freático alto exigindo disposições construtivas especiais, tais como: escoramento contínuo de valas, rebaixamento do lençol, fun- dações especiais para a tubulação etc. Em conseqüência, a incidência dos custos relativos à escavação, escoramento, reaterro e recomposição da via se situa na faixa dos 80% a 90% do custo total de implantação. O custo de implantação e operação em 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 cole- toras para as situações antes descritas, levou ao desenvolvimento das redes coleto- ras de baixa declividade. Trata-se de solução onde a rede é assentada a dec1ividades drasticamente reduzidas, bem menores que as resultantes dos cálculos propostos na normalização com as vazões originais de dimensionamento. O esquema apresenta- do na figura 2.16 ilustra a concepção da solução desenvolvida pelo engenheiro Wolney Castilho Alves do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A. - lPT, que também desenvolveu o Dispositivo Gerador de Descarga (DGD), cujos detalhes são apresentados na figura 2.17. O DGD pode ser emprega- do na cabeceira da rede, bem como em trechos intermediários. Considerando o fenômeno do transporte hidráulico dos sólidos presentes no esgoto, pode-se para fim de desenvol vimento do raciocínio, estabelecer o seguinte esquema: Uma determinada carga de sólidos está depositada no fundo da tubulação numa seção S situada a jusante do trecho ilustrado na figura 2.16. O transporte desta carga de sólidos para uma posição mais a jusante requer que uma certa descarga líquida a movimente. Essa descarga poderia ser representada através de um hidrograma de tensão trativa ao longo do tempo, por exemplo. Poder-se-ia também imaginar que o transporte de sólidos requer um certo hidrcgrama "mínimo", ou seja, que apresentasse valores mínimos necessários para a movimentação. A figura 2.16a) ilustra um trecho projetado respeitando a hipótese de que o citado hidrograma é originado pela descarga da última unidade que contribui à rede, designada por n na figura, ou por unia combinação das descargas de duas ou mais CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 33 ~----------~-------- --·I~b) ~. Figura 2.16 - Concepção básica do funcionamento de redes coletoras de baixa declividade, 'com a utilização do DGD. TAMPJ.O EM FERRO fUNDiDO LAJf DE CONCRETO ARMADO AAMA1. PREDIAL DE ESGOTO TUBULAÇÃO COLETQRA A OECLIVIOADE REDUZIDA ON.150 • COTA DE S.l.lOA DETALHE DE INSTALAÇÃO DO DISPOSITIVO GERADOR DE DESCARGAS ( DGD ) NA CABECEIRA DA REDE Figura 2.17 - Dispositivo Gerador de Descarga. ,71 II ) ) 1.1 ) ~ ) l )! I) :( ) ) ! ) t .r ) I, ) ) ) ( ) ti) ~ ) ) i f) i ) I ) ir) I r ) ) " ) ,) () ) ,) ) ) r ) ) ( ) )
  • 24. "") ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ), ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ), ) ) )1 I) t ) ) ) ) 34 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIO 35 unidades de contribuição. Na figura 2. 16b), para um coletor atendendo ao mesmo trecho, porém com uma declividade muitíssimo menor, observa-se a montante do trecho a presença de um dispositivo gerador de descargas (DGD) que através de suas descargas de esgoto origina uma escoamento cujo hidrograma na seção de referência é aquele requerido para o transporte da carga sólida depositada. O DGD ao descarregar origina uma onda que escoa pela tubulação atenuando- se ao longo de sua extensão. Observações laboratoriais mostraram que esta onda tem frente íngreme, adequada ao transporte de sedimentos (Alves, 1997). O escoamento originado se dá tipicamente em regime não permanente incluin- do zonas de variação muito rápida na frente de onda e de variação gradual na cauda da onda. A tecnologia descrita conta com patente em nome do IPT e da FAPESP e seu desempenho acha-se em fase comprobatória em trecho piloto implantado em rede coletora da SABESP (ano de 1999), na cidade de Guarujá, Estado de São Paulo. Estimativas preliminares mostram que o custo de implantação de redes coleto- ras de baixa declividade pode ser cerca de 20 a 25% menor que o de redes conven- cionais. Consideradas as diminuições nos custos de implantação e operação advindas da redução do número de estações elevatórias, ter-se-iam resultados ainda mais vantajosos, CYNAMON, S.E. - Sistema não convencional de esgotos sanitários a custo reduzido para pequenas coletividades e áreas periféricas. Ministério da Saúde/Fundação Oswaldo Cruz/Escola Nacional de Saúde Pública. 