Cap12 Sistema Esgoto

8/16/2019 Cap12 Sistema Esgoto

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Sistema de Esgotos Sanitários 12-1

12 SISTEMA DE ESGOTOS SANITÁRIOS

12.1 Introdução

Como conseqüência da utilização da água, há geração de esgotos. Estes esgotos vão

acabar poluindo o solo, contaminando as águas e disseminando as doenças, caso não sejadada uma adequada destinação aos mesmos.

12.2 Sistema de esgotos sanitários

A. Definição

Sistema de esgotos sanitários é o conjunto de obras e instalações destinadas a propiciar:

• coleta dos esgotos individual ou coletiva;

• transporte e afastamento;

• tratamento;

• disposição final das águas residuárias da comunidade, de uma forma adequada do pontode vista sanitário.

B. Benefícios

• melhoria das condições sanitárias locais;

•

conservação dos recursos naturais;• eliminação de focos de poluição e contaminação;

• redução das doenças causadas pelas águas contaminadas por dejetos;

• diminuição de custo no tratamento de água para abastecimento (que seriam ocasionadas pela poluição dos mananciais).

12.3 Alguns conceitos básicos

São introduzidos, neste item, alguns conceitos de terminologias técnicas empregadas

no estudo de esgotos sanitários:

• Águas residuárias: esgoto gerado por uma comunidade ou por indústrias;

• Esgotos domésticos: despejos líquidos das habitações, estabelecimentos comerciais,instituições e edifícios públicos;

• Efluentes industriais: esgotos gerados pelas indústrias;

• Esgoto bruto: esgoto não tratado;

• Esgoto tratado: esgoto após a etapa de tratamento;


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• Água bruta: água retirada do rio, lago ou lençol subterrâneo, possuindo uma determinadaqualidade;

• Água de infiltração: parcela das águas do subsolo que penetra nas canalizações deesgotos através das juntas, poços de visitas e defeitos nas estruturas do sistema;

• Águas pluviais: parcela das águas das chuvas que escoa superficialmente;

• Corpo receptor: corpo d’água que recebe o lançamento de esgotos brutos ou tratados.

• Autodepuração: melhora da qualidade do corpo receptor por mecanismos puramentenaturais.

12.4 Caracterização dos esgotos

A. Relativos à quantidade

Os esgotos que são produzidos em uma cidade são basicamente originados de três

fontes distintas:•• Esgotos domésticos (incluindo residências, instituições e comércio);

•• Águas de infiltração;

•• Efluentes industriais.

A vazão doméstica engloba usualmente os esgotos produzidos nos domicílios, nasatividades comerciais e institucionais de uma localidade.

A infiltração no sistema de esgotamento ocorre através de tubos defeituosos, conexões, juntas ou parede de poço de visita.

A vazão de esgotos industriais produzidos depende do tipo, do porte, do processo deindustrialização, etc.

B. Relativos à qualidade

B1. Esgotos domésticos

Os esgotos domésticos contêm aproximadamente 99,9% de água e apenas 0,1% desólidos. Os problemas de poluição das águas ocorrem devido a essa fração de 0,1% desólidos.

B2. Esgotos industriais

Os efluentes industriais podem exercer uma grande influência no projeto dos sistemas deesgotos sanitários. Para que o tratamento de esgoto seja eficaz, é necessário que sejamremovidos dos dejetos industriais os contaminantes que possam causar problemas detoxidez aos micoorganismos e de riscos à segurança dos trabalhadores.


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12.5 Soluções de esgotamento sanitário

A. Esgotamento dos esgotos

O fluxo natural dos esgotos é por gravidade, isto é, os esgotos fluem naturalmente dos pontos mais altos para os pontos mais baixos. As águas residuárias, provenientes dashabitações, estabelecimentos comerciais e industriais, instituições e edifícios públicos ehospitais, são conduzidas pelas redes coletoras aos coletores tronco e interceptores.

Figura 12.1 – Escoamento dos esgotos por gravidade.

