Dimensionamento de Coletores e Sumidouros

INST HIDROSSANITÁRIAS Fernando Moreno Suarte Júnior Engenheiro Civil Arquiteto e Urbanista Pós Graduado em Gestão Eficaz de Obras e Projetos Mestre em Engenharia AULA 10 DIMENSIONAMENTO DE COLETORES FOSSAS E SUMIDOUROS DIMENSIONAMENTO COLETEIROS DIMENSIONAMENTO COLETORES Exemplo Para o calculo do coletor e subcoletores utilizando a tabela vamos considerar o esquema da figura a seguir O desenho apresenta a planta baixa de um edifício contendo 3 áreas molhadas A1 A2 e A3 O edifício e o mesmo do exemplo anterior e tem 7 pavimentos DIMENSIONAMENTO COLETEIROS DIMENSIONAMENTO COLETORES As áreas molhadas A1 e A2 são iguais e tratase do mesmo banheiro da cujo somatório do numero de UHC dos aparelhos e Chuveiro de residência 2 Lavatório de residência 1 Ducha 2 Vaso sanitário 6 TOTAL 11 UHC DIMENSIONAMENTO COLETORES As áreas molhadas A3 se trata de uma cozinha e área de serviço cujo somatório do numero de UHC dos aparelhos e 2 Pias de residência 2x36 Tanque de lavar roupas 3 TOTAL 9 UHC DIMENSIONAMENTO COLETORES 9 UHC 11 UHC 11 UHC DIMENSIONAMENTO COLETORES O TRECHO AB recebe as contribuições de 7 andares da área molhada A1 perfazendo um número total de 11x7 77 UHC Utilizando a tabela para uma declividade de 1 encontraremos na primeira linha dessa coluna o número de 180 UHC que é maior do que 77UHC o que nos leva a um diâmetro para esse trecho de subcoletor de DN100mm O TRECHO BC recebe as contribuições de 7 andares das áreas molhadas A1 e A2 perfazendo um número total de 2x11x7 154 UHC Utilizando a tabela para uma declividade de 1 encontraremos na primeira linha dessa coluna o número de 180 UHC que continua sendo maior do que 154UHC permanecendo o diâmetro para esse trecho de subcoletor de DN100mm DIMENSIONAMENTO COLETORES O TRECHO DE recebe as contribuições de 7 andares da área molhada A3 perfazendo um número total de 9x7 63 UHC Utilizando a tabela 2651 para uma declividade de 1 encontraremos na primeira linha dessa coluna o número de 180 UHC que é maior do que 63UHC permanecendo o diâmetro para esse trecho de subcoletor de DN100mm O TRECHO EC é apenas uma mudança de direção não havendo a inserção de novas contribuições de esgoto no trecho Assim sendo o diâmetro do subcoletor permanece DN100m DIMENSIONAMENTO COLETORES O TRECHO CF recebe as contribuições de 7 andares das áreas molhadas A1 A2 e A3 perfazendo um número total de 2x11x71549x763 217UHC Utilizando a tabela 2651 para uma declividade de 1 encontraremos na segunda linha dessa coluna o número de 700 UHC que é maior do que 217UHC o que nos leva a um diâmetro para esse trecho de coletor predial de DN150mm A escolha da declividade dos subcoletores e do coletor deve ser tal que permita a ligação com o coletor público pois se o coletor predial chegar abaixo deste último exigirá a implantação de uma unidade elevatória Na prática verificase a profundidade do coletor público e fazse um nivelamento topográfico para se verificar se esta ligação é possível DIMENSIONAMENTO COLETORES 100mm 100mm 100mm 100mm 150mm Caixa de Gordura É um dispositivo em forma de tanque retentor com um septo dividindoo em duas câmaras receptora e vertedora A comunicação entre as câmaras se faz pelo fundo garantindo o fechamento hídrico A gordura que flutua na água se acumula na parte superior da câmara receptora onde deve ser removida periodicamente As caixas de gordura devem ser instaladas nos ramais prediais das pias de cozinh Sendo N o número de pessoas servidas ESGOTOS DOMÉSTICOS A sua composição é essencialmente orgânica compreendendo as águas que contêm a matéria originada pelos dejetos humanos no esgotamento de peças sanitárias e as águas servidas provenientes das atividades domésticas tais como banho lavagens de pisos utensílios roupas Incluem também os efluentes das instalações sanitárias de estabelecimentos comerciais de empresas e instituições O seu volume depende exclusivamente do número de pessoas atendidas Os esgotos domésticos podem ser divididos em Águas negras parcela proveniente das instalações sanitárias contendo fezes e urina Águas cinzas parcela proveniente de banhos lavagens e demais usos domésticos ESGOTOS INDUSTRIAIS A sua composição