Material Didático de Instalações Hidráulicas: Esgoto e Drenagem

Instalações Hidráulicas Esgoto e Drenagem SCHOLA DIGITAL 2018 Material Didático de Leitura Obrigatória utilizado na Disciplina de Instalações Hidráulicas Esgoto e Drenagem Revisão 00 de Janeiro de 2018 ÍNDICE UNIDADE 1 ESGOTOS PREDIAIS Aula 1 Contexto e Conceitos1 Aula 2 Classificação e Projetos18 Aula 3 Dimensionamento32 UNIDADE 2 ESGOTO URBANO E DESTINAÇÕES Aula 4 Sistema Público de Esgotos48 Aula 5 Tratamento de Esgotos I56 Aula 6 Tratamento de Esgotos II72 UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL Aula 7 Águas Pluviais82 Aula 8 Instalações Prediais90 Aula 9 Reutilização de APs105 UNIDADE 4 DRENAGEM URBANA Aula 10 Generalidades109 Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem121 Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem130 Instalações Hidráulicas Esgoto e Drenagem Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 1 Unidade 1 Esgotos Prediais Aula 1 Contextos e Conceitos Uma instalação predial de Esgotos Sanitários visa atender às exigências mínimas de habitação em relação à higiene segurança economia e conforto dos usuários O objetivo original desta aula é de fornecer subsídios que permitam o projeto de instalações de esgotos sanitários em edificações ou unidades domiciliares sem levar em consideração o destino final dos esgotos sanitários 1 Generalidades e Definições É característico de qualquer comunidade humana o consumo de água como uma necessidade básica para desempenho das diversas atividades diárias e consequentemente a geração de águas residuárias sem condições de reaproveitamento A água consumida deve ser de procedência conhecida requerendo na maioria das vezes tratamento prévio para que ao atingir os pontos de consumo a mesma esteja qualificada com um grau de pureza que possa ser utilizada de imediato para o fim a que se destina As instalações necessárias para que a água seja captada tratada transportada e distribuída nos pontos de consumo constituem o sistema de abastecimento de água Os processos de consumo da água na sua maioria geram vazões de águas residuárias que por não disporem de condições de reutilização devem ser coletadas e transportadas para locais afastados da comunidade de modo mais rápido e seguro onde de acordo com as circunstâncias deverão passar por processos de depuração adequados antes de serem lançadas nos corpos receptores naturais Este condicionamento é necessário para preservar o equilíbrio ecológico no ambiente atingido direta ou indiretamente pelo lançamento Este serviço é executado pelo sistema de esgotos sanitários Paralelamente à operação dos serviços citados devem também ser drenadas as águas de escoamento superficial em geral vazões sazonais de origem pluvial através de um sistema de galerias e canais para os corpos receptores de maior porte da área tais como Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 2 córregos rios lagos etc A existência desse conjunto de condutos artificiais de esgotamento denominado de sistema de drenagem pluvial ou sistema de esgotos pluviais é fundamental para preservação da estrutura física salubre pela redução ou controle dos efeitos adversos provocados pela presença incontrolada dessas vazões Entendese pois que a existência dos serviços descritos é essencial para o bemestar de todos Por definição esse conjunto de serviços compõe o denominado Saneamento Básico e tradicionalmente tem sido de responsabilidade pelo menos no seu gerenciamento do poder público É fundamental também observarse que a boa operação e confiabilidade dos sistemas que compõem as atividades de Saneamento Básico respondem diretamente por melhores condições de saúde conforto e segurança e produtividade em uma população urbana 11 Classificação das Águas A expansão demográfica e o desenvolvimento tecnológico trazem como consequência imediata o aumento de consumo de água e a ampliação constante do volume de águas residuárias não reaproveitáveis que quando não condicionadas de modo adequado acabam poluindo as áreas receptoras causando desequilíbrios ecológicos e destruindo os recursos naturais da região atingida ou mesmo dificultando o aproveitamento desses recursos naturais pelo homem Essas águas conjuntamente com as de escoamento superficial e de possíveis drenagens subterrâneas formarão as vazões de esgotamento ou simplesmente esgotos Sendo assim de acordo com a sua origem os esgotos podem ser classificados tecnicamente da seguinte forma Esgoto sanitário ou doméstico ou comum Esgoto industrial Esgoto pluvial Denominase de esgoto sanitário toda a vazão esgotável originada do desempenho das atividades domesticas tais como lavagem de piso e de roupas consumo em pias de cozinha e esgotamento de peças sanitárias como por exemplo lavatórios bacias sanitárias e ralos de chuveiro O chamado esgoto industrial é aquele gerado através das atividades industriais salientandose que uma unidade fabril onde seja consumida água no processamento de sua Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 3 produção gera um tipo de esgoto com características inerentes ao tipo de atividade esgoto industrial e uma vazão tipicamente de esgoto doméstico originada nas unidades sanitárias pias bacias lavatórios etc O esgoto pluvial tem a sua vazão gerada a partir da coleta de águas de escoamento superficial originada das chuvas e em alguns casos lavagem das ruas e de drenos subterrâneos ou de outro tipo de precipitação atmosférica 2 Sistemas de Esgotos Para que sejam esgotadas com rapidez e segurança as águas residuárias indesejáveis fazse necessário a construção de um conjunto estrutural que compreende canalizações coletoras funcionando por gravidade unidades de tratamento e de recalque quando imprescindíveis obras de transporte e de lançamento final além de uma série de órgãos acessórios indispensáveis para que o sistema funcione e seja operado com eficiência Esse conjunto de obras para coletar transportar tratar e dar o destino final adequado às vazões de esgotos compõe o que se denomina de Sistema de Esgotos O conjunto de condutos e obras destinados a coletar e transportar as vazões para um determinado local de convergência dessas vazões é denominado de Rede Coletora de Esgotos Portanto por definição a rede coletora é apenas uma componente do sistema de esgotamento Para se projetar convenientemente as instalações é necessário que Promovase o rápido escoamento dos esgotos isto é conseguido através de traçados convenientes evitandose curvas verticais e horizontais No caso de necessidade as curvas devem ser preferencialmente de 45o Quando inevitável as curvas de 90o deverão ser de raios longos utilizandose peças de inspeção antes e depois das mesmas As ligações entre canalização deverão ser feitas sempre que possível através do traçado mais curto com prioridade para a de maior diâmetro Vedese a passagem de gases e animais das tubulações para o interior dos edifícios provendose todas as peças ou canalizações ligadas a elas de fecho hídrico coluna líquida de 50 mm de altura no mínimo que deve ser mantido sob quaisquer condições de funcionamento da rede Impeçase a poluição da água de consumo e de gêneros alimentícios evitando as interconexões bem como a passagem de canalizações de água em rebaixos de pisos ou canaletas de águas servidas De qualquer maneira a existência de Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 4 vazamentos na canalização de esgotos pode causar problemas de contaminação da água de abastecimento e de gêneros alimentícios Impeçase vazamentos escapamentos de gases e formação de depósitos no interior das tubulações para se evitar vazamentos é aconselhável que a instalação antes de ser posta em funcionamento seja submetida ao teste de fumaça ou outro qualquer a fim de se detectar possíveis falhas na execução da mesma Devem ser evitados colos que permitam a deposição de material particulado presente nos esgotos Devese prover as tubulações de inspeções peças especiais ou causas de inspeção que permitam a manutenção da rede através da introdução de equipamentos utilizados na limpeza das mesmas Por fim a durabilidade das instalações está diretamente ligada à qualidade do material empregado que deve ser resistente à corrosão e da execução dos serviços por isso a instalação não deve nunca estar solidária à estrutura do prédio Permitase a ventilação contínua da rede pública coletora de esgotos está é conseguida através da manutenção de canalização abertas à atmosfera e ligadas diretamente à rede pública sem nenhuma obstrução Tal condição é satisfeita pelas instalações de ventilação que apresentam como único objetivo a veiculação de gases e de ar 21 Funções e Requisitos de Desempenho O sistema predial de esgoto sanitário SPES como dito é um conjunto de tubulações e acessórios o qual destinase a coletar e conduzir o esgoto sanitário a uma rede pública de coleta ou sistema particular de tratamento Além desta função básica o SPES deve atender aos seguintes requisitos segundo a norma brasileira NBR 8160 Sistemas prediais de esgotos sanitários Projeto e execução ABNT 1999 Analogamente às caracterizações do tópico 2 temse Deve ser garantida a qualidade da água de consumo Permitir o rápido escoamento da água utilizada e dos despejos introduzidos evitando a ocorrência de vazamentos e a formação de depósitos no interior das tubulações Impedir que os gases provenientes do interior do SPES atinjam áreas de utilização Deverá haver uma separação absoluta em relação ao sistema predial de águas pluviais Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 5 A contaminação da água de consumo deve ser evitada protegendose tanto o interior dos sistemas de suprimento como os ambientes receptores A necessidade de viabilizar o rápido e seguro escoamento do esgoto sanitário assim como garantir o funcionamento adequado dos fechos hídricos deve ser considerada desde a concepção do SPES A velocidade do escoamento nos trechos horizontais está associada à eficiência no transporte dos materiais sólidos evitando que estes venham se depositar no fundo das tubulações Nos trechos verticais a velocidade do escoamento influencia significativamente nas pressões pneumáticas desenvolvidas no interior das tubulações Já os fechos hídricos funcionarão adequadamente se os mesmos não se romperem uma vez que os mesmos impedem que os gases no interior das tubulações penetrem no ambiente conforme já comentado Esta condição de não rompimento será garantida se as variações das pressões pneumáticas no interior do sistema forem limitadas Os fenômenos que induzem as variações das pressões pneumáticas serão discutidos posteriormente A separação absoluta do SPES em relação ao sistema predial de águas pluviais deve ser garantida assegurando a inexistência de ligação entre tais sistemas 22 Constituição São separados como proposto a seguir 221 Subsistemas do Sistema Predial de Esgoto Sanitário O SPES pode ser dividido nos seguintes subsistemas Coleta e Transporte de Esgoto Ventilação O subsistema de coleta e transporte é composto pelo conjunto de aparelhos sanitários tubulações e acessórios destinados a captar o esgoto sanitário e conduzilo a um destino adequado O subsistema de ventilação por sua vez consta de um conjunto de tubulações eou dispositivos destinados a assegurar a integridade dos fechos hídricos de modo a impedir a passagem de gases para o ambiente utilizado assim como conduzir tais gases à atmosfera Outra classificação que tem sido frequentemente utilizada considera o sistema de aparelhos sanitários independente do de esgoto sanitário já que o mesmo consiste em uma Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 6 interface entre aqueles dois sistemasNeste documento está sendo considerada a primeira classificação citada tendo em vista que o escoamento no interior dos aparelhos sanitário influencia o escoamento no sistema de esgoto sanitário Na Figura abaixo é apresentado um esquema do sistema predial de esgoto sanitário 222 Componentes 2221 SUBSISTEMA DE COLETA E TRANSPORTE a Aparelhos Sanitários Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 7 Com a função básica de coletar os dejetos os aparelhos sanitários devem propiciar uma utilização confortável e higiênica por parte do usuário Entre os aparelhos sanitários usuais encontramse a bacia sanitária o lavatório a banheira o bidê etc b Desconectores Um desconector tem por função através de um fecho hídrico próprio vedar a passagem de gases oriundos das tubulações de esgoto para o ambiente utilizado Tal contenção ocorre através da manutenção do referido fecho hídrico por meio do controle das ações atuantes sobre o mesmo Entre estas ações vale citar a autosifonagem a sifonagem induzida a sobrepressão e a evaporação Exemplos de desconectores são a caixa sifonada o ralo sifonado e os sifões Observar As caixas sifonadas recebem o esgoto de vários ramais de descarga encaminhandoos para o tubo de queda através de um ramal de esgoto estas definições são apresentadas a seguir Anteriormente dispunhase apenas de caixas sifonadas onde as entradas 3 para a caixa 100 x 100 x 50 e 7 para a caixa 150 x 150 x 50 estavam dispostas seguindo um determinado ângulo 45 ou 90 Atualmente existe no mercado uma caixa sifonada que permite ângulos diferenciados entre as entradas e a saída da mesma o que evita uma patologia bastante comum nos SPES no Brasil o aquecimento das tubulações para a obtenção de desvios Nas Figuras são ilustradas a referida caixa sifonada Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 8 c Tubulações As tubulações do sistema predial de esgoto sanitário compreendem os ramais de descarga e de esgoto tubos de queda subcoletores e coletores Suas respectivas definições são as seguintes Ramal de Tubulação que recebe diretamente os efluentes dos aparelhos de descarga Ramal de Esgoto Tubulação usualmente horizontal que recebe os efluentes dos ramais de descarga diretamente ou através de um desconector caixa sifonada por exemplo Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 9 Tubo de Queda