1986. FESB/CETESB - Curso sobre projeto de sistemas de esgotos sanitários. São Paulo, 1971. GARCEZ, L.N. - Elementos de engenharia hidráulica e sanitária. Editora Edgard Blucher, v. n. São Paulo. 1960, KARABOLAD, 1.c. - O saneamento, saúde e meio ambiente. Superintendência de Pla- nejamento Técnico e Meio Ambiente. Diretoria Técnica e Meio Ambiente. 1998. SABESP. São Paulo. KARABOLAD, J. C. et ai - Planos diretores de saneamento básico - especificações técnicas. Superintendência de Planejamento Técnico. Diretoria de Engenharia. 48p. 1995. SABESP. São Paulo. MACHADO NETO, 1.G.O.; TSUTIYA, M.T. - Tensão trativa: um critério econômico para o dimensionamento das tubulações de esgoto. Revista DAE 140: 73-78. Mar- ço,1985. MATTAR, J.c.; KARABOLAD, l.C.; MONTORO FILHO, P. - Diagnóstico técnico e ambiental do sistema de abastecimento de água e esgoto do município de Assis. Relatório Técnico. Superintendência de Planejamento Técnico e Meio Ambiente. Diretoria de Engenharia e Meio Ambiente. SABESP. Julho, 1995, METCALF & EDDY - Wastewater engineering: collection and pumping ofwastewater. McGraw Hill. New York, 1981. ORSINI, E.Q. - Pesquisa sobre coleta e disposição final de esgotos sanitários de cidades litorâneas de pequeno e médio portes. Análise da situação existente e proposição de novas diretrizes para elaboração de projetos. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Dezembro, 1988. ORSINI, E.Q. - Concepção de sistemas de esgotos sanitários. Departamento de Enge- nharia Hidráulica e Sanitária. PHD 411 - Saneamento I. Escola Politécnica da Uni- versidade de São Paulo. 1989. TSUTIYA, M.T. - Sistemas alternativos para coleta e transporte de esgotos sanitári- os. Revista SANEAS, N" 10. Setembro, 1997. TSUTIYA, M. T. - Sistemas de esgotos sanitários. Plano Estadual de Recursos Hídricos. Programa de Valorização Profissional e de Desenvolvimento Tecnológico e Gerencial. Cursos de Formação e Especialização. 194 p. 1993. São Paulo. TSUTIYA, M.T. et a.l= Procedimentos para elaboração de estudos de concepção. Su- perintendência de Planejamento Técnico. Diretoria de Engenharia. 33p. Dez. 1994. SABESP. São Paulo. WATER POLLUTION CONTROL - Altemative sewer systems. Manual of Practice N'. FD-12. 1986. WATER POLLUTION CONTROL - Projeto e construção de esgotos sanitários e plu- viais. Manual Prático N' 9. Washington, D. C. Trad. Cícero Green, USAID, 1960. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABRAÇOS JORGE, A.L.; TSUTIYA, M.T. - Sistemas de esgotos sanitários operados pela Sabesp. Diretoria Técnica e Meio Ambiente. 57 p. SABESP. São Paulo.1997. ALEM SOBRINHO, P.; TSUTIYA, M.T. - Critérios de projeto. Sistema de coleta e trans- porte de esgotos sanitários. CETESB. São Paulo.1987 ALVES, W. - Desenvolvimento de dispositivo gerador de descargas intermitentes apli- cados a redes coletoras de esgoto. Anais do Ir Congresso Brasileiro de Engenha- ria Sanitária e Ambiental. Natal, 1993. ABES, Rio de Janeiro, 1993. ALVES, W. - Modelling of Wave Generation in Sewer Systems by Intermittent Discharge Devices using the Saint-Venant and Boussinesq Equations. Tese apresentada para obtenção do título de doutor junto à Heriot-Watt University, Edimburgo, Escócia, 1997. ANDRADE NETO, c.a. - Sistemas não convencionais para coleta e transporte dos esgotos sanitários. Seminário sobre Saneamento de Baixo Custo. Escola Politécni- ca da Universidade de São Paulo. Outubro, 1991. AZEVEDO NETTO, J.M. - Tecnologias innovadoras y de bajo costo utilizadas en los sistemas de alcantarillado. Organizacion Mundial de La Salud.Serie Tecnica n. 29. Washington, Julio 1992. AZEVEDO NETTO, J.M. et al- Manual de hidráulica. Editora Edgard Blucher. 8 a Edi- ção. São Paulo. 1998.