As canalizações coletoras de esgotos sanitários recebem ao longo de seu traçado, oscoletores prediais (domésticos, comerciais, industriais, etc.).

Figura 12.2 – Unidade habitacional.

Cada coletor predial recebe e transporta os seus esgotos, à medida que no interior dashabitações os aparelhos sanitários vão lançando os dejetos correspondentes às águasutilizadas para os diversos fins.

Pelo fato do escoamento dos esgotos ser por gravidade, as canalizações necessitam deuma determinada declividade que possibilite o transporte das águas até o seu destino final.O escoamento dos esgotos deverá ocorrer sem problemas que impliquem em obstruções das

tubulações ou demais danos que prejudiquem o perfeito funcionamento de todas as unidadesque compõem o sistema de esgotos sanitários.

Figura 12.3 – Declividade das tubulações.


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O dimensionamento hidráulico das canalizações é feito de forma que o esgoto nãochegue a ocupar todo espaço interno da tubulação. O líquido atinge apenas um determinadonível, inferior ao diâmetro interno da tubulação, possibilitando seu escoamento porgravidade, sem exercer pressões sobre a parede do tubo.

B. Tipos de sistema de coleta e transporte

Existem, basicamente, dois tipos de sistema para o esgotamento de uma determinadaárea: sistema individual e sistema coletivo.

12.5.1 Sistemas individuais

Sistemas adotados para atendimento unifamiliar. Consistem no lançamento dos esgotosdomésticos gerados em uma unidade habitacional, usualmente em fossa séptica seguida dedispositivo de infiltração no solo (sumidouro, irrigação sub-superficial).

Figura 12.4 – Solução individual.

Este assunto será visto com detalhe no capítulo 15 que trata de problemas de esgotosem meios rurais.

12.5.2 Sistemas coletivos

Os sistemas coletivos consistem em canalizações que recebem o lançamento dosesgotos, transportando-os ao seu destino final, de forma sanitariamente adequada. Emalguns casos, a região a ser atendida poderá estar situada em área afastada do restante dacomunidade, ou mesmo em áreas cujas altitudes encontram-se em níveis inferiores.


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Nestes casos, existindo área disponível cujas características do solo e do lençol d’águasubterrâneo sejam propícias à infiltração dos esgotos, poder-se-á adotar a solução deatendimento coletivo da comunidade através de uma única fossa séptica de uso coletivo, quetambém atuará como unidade de tratamento dos esgotos.

Figura 12.5 – Fossa séptica como solução coletiva.

Em áreas urbanas, a solução coletiva mais indicada para a coleta dos esgotos pode teras seguintes variantes:

Sistema unitário ou combinado e Sistema separador.

12.5.2.1 Sistema unitário ou combinado

Neste sistema, as canalizações são construídas para coletar e conduzir as águasresiduárias juntamente com as águas pluviais.

Figura 12.6 – Sistema unitário ou combinado.


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Os sistemas unitários não têm sido utilizados no Brasil, devido aos seguintesinconvenientes:

• grandes dimensões das canalizações, com capacidade ociosa no período seco;

• custos iniciais elevados;

• riscos de refluxo do esgoto sanitário para o interior das residências, por ocasião dascheias;

• as estações de tratamento não podem ser dimensionadas para tratar toda a vazão que égerada no período de chuvas. Desta forma, uma parcela de esgotos sanitários não t ratadosque se encontram diluídos nas águas pluviais será extravasada para o corpo receptor, semsofrer tratamento;

• ocorrência do mau cheiro proveniente de bocas de lobo e demais pontos do sistema.

12.5.2.2 Sistema separador

Neste sistema, os esgotos sanitários e as águas de chuva são conduzidos ao seu destinofinal, em canalizações separadas.

Figura 12.7 – Sistema separador.