Tubulação vertical para a qual se dirigem os efluentes dos ramais de esgoto e de descarga Subcoletor Tubulação horizontal que recebe efluentes dos tubos de queda eou dos ramais de esgoto Coletor É a tubulação horizontal que se inicia a partir da última inserção do subcoletor ou ramal de descarga ou ramal de esgoto e estendese até o coletor público ou sistema particular de tratamento e disposição de esgoto d Conexões Elementos cuja função é interligar tubos tubos e aparelhos sanitários tubos e equipamentos além de viabilizar mudanças de direção e diâmetro da tubulação São Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 10 exemplos o Tê o cotovelo a junção simples curvas etc nos mais variados diâmetros conforme ilustra a Figura Os desvios na horizontal das tubulações do sistema de esgoto sanitário devem ser efetuados com peças com ângulo central igual ou inferior a 45 Em função disso as conexões disponíveis no mercado possibilitavam desvios a 45 ou a 90 vertical ou horizontal Atualmente dispõese de algumas conexões que permitem desvios em ângulos variáveis sempre inferiores a 45 tal como a representada na Figura Este tipo de conexão evita o aquecimento de tubos para a obtenção de desvios e Caixas de Gordura Tratase de um dispositivo complementar cuja finalidade é a retenção de substâncias gordurosas contidas no esgoto Na Figura abaixo é apresentado um esquema de uma caixa de gordura préfabricada em material plástico e uma caixa de gordura em argamassa Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 11 f Dispositivos de Inspeção São elementos complementares através dos quais temse acesso ao interior do sistema de maneira a possibilitar inspeções e desobstruções eventuais A caixa de inspeção e as conexões com uma das derivações com um plug ou com um cap são dispositivos de inspeção bastante usados A Figura ilustra uma junção simples com um plug Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 12 A Figura abaixo mostra uma caixa de inspeção em argamassa e uma caixa de inspeção préfabricada em material plástico 2222 SUBSISTEMA DE VENTILAÇÃO O subsistema de ventilação pode ser composto apenas de ventilação primária ou pelo conjunto de ventilação primária e secundária A ventilação primária constituise no prolongamento do tubo de queda além da cobertura do prédio denominado tubo ventilador primário enquanto que a ventilação secundária consiste de ramais e colunas de ventilação ou de apenas colunas de ventilação Não obstante a ventilação secundária pode ser configurada também pela utilização de dispositivos de admissão de ar os quais podem substituir ramais e colunas de ventilação A eficiência deste subsistema será satisfatória na medida em que os fechos hídricos sejam preservados As definições destes componentes são as seguintes Tubo Ventilador Primário é o prolongamento do tubo de queda além da cobertura do prédio cuja extremidade deve ser aberta à atmosfera Ramal de Ventilação Tubulação que conecta o desconector ramal de descarga ou ramal de esgoto à coluna de ventilação Coluna de Ventilação Tubulação vertical que abrange um ou mais andares com a extremidade superior aberta ou conectada a um barrilete de ventilação Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 13 Barrilete de Ventilação Consta de uma tubulação horizontal aberta à atmosfera na qual são conectadas as colunas de ventilação quando necessário Dispositivos de Admissão de Ar Elementos cuja finalidade é a atenuação das flutuações das pressões pneumáticas desenvolvidas no interior das tubulações 3 Tipos de Escoamento Os tipos de escoamentos que se estabelecem em um sistema predial de esgoto sanitário variam por trechos da configuração Com relação ao subsistema de coleta e transporte do esgoto sanitário nos trechos horizontais ramais de descarga e de esgoto subcoletores e coletores admitese que o escoamento seja em canal Nos trechos verticais tubo de queda o escoamento é anular isto é uma lâmina de água escoa pelas paredes do tubo em forma de anel e no interior deste há escoamento de ar Quanto ao subsistema de ventilação admitese que o escoamento de ar se desenvolva sob regime permanente e forçado Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 14 4 Fenômenos Ocorrentes nos SPESs 41 Estabelecimento da Velocidade Terminal Conforme já comentado no item anterior o escoamento de esgoto no tubo de queda é considerado anular isto é o esgoto escoa no formato de um cilindro oco aderido à parede do tubo A velocidade de escoamento deste cilindro é crescente até atingir um valor máximo e constante a qual é denominada velocidade terminal A distância ao longo do eixo do tubo de queda entre o ramal mais a jusante que está contribuindo de cima para baixo e o ponto onde o escoamento atinge a velocidade terminal é denominado comprimento terminal Este comprimento é relativamente curto situandose normalmente entre 30 e 40 m A determinação da velocidade e comprimento terminais é importante para a estimativa das vazões de ar no núcleo do tubo de queda conforme será abordado posteriormente A Figura abaixo apresenta o perfil de distribuição de velocidades na seção transversal 42 Ações Sobre os Fechos Hídricos 421 Ações Decorrentes do Escoamento O escoamento do esgoto nas tubulações horizontais deve ser a conduto livre e nos trechos verticais deve ser anular uma vez que deve ser evitado o desenvolvimento de cargas hidrostáticas no interior das tubulações Estas restrições também podem evitar distúrbios excessivos das pressões pneumáticas no interior do sistema que podem ter origem nos fenômenos de autosifonagem sifonagem induzida e sobrepressão de acordo com a AMERICAN SOCIETY OF PLUMBING ENGINEERS ASPE 1991 Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 15 A autosifonagem atua sobre um fecho hídrico quando através deste ocorre uma descarga Nesta situação desenvolvese uma depressão a jusante do fecho hídrico o qual poderá ser rompido dependendo da magnitude desta depressão A figura ilustra o desenvolvimento deste fenômeno A sifonagem induzida igualmente impõe depressões a jusante de um determinado fecho hídrico com a diferença que o escoamento não se desenvolve através deste fecho hídrico mas sim ao longo de outras tubulações conectadas a ele conforme se observa na Figura a seguir Por outro lado quando a jusante do fecho hídrico forem desenvolvidas pressões positivas ocorre a sobrepressão Este fenômeno pode fazer com que os gases borbulhem através do fecho hídrico e atinjam o ambiente A Figura da página abaixo apresenta tais fenômenos onde percebese que a sobrepressão surge em regiões próximas ao encontro do tubo de queda com o subcoletor devido à mudança de direção do escoamento Aula 1 Contextos e Conceitos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 16 É salientado também o problema gerado pela formação de espumas devido ao uso de detergentes A espuma dificulta a ventilação do sistema e tende a propagarse através das tubulações nos primeiros andares podendo atingir os fechos hídricos e conseqüentemente penetrar nos ambientes 422 Ações Independentes do Escoamento A evaporação a tiragem térmica e a ação do vento no topo do tubo de queda são fenômenos que podem atuar nos fechos hídricos independentemente do sistema estar em uso A tiragem térmica é função da diferença entre as temperaturas do ar no interior das tubulações temperatura interna e no meio ambiente temperatura externa Se a temperatura interna for superior à externa se desenvolverão depressões pneumáticas no interior do tubo de queda uma vez que neste caso o ar tende a sair do tubo de queda para atingir o meio ambiente Sendo a temperatura interna inferior à externa invertese o sentido do fluxo do ar e sobrepressões se estabelecerão no interior do tubo de queda Aula 1 Contextos e Conceitos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 17 Onde htq é a altura do tubo de queda ρi é a densidade do ar interno ρe é a densidade do ar externo A ação do vento no topo do tubo de queda pode gerar depressões ou sobrepressões no interior do sistema o que depende da posição da ponta do tubo de queda em relação à cobertura da edificação A Figura abaixo ilustra o fenômeno As perdas de fecho hídrico por evaporação dependem do tempo de exposição do mesmo ao ambiente maior tempo de exposição causa maior perda temperatura e umidade relativa do ar ambiental e do coeficiente de evaporação do sifão Em locais onde associamse altas temperaturas e baixos valores de umidade relativa do ar maiores são as perdas por evaporação Outro fenômeno ainda a ser citado é o congelamento do fecho hídrico que pode ocorrer em regiões de baixa temperatura inviabilizando assim o escoamento não sendo comum no Brasil Baseado e adaptado de ABNT GONÇALVES 2000 GRAÇA 1985 Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 2 Classificação e Projetos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 18 Aula 2 Classificação e Projetos O critério básico de classificação do Sistema Predial de Esgoto Sanitário referese ao tipo de ventilação existente no mesmo Assim serão apresentados nesta aula os tipos e classificações pertinentes e usuais bem como algumas tipificações alternativas mas não menos interessantes Ademais serão inseridos os conceitos de Projetos tópico este fundamental para a próxima etapa de dimensionamento 1 Tipologias 11 SPESs com Ventilação Primária e Secundária São divididas em duas sendo elas apresentadas a seguir 111 Ventilação através do tubo ventilador primário coluna e ramais de ventilação Esta tipologia encontrase ilustrada na Figura A linha contínua representa o subsistema de coleta e transporte de esgotos sanitários aparelhos sanitários ramais de descarga e de esgoto tubo de queda subcoletores e coletores Já a linha pontilhada representa o subsistema de ventilação O subsistema de ventilação desta tipologia dividese em primário e secundário A ventilação primária é basicamente a extensão do tubo de Aula 2 Classificação e Projetos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 19 queda além do ramal conectado mais elevado esta extensão é denominada tubo ventilador primário e sua extremidade fica em contato com a atmosfera Já a ventilação secundária é composta de colunas e ramais de ventilação 112 Ventilação através do tubo ventilador primário e coluna de ventilação Esta tipologia conforme Figura abaixo diferenciase da tipologia anterior apenas pelo fato de não apresentar ramais de ventilação isto é a ventilação secundária consta somente de uma coluna conectada ao tubo de queda 12 SPES Apenas com Ventilação Primária Nesta tipologia há apenas previsão da ventilação primária através do prolongamento do tubo de queda Aula 2 Classificação e Projetos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 20 13 Tipologias Alternativas 131 SPES com Dispositivos de Admissão de Ar Os dispositivos de admissão de ar são utilizados no intuito de substituir os ramais e colunas de ventilação equilibrando as pressões pneumáticas que normalmente se estabelecem no interior do sistema quando sob solicitação Quanto à concepção há dois tipos básicos de dispositivos de admissão de ar 1311 VÁLVULAS DE ADMISSÃO DE AR As válvulas de admissão de ar em função de suas dimensões e pontos de instalação dividemse em dois tipos Válvulas de topo de tubo de queda Válvulas para ramais As válvulas de topo de tubo de queda possuem dimensões maiores em relação às para ramais e são instaladas de forma a evitar a perfuração dos telhados para a passagem de ventilação a Figura abaixo ilustra uma válvula para topo de tubo de queda As válvulas para ramais podem ser instaladas no topo do tubo de queda porém para a instalação no tubo de queda há limitações a serem observadas quanto a somatória das Unidades de Contribuição de Hunter UHCs e do diâmetro do tubo de queda A Figura a seguir apresenta a estrutura da válvula para ramais e a próxima apresenta os posicionamentos possíveis das válvulas Aula 2 Classificação e Projetos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 21 Ambos os tipos de válvulas apresentam o mesmo mecanismo de funcionamento conforme pode ser observado na Figura 28 Quando ocorrem depressões pneumáticas no interior da tubulação o diafragma abrese possibilitando assim o acesso de ar para o Aula 2 Classificação e Projetos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 22 interior da mesma equilibrando consequentemente a pressão pneumática Atingido tal equilíbrio o diafragma fechase e obstrui a saída dos gases 1312 SIFÕES AUTOVENTILADOS Consta de um sifão ao qual é acoplado um mecanismo que viabiliza sua auto ventilação quando surgem depressões pneumáticas no interior dos respectivos ramais 132 Sistema SOVENT Este sistema é composto basicamente pelos seguintes componentes Um ramal de descarga por andar Tubo de queda único Uma conexão aeradora por andar Uma conexão de aeradora nas mudanças de direção Aula 2 Classificação e Projetos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 23 Tanto a conexão aeradora assim como a deaeradora possuem a função de equilibrar as pressões pneumáticas no interior da tubulação A conexão aeradora equilibra as pressões negativas enquanto os deaeradores aliviam as sobrepressões Estas conexões encontram se esquematizadas ao lado 133 Sistema Gustavsberg O objetivo deste sistema é atender os requisitos básicos de um SPES viabilizando concomitantemente economia no consumo de água e redução das quantidades e diâmetros das tubulações Os componentes deste sistema são os seguintes Bacia sanitária com caixa acoplada de volume reduzido de descarga Diafragma instalado entre a bacia sanitária e o ramal de descarga cuja função é aumentar a capacidade de sifonagem da bacia Tubulações em PVC cujos diâmetros são reduzidos em conformidade aos volumes reduzidos de descarga Reservatório com sifão no qual um certo volume de esgoto será acumulado viabilizando posterior carregamento dos dejetos de maneira a garantir a autolimpeza das tubulações 2 Projetos Neste tema é apresentada inicialmente a estrutura básica de um projeto do sistema predial