  • 25. CAPÍTULO 3 VAZÕES DE ESGOTOS 3.1 INTRODUÇÃO Em nosso país, os sistemas públicos de esgotos são projetados considerando-se o sistema separador absoluto e tendo acesso à rede coletora os seguintes tipos de líquidos residuários: • esgoto doméstico; • águas de infiltração; • resíduos líquidos industriais. o conjunto desses líquidos é denominado esgoto sanitário. 3.2 ESGOTO DOMÉSTICO o esgoto doméstico é um despejo líquido resultante do uso da água pelo ho- mem em seus hábitos higiênicos e necessidades fisiológicas. A contribuição de esgoto doméstico depende dos seguintes fatores: • população da área de projeto; • contribuição per capita; • coeficiente de retomo esgoto/água; • . coeficientes de variação de vazão. Esses fatores, serão enfocados a seguir, 3.2.1 População da Área de Projeto Para o estudo da projeção populacional dos municípios e distritos, a serem utilizados no projeto de sistemas de abastecimento de água e de esgotos sanitários, devem ser levados em consideração os seguintes aspectos: J) ) ) I ) I
  • 26. J, ) ) ) ) ) ) ), ~ ) ~ ) ; 1: I )1;t l ' ~il ;11 ~II-11 lI!I' ) I ), ), ): ); ) ! I ) ! I ): I i! I'I ) , ) ) ) 38 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO • qualidade das informações que servirão de base para a projeção populacional; • efeito do tamanho da área, pois em geral, para áreas pequenas os erros esperados numa projeção populacional são maiores; o período de tempo alcançado pela projeção, quanto mais longo, maiores se- rão os erros esperados; • compatibilização das diversas projeções realizadas, para diferentes níveis geográficos. A evolução do crescimento populacional das áreas urbanas, deve ser estudada de forma complementar e harmônica ao estudo de uso e ocupação do solo, consi- derando o município como um todo. Se o município for composto por mais de um distrito, deve-se estudar e projetar a participação de cada distrito na população total do município. , Para Martins (1993) esse estudo deve ser feito com a seguinte metodologia: • levantamento, nos últimos quatro censos, dos dados populacionais da sede do município e distritos, quanto à população residente urbana e rural e nú- , mero de habitantes por domicílio considerando população residente e domi- cílios ocupados; • levantamento e mapeamento dos setores censitários da área de projeto, sua população residente e número de domicílios ocupados no últimos dois cen- sos; • levantamento dos dados mais atuais do número de ligações de luz e ligações de água (residenciais, comerciais, industriais e públicas), bem como, os res- pectivos índices de atendimento; • levantamento na prefeitura do número de contribuintes do imposto predial; • pesquisa de campo com amostra representativa da área de projeto, para definir os parâmetros urbanísticos e demográficos da ocupação atual, assim como: diferentes usos, padrão econômico, tamanho médio do lote, domicíli- os por lote, habitantes por domicílo, índice de verticalização, percentual de área institucional etc.; • levantamento de planos e projetos (industriais, habitacionais, transportes, agropecuários etc.) que existam para a região, municípios e/ou distritos, que' possam afetar a dinâmica populacional e os usose ocupação do solo; • análise do Plano Diretor do Município quanto a sua real utilização e atualida- de, bem como as diretrizes futuras; • análise sócio-econômica do município e seu papel na região e/ou sub-região em que se insere. VAZÕES DE ESGOTOS 39 Com os dados censitários e a população atual, inferida através das chamadas variáveis sintomáticas (ligações de água, luz, imposto predial), a projeção da popu- lação deve ser feita utilizando a expressão matemática que melhor se ajustar aos dados históricos levantados. A participação de cada distrito (se houver mais que um) deve ser estudada e projetada tendo como parâmetro a população total do município. Definida a população do distrito, deve-se estudar e projetar a participação da população da área de projeto, na população total do distrito que a contêm. 