No Brasil, adota-se basicamente o sistema separador absoluto, devido às vantagensrelacionadas a seguir:

• o afastamento das águas pluviais é facilitado, pois pode-se ter diversos lançamentos aolongo do curso d’água, sem necessidade de seu transporte a longas distâncias;

• menores dimensões das canalizações de coleta e afastamento das águas residuárias;

• possibilidade do emprego de diversos materiais para as tubulações de esgotos, tais como:tubos cerâmicos, de concreto, PVC ou, em casos especiais, ferro fundido;

• redução dos custos e prazos de construção;

• possível planejamento de execução das obras por partes, considerando a importância paraa comunidade e possibilidades de investimentos;


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• melhoria das condições de tratamento dos esgotos sanitários;

• não ocorrência de extravasão dos esgotos nos períodos de chuva intensa, reduzindo-se a possibilidade da poluição dos corpos d’água.

12.5.3 Sistema convencional

Concepção

A solução de esgotamento sanitário mais freqüentemente usada para o atendimento deum município se faz através dos sistemas denominados convencionais.

As unidades que podem compor um sistema convencional de esgotamento sanitáriosão as seguintes:

• canalizações: coletores, interceptores, emissários;

• estações elevatórias;

• órgãos complementares e acessórios;

• estações de tratamento;

• disposição final;

• obras especiais.

Ao se estudar as alternativas de esgotamento sanitário de uma localidade, é usualdelimitar-se bacias sanitárias a serem esgotadas. A bacia sanitária é a área a ser esgotada,contribuinte por gravidade num mesmo ponto do interceptor.

12.5.3.1 Partes constitutivas do sistema convencional

A Figura 12.8 da página seguinte apresenta uma ampliação de parte do sistemaconvencional que atende uma área urbana e ilustra as unidades, órgãos e acessórios quecompõem o mesmo.

Um sistema de esgotos compreende as seguintes partes principais:

• Rede co letora

Conjunto de canalizações destinadas a receber e conduzir as águas de esgoto dosedifícios.

Coletores secundários – recebem diretamente as ligações prediais;

Coletores-tronco – coletor principal de uma bacia de drenagem, que recebe a contribuiçãodos coletores secundários, conduzindo seus efluentes a um interceptor ou emissário.

• Interceptor

Canalização que recebe coletores ao longo de seu comprimento, não recebendoligações prediais diretas; em geral os interceptores passam nos fundos de vale.

• Emissário


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Canalização destinada a conduzir os esgotos a um destino conveniente – estação detratamento e/ ou lançamento – sem receber contribuições em marcha;

Figura 12.8 – Partes constitutivas do sistema convencional.

• Corpo de água receptor

Corpo de água onde são lançados os esgotos;

• Estação elevatória


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Conjunto de instalações destinadas a transferir os esgotos de uma cota mais baixa paraoutra mais alta;

• Estação de tratamento (ETE)

Conjunto de instalações destinadas à depuração dos esgotos, antes de seu lançamento;

• Sifões invertidos

Obras destinadas à transposição de obstáculos pelas tubulações de esgotos,funcionando sob pressão.

Figura 12.9 – Estação elevatória, interceptor e linha de recalque.

Figura 12.10 – Sifão invertido.


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12.5.3.2 Regime hidráulico do escoamento em sistemas de esgotos

As canalizações dos coletores e interceptores devem ser projetadas para funcionaremsempre como condutos livres.

Os sifões e linhas de recalque das estações elevatórias funcionam como condutos

forçados.Os emissários podem funcionar como condutos livres ou forçados.

12.5.3.3 Órgãos acessórios da rede

São dispositivos que evitam ou minimizam entupimentos nos pontos singulares dastubulações, como curvas, pontos de afluência de tubulações, etc.

• Poço de visita (PV)– é uma câmara que, através de abertura existente em sua partesuperior, permite o acesso de pessoas e equipamentos para executar serviços de

manutenção; é composta de chaminé e balão.Os poços de visita são colocados nos seguintes casos:

- extremidades iniciais de tubulações;

- mudanças de direção, declividade e material;

- encontros de coletores.

A distância entre dois PVs não deve ser superior a 100 m.