de esgoto sanitário Posteriormente encontramse algumas recomendações técnicas relacionadas ao desenvolvimento do projeto propriamente dito 21 Estrutura Básica As etapas do projeto do SPES são as seguintes 1º Passo Concepção 2º Passo Dimensionamento 3º Passo Elaboração do projeto de produção 4º Passo Quantificação e orçamentação 5º Passo Elaboração do projeto como construído as built Inicialmente concebese o SPES estabelecendose uma configuração que deverá ter um desempenho adequado diante das diversas solicitações previstas Devem ser consideradas igualmente nesta fase fatores como a integração deste sistema com os Aula 2 Classificação e Projetos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 24 demais sistemas da edificação a normalização vigente materiais e componentes disponíveis no mercado etc Concebido o SPES e definida uma configuração procedese o dimensionamento do mesmo onde as dimensões obtidas deverão atender às solicitações previstas Concluído o dimensionamento do sistema elaborase o projeto para a produção o qual consta de simbologia utilizada representações gráficas e um conjunto de documentos A representação gráfica deve conter basicamente o seguinte Planta baixa da cobertura do pavimento tipo do térreo e do subsolo apresentando os tubos de queda ramais desvios colunas de ventilação e dispositivos diversos Planta baixa do pavimento inferior apresentando os subcoletores coletores dispositivos de inspeção pontos de emissão dos esgotos sanitários entre outros detalhes específicos Esquema vertical fluxograma sem escala no qual serão apresentados os principais componentes do sistema Plantas dos ambientes sanitários apresentando o traçado e diâmetros das tubulações normalmente em escala 120 Detalhes específicos A seguir são apresentadas a simbologia e algumas representações gráficas usualmente empregadas no projeto dos SPES Aula 2 Classificação e Projetos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 25 A documentação básica por sua vez é a seguinte Memorial descritivo Memória de cálculo Especificações técnicas Quantificação Orçamento Conforme Autores o memorial descritivo deve apresentar basicamente as características da solução proposta As justificativas dos métodos e técnicas para atingir tal solução também devem ser apresentadas A memória de cálculo consta da apresentação de todo o dimensionamento e as referências normativas As especificações técnicas devem conter basicamente a especificação comercial dos materiais e os detalhes construtivos entre outras informações julgadas importantes Na sequência realizase a quantificação e a orçamentação dos componentes do sistema O projeto as built por fim registrará aqueles detalhes executivos que não seguiram o projeto de produção visandose assim ter o registro fiel do sistema instalado 22 Recomendações Gerais As seguintes recomendações são de caráter geral e estão em conformidade com a NBR8160 ABNT1999 Recomendações mais específicas devem ser observadas na norma citada a Todos os aparelhos sanitários devem ser protegidos por desconectores os quais podem atender apenas um aparelho ou a um conjunto de aparelhos de um mesmo ambiente b As caixas sifonadas podem ser utilizadas para a coleta dos despejos de conjuntos de aparelhos sanitários lavatórios bidês chuveiros de um mesmo ambiente além de águas provenientes de lavagens de pisos neste caso as caixas sifonadas devem ser providas de grelhas Quanto às bacias sanitárias as mesmas já são providas internamente de um desconector devendo assim ser ligadas diretamente ao tubo de queda Figura Aula 2 Classificação e Projetos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 26 c Devem ser previstos dispositivos de inspeção nos ramais de descarga de pias de cozinha e máquina de lavar louças ver Figura d Os tubos de queda devem sempre que possível ser instalados em um único alinhamento Quando necessários os desvios devem ser feitos com peças com ângulo central igual ou inferior a 90o de preferência com curvas de raio longo ou duas curvas de 45o e Para edifícios de dois ou mais andares quando os tubos de queda recebem efluentes contendo detergentes geradores de espuma pelo menos uma das seguintes soluções a fim de evitar o retorno de espuma para os ambientes sanitários deve ser adotada Aula 2 Classificação e Projetos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 27 Não conectar as tubulações de esgoto e de ventilação nas regiões de ocorrência de sobrepressão Atenuar a sobrepressão através de desvios do tubo de queda para a horizontal utilizando uma curva de 90º de raio longo ou duas curvas de 45o Instalar de dispositivos que evitem o retorno de espuma São consideradas regiões de sobrepressão ver próxima figura O trecho de comprimento igual a 40 diâmetros imediatamente a montante de desvio para horizontal o trecho de comprimento igual a 10 diâmetros imediatamente a jusante do mesmo desvio e o trecho horizontal de comprimento igual a 40 diâmetros imediatamente a montante do próximo desvio O trecho de comprimento igual a 40 diâmetros imediatamente a montante da base do tubo de queda e o trecho do coletor ou subcoletor imediatamente a jusante da mesma base Os trechos a montante e a jusante o primeiro desvio na horizontal do coletor ou subcoletor com comprimento igual a 40 diâmetros e a 10 diâmetros respectivamente O trecho da coluna de ventilação para o caso de sistemas com ventilação secundária com comprimento igual a 40 diâmetros a partir da ligação da base da coluna com o tubo de queda ou ramal de esgoto Aula 2 Classificação e Projetos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 28 f Para pias de cozinha e máquinas de lavar louças devem ser previstos tubos de queda especiais com ventilação primária estes tubos devem descarregar em uma caixa de gordura coletiva g Recomendase o uso de caixas de gordura para efluentes que contenham resíduos gordurosos h As pias de cozinha eou máquinas de lavar louças instaladas superpostas em vários pavimentos devem descarregar em tubos de queda exclusivos os quais conduzem os esgotos para caixas de gordura coletivas sendo vetado o uso de caixas de gordura individuais nos andares i O interior das tubulações deve ser sempre acessível através de dispositivos de inspeção j Desvios em tubulações enterradas devem ser feitos empregandose caixas de inspeção k A extremidade aberta de um tubo ventilador primário ou coluna de ventilação Deve elevarse verticalmente pelo menos 030 m acima da cobertura todavia quando esta atender outros fins além de simples cobertura a elevação vertical deve ser no mínimo de 200 m ver Figura abaixo não sendo conveniente o referido prolongamento pode ser usado um barrilete de ventilação Deve conter um terminal tipo chaminé tê ou outro dispositivo que impeça a entrada das águas pluviais diretamente ao tubo de ventilação l O projeto do subsistema de ventilação deve ser feito de modo a impedir o acesso de esgoto sanitário ao interior do mesmo m O tubo ventilador primário e a coluna de ventilação devem ser verticais e sempre que possível instalados em uma única prumada n Todo o desconector deve ser ventilado A distância máxima de um desconector até o ponto onde o tubo ventilador que o serve está conectado consta na Tabela Aula 2 Classificação e Projetos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 29 o Toda coluna de ventilação deve ter Diâmetro uniforme A extremidade inferior ligada a um subcoletor ou a um tubo de queda em ponto situado abaixo da ligação do primeiro ramal de esgoto ou de descarga ou neste ramal de esgoto ou de descarga A extremidade superior situada acima da cobertura do edifício ou ligada a um tubo ventilador primário a 015 m ou mais acima do nível de transbordamento da água do mais elevado aparelho sanitário por ele servido Nota Entendese por nível de transbordamento da água do mais alto dos aparelhos sanitários aquele referente aos aparelhos sanitários com seus desconectores ligados a tubulação de esgoto primário bacias sanitárias pias de cozinha tanques de lavar etc excluindose aparelhos sanitários que despejem em ralos sifonados de piso Não devem ser considerados como pontos mais altos de transbordamento as grelhas dos ralos sifonados de piso quando o ramal a ser ventilado serve também para outros aparelhos não ligados diretamente aos mesmos p Quando não for conveniente o prolongamento de cada tubo ventilador até acima da cobertura pode ser usado um barrilete de ventilação q As ligações da coluna de ventilação aos demais componentes do sistema de ventilação ou do sistema de esgotos sanitários devem ser feitas com conexões apropriadas Quando feita em uma tubulação vertical a ligação deve ser executada por meio de junção a 45 Quando feita em uma tubulação horizontal deve ser executada acima do eixo da tubulação elevandose o tubo ventilador de uma distância de até 015 m ou mais acima do nível de transbordamento da água do mais alto dos aparelhos sanitários por ele ventilados antes de ligarse a outro tubo ventilador respeitandose o que se segue A ligação ao tubo horizontal deve ser feita por meio de tê 90 ou junção 45 com a derivação instalada em ângulo de Aula 2 Classificação e Projetos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 30 preferência entre 45 e 90 em relação ao tubo de esgoto conforme a Figura Quando não houver espaço vertical para a solução apresentada no item acima podem ser adotados ângulos menores com o tubo ventilador ligado somente por junção 45 ao respectivo ramal de esgoto e com seu trecho inicial instalado em aclive mínimo de 2 A distância entre o ponto de inserção do ramal de ventilação ao tubo de esgoto O cotovelo de mudança do trecho horizontal para a vertical deve ser a mais curta possível r Quando não for possível ventilar o ramal de descarga da bacia sanitária ligada diretamente ao tubo de queda o tubo de queda pode ser ventilado imediatamente abaixo da ligação do ramal da bacia sanitária ver Figura Aula 2 Classificação e Projetos UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 31 s É dispensada a ventilação do ramal de descarga de uma bacia sanitária ligada através de ramal exclusivo a um tubo de queda a uma distância máxima de 240m desde que esse tubo de queda receba do mesmo pavimento imediatamente abaixo outros ramais de esgoto ou de descarga devidamente ventilados conforme Figura t Bacias sanitárias instaladas em bateria devem ser ventiladas por um tubo ventilador de circuito ligando a coluna de ventilação ao ramal de esgoto na região entre a última e a penúltima bacia sanitária conforme a Figura Deve ser previsto um tubo ventilador suplementar a cada grupo de no máximo oito bacias sanitárias contadas a partir da mais próxima ao tubo de queda Baseado e adaptado de ABNT GONÇALVES 2000 GRAÇA 1985 Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 33 Aula 3 Dimensionamento As tubulações do SPES podem ser dimensionadas pelo Método das Unidades de Hunter de Contribuição UHC ou pelo Método Racional devendo em qualquer um dos casos serem respeitados os diâmetros mínimos dos ramais de descarga apresentados na sequência 1 Método das Unidades de Hunter de Contribuição UHC Este método baseiase na atribuição de Unidades de Hunter de Contribuição UHC para cada aparelho sanitário integrante do SPES em questão Tais unidades constam na NBR 81601999 e encontramse reproduzidos na Tabela 1 Definidas as UHC dos aparelhos sanitários integrantes do sistema iniciase o dimensionamento dos demais componentes conforme será apresentado a seguir 11 Subsistema de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário 111 Tubulações a Ramais de Descarga Para os ramais de descarga devem ser adotados no mínimo os diâmetros apresentados na Tabela 1 Para aparelhos não relacionados nesta tabela devem ser estimadas as UHC correspondentes e o dimensionamento deve ser feito pela Tabela 2 b Ramais de Esgoto Neste caso deve ser utilizada a Tabela 3 Recomendase ainda com relação às declividades mínimas 2 para tubulações com diâmetro nominal DN igual ou inferior a 75 1 para tubulações com diâmetro nominal DN igual ou superior a 100 c Tubos de Queda Os tubos de queda devem ser dimensionados pela somatória das UHC conforme a Tabela 4 Aula 3 Dimensionamento INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 34 Todavia quando apresentarem desvios da vertical os tubos de queda devem ser dimensionados da seguinte forma quando o desvio formar ângulo inferior a 45o com a vertical o tubo de queda é dimensionado pela Tabela 4 quando o desvio formar ângulo superior a 45o com a vertical devese dimensionar A parte do tubo de queda acima do desvio como um tubo de queda independente com base no número de unidades Hunter de contribuição dos aparelhos acima do desvio de acordo com a Tabela 4 e a parte horizontal do desvio de acordo com a Tabela 5 uma vez que neste caso o trecho é tratado como subcoletor A parte do tubo de queda abaixo do desvio com base no número de unidades Hunter de contribuição de todos os parelhos que descarregam neste tubo de queda de acordo com a Tabela 4 não podendo o diâmetro adotado neste caso ser menor do que o da parte horizontal Ver a figura abaixo a qual ilustra a geometria dos desvios e opções de ventilação Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 35 d Coletor Predial e Subcoletores O coletor predial e os subcoletores podem ser dimensionados pela somatória das UHC conforme a Tabela 5 O coletor predial deve ter no mínimo um DN igual a 100 No dimensionamento do coletor predial e dos subcoletores em prédios residenciais deve ser considerado apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro para a somatória do número de unidades Hunter de contribuição Nos demais casos devem ser considerados todos os aparelhos contribuintes para o cálculo do número de UHC Aula 3 Dimensionamento INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 36 112 Desconectores Os desconectores devem atender aos seguintes requisitos Ter fecho hídrico com altura mínima de 005 m Apresentar orifício de saída com diâmetro igual ou superior