pode variar de orgânica a mineral geralmente mais rica em sólidos dissolvidos minerais do que os esgotos domésticos Compreendem os resíduos orgânicos de indústria de alimentos matadouros e outros com predominância da agroindústria as águas residuárias procedentes de indústrias de metais químicas e outros as águas residuárias procedentes de indústrias de cerâmica água de refrigeração e de tantos outros ramos da indústria Nos efluentes industriais há uma fração associada às instalações sanitárias dos funcionários e aos refeitórios usualmente com características similares às dos esgotos domésticos DIMENSIONAMENTO TESTE DE PERCOLAÇÃO DO SOLO Um ensaio de percolação no solo ou teste de percolação é uma forma de avaliar a taxa de absorção ou permeabilidade do solo em uma determinada área Sua finalidade é fornecer o coeficiente de percolação do solo o qual é indispensável para o dimensionamento de sumidouros fossas absorventes e campos de absorção Figura 13 Um teste prático pode ser feito como segue GRÁFICO PARA DETERMINAR O COEFICIENTE DE PERCOLAÇÃO Coeficiente de infiltração Por definição o coeficiente de infiltração representa o número de litros que 1 m² de área de infiltração do solo é capaz de absorver em um dia O coeficiente Ci é fornecido pelo gráfico acima ou pela seguinte fórmula Ci 490 t 25 Onde Ci coeficiente de infiltração litrosm²dia t tempo de percolação minuto Exemplo 1 Determinar o coeficiente de infiltração com os seguintes dados O teste de infiltração de um terreno indicou o tempo t igual a 4 minutos para o abaixamento de 1 cm na escala graduada Qual o coeficiente de infiltração do terreno Ci 490 t 25 490 4 25 490 65 754 litrosm²dia Tabela 3 Absorção relativa do solo Tipos de solos Coeficiente de infiltração litrosm² x dia Absorção relativa Areia bem selecionada e limpa variando a areia grossa com cascalho Maior que 90 Rápida Areia fina ou silte argiloso ou solo arenoso com humos e turfas variando a solos constituídos predominantemente de areia e silte 60 a 90 Média Argila arenosa eou siltosa variando a argilosa ou silte argiloso de cor amarela vermelha ou marrom 40 a 60 Vagarosa Argila de cor amarela vermelha ou marrom medianamente compacta variando a argila pouco siltosa eou arenosa 20 a 40 Semiimpermeável Rocha argila compacta de cor branca cinza ou preta variando a rocha alterada a argilosa medianamente compacta de cor avermelhada Menor que 20 Impermeável Execução do teste prático Cavar um buraco de 30 cm x 30 cm cuja profundidade deve ser a do fundo da vala no caso do campo de absorção ou a profundidade média em caso de sumidouro e fossa absorvente Colocar cerca de 5 cm de brita miúda no fundo do buraco Encher o buraco de água e esperar que seja absorvida Repetir a operação por várias vezes até que o abaixamento do nível da água tornese o mais lento possível Medir com um relógio e uma escala graduada em centímetros o tempo gasto em minutos para um abaixamento de 1 cm Este tempo t é por definição o tempo de percolação tempo medido à profundidade média De posse do tempo t podese determinar o coeficiente de percolação TANQUE SÉPTICO 4523 Tanque séptico São unidades simples e econômicas de tratamento em nível primário nas quais ocorre simultaneamente em câmara única ou em série a sedimentação dos sólidos sedimentáveis e a digestão anaeróbica do lodo que permanece acumulado no fundo durante alguns meses tempo suficiente para sua estabilização Na superfície ficam os sólidos não sedimentados como óleos graxas gorduras e outros materiais que formam a espuma também decomposta anaerobiamente A Figura 15 ilustra o funcionamento geral de um tanque séptico A maior aplicação dos tanques sépticos ocorre em soluções individuais de tratamento tais como habitação unifamiliar e edificações maiores isoladas providas com abastecimento de água Entretanto poderão ser utilizados em soluções coletivas especificamente as pequenas vazões As fases do processo de tratamento no tanque séptico estão descritas separadamente para facilitar o entendimento no entanto acontecem simultaneamente Retenção o esgoto é detido na fossa por um período racionalmente estabelecido que pode variar de 12 a 24 horas dependendo das