Ultimamente, os poços de visita são substituídos, em alguns casos, por dispositivosmais simples e baratos:

• Terminais de limpeza (TL) - colocado no início dos coletores; permite a introdução deequipamento de limpeza;

• Caixa de passagem (CP) - câmaras sem acesso, localizadas em curvas e mudanças dedeclividades;

• Tubo de inspeção e limpeza (TIL) - dispositivo não visitável que permite inspeção eintrodução de equipamento de limpeza.


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Figura 12.12 – Poço de visita para coletores de esgoto.


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Figura 12.13 – Fundação para poços de visita em aduelas de concreto pré-moldado.


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Figura 12.14 – Poço de inspeção e limpeza.


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Figura 12.15 – Terminal de limpeza – TL.


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Figura 12.16 – Caixa de passagem sem inspeção (CP).


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Figura 12.17 – Tubo de queda.


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Figura 12.18 – Profundidade das canalizações.


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12.5.3.4 Tipos de rede

O traçado da rede está relacionado diretamente à topografia da cidade. Existem, basicamente, três tipos de traçado:

- perpendicular: adotado em cidades atravessadas ou circundadas por cursos de água; a

rede compõe-se de vários coletores-troncos independentes.

Figura 12.19 – Traçado de rede do tipo perpendicular.

- leque: traçado próprio a terrenos acidentados. O coletor-troco corre pelo fundo dos valesou pela parte baixa das bacias. Os coletores secundários incidem em forma de leque ouespinha de peixe.

Figura 12.20 – Traçado de rede do tipo em leque.


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- radial ou distrital: traçado característico de cidades planas. A cidade é dividida emdistritos ou setores independentes.

Figura 12.21 – Traçado de rede do tipo radial ou distrital.

O fluxo de esgotos que uma tubulação lança em um poço de visita corre por canaletassituadas no fundo. Essas canaletas orientam o fluxo, possibilitando ao projetista concentrarmais ou menos vazão em determinados coletores.

A Figura 12.22 mostra, esquematicamente, a

planta de fundo de diversos tipos possíveis de poçosde visita. O início de uma canalização se faz semprecom uma ponta seca no terminal de limpeza.

Na Figura 4A, tem-se quatro pontas secas,indicando o início de quatro coletores. É o poçocaracterístico dos pontos altos.

Na Figura 4C, tem-se o poço de visitacaracterístico dos pontos baixos, para ondeconvergem três coletores e, nas demais, as diversas possibilidades de coletores situados nas encostas.

Figura 12.22 – Orientação do fluxo dosesgotos nos órgãos acessórios.

De acordo com a disposição das canaletas do fundo do poço de visitas, pode-se ter para uma mesma área soluções diferentes de traçado conforme mostra o exemplo da Figura12.23.


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23A

23B

23C

Figura 12.23 – Traçados de rede conforme orientação do fluxo.


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12.5.3.5 Critérios de projeto

A seguir, são relacionados alguns elementos e critérios utilizados para o projeto deuma rede coletora de esgotos.

• Populaçã o da área de projeto

Estudo de previsão populacional da área a ser atendida pelo projeto.

Há diversos processos utilizados para a previsão da população:

- aritmético;

- geométrico;

- comparação;

- extrapolação gráfica;

- curva logística;

- regressão, etc.

• Cálculo das vazões

Para o dimensionamento de cada trecho da rede coletora de esgotos, a vazão écalculada da seguinte forma:

- Para o início do plano:

cici xii Q LT Q +×=

- Para o final do plano:cf cf xf f Q LT Q +×=

onde:

Qi , Q f – vazão no trecho considerado inicial e final, em m;

T x i , T xf - coeficiente de contribuição linear inicial e final, em l/s.m;

Lci , Lcf – comprimento da rede contribuinte até o trecho considerado (inclusive o trecho), para o início e final do plano, em m;

Qci , Qcf – contribuição singular inicial e final, em l/s.

• Coeficiente de contribuição linear (T x )

É necessário considerar as seguintes contribuições: esgoto doméstico e águas deinfiltração.