3.2.1.1 Métodos para o estudo demográfico Diversos são os métodos aplicáveis para o estudo demográfico, destacando-se os seguintes: • método dos componentes demo gráficos; • métodos matemáticos; • método de extrapolação gráfica. a) Método dos componentes demográficos Este método considera a tendência passada verificada pelas variáveis demográficas: fecundidade, mortalidade e migração, e são formuladas hipóteses de comportamento futuro. A expressão geral da população de uma comunidade, em função do tempo, pode ser expressa da seguinte forma: P=Po +(N -M)+(I -E) (3.1) onde: P = população na data t; Po = população na data inicial to; N = nascimentos (no período t-t.); M = óbitos; I = imigrantes no período; E = emigrantes no período; N-M = crescimento vegetativo no período; I-E = crescimento social no período. o método dos componentes parte de uma divisão da população de base em grupos ou subgrupos homogêneos. Para cada grupo são aplicadas as corresponden- tes taxas de fecundidade, mortalidade e migração com o propósito de' calcular a população do próximo período da projeção, período este que será a base da popu- I
  • 27. VAZÕES DE ESGOTOS 41 40 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO b) Métodos matemáticos lação para o período seguinte. Este procedimento é então repetido até a extensão final a ser projetada. Para a projeção da população da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) no período compreendido entre 1995 a 2015, foi utilizado o método dos compo- nentes. Para Stefani e Rodrigues (1996) o ponto de partida para essa projeção foram os municípios, sendo que a Região Metropolitana de São Paulo é constituída por 92 diferentes zonas administrativas, considerando-se todos os distritos e subdistritos do município de São Paulo e demais municípios que compõem a RMSP. A heterogeneidade dessas 92 zonas é bastante acentuada, as variáveis intervenientes são muitas e de comportamento, em geral, de dificil previsibilidade, tomando-se temerário prever o comportamento demográfico e sócio-econômico de cada uma dessa zonas isoladamente. A metodologia utilizada para a elaboração dos estudos demográficos consistiu em projetar a população da RMSP como uma macrozona, onde as variáveis são muito mais previsíveis e as tendências são sempre mais constantes, com menor grau de oscilação e maior inércia. Para a projeção populacional foram analisadas as tendências de cada uma das três variáveis demo gráficas básica - mortalidade, fecundidade e migração - separadamente, reunindo-as, depois, no processo técnico de projeção. Como essa três variáveis não existem isoladamente, não se pode projetá- Ias utilizando-se funções matemáticas sem levar em conta os complexos fatores sócio-econômicos-culturais e.ambientais que as afetam, condicionam e mesmo as determinam. As principais tendências sócio-econômicas da RMSP analisadas fo- ram: Neste caso, a previsão da população futura é estabelecida através de uma equa- ção matemática, cujos parâmetros são obtidos a partir de dados conhecidos. Vários são os métodos matemáticos conhecidos, destacando-se: aritmético, geométrico, taxa de crescimento decrescente e curva logística. • Método aritmético Este método presssupõe uma taxa de crescimento constante para os anos que se seguem, a partir de dados conhecidos, por exemplo, a população do último censo. Matematicamente, pode ser representado da seguinte forma: dP = k dt a (3.2) nos quais dP/dt representa a variação da população (P) por unidade de tempo (t), e k, é uma constante. Considerando que PI é a população do penúltimo censo (ano ti) e P2, a popula- ção do último censo (ano t2), tem-se: (3.3) Integrando entre os limites definidos, tem-se: • tendências sócio-econômicas do processo de metropolização; • tendências demo