contribuições afluentes Tabela 5 Decantação simultaneamente à fase de retenção processase uma sedimentação de 60 a 70 dos sólidos em suspensão contidos nos esgotos formandose o lodo Flotação parte dos sólidos não decantados formados por óleos graxas gorduras e outros materiais misturados com gases elevase flota para a superfície livre do líquido no interior do tanque séptico e é denominada de espuma Digestão tanto o lodo quanto a espuma são atacados por bactérias anaeróbias provocando uma destruição total ou parcial de organismos patogênicos Redução de volume na digestão resultam gases líquidos e acentuada redução de volume dos sólidos retidos e estabilizados Efluente líquido o efluente líquido apresenta ainda elevada DBO portanto necessita de disposição cuidadosa para impedir a contaminação de águas subterrâneas e cursos de água a Afluentes ao tanque séptico O tanque séptico é projetado para receber todos os despejos domésticos de cozinhas lavanderias domiciliares lavatórios vasos sanitários banheiros chuveiros micróbios ralos de piso de compartimento interior e outros Nessas condições o tratamento de efluentes mais sustentável deve considerar a separação de um ciclo de efluentes relacionado com a urina e as fezes denominadas águas negras e um ciclo de águas cinzas relacionadas às águas de banho de cozinha e de lavagem de roupas As águas negras são conduzidas principalmente ao tanque séptico cujo efluente líquido segue depois para o sumidouro enquanto para as águas cinzas provenientes da pia da cozinha recomendase colocar uma caixa de gordura na saída da habitação indo em seguida também para o tanque séptico As águas cinzas originárias de banho e de lavagem juntamse numa caixa de passagem que daí poderão ser conduzidas diretamente para o sumidouro ou serem reaproveitadas b Dimensionamento Fórmula de cálculo do volume requerido para o tanque séptico conforme a norma brasileira V 1000 N C T K Lf 02 Onde V volume útil em litros N número de pessoas ou unidades de contribuição C contribuição de esgoto em litropessoa x dia ou em litrounidade x dia Tabela 4 T período de detenção em dias Tabela 5 K taxa de acumulação de lodo digerido em dias equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco Tabela 6 Lf contribuição de lodo fresco em litropessoa x dia ou em litrounidade x dia Tabela 4 Tabela 4 Contribuição diária de esgoto C e de lodo fresco Lf por tipo de prédio e de ocupante Tabela 5 Período de detenção T dos despejos por faixa de contribuição diária Contribuição diária L Até 1500 De 1501 a 3000 De 3001 a 4500 De 4501 a 6000 De 6001 a 7500 De 7501 a 9000 Mais que 9000 Tempo de detenção T Dias 100 092 083 075 067 058 05 Horas 24 22 20 18 16 14 12 Tabela 6 Taxa de acumulação total de lodo K em dias por intervalo entre limpezas e temperatura do mês mais frio Intervalo entre limpezas anos 1 2 3 4 5 Valores de K por faixa de temperatura Ambiente t em ºC 10 10t20 20 65 105 97 74 145 137 14 185 177 225 217 Tabela 7 Profundidade útil mínima e máxima por faixa de volume útil Volume útil m³ Até 60 De 60 a 100 Mais de 100 Profundidade útil mínima m 120 150 180 Profundidade útil máxima m 220 250 280 CORTE PLANTA Entrada Entrada SAÍDA NT NA 60 cm 60 cm 60 cm 5 cm 5 cm 10 pc 100 PVC 100 PVC 550 550 2 80 cm 2 80 cm 2 60 cm 2 60 cm 2 60 cm 2 60 cm 2 60 cm 2 60 cm 2 60 cm 2 60 cm 2 60 cm 5 cm 5 cm TANQUE SÉPTICO DE CÂMARAS EM SÉRIE NT ENTRADA Ø 100 PVC VARIÁVEL 60 cm a 5 cm a 5 cm a 5 cm PAREDES INTERNAS COM ORIFÍCIOS a 30 cm a 3 cm 23 DO VOLUME ½ DO VOLUME a 3 cm a 5 cm NA 13 h ¼ DO VOLUME FUNDO FALSO FILTRO ANAERÓBIO TUBO PERFURADO OU CALHA DE COLETA SAÍDA EFLUENTE FINAL Ø 100 PVC LEITO FILTRANTE BRITA N 4 LAJE PERFURADA TUBO PERFURADO OU CALHA DE COLETA SAÍDA Ø 100 PVC LEITO FILTRANTE ÁREA TOTAL DOS ORIFÍCIOS 005 h ENTRADA Ø 100 PVC PROJEÇÃO DE ABERTURA 60 cm 150 m ¼ DO VOLUME a 3 cm Sumidouro Os sumidouros também conhecidos como poços absorventes são escavações feitas no terreno para disposição final do efluente do tanque séptico que se infiltram no solo por meio da área vertical parede Figura 19 a Dimensionamento do sumidouro As dimensões dos sumidouros são determinadas em função da área de infiltração necessária m² que