- Para o início do plano (T xi)

TI L

QT

i

i xi += , em l/s.m


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- Para o final do plano (T x f )

TI L

QT

f

f

xf += , em l/s.m

onde:

Li , L f – comprimento total da rede de esgotos inicial e final, m;TI – taxa de contribuição de infiltração por metro de coletor, l/s.m;

iQ , f Q – contribuição média inicial e final de esgoto doméstico, em l/s, calculada da

seguinte forma:

864002 ii

i

q P K C Q

⋅⋅⋅=

(não inclui K 1, pois não se refere especificamente ao dia de maior consumo)

8640021 f f

f q P K K C Q⋅⋅⋅⋅

=

sendo:

C – coeficiente de retorno;

K 1 – coeficiente de máxima vazão diária;

K 2 – coeficiente de máxima vazão horária;

P i ,P f – população inicial e final, hab.;

qi , q f – consumo de água efetivo per capita inicial e final, (l/hab.dia).

• Taxa de contribuição de infiltração (TI)

As contribuições devido às infiltrações incluem águas que penetram nas tubulaçõesatravés de:

- juntas;

- parede dos condutos;

- estruturas dos poços de visita, tubos de inspeção e limpeza, terminal de limpeza, caixas de passagem estações elevatórias, etc.

Em geral, adota-se TI = 0,0005 l/s x m.

• Coeficiente de retorno (C)

É a relação entre o volume de esgoto recebido na rede de esgoto e o volume de águaefetivamente fornecido à população. A NBR-9649 recomenda o valor de 0,8 para ocoeficiente de retorno.

• Contribuição singular (Qc )


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Geralmente provém de indústrias, hospitais, escolas, quartéis, etc.

• Critérios de autolimpeza

Tradicionalmente utilizava-se a velocidade mínima de escoamento, independentementedo diâmetro da tubulação.

Mecanismo básico da ação de autolimpeza – força hidrodinâmica exercida sobre as paredes do conduto pelo escoamento de esgotoà a tendência atual é utilizar a tensão trativa para o dimensionamento da rede de esgotos.

• Tensão trativa

É definida como uma tensão tangencial exercida sobre a parede do conduto pelolíquido escoado.

Tensão trativa crítica – tensão mínima necessária para o início do movimento das partículas depositadas nas tubulações de esgoto.

A tensão trativa é calculada pela equação:

σ = γ .R H .I

onde:

σ - tensão trativa média, kgf/m2;

γ - peso específico do líquido, 1000 kgf/m3;

R H - raio hidráulico, m;

I - declividade da tubulação, m/m.

Segundo a SABESP, os coletores de esgoto devem ser dimensionados de modo que adeclividade a ser adotada deverá proporcionar a seguinte condição:

σ = 1000. R H .I ≥ 0,10 kgf/m2

• Declividade mínima

A declividade mínima que proporciona uma tensão trativa não inferior a 0,10 kgf/m2 écalculada por:

47,0min 0055,0

−

⋅= iQ I

onde I min é a declividade mínima em m/m e Qi em l/s.

• Declividade máxima

A máxima declividade admissível é aquela para a qual se tenha V f = 5 m/s e pode serobtida pela seguinte equação:

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max 65,4 −

⋅= f Q I

onde I max é a declividade máxima em m/m e Q f em l/s.


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• Velocidade crítica

Quando a velocidade final V f é superior à velocidade crítica (V c), a maior lâminaadmissível deve ser de 50% do diâmetro do coletor. A velocidade crítica é dada por:

H C R g V ⋅⋅= 6

• Vazão mínima

O menor valor de vazão a ser considerado deve ser de 1,5 l/s.

• Diâmetro mínimo

Empregar diâmetro mínimo de 100 mm para qualquer material.

• Profundidade mínima

O coletor deve ter profundidade mínima de 1,20 m.

• Lâmina mínima

A NBR-9649 de 1986 não faz referência à lâmina mínima, porém a experiência temmostrado que é recomendável que a lâmina mima seja 20% do diâmetro da tubulação.

• Lâmina máxima

A lâmina de água, para a vazão final (Q f ) não deve ser superior a 75% do diâmetro docoletor.

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