gráficas globais; • tendências da mortalidade; • tendência da fecundidade; • tendência migratórias e população recenseada da RMSP. (3.4)P2 - PI = k, (t2 - ti) P2 -PI onde: ka = --- t2 - ti (3.5) Conhecendo-se a população base, referida a 1990, e a projeção de tendências de fecundidade, de mortalidade e de migrações, até o ano 2015 e para os anos intermediários, procedeu-se a projeção populacional. Segundo esse estudo, a RMSP terá um crescimento cada vez mais lento, chegando-se a quase estabilização no ano 2015, com taxa de crescimento igual a 0,2% ao ano no último quinquênio. Nas duas próximas décadas, a população deverá crescer apenas 25%, aproximadamente qua- tro milhões de pessoas, passando de 16,6 milhões de habitantes em 1990 a 20,6 milhões em 2015, crescimento pequeno se comparado ao de décadas passadas (Stefani e Rodrigues, 1996). Utilizando-se a equação (3.5), chega-se à expressão geral do método aritmético: (3.6) onde t representa o ano da projeção. Este método admite que a população varie linearmente com o tempo e pode ser utilizado para a previsão populacional para um período pequeno, de 1 ~ 5 anos. Para previsão por período muito longo, toma-se acentuada a discrepânCia com a realidade histórica, uma vez que o crescimento é pressuposto ilimitado. )~ r~I: ) 'i ) j I ) i ) II II ) r ) li ) r ( ) I ( ) !; ( ) ir )! I· ) , ) ) / ) I) I ) I ) ) ) I, ) Ir) l' I ) il) ) ) I) I) ( ) I) ( ) )
  • 28. "") ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ): I ), ). ): I j I )1 I )! ), /1 li) )1 )' ) II J I. ~ ) 42 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO • Método geométrico Este método pressupõe que o crescimento da população é proporcional a popu- lação existente em um determinado ano. A sua formulação matemática pode ser apresentada da seguinte forma: dP ==k P dt g (3.7) onde as variáveis são as mesmas já definidos anteriormente, exceto kg que representa a taxa de crescimento geométrico. Integrando a equação (3.7) tem-se: k ==_P._nP~2_-_P.n_P_, g t2 - t, (3.8) Portanto a expressão geral do método geométrico é dada pela equação: (3.9) Para as equações (3.8) e (3.9) poderá ser utilizado o logarítimo na base 10. Este método considera que o logarítimo da população variando linearmente com o tempo. Também neste caso o crescimento é pressuposto ilimitado. Pode ser utilizado para estimativa da população para um período pequeno, I a 5 anos. • Método da taxa de crescimento decrescente A população é estimada com base na hipótese de que, com o crescimento da área urbana a taxa de crescimento anual toma-se menor. Neste caso, estima-se uma população de saturação (K) e calcula-se a taxa de crescimento decrescente (kd). Matematicamente, esse método tem o seguinte equacionamento: dP ==k (K _ P) dt d (3.10) fP2 dP - k fIZ dt f1 (K _ P) - d Jq (3.11) VAZÕES DE ESGOTOS 43 Integrando-se entre os limites, obtém-se: (3.12) o valor de k, será calculado por: (3.14) Quanto à população de saturação, poderá ser determinada pela expressão (3.16), da mesma forma que no método da curva logística. • Método da curva logística Admite-se, neste caso, que o crescimento da população obedece a uma relação matemática do tipo Curva logística, nos quais a população cresceassintoticamente em função do tempo para um valor limite de saturação (K). A equação logística é da seguinte forma: P== K 1+ ea - bt (3.15) onde a e b são parâmetros e e a base dos logarítimos neperianos. O parâmetro a é um valor tal que, para t ==a/b, há uma inflexão (mudança no sentido da curvatura) na curva; o parâmetro b é a razão de crescimento da população. Esses parâmetros são determinados a partir de três pontos conhecidos da curva Po (to), PI (ti) e P2 (t2) igualmente espaçados no tempo, isto é, tl-tO=t2-tl• Os pontos Po, PI e P2 devem ser tais que p()<PI<P2 e PO,P2< p/ Os parâmetros daequação da curva logística são definidas através das expres- sões que se seguem: (3.16)