depende da capacidade de absorção do terreno Tabela 3 e calculada pela fórmula A V Ci 03 Onde A área de infiltração em m² superficie lateral Como segurança a área do fundo não deverá ser considerada pois logo se colmata V volume de contribuição diária de esgotos em litrosdia que resulta da multiplicação do número de contribuintes N pela contribuição unitária de esgotos C conforme Tabela 6 Ci coeficiente de infiltração ou percolação litrosm² x dia obtido no gráfico da Figura 14 Conhecida a área necessária calculase a profundidade do sumidouro cilíndrico através da fórmula h A π D 04 Onde h profundidade necessária em metros A área necessária em m² π constante 314 D diâmetro adotado em metros b Detalhes construtivos O sumidouro deve ser construído com paredes de alvenaria de tijolos ou blocos assentados com juntas livres ou de anéis ou placas prémoldados de concreto convenientemente furados Devem ter no fundo enchimento de cascalho brita n 3 ou n 4 com altura igual ou maior que 050 m A laje de cobertura do sumidouro deve ficar acima do nível do terreno construída em concreto armado e dotada de abertura de inspeção de fechamento hermético cuja menor dimensão será de 060 m Em torno da laje recomendase fazer um aterro compactado formando uma plataforma com a finalidade de proteger a base desviar as águas de chuva e dificultar a penetração de roedores Na construção do sumidouro manter a distância mínima de 150 m entre o fundo do poço e o nível do lençol freático Não atendida esta exigência a altura útil do sumidouro deverá ser reduzida aumentandose o número destes a fim de obedecer a área vertical parede inicialmente calculada Quando necessária a construção de dois ou mais sumidouros a distância mínima entre eles deverá ser de 300 m no mínimo e a divisão do esgoto feita por meio de caixa de distribuição Dependendo da situação local poderá ser adotada alternativa com geometria diferente desde que mantenha a área lateral calculada Edificação Tanque séptico Caixa de distribuição Sumidouro D Sumidouro Tampões de inspeção de fechamento hermético 060 m Observação 1 Diâmetro mínimo dos furos 0015 m 2 Distância máxima entre os furos horizontal eou vertical 020 m 3 Distância mínima entre sumidouros D 3 d ou 30 m EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO Dimensione o Tanque Séptico e Sumidouro para uma edificação de médio padrão com 8 moradores Dados Tempo de limpeza 2 anos Ci 754 litrosm²dia Tanque Séptico V 1000 N C T K L₁ Tabela 4 Contribuição diária de esgoto C e de lodo fresco Lf por tipo de prédio e de ocupante Prédio 1 Ocupantes permanentes Residência Padrão alto Padrão médio Padrão baixo Alojamento provisório 2 Ocupantes temporários Fábrica em geral Escritório Edifícios públicos ou comerciais Escola externatos e locais de longa permanência Bares Restaurantes e similares Cinema teatros e locais de curta permanência Sanitários públicos Unidade Contribuição de esgoto C Contribuição de lodo fresco Lf Pessoalitros 160 1 Pessoalitros 130 1 Pessoalitros 100 1 Pessoalitros 80 1 Pessoalitros 70 03 Pessoalitros 50 02 Pessoalitros 50 02 Pessoalitros 50 02 Pessoalitros 6 01 Refeições 25 01 Lugar 2 002 Vaso 480 4 8 pessoas 130 litros 1040 litros Limpeza com 2 anos temperatura 20 Tanque Séptico V 1000 8 130 1 97 1 V 2816 litros V Área Altura Observação Adotar profundidade conforme tabela Adotar largura e definir comprimento Volume 2816 litros 282m³ V Área Altura 282 Área 130m Área 28213 Área 217m² Área Comprimento Largura 217 Comprimento 110m Comprimento 217110 Comprimento 197m Dimensões da Fossa Comprimento 200m Largura 110m Profundidade 130m Sumidouro V 8 130 1040 litros Ci 754 litrosm²dia A 1040 1380m² 754 Sumidouro h 1380 439m 314100 A 1380m² Sumidouro Adotar dois sumidouros h 439 2 unidas 220m Dimensões da Fossa Sumidouro 1 Diâmetro 100m Profundidade 220m Sumidouro 2 Diâmetro 100m Profundidade 220m Dimensões da Fossa Sumidouro 1 Diâmetro 100m Profundidade 220m Sumidouro 2 Diâmetro 100m Profundidade 220m Dimensões da Fossa Comprimento 200m Largura 110m Profundidade 130m EXERCÍCIO Dimensione o Tanque Séptico e Sumidouro para uma edificação de alto padrão com 10 usuários Dados Tempo de limpeza 2 anos Ci 812 litrosm²dia