ao do ramal de descarga a ele conectado As caixas sifonadas devem ser dimensionadas conforme a Tabela 6 Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 37 No caso das caixas sifonadas especiais o fecho hídrico deve ter altura mínima de 020 m as mesmas devem ser fechadas hermeticamente com tampa facilmente removível e o orifício de saída deve ter o diâmetro nominal de no mínimo 75 mm 113 Dispositivos Complementares a Caixa de Gordura As caixas de gordura são dimensionadas em função do número de cozinhas por elas atendidas Desta forma assim procedese Para a coleta de apenas uma pia de cozinha pode ser usada a caixa de gordura pequena Para a coleta de uma ou mais cozinhas deve ser usada pelo menos a caixa de gordura simples Para a coleta de duas a doze cozinhas deve ser usada pelo menos a caixa de gordura dupla Para a coleta de mais de doze cozinhas ou ainda para cozinhas de restaurantes escolas hospitais quartéis etc devem ser previstas caixas de gordura especiais A tipologia das caixas de gordura em função de suas dimensões características é apresentada na Tabela 7 Aula 3 Dimensionamento INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 38 Com relação a caixa de gordura especial CGE prismática de base retangular as seguintes características devem ainda ser apresentadas O Volume da câmara de retenção de gordura obtido pela fórmula V 2N 20 Onde N é o número de pessoas servidas pelas cozinhas que contribuem para a caixa de gordura V é o volume em litros 114 Dispositivos de Inspeção a Caixas de Inspeção A caixa de inspeção é um dispositivo destinado a permitir a inspeção limpeza desobstrução das canalizações a junção de coletores e a mudança de declividade b Caixas de Passagem Caixas de passagem são dispositivos que permitem a inspeção limpeza e desobstrução das canalizações de esgoto São caixas de inspeção com apenas uma entrada e uma saída para o esgoto Quando cilíndricas devem ter diâmetro mínimo de 015 m e quando prismáticas de base poligonal permitir na base a inscrição de um círculo de diâmetro mínimo de 015 m as mesmas devem possuir grelha ou tampa cega e uma altura mínima de 010 m 115 Instalações de Recalque Esta instalação é utilizada para recalcar os esgotos acumulados em caixas coletoras situadas abaixo do nível da rede pública de esgoto provenientes de aparelhos sanitários e de dispositivos instalados nesse nível A caixa coletora é disposta de modo a receber todo o esgoto por gravidade sendo que a partir dela recalcase o esgoto para o coletor predial ou dispositivo de tratamento de esgotos por meio de bombas O dimensionamento da instalação de recalque deverá considerar aspectos como a capacidade da bomba que deverá atender à vazão máxima provável de contribuição dos aparelhos e dispositivos instalados que possam estar em funcionamento simultâneo o tempo de detenção do esgoto na caixa e o intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas do motor Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 39 Quanto ao dimensionamento da caixa coletora a mesma deve ter a sua capacidade calculada de modo a evitar a frequência exagerada de partidas e paradas das bombas por um volume insuficiente bem como a ocorrência de estado séptico por um volume exagerado O volume útil da caixa coletora Vu ou seja o volume compreendido entre o nível máximo e o nível mínimo de operação da caixa faixa de operação da bomba pode ser determinado através da seguinte expressão Vu Q t 4 Onde Q é a capacidade da bomba em m3min determinada em função da vazão afluente de esgotos à Caixa Coletora t é o intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas do motor em min O tempo de detenção do esgoto na caixa coletora d pode ser determinado a partir da seguinte equação d Vt q Onde d é o tempo de detenção em min Vt volume total da caixa coletora em m3 q é a vazão média de esgoto afluente em m3min O tempo de detenção do esgoto na caixa não deve ultrapassar 30 minutos Quando receber efluentes de bacias sanitárias a caixa coletora deve possuir uma profundidade mínima de 090 m a contar do nível da geratriz inferior da tubulação afluente mais baixa O fundo deve ser suficientemente inclinado para impedir a deposição de materiais sólidos quando a caixa for esvaziada completamente A caixa coletora também deve ser ventilada por um tubo ventilador primário independentemente de qualquer outra ventilação utilizada no edifício Por outro lado caso a caixa coletora não receba efluentes de bacias sanitárias a profundidade mínima a ser considerada é de 060 m As tubulações de sucção devem ser uma para cada bomba e possuir diâmetro uniforme e nunca inferior aos das tubulações de recalque Já as tubulações de recalque devem atingir um nível superior ao da rede de maneira que impossibilite o refluxo dos esgotos devendo ser providas de dispositivos para este fim Aula 3 Dimensionamento INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 40 É recomendável que a capacidade da bomba seja considerada como sendo igual a duas vezes a vazão afluente de esgotos sanitários e que o intervalo entre duas partidas consecutivas do motor não seja inferior a 10 minutos no sentido de se preservar os equipamentos eletromecânicos de frequentes esforços de partida 12 Componentes do Subsistema de Ventilação São apresentados a seguir os critérios a serem coletados para o dimensionamento do sistema de ventilação secundária Ramal de Ventilação os diâmetros mínimos a serem utilizados constam na Tabela 8 Coluna de Ventilação Os diâmetros nominais mínimos são apresentados na Tabela 9 em função das UHC e do comprimento Este comprimento é medido desde a extremidade superior da coluna que se encontra em contato a com atmosfera até sua base no encontro com o tubo de queda Barrilete de Ventilação Os diâmetros nominais mínimos são apresentados na Tabela 9 O número de UHC de cada trecho é a soma das unidades de todos os tubos de queda servidos pelo trecho e o comprimento a considerar é o mais extenso da base da coluna de ventilação mais distante da extremidade aberta do barrilete até essa extremidade Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 41 2 Dimensionamento Racional O dimensionamento racional visa flexibilizar a atuação do projetista do SPES outorgando ao mesmo um poder de decisão maior do que aquele proporcionado pela metodologia convencional Acreditase que tal flexibilização auxilie substancialmente as emergentes necessidades de racionalização e otimização na Construção Civil Este dimensionamento racional consta basicamente em estabelecer em princípio uma configuração inicial para o SPES apenas com ventilação primária na sequência segue se com a determinação probabilística das vazões de projeto caracterização das vazões de Aula 3 Dimensionamento INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 42 descarga dos aparelhos sanitários dimensionamento das tubulações e a verificação da suficiência da ventilação primária Caso esta não seja suficiente alterase a geometria da configuração inicial proposta ou concebese para a mesma a ventilação secundária Caberá ao projetista a definição da melhor solução A idéia é que esta metodologia racional seja suficientemente abrangente oferecendo ao projetista condições de trabalhar as diversas variáveis de projeto isto é flexibilidade A escolha do tipo de bacia sanitária por exemplo poderá estar definindo o nível da ventilação necessária 21 Apresentação do Dimensionamento Racional A seguir será abordada a determinação probabilística da vazão de projeto e o equacionamento racional propriamente dito onde equações básicas da hidráulica e algumas de suas variantes são utilizadas Diversas formulações específicas desenvolvidas por pesquisadores do assunto são consideradas como por exemplo a determinação da velocidade e comprimento terminais a capacidade do tubo de queda entre outras Por último será apresentada a idéia básica do modelo matemático para verificar a necessidade da ventilação secundária 211 Vazão de Projeto Uma postura adequada para determinar a vazão de projeto é considerála como função da simultaneidade de uso e da tipologia dos aparelhos sanitários Há diversos métodos probabilísticos desenvolvidos para determinar a simultaneidade de uso muitos deles baseados nas distribuições normal binomial e multionomial Entre estes métodos podese citar os trabalhos de Hunter Webster Courtney Konen e Murakawa Este autor também desenvolveu um modelo probabilístico o qual é aberto para a entrada de diversos dados específicos da realidade de cada projeto É importante também salientar que tais métodos estatísticos permitem ao projetista estabelecer qual o nível de confiança que o mesmo deseja trabalhar Quanto ao levantamento da tipologia dos aparelhos sanitários mais especificamente as bacias sanitárias cresce em importância a escolhas de bacias eficientes mas se reduzido consumo de água 212 Equacionamento 2121 DIMENSIONAMENTO DO SUBSISTEMA DE COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO O escoamento no tubo de queda é considerado anular isto é o esgoto escoando pelas paredes do tubo de queda na forma de um cilindro oco onde circula ar Em qualquer seção transversal deste escoamento a razão entre a seção de água e a seção de ar deve situarse entre 14 e 13 de maneira a evitar que o escoamento preencha totalmente a seção Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 43 transversal condição esta que perturbaria sensivelmente as pressões de ar no interior do sistema O diâmetro do tubo de queda pode ser determinado a partir da seguinte equação dtq 0116 n38 Qtq 38 to 58 Onde dtq é o diâmetro interno do tubo de queda em m Qtq é a vazão de projeto no tubo de queda em ls n é o coeficiente de Manning em sm13 to é a taxa de ocupação de água durante o escoamento no tubo de queda Esta equação é uma variante da equação de Manning para escoamento anular e permanente onde o valor de Qtq é aquele onde ocorre a velocidade terminal Sendo o escoamento no tubo de queda anular o valor do to pode ser expresso da seguinte forma to Se Stq Onde Se é a área da seção transversal da coroa circular por onde escoa a água no tubo de queda Stq é a área da seção transversal do tubo de queda A fim de se garantir a manutenção do escoamento anular no tubo de queda recomendase utilizar to entre 14 e 13 conforme comentado anteriormente A velocidade terminal tem a seguinte formulação vt 13 Qtq dtq 25 Onde vt velocidade terminal em ms dtq diâmetro interno do tubo de queda em mm Com relação à vazão de projeto a mesma pode ser obtida através das diversas metodologias citadas no item 34 da Norma Utilizandose por exemplo a distribuição binomial a qual foi incorporada no texto da NBR temse a seguinte formulação básica Aula 3 Dimensionamento INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 44 Qtq mi qi n n1 Onde Qtq é a a vazão de projeto no trecho considerado ls i é o índice representativo do tipo de aparelho sanitário n é o número de tipos de aparelhos sanitários no trecho considerado mi é o número de aparelhos sanitários do tipo i a serem considerados em uso simultâneo entre J aparelhos instalados para um dado fator de falha J é o número de aparelhos sanitários do tipo i instalados no trecho considerado qi é a vazão unitária do aparelho sanitário do tipo i ls A distribuição binomial estabelece para um dado nível de confiança a ser estipulado pelo projetista o número de aparelhos sanitários do tipo i em uso simultâneo mi entre o total instalado ao trecho considerado J O tipo de aparelho sanitário em questão determinará as respectivas vazões a serem fornecidas pelos fabricantes assim como as frequências de uso e durações das descargas as quais são dados de campo O diâmetro dos ramais de descarga ramais de esgoto subcoletores e coletor predial pode ser calculado a partir da seguinte equação considerandose escoamento à meia seção de n38 Qe 38 𝐼316 6644 Onde de é o diâmetro do trecho considerado em m n é o coeficiente de Manning em sm13 Qe é a vazão no trecho considerado em ls I é a declividade do trecho considerado em mm A vazão em cada trecho no caso do ramal de descarga será dada por Qe qi A vazão em cada trecho no caso do ramal de esgoto será dada por Qe mi qi n n1 Onde Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 45 n é o número de tipos de aparelhos sanitários no trecho considerado mi é o número de aparelhos sanitários do tipo i a serem considerados em uso simultâneo para um dado fator de falha qi é a vazão de contribuição do aparelho sanitário do tipo i A vazão em cada trecho no caso dos subcoletores será dada por Qe Qtq A vazão em cada trecho no caso do coletor predial será dada por Qe mi qi n n1 A declividade I adotada na equação 05 para o dimensionamento dos subcoletores e coletores deve ser testada quanto as condições de arraste do material sólido através do princípio da tensão trativa Tr γ Rh I 10 Pa Onde Rh é o raio hidráulico em m Tr é a tensão trativa em Pa γ é o peso específico em Nm2 2122 DIMENSIONAMENTO DO SUBSISTEMA DE VENTILAÇÃO O subsistema de ventilação pode ser composto por tubulações ou dispositivos de ventilação ou ainda uma combinação de ambos O equacionamento da ventilação primária isto é o valor do diâmetro do tubo de queda que propicie uma vazão de ar que equilibre as pressões pneumáticas no interior do sistema em torno da pressão atmosférica é dado pela seguinte equação Qar c Qtq25 15 Qtq Onde Qar é a vazão de ar que escoa pelo núcleo de ar no tubo de queda em ls C é o coeficiente adimensional Qtq é a vazão de projeto no tubo de queda em ls Aula 3 Dimensionamento INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 46 Já para o dimensionamento das tubulações da ventilação secundária a seguinte equação é utilizada considerandose uma perda de carga máxima de 25 mmca e desconsiderandose a perda de carga nas singularidades Dv 406 f Lv Qar2 15 Onde Dv é o diâmetro da tubulação de ventilação em mm Lv é o comprimento da tubulação de ventilação em mm f é o coeficiente de perda de carga distribuída adimensional Qar é a vazão de ar na tubulação de ventilação em ls A vazão de ar na coluna de ventilação é estimada como sendo igual a 23 da vazão de ar no interior do tubo de queda chegandose então a seguinte relação Qar 40 Qar Onde Qar neste caso é a vazão de ar na coluna de ventilação sendo obtida em lmin Caso a ventilação secundária seja composta por dispositivos de ventilação serão necessárias as especificações dos fabricantes 2123 MODELO PARA VERIFICAÇÃO DA NECESSIDADE DA VENTILAÇÃO SECUNDÁRIA A verificação da necessidade da ventilação secundária em um SPES com tubo de queda único sistema sem ramais e colunas de ventilação é possível através da utilização de um equacionamento desenvolvido por GRAÇA 1985 onde são determinadas a partir do conhecimento das características geométricas do sistema e das condições climáticas do ambiente as magnitudes estimadas e admissíveis das variáveis referentes às perdas de altura do fecho hídrico assim como as pressões desenvolvidas no interior do sistema O conjunto de inequações a seguir se obedecido indica não ser necessária a ventilação secundária a Hai Hri b Das Dr c Sas Sr Onde Hai perda de altura do fecho hídrico admissível para o desconector i mm Hri perda de altura do fecho hídrico provocada por autosifonagem mm Das depressão admissível no sistema Nm2 Aula 3 Dimensionamento UNIDADE 1 EGOTOS PREDIAIS 47 Dr é a depressão máxima provocada pelos efeitos de sifonagem induzida tiragem térmica ação do vento e das variações da pressão ambiental Nm2 Sas é a sobrepressão admissível no sistema Nm2 Sr é a sobrepressão máxima no sistema Nm2 As variáveis Hai Das e Sas dependem das características geométricas do sistema enquanto as variáveis Hri Dr e Sr dependem das condições ambientais dos fenômenos associados ao escoamento Todas as equações envolvendo estas variáveis as quais formam um equacionamento bastante extenso e complexo e não será apresentado Como podese perceber a metodologia de Dimensionamento Racional é mais complexa e entra nesta aula a título de informação apenas como alternativa ao método Hunter Baseado e adaptado de ABNT GONÇALVES 2000 GRAÇA 1985 Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 4 Sistema Público de Esgotos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 48 Unidade 2 Esgoto Urbano e Destinações Aula 4 Sistema Público de Esgotos Uma rede de captação pública é projetada para receber o esgoto sanitário e mais uma parcela das águas pluviais que será estudada nas unidades de Drenagem Nesta Unidade serão estudadas as contribuições dos Sistemas de Esgotos para a rede urbana e algumas de suas particularidades 1 Sistema Público Convencional Para melhor conhecer este sistema primeiramente vamos estudar suas partes constitutivas Elas são basicamente classificadas da seguinte maneira a Ramal predial são os ramais que transportam os esgotos das casas até a rede pública de coleta b Coletor de esgoto recebem os esgotos das casas e outras edificações transportandoos aos coletores tronco c Coletor tronco tubulação da rede coletora que recebe apenas contribuição de esgoto de outros coletores d Interceptor os interceptores correm nos fundos de vale margeando cursos dágua ou canais São responsáveis pelo transporte dos esgotos gerados na subbacia evitando que os mesmos sejam lançados nos corpos dágua Geralmente possuem diâmetro maiores que o coletor tronco em função de maior vazão e Emissário são similares aos interceptores diferenciando apenas por não receber contribuição ao longo do percurso f Poços de visita PV são câmaras cuja finalidade é permitir a inspeção e limpeza da rede Os locais mais indicados para sua instalação são Início da rede Aula 4 Sistema Público de Esgotos UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 49 Nas mudanças de direção declividade diâmetro ou material nas junções e em trechos longos Nos trechos longos a distância entre PVs deve ser limitada pelo alcance dos equipamentos de desobstrução g Elevatória quando as profundidades das tubulações tornamse demasiadamente elevadas quer devido à baixa declividade do terreno quer devido à necessidade de se transpor uma elevação tornase necessário bombear os esgotos para um nível mais elevado A partir desse ponto os esgotos podem voltar a fluir por gravidade h Estação de Tratamento de Esgotos ETE a finalidade da ETE é a de remover os poluentes dos esgotos os quais viriam causar uma deterioração da qualidade dos cursos dágua Um sistema de esgotamento sanitário só pode ser considerado completo se incluir a etapa de tratamento A Estação de Tratamento de Esgoto ETE pode dispor de alguns dos seguintes itens ou todos eles Grade Desarenador Sedimentação primária Estabilização aeróbica Filtro biológico ou de percolação Lodos ativados Sedimentação secundária Digestor de lodo Secagem de lodo Aula 4 Sistema Público de Esgotos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 50 Desinfecção do efluente i Disposição final após o tratamento os esgotos podem ser lançados ao corpo dágua receptor ou eventualmente aplicados no solo Em ambos os casos há que se levar em conta os poluentes eventualmente ainda presentes nos esgotos tratados especialmente organismos patogênicos e metais pesados As tubulações que transportam estes esgotos são também denominadas emissário 11 Sistema Condominial O sistema condominial de esgotos é uma solução eficiente e econômica para esgotamento sanitário desenvolvida no Brasil na década de 1980 Este modelo se apóia fundamentalmente na combinação da participação comunitária com a tecnologia apropriada Esse sistema proporciona uma economia de até 65 em relação ao sistema convencional de esgotamento graças às menores extensão e profundidade da rede coletora e à concepção de microssistemas descentralizados de tratamento O nome Sistema Condominial é em função de se agregar o quarteirão urbano com a participação comunitária formando o condomínio semelhante ao que ocorre num edifício Aula 4 Sistema Público de Esgotos UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 51 e apartamentos vertical dele se distingue todavia por ser informal quanto à sua organização e por ser horizontal do ponto de vista físico Desse modo a rede coletora básica ou pública apenas tangência o quarteirão condomínio ao invés de circundálo como no sistema convencional As edificações são conectadas a essa rede pública por meio de ligação coletiva ao nível do condomínio Ramal condominial cuja localização manutenção e às vezes a execução são acordadas coletivamente no âmbito de cada condomínio e com o prestador do serviço a partir de um esquema de divisão de responsabilidade entre a comunidade interessada e o poder público 111 Partes Constitutivas Dividemse mais comumente em Ramal condominial rede coletora que reúne os efluentes das casas que compõem um condomínio e pode ser De passeio quando o ramal condominial passa fora do lote no passeio em frente a este a aproximadamente 070m de distância do muro De fundo de Lote quando o ramal condominial passa por dentro do lote no fundo deste Esta é a alternativa de menor custo pois desta maneira é possível esgotar todas as faces de um conjunto com o mesmo ramal De jardim quando o ramal condominial passar dentro do lote porém na frente do mesmo Aula 4 Sistema Público de Esgotos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 52 Rede Básica rede coletora que reúne os efluentes da última caixa de inspeção de cada condomínio passando pelo passeio ou pela rua Unidade de Tratamento a cada microssistema corresponde uma estação para tratamento dos esgotos que pode ser o tanque séptico com filtro anaeróbio 112 Fase de Elaboração do Projeto do ramal Condominial Recomendações a Croqui A primeira fase do processo de execução do ramal condominial é a elaboração do croqui do conjunto assinalando a posição das casas e fossas de cada lote De posse do croqui definir a melhor opção que atende o conjunto considerando os seguintes aspectos Face mais baixa dos lotes topografia Localização do maior número de fossas Disponibilidade de área livre para passagem do ramal nos lotes b Reunião com a Comunidade De posse do prélançamento dos ramais nos croquis são realizadas reuniões com os moradores de cada conjunto onde são apresentadas as possíveis opções para o atendimento do mesmo sendo dos moradores a decisão final sobre o tipo de ramal a ser implantado c Topografia Com a opção definida iniciase o levantamento topográfico o que é feito por conjunto e por tipo de ramal onde a unidade considerada é o lote Esse levantamento é executado com mangueira de nível ou nível laser e deve definir Profundidade da ligação predial de cada lote Um RN referencial para cada inspeção geralmente marcado num poste Uma caixa de inspeção CI para cada lote Cota do terreno de todas as CIs e Tês CI no início do ramal de passeio CI externa na saída dos ramais para ligação com PV poço de visita quando necessário Lançamento das CIs externas o mais próximo possível dos muros garantindo que fiquem protegidas ao máximo de tráfego de veículos Demarcação dos ramais a aproximadamente 070m do muro dos lotes Localização de CI na direção da ligação predial do morador Aula 4 Sistema Público de Esgotos UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 53 Desviar as CIs das entradas de garagens ou no mínimo da faixa de passagem dos pneus do carro para evitar quebra das mesmas d Projeto Na elaboração do projeto executivo devese garantir que o morador seja atendido pelo ramal e que este tenha lançamento favorável em pelo menos um ponto da rede básica ou pública Para tanto deve ser previsto Profundidade mínima da CI abaixo da cota da ligação predial do morador Profundidade e declividade mínima do ramal em função do item anterior e nunca menor que 05 Evitar desvio do ramal Ligação da CI ao ramal de passeio através de um Tê CIs intermediárias para o ramal de passeio a cada 50 m Lançamento do ramal condominial na almofada do PV formando uma canaleta de seção mínima de 50 da tubulação Sempre que possível será eliminada a última CI dos ramais sendo estes ligados direto à rede básica ou pública Nos casos em que não estão previstos CIs para ligação do ramal o mesmo será ligado à última CI do outro ramal evitando uma entrada a mais na CI da rede pública já que esta terá número limitado de entradas As particularidades a seguir podem depender da legislação municipal A última CI do ramal será de diâmetro de 060 m somente quando a profundidade for maior que 090 m e quando houver interligação de mais de um ramal Todas as ligações dos ramais à rede pública serão em CIs ou PVs e em sentido do fluxo A profundidade da última CI quando houver interligação entre ramais com corte de pista será de 1 metro As redes no passeio inclusive a ligação à rede pública será de PVC e Considerações para o Projeto Na realidade a rede pública é uma rede convencional do ponto de vista hidráulico portanto deveria ser dimensionada em conformidade com as recomendações técnicas usuais f Diâmetro Mínimo As redes coletoras do sistema convencional adotavam o diâmetro mínimo de 150 mm apesar das normas vigentes não colocarem nenhuma restrição quanto à utilização do diâmetro de 100 mm desde que atenda ao dimensionamento hidráulico Aula 4 Sistema Público de Esgotos INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 54 g Recobrimento Mínimo No sistema convencional usualmente as redes coletoras localizamse no terço médio mais baixo das ruas Já no sistema condominial este procedimento é evitado e procurase sempre que possível lançar as redes no passeio fora das ruas pavimentadas onde há tráfego de veículos Com isso é permitido reduzirmos o recobrimento das tubulações sem contudo oferecer riscos de rompimento das mesmas e também sem ferir as recomendações das normas vigentes que são h Profundidade Mínima A profundidade mínima da tubulação deve ser tal que permita receber os efluentes por gravidade e proteger a tubulação contra tráfego de veículos e outros impactos No caso do ramal condominial a profundidade mínima será aquela que esteja abaixo da cota de ligação predial do morador garantindo que este seja atendido De forma a se obter o menor volume de escavação devese adotar sempre que possível a declividade da tubulação igual à do terreno e a profundidade da rede será mantida igual à mínima sempre que a declividade do terreno for superior à declividade mínima i Elementos de Inspeção Tem como objetivo permitir o acesso de homens ou equipamentos às redes para proceder à limpeza e à desobstrução No sistema condominial os elementos utilizados são Caixa de inspeção com diâmetro ou largura de 040 m Uma dentro de cada lote para efetuar a ligação predial quando a profundidade do coletor for até 090m no ramal condominial para mudança de direção Aula 4 Sistema Público de Esgotos UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 55 No ramal de passeio poderá substituir o diâmetro da caixa de 060 m quando a profundidade da mesma for até 090 m Caixa de inspeção com diâmetro ou largura de 060 m Na rede básica ou pública em substituição aos PVs sempre que a profundidade do coletor for até 12 0m e estiver no passeio Nos ramais condominiais de passeio a cada 50 m ou fração quando a profundidade do coletor for de 090 m até 120 m No final de cada conjunto residencial antes de interligar o ramal condominial interno à rede básica sempre que houver interseção de ramais Dentro de cada lote substituindo as CIs de 040 m quando a profundidade for de 090 m até 120 m Nos ramais condominiais de passeio para mudança de direção quando a profundidade do coletor for de 090 m até 12 0m Uma no meio de cada conjunto nos ramais condominiais de passeio quando a profundidade do coletor for de 090 m até 120 m Poços de visita com diâmetro ou largura de 100 m Na reunião de dois ou mais trechos de coletores públicos Em locais de mudança de direção e de declividade do coletor Ao longo da rede pública a cada 80m ou fração No início da rede Caixa de Inspeção As medidas da caixa de inspeção podem ser de diâmetro ou largura de 40 cm ou 6 0cm Baseado e adaptado de FUNASA Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 56 Aula 5 Tratamento de Esgotos I Basicamente Tratamento de Esgotos consistem em uma Estação de Tratamento de Esgoto ETE que é responsável por tratar a água poluída e devolvêla ao meio ambiente em forma de água tratada formando um ciclo de reaproveitamento sustentável O esgoto captado é submetido a uma série de etapas que incluem floculação separação de impurezas filtragens cloração até que a água poluída esteja apta a ser reutilizada ou devolvida sem ser uma ameaça à saúde e ao meio 1 Tanque Séptico Os registros de caráter históricos apontam como inventor do tanque séptico Jean Louis Mouras que em 1860 construiu na França um tanque de alvenaria onde passava os esgotos restos de comida e águas pluviais antes de ir para o sumidouro Este tanque fora aberto 12 anos mais tarde e não apresentava acumulada a quantidade de sólidos que foi previamente estimada em função da redução apresentada no efluente líquido do tanque Os tanques sépticos são câmaras fechadas com a finalidade de deter os despejos domésticos por um período de tempo estabelecido de modo a permitir a decantação dos sólidos e retenção do material graxo contido nos esgotos transformandoos bioquimicamente em substâncias e compostos mais simples e estáveis Supondose uma vazão do esgoto de 150 ldia o tanque séptico poderá ser empregado para tratamento a nível primário de até um máximo de 500 habitantes Economicamente o tanque séptico é recomendado para até 100 habitantes Esse sistema requer que as residências disponham de suprimento de água Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 57 11 Funcionamento As fases de funcionamento são distintas em 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 1 Decantação simultaneamente à fase de retenção processase uma sedimentação de 60 a 70 dos sólidos em suspensão contidos nos esgotos formandose o lodo Parte dos sólidos não decantados formados por óleos graxas gorduras e outros materiais misturados com gases é retida na superfície livre do líquido no interior do tanque séptico denominados de escuma Digestão tanto o lodo como a escuma são atacados por bactérias anaeróbias provocando uma destruição total ou parcial de organismos patogênicos Redução de volume da digestão resultam gases líquidos e acentuada redução de volume dos sólidos retidos e digeridos que adquirem características estáveis capazes de permitir que o efluente líquido do tanque séptico possa ser lançado em melhores condições de segurança do que as do esgoto bruto O tanque séptico é projetado para receber todos os despejos domésticos de cozinhas lavanderias domiciliares lavatórios vasos sanitários bidês banheiros chuveiros mictórios Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 58 ralos de piso de compartimento interior etc É recomendada a instalação de caixa de gordura na canalização que conduz despejos das cozinhas para o tanque séptico São vetados os lançamentos de qualquer despejo que possam causar condições adversas ao bom funcionamento dos tanques sépticos ou que apresentam um elevado índice de contaminação 12 Caixa de Gordura As águas servidas destinadas aos tanques sépticos e ramais condominiais devem passar por uma caixa especialmente construída com a finalidade de reter as gorduras Essa medida tem por objetivo prevenir a colmatação dos sumidouros e obstrução dos ramais condominiais Abaixo está representada uma CG para uma cozinha padrão 13 Dimensionamento Os TSs de uma câmara são dimensionados pela seguinte relação V 1000 N C T K Lf Onde V é o Volume útil em litros N é o número de pessoas ou unidades de contribuição C é a contribuição de despejos em litropessoa x dia ou em litrounid x dia tabela 1 T é o período de detenção em dias tabela 2 K é a taxa de acumulação de lodo digerido em dias equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco tabela 3 Lf é a contribuição de lodo fresco em litropessoa x dia ou em litrounid x dia ou em litrounid x dia tabela 1 Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 59 Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 60 14 Disposição dos Efluentes Líquidos dos TSs O efluente líquido é potencialmente contaminado com odores e aspectos desagradáveis exigindo por estas razões uma solução eficiente de sua disposição Entre os processos eficientes e econômicos de disposição do efluente líquido das fossas têm sido adotados os seguintes tipos Diluição corpos dágua receptores para o tanque séptico a proporção é de 1300 Sumidouro Vala de infiltração e filtração Filtro de areia Filtro anaeróbio A escolha do processo a ser adotado deve considerar os seguintes fatores Natureza e utilização do solo Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 61 Profundidade do lençol freático Grau de permeabilidade do solo Utilização e localização da fonte de água de subsolo utilizada para consumo humano Volume e taxa de renovação das água de superfície 15 Disposição dos Lodos e Escumas A parte sólida retida nas fossas sépticas lodo deverá ser renovada periodicamente de acordo com o período de armazenamento estabelecido no cálculo destas unidades A falta de limpeza no período fixado acarretará diminuição acentuada da sua eficiência Pequeno número de tanques sépticos instalados e de pouca capacidade não apresentam problemas para a disposição do lodo Nestes casos o lançamento no solo a uma profundidade mínima de 060m poderá ser uma solução desde que o local escolhido não crie um problema sanitário Quando o número de tanque séptico for bastante grande ou a unidade utilizada é de grande capacidade o lodo não poderá ser lançado no solo mas sim encaminhado para um leito de secagem Não é admissível o lançamento de lodo e escuma removidos dos tanques sépticos nos corpos de água ou galerias de águas pluviais 16 Eficiência A eficiência do tanque séptico é normalmente expressa em função dos parâmetros comumente adotados nos diversos processos de tratamento Os mais usados são sólidos em suspensão e Demanda Bioquímica de Oxigênio DBO As quantidades de cloretos nitrogênio amoniacal material graxo e outras substâncias podem interessar em casos particulares quadro abaixo São dadas as seguintes recomendações para operação manutenção e o bom desempenho dos tanques sépticos Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 62 Para que ocorra um bom funcionamento o tanque séptico antes de entrar em operação deve ser enchido com água a fim de detectar possíveis vazamentos A remoção do lodo deve ocorrer de forma rápida e sem contato do mesmo com o operador Para isso recomendase a introdução de um mangote pela tampa de inspeção para sucção por bombas As valas de filtração ou de infiltração e os sumidouros devem ser inspecionados semestralmente A havendo a redução da capacidade de absorção das valas de filtração infiltração e sumidouros novas unidades deverão ser construídas Tanto o tanque séptico como o sumidouro quando abandonados deverão ser enchidos com terra ou pedra 161 Procedimentos Práticos para a Manutenção Para a limpeza do tanque séptico escolher dias e horas em que o mesmo não recebe despejos Abrir a tampa de inspeção e deixar ventilar bem Não acender fósforo ou cigarro pois o gás acumulado no interior do tanque séptico é explosivo Levar para o local onde o tanque séptico está instalado um carrinho sobre o qual está montada uma bomba diafragma para fluídos de diâmetro de 75 mm a 100 mm na sucção manual ou elétrica O mangote será introduzido diretamente na caixa de inspeção ou tubo de limpeza quando existir O lodo retirado progressivamente do tanque séptico será encaminhado para um leito de secagem ou para um carrotanque especial que dará o destino sanitariamente adequado Se o lodo do tanque séptico ficar endurecido adicionar água e agitar com agitador apropriado Deixar cerca de 10 do lodo ativado para facilitar o reinicio do processo após a limpeza No fim dessa operação fazer a higienização do local e equipamentos utilizados 2 Filtro Anaeróbico Aparentemente nova a solução é considerada uma das mais antigas e surgiu simultaneamente à evolução dos filtros biológicos convencionais É importante no entanto Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 63 informar que a aplicação racional dos filtros anaeróbios teve maior divulgação a partir das experiências realizados nos Estados Unidos da América por Perry L Mc Carty em 1963 1966 e 1969 No Brasil a escola de engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo confirmou em 1977 a eficiência do filtro já obtida por Mc Carty realizando experiências em unidades pilotos O filtro anaeróbio formado por um leito de brita nº 4 ou nº 5 está contido em um tanque de forma cilíndrica ou retangular que pode ser com fundo falso para permitir o escoamento ascendente de efluente do tanque séptico ou sem fundo falso mas totalmente cheio de britas O filtro anaeróbio é um processo de tratamento apropriado para o efluente do tanque séptico por apresentar resíduos de carga orgânica relativamente baixa e concentração pequena de sólidos em suspensão As britas nº 4 ou nº 5 reterão em sua superfície as bactérias anaeróbias criando um campo de microrganismo responsáveis pelo processo biológico reduzindo a Demanda Bioquímica de Oxigênio DBO quadro acima 21 Dimensionamento A NBR n 139691997 preconiza para dimensionamento as seguintes fórmulas Para Volume Útil V 16 N T C Onde V Volume útil do leito filtrante em litros N Número de contribuintes C Contribuição de despejos em litros x pessoadia tabela 1 T Tempo de detenção hidráulica em dias tabela 2 Seção Horizontal S V18 Onde V é o Volume útil calculado em m3 e S é a Área da seção horizontal em m2 Alguns aspectos a serem observados na construção do filtro anaeróbio são O tanque tem que ter forma cilíndrica ou retangular Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 64 Leito filtrante composto de britas nº 4 ou nº 5 A altura do leito filtrante já incluindo a altura do fundo falso deve ser limitada a 120m A altura do fundo falso deve ser limitada a 060m já incluindo a espessura da laje O volume útil mínimo do leito filtrante deve ser de 1000 litros A carga hidrostática mínima é no filtro de 1kPa 010m portanto o nível da saída do efluente do filtro deve estar 010m abaixo do nível de saída do tanque séptico Fundo falso deve ter aberturas de 25cm a cada 15cm O somatório da área dos furos deve corresponder a 5 da área do fundo falso A altura total do filtro anaeróbio em metros é obtida pela equação H h h1 h2 onde H é a altura total interna do filtro anaeróbio h é a altura total do leito h1 é a altura da calha coletora ou lâmina livre e h2 é a altura sobressalente ou do vão livre variável 22 Eficiência e Manutenção A ABNT considera que os filtros anaeróbios de fluxo ascendente são capazes de remover do efluente do tanque séptico de 70 a 90 da DBO quadro acima A eficiência dos filtros só poderá ser constatada três meses após o início da operação que é o tempo necessário para o bom funcionamento do mesmo Para a limpeza do filtro deve ser utilizada uma bomba de recalque introduzindose o mangote de sucção pelo tubo guia Quando a operação com bomba de recalque não for suficiente para a retirada do lodo deve ser lançado água sobre a superfície do leito filtrante drenandoo novamente A lavagem completa do filtro não é recomendada pois retarda o início da operação do filtro neste caso deixe uma pequena parcela do lodo diluído Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 65 3 Destino do Efluente Pós Tanque ou Filtro 31 Sumidouro O lançamento dos esgotos domésticos no subsolo é uma prática tão natural e lógica tendo pesquisas arqueológicas registrado que há cerca de 6000 anos os habitantes de Sumere região Sul do antigo império Caldeu descarregavam seus esgotos em covas cujas profundidades variavam de 12 a 15 metros Em um dos últimos livros da Bíblia Deuteronômio Moisés ordenava que os despejos humanos fossem enterrados fora da área do acampamento Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 66 Esta prática extremamente antiga demonstrou a sua aplicabilidade no exemplo clássico do Estado de West Virgínia EUA quando se adotou como solução para o combate às febres tifoide e paratifoide a implantação de um programa de construção de 282148 unidades de privadas Os sumidouros também conhecidos como poços absorventes ou fossas absorventes são escavações feitas no terreno para disposição final do efluente de tanque séptico que se infiltram no solo pela área vertical parede Segundo a ABNT NBR nº 139691997 seu uso é favorável somente nas áreas onde o aquífero é profundo onde possa garantir a distância mínima de 150m exceto areia entre o seu fundo e o nível aquífero máximo 311 Dimensionamento As dimensões dos sumidouros são determinadas em função da capacidade de absorção do terreno conforme tabela abaixo Como segurança a área do fundo não deverá ser considerada pois o fundo logo se colmata A área de infiltração necessária em m2 para o sumidouro é calculada pela fórmula A VCi Onde A Área de infiltração em m2 superfície lateral V Volume de contribuição diária em litrosdia que resulta da multiplicação do número de contribuintes N pela contribuição unitária de esgotos C conforme tabela 1 Ci Coeficiente de infiltração ou percolação litrosm2 x dia obtido no gráfico abaixo Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 67 312 Detalhes Construtivos Os sumidouros devem ser construídos com paredes de alvenaria de tijolos assentes com juntas livres ou de anéis ou placas prémoldados de concreto convenientemente furados Devem ter no fundo enchimento de cascalho coque ou brita no 3 ou 4 com altura igual ou maior que 05 0m As lajes de cobertura dos sumidouros devem ficar ao nível do terreno construídas em concreto armado e dotados de abertura de inspeção de fechamento hermético cuja menor dimensão será de 060 m Na construção do sumidouro manter a distância mínima de 150 m entre o fundo do poço e o nível do lençol freático Havendo necessidade de redução da altura útil do sumidouro em função da proximidade do nível do lençol freático poderá reduzir a altura do mesmo aumentando o número destes a fim de atender a área vertical parede inicialmente calculada Quando for necessária a construção de dois ou mais sumidouros a distribuição do esgoto deverá ser feita através de caixa de distribuição Os sumidouros devem ficar afastado entre si a uma distância mínima de 150 m Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 68 32 Valas de Infiltração O sistema de vala de infiltração consiste em um conjunto de canalizações assentado a uma profundidade determinada em um solo cujas características permitam a absorção do esgoto efluente do tanque séptico A percolação do líquido através do solo permitirá a mineralização dos esgotos antes que os mesmos se transformem em fonte de contaminação das águas subterrâneas e de superfície A área por onde são assentadas as canalizações de infiltração também são chamados de campo de nitrificação Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 69 321 Dimensionamento Para determinação da área de infiltração do solo utilizase a mesma fórmula do sumidouro ou seja A VCi Para efeito de dimensionamento da vala de infiltração a área encontrada se refere apenas ao fundo da vala No dimensionamento tem que se levar em conta as seguintes orientações Em valas escavadas em terreno com profundidade entre 060m e 100m largura mínima de 050m e máxima de 100m devem ser assentados em tubos de drenagem de no mínimo 100mm de diâmetro A tubulação deve ser envolvida em material filtrante apropriado e recomendável para cada tipo de tubo de drenagem empregado sendo que sua geratriz deve estar a 030m acima da soleira das valas de 050m de largura ou até 060m para valas de 100m de largura Sobre a câmara filtrante deve ser colocado papelão alcatroado laminado de plástico filme de termoplástico ou similar antes de ser efetuado o enchimento restante da vala com terra A declividade da tubulação deve ser de 1300 a 1500 Deve haver pelo menos duas valas de infiltração para disposição do efluente de um tanque séptico Comprimento máximo de cada vala de infiltração é de 30m Espaçamento mínimo entre as laterais de duas valas de infiltração é de 100m A tubulação de efluente entre o tanque séptico e os tubos instalados nas valas de infiltração deve ter juntas tomadas Comprimento total das valas de infiltração é determinado em função da capacidade de absorção do terreno calculada segundo a formula AVCi Esquema de instalação do tanque séptico e valas de infiltração deve ser executado conforme a próxima figura Exemplo Calcule o campo de absorção galeria de infiltração para efluente diário de um tanque séptico é de 2100 litros sendo o coeficiente de infiltração do terreno de 68 litrosm2dia Resolução A VCi A 210068 A 309 m³ O comprimento do campo de absorção para uma vala com largura de 060 m e considerando a área encontrada acima é L 30906 L 515 m Aula 5 Tratamento de Esgotos I INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 70 Este comprimento poderá ser subdividido em três ramais portanto 5153 3 valas de 172 m Abaixo segue um esquema de instalação de tanque séptico e valas de infiltração Aula 5 Tratamento de Esgotos I UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 71 Baseado e adaptado de FUNASA Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 6 Tratamento de Esgotos II INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 72 Aula 6 Tratamento de Esgotos II Esta Aula dará prosseguimento a tratamentos de esgotos Serão abordadas aqui outras metodologias aplicadas na Construção Civil e no Saneamento Básico para a destinação dos resíduos líquidos como alternativas às tratadas na Aula passada cada qual com suas especificidades variando assim então as suas recomendações ou não de utilizações frente os cenários e características que as demandam 1 ETEs Para Pequenas Demandas O esgoto chega a ETE passando pelo gradeamento e caixa de areia onde se dá o tratamento preliminar retendo os sólidos grosseiros e a remoção do lodo Em seguida terá início o tratamento primário no tanque de sedimentação ocorrendo a decantação e a digestão do lodo Finalmente o efluente passa pelo filtro biológico onde ocorre o tratamento secundário após o que o efluente é lançado num corpo receptor Frequentemente deverá ser feita limpeza na caixa de areia com a remoção dos sólidos grosseiros da grade bem como a retirada da areia depositada Ao final de cada ano de operação deverá ser feito descarga de fundo dos elementos anteriormente citados para o poço de lodo Este lodo após a descarga deverá ser retirado mecanicamente ou não dependendo das condições topográficas e encaminhado a um leito de secagem 11 Metodologia Construtiva As unidades serão construídas com tijolos maciços argamassa 14 de cimento e areia ou concreto armado ambos os métodos com revestimento traço 13 de cimento e areia e impermeabilização traço 110 A pintura interna deverá ser feita com tinta anticorrosiva na cor preta A tubulação utilizada no tanque de sedimentação e filtro biológico para o poço de lodo deverá ser de ferro fundido com diâmetro 150 mm Nas demais tubulações poderá ser utilizada manilha de barro vitrificada ou tubos de PVC para esgoto no diâmetro 150 mm Aula 6 Tratamento de Esgotos II UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 73 Aula 6 Tratamento de Esgotos II INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 74 2 Leito de Secagem Os leitos de secagem são unidades de tratamento geralmente em forma de tanques retangulares projetados e construídos de modo a receber o lodo dos digestores ou unidades de oxidação total onde se processa a redução da unidade com a drenagem e evaporação da água liberada durante o período de secagem Podem ser caracterizados pelas seguintes partes Tanques de armazenamento Camada drenante Cobertura Os leitos de secagem podem ser construídos ao ar livre ou cobertos Nos países tropicais não se justifica o uso de cobertura nos mesmos Esta concepção torna o processo bastante oneroso Quando os leitos de secagem são cobertos geralmente nos países com grande precipitação de neve adotase telhas transparentes idênticas às utilizadas em estufas de plantas 21 Funcionamento O funcionamento dos leitos de secagem é um processo natural de perda de umidade que se desenvolve devido aos seguintes fenômenos Liberação dos gases dissolvidos ao serem transferidos do digesto pressão elevada e submetidos à pressão atmosférica nos leitos de secagem Aula 6 Tratamento de Esgotos II UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 75 Liquefação graças à diferença de peso específico aparente do lodo digerido e da água Evaporação natural da água em virtude de contato íntimo com a atmosfera Evaporação em virtude do poder calorífico do lodo O lodo em condições normais de secagem poderá ser removido do leito de secagem depois de um período que varia de 20 a 40 dias cuja umidade atinge valores de 60 a 70 Em experiências realizadas em estações e tratamento de esgoto o lodo lançado no leito de secagem com umidade média de 95 atinge valores de 50 depois de 20 dias de secagem em condições ótimas Aula 6 Tratamento de Esgotos II INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 76 3 Outros Tipos de Tratamento 31 Tanque Imhoff e OMS Compreende os tanques sépticos de câmaras superpostas Os tanques Imhoff e OMS destinamse ao tratamento primário do esgoto à semelhança dos tanques sépticos comuns Compõemse de uma câmara superior de sedimentação e outra inferior de digestão A comunicação entre os dois compartimentos é feita unicamente por uma fenda que dá passagem aos lodos A única diferença entre a fossa OMS e o tanque Imhoff está no detalhe da construção da câmara de decantação Na OMS esta câmara é vedada por cima impedindo qualquer comunicação de gases entre os dois compartimentos 311 Funcionamento Os dispositivos de entrada e saída do esgoto no tanque são semelhantes aos dos tanques comuns O esgoto penetra na câmara de decantação onde esta se processa a parte sedimentável precipitase na câmara de digestão através de uma abertura fenda com 15cm de largura e comprimento igual à câmara de decantação Apresenta as seguintes vantagens sobre o tanque séptico Menor tempo de retenção que poderá ser reduzido até duas horas tornandoo mais econômico Melhor digestão pois com a ausência de correntes ascendentes e descendentes o processo de digestão não é perturbado obtendose maior eficiência Melhor efluente uma vez que graças à eficiência dos processos de decantação e digestão o líquido efluente é praticamente livre de partículas sólidas e tem a qualidade bacteriológica bastante melhorada Atendimento a populações maiores pois se aplicam economicamente para atender até cerca de 5000 pessoas 312 Dimensionamento A determinação do volume útil do tanque Imhoff é obtida seguindo o processo de cálculo abaixo V V1 V2 V3 Aula 6 Tratamento de Esgotos II UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 77 Sendo V1 Volume da câmara de decantação mínimo 500 litros V1 N T C V2 Volume decorrente do período de armazenamento do lodo V2 R1 N Lf Ta V3 Volume correspondente ao lodo em digestão V3 R2 N Lf Td Onde N número de contribuintes C contribuição de despejos em litropessoadia Aula 05 T período de retenção em dias 2 horas 112 dia Ta período de armazenamento de lodo em dias Prevendose a limpeza anual do tanque Ta 360 Td 300 dias Td período de digestão de lodo em dias Aproximadamente 60 dias Lf contribuição de lodos frescos p pessoadia Aula 05 R1 025 coeficiente de redução do lodo digerido R2 050 coeficiente de redução do lodo em digestão Aula 6 Tratamento de Esgotos II INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 78 Para as dimensões internas de Tanques Prismáticos temse Largura mínima 100 m Altura útil mínima 120 m Inclinação para as abas inferiores da câmara de decantação 121 sendo 1 na horizontal Espaçamento mínimo para a fenda de saída da câmara de decantação 010 m Superposição das abas inclinadas inferiores na câmara de decantação de tal maneira que impeçam a penetração de gases e partículas de lodo Aproximadamente 25 cm Aula 6 Tratamento de Esgotos II UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 79 32 Lagoas de Estabilização As lagoas de estabilização são o mais simples método de tratamento de esgotos existentes São construídas através de escavação no terreno natural cercado de taludes de terra ou revestido com placas de concreto Geralmente têm a forma retangular ou quadrada Podem ser classificadas em quatro diferentes tipos a Lagoas Anaeróbias Têm a finalidade de oxidar compostos orgânicos complexos antes do tratamento com lagoas facultativas ou aeradas As lagoas anaeróbias não dependem da ação fotossintética das algas podendo assim ser construídas com profundidades maiores do que as outras variando de 20m a 50m São projetadas sempre que possível associada a lagoas facultativas ou aeradas b Lagoas Facultativas O seu funcionamento é por intermédio da ação de algas e bactérias sob a influência da luz solar fotossíntese A matéria orgânica contida nos despejos é estabilizada parte transformandose em matéria mais estável na forma de células de algas e parte em produtos inorgânicos finais que saem com efluente Estas lagoas são chamadas de facultativas graças às condições aeróbias mantidas na superfície liberando oxigênio e às anaeróbias mantidas na parte inferior onde a matéria orgânica é sedimentada Têm profundidade variando de 10m a 25m e áreas relativamente grandes c Lagoas de Maturação A sua principal finalidade é a redução de coliformes fecais contido nos despejos de esgotos São construídas sempre depois do tratamento completo de uma lagoa facultativa ou outro tipo de tratamento convencional Com adequado dimensionamento podese conseguir índices elevados de remoção de coliformes garantindo assim uma eficiência muito boa As profundidades normalmente adotadas são iguais as das lagoas facultativas d Lagoas aeróbias ou de alta taxa Têm como principal aplicação a cultura colheita de algas São projetadas para o tratamento de águas residuais decantadas Constituem um poderoso método para produção de proteínas sendo de 100 a 1000 vezes mais produtivas que a agricultura convencional É aconselhável o seu uso para tratamento de esgoto quando houver a viabilidade do reaproveitamento da produção das algas A sua operação exige pessoal capaz e o seu uso é restrito A profundidade média é de 03 m a 05 m 33 Lagoas Aeradas Mecanicamente As lagoas aeradas mecanicamente são idênticas às lagoas de estabilização com uma única diferença são providas de aeradores mecânicos de superfície instalados em colunas de concreto ou do tipo flutuantes e também de difusores A profundidade varia de 30m a Aula 6 Tratamento de Esgotos II INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 80 50m O esgoto bruto é lançado diretamente na lagoa depois de passar por um tratamento preliminar caixa de areia Funcionam como um tanque de aeração no qual os aeradores artificiais substituem a oxidação através das algas nas lagoas de estabilização A área para construção é inferior às das lagoas de estabilização em virtude da profundidade e do tempo de detenção para a estabilização da matéria orgânica que também é menor Há necessidade de energia elétrica para funcionamento desses aeradores Podem ser classificadas em três diferentes tipos Aeróbia com mistura completa Aerada facultativa Aerada com aeração prolongada As mais usadas são as duas primeiras em função de ter menor custo e menor sofisticação em sua operação 34 Caixa de Areia As caixas de areia ou desarenadores são unidades destinadas a reter areia e outros minerais inertes e pesados que se encontram nas águas de esgoto entulhos seixo partículas de metal carvão etc Esses materiais provêm de lavagem enxurradas infiltrações águas residuais das indústrias etc Têm como seu principal emprego a proteção dos conjuntos elevatórios evitando abrasões sedimentos incrustáveis nas canalizações e em partes componentes das ETEs como decantadores digestores filtros tanques de aeração etc 35 Lodos Ativados Ainda que apresentem variações em certos detalhes os processos de lodos ativados consistem essencialmente da agitação de uma mistura de águas residuais com um certo volume de lodo biologicamente ativo mantido em suspensão por uma aeração adequada e durante um tempo necessário para converter uma porção biodegradável daqueles resíduos ao estado inorgânico enquanto que o remanescente é convertido em lodo adicional Tal lodo é separado por uma decantação secundária e em grande parte é retornado ao processo sendo que a quantidade em excesso é disposta pelos meios usuais digestão Aula 6 Tratamento de Esgotos II UNIDADE 2 EGOTO URBANO E DESTINAÇÕES 81 Os lodos ativados consistem de agregados floculentos de microrganismos materiais orgânicos e inorgânicos Os microrganismos considerados incluem bactérias fungos protozoários e metazoários como rotíferos larvas de insetos e certos vermes Todos eles se relacionam por uma cadeia de alimentação bactérias e fungos decompõem o material orgânico complexo e por essa atividade se multiplicam servindo de alimento aos protozoários os quais por sua vez são consumidos pelos metazoários que também podem se alimentar diretamente de bactérias fungos e mesmo de fragmentos maiores dos flocos de lodos ativados O processo envolve então um estágio de aeração seguida por uma separação de sólidos da qual o lodo obtido é recirculado para se misturar com o esgoto Na etapa de aeração ocorre uma rápida adsorção e floculação dos materiais orgânicos dissolvidos e em suspensão coloidal Ocorre ainda uma oxidação progressiva e uma síntese dos compostos orgânicos adsorvidos e daqueles que são continuamente removidos da solução Finalmente oxidação e dispersão das partículas de lodo com o prosseguimento da aeração O processo dos lodos ativados é o mais versátil dos processos biológicos de tratamento Pode produzir um efluente com concentração de matéria orgânica variando de muito alta a muito baixa Historicamente foi desenvolvido a partir de 1913 na Inglaterra e permaneceu sem sofrer grandes alterações por quase trinta anos Quando começaram as mudanças elas foram provocadas mais pelos operadores das estações ao tentarem solucionar problemas especiais do que propriamente por engenheiros envolvidos em projetos ou pesquisas Com o avanço da tecnologia entretanto começaram os grupos de pesquisa a trazer sua contribuição em termos de modificações básicas no processo Muitas modificações do processo de lodos ativados têm sido desenvolvidas nos últimos anos mas apenas duas variações básicas devem ser consideradas Sistema convencional no qual absorção floculação e síntese são alcançadas em um estágio Sistema de estabilização por contato no qual a oxidação e a síntese do material orgânico removido ocorrem em um tanque de aeração separado Baseado e adaptado de FUNASA Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 7 Águas Pluviais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 82 Unidade 3 Drenagem Predial Aula 7 Águas Pluviais O progresso das civilizações está intrinsecamente ligado a disponibilidade de água Assim o aumento acelerado do consumo mundial de água sobretudo após a revolução industrial é responsável por situações críticas de abastecimento em diversas regiões mundiais Novas considerações a respeito do manejo de água em regiões áridas e semiáridas para minimizar escassez vêm sendo propostos e aplicados com sucesso 1 Noções Básicas de Hidrologia De acordo com estudos aproximadamente 973 da água no mundo é de mares e oceanos 234 são águas em forma de gelo ou localizadas nos lençóis freáticos profundos e 036 são de águas de rios lagos e pântanos Essa pequena fração 036 que é apropriada para o consumo está distribuída desigualmente pelo mundo Os registros históricos apontam que as águas de chuva são utilizadas pela humanidade há milhares de anos Cisternas escavadas são datadas em até 3000 aC A fortaleza de Masada por exemplo localizada em Israel possui dez reservatórios escavados na rocha com capacidade de armazenamento de até 40 quarenta milhões de litros de água A civilização maia que abrangeu territórios de cinco países como México Honduras Belize Guatemala e El Salvador com existência datada em 2600 aC e declínio em 400 dC encontravam meios para captação das águas de chuva com cisternas reservatórios açudes e canais destinados aos campos agrícolas Os astecas a qual a existência data do século IX até o século XVI aproveitavam a água de chuva assim como a civilização maia para fins agrícolas Aula 7 Águas Pluviais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 83 11 O Ciclo Hidrológico É o fenômeno global que ocorre na superfície terrestre através da circulação da água de maneira fechada entre a superfície terrestre e a atmosfera realizado principalmente pela atuação da energia solar associada à ação da gravidade e à rotação do globo terrestre O conceito de ciclo hidrológico que ocorre na Hidrosfera corresponde ao movimento e à troca de água nos seus diferentes estados físicos entre os oceanos os calotes de gelo as águas superficiais as águas subterrâneas e a atmosfera Este movimento permanente devese ação do Sol que fornece a energia para que água evapore saindo da superfície terrestre para a atmosfera além da ação da gravidade fazendo com que a água antes condensada caia através das precipitações assim uma vez na superfície circule através das bacias hidrográficas reunindose em rios até atingir os oceanos a qual se denomina escoamento superficial ou infiltrem nos solos e nas rochas através dos seus poros fissuras e fraturas escoamento subterrâneo Vale ressaltar que nem toda a água precipitada alcança a superfície terrestre haja vista que uma parte na sua queda pode ser interceptada pela vegetação e volta a evaporarse A água que se infiltra no solo por sua vez é sujeita a evaporação direta para a atmosfera e é absorvida pela vegetação que através da transpiração retorna à atmosfera Este processo chamado é chamado de evapotranspiração A água que infiltra no solo é a principal responsável pela recarga dos aquíferos ou lençóis de água subterrânea A quantidade de água e a velocidade com que ela circula nas diferentes fases do ciclo hidrológico são influenciadas por diversos fatores como por exemplo a cobertura vegetal altitude topografia temperatura tipo de solo e geologia Aula 7 Águas Pluviais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 84 12 Disponibilidade da Água Apesar de a água parecer abundante para algumas regiões do planeta em outras a quantidade é praticamente inexistente A maior parte da água doce existente no mundo está localizada em apenas 10 países entre eles o Brasil além disso devese levar em consideração que a é distribuída de maneira irregular situação piorada quando são levados em conta os fatores climáticos Em alguns lugares há muita chuva e as enchentes causam grandes problemas enquanto em outros a seca é grande No início do século passado a população mundial era estimada em pouco menos de 2 bilhões de habitantes hoje já passa de 6 bilhões e em 2025 haverá 83 bilhões de pessoas no mundo Enquanto a população se multiplica a quantidade de água continua a mesma O maior problema é que o consumo de água está cada vez maior Nos últimos 100 anos enquanto a população mundial triplicava o uso da água doce multiplicavase por seis boa parte pelo aumento da irrigação da agricultura que revolucionou a produção agrícola mas criou uma nova dificuldade porque sozinha utilizava 70 da água doce disponível Isto é necessário pois as pessoas precisam se alimentar e não cabe aqui um estudo geográfico e econômico do problema Portanto passamos adiante De acordo autores apesar de o Brasil possuir uma das maiores reservas mundiais de água doce o problema também é perceptível São Paulo por exemplo o estado mais desenvolvido do país enfrenta grande dificuldade devido às aglomerações como a da região metropolitana O caso do Nordeste já é clássico além do semiárido a região recebe chuva de maneira irregular sofrendo pela falta de água por uma série de características geográficas e geológicas pertinentes à região 13 Tipos de Chuvas A precipitação atmosférica é a transferência da água contida na atmosfera para a superfície terrestre Existem diferentes tipos de precipitação os quais são diferenciados de acordo com o estado e o tamanho das partículas de água precipitada Neblina chuva orvalho geada neve granizo e saraiva são exemplos de precipitação A formação das chuvas está intimamente ligada a vários fatores peculiares dentre eles a quantidade de vapor dágua presente no meio atmosférico a característica geomorfológica local e o clima da região Os tipos de precipitação em forma de chuva podem ser classificados como convectivas frontais ou ciclônicas e orográficas Aula 7 Águas Pluviais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 85 As chuvas convectivas são mais frequentes em regiões equatoriais onde os ventos são mais brandos e a movimentação do ar é geralmente normal à superfície São formadas a partir do aquecimento do ar úmido próximo ao solo Em seguida essa massa de ar quente e úmida ao atingir determinada altura se resfria e o vapor dágua presente se condensa ocorrendo então a precipitação São chuvas de fortes intensidades pequena duração e que atingem pequenas áreas Grande parte das enchentes urbanas é ocasionada por esse tipo de chuva As chuvas frontais ou ciclônicas são provenientes do encontro de extensas massas de ar frias e quentes Algumas interfaces frentes podem atingir até 3000 km de extensão As frentes de ar frio que vêm dos polos da Terra ao interagirem com as frentes de ar quente elevam estas bruscamente Esse processo provoca a condensação do vapor dágua presente em grande quantidade e ocasiona chuvas São chuvas de intensidade média porém que abrangem grandes áreas e por um longo período de tempo Já as chuvas orográficas são as que têm sua formação muito ligada às características geográficas As massas de ar que seguem do oceano para o continente trazem junto a umidade proveniente do mar Ao chegarem à superfície e encontrarem relevos montanhosos essas massas de ar quente e úmido se elevam como se fosse para superar a barreira geográfica Sendo assim elas se resfriam e se condensam formando nuvens e chuvas São chuvas com intensidades menores que as das chuvas convectivas de grande duração e áreas pequenas 2 Funções das Águas Pluviais As águas pluviais são de grande importância para a humanidade pois elas são fundamentais nos processos da natureza já que é uma das fases do ciclo hidrológico promovendo uma série de serviços ambientais dentre elas podemos destacar Manutenção da Biodiversidade e do Ecossistema Urbano o controle da temperatura a rega das plantas a lixiviação para evitar a salinização em algumas áreas as inundações para dar continuidade ao ciclo de vida de algumas espécies como alguns peixes e insetos dentre outras Recarga do Aquífero Os aquíferos dependem das águas pluviais para se recomporem Pode ser naturalmente proporcionada pelas águas retidas pela vegetação infiltradas e retidas no solo retidas em depressões e armazenadas dinamicamente nos rios e várzeas ou artificialmente através de reservatórios indicados para áreas urbanas que já apresentam problemas Aula 7 Águas Pluviais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 86 devido à impermeabilização Nesses pode controlarse a qualidade da água que infiltra pois esta geralmente é poluída em seu percurso de escoamento Recarga de Corpos Hídricos Assim como os aquíferos algumas depressões naturais ou artificiais servem de reservatórios sendo que alguns destes reservatórios são exclusivamente alimentados por águas pluviais Solvente Universal vai carreando todo tipo de impurezas dissolvidas suspensas ou simplesmente arrastadas mecanicamente tanto da atmosfera como do solo ou até de algum curso dágua realizando um processo natural de diluição e autodepuração ao longo de seu percurso hídrico até o seu destino final 21 Utilização em Áreas Urbanas A busca por fontes alternativas de água é uma forma de se dispor de diferentes formas de obtenção da mesma evitando a dependência de uma única fonte e em uma situação de emergência problemas graves de abastecimento A dependência de um abastecimento de água baseado somente na retirada em rios e lagos pode deixar a população exposta a problemas sérios na ocorrência de eventos naturais ou contaminações por produtos químicos ou nocivos para a saúde humana A água de chuva não possui a qualidade de uma água tratada ou mineral entretanto consiste em um recurso limpo se comparado a alguns rios onde é captada água para tratamento e abastecimento Portanto tornase claro que esse recurso deve ter algum aproveitamento basta analisar onde este trará maior retorno econômico O aproveitamento das águas pluviais em toda a literatura está sempre vinculado a termos como reaproveitamento ou reuso da água o que pode gerar preconceito e repulsa desse recurso Porém como essas águas não foram previamente utilizadas possuem uma qualidade relativamente boa e não deveriam ser associadas a esses termos Uma questão importante na mudança de visão da sociedade sobre a gestão de águas pluviais que será discutida mais adiante é a visão desta como um recurso e considerála uma água de reuso é uma barreira para essa mudança de pensamento O aproveitamento de águas pluviais é um sistema descentralizado e alternativo de suprimento de água que promove a conservação da água potável Os benefícios do aproveitamento são Aula 7 Águas Pluviais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 87 Aumento da segurança hídrica seja para atender o crescimento populacional seja para atender áreas deficientes de abastecimento Redução dos investimentos na captação da água em mananciais cada vez mais distantes das concentrações urbanas para atender a demanda diária e a demanda de pico Redução do volume de água a ser captada e tratada e minimização do uso de água tratada para fins secundários Menor entropia ou seja redução dos custos energéticos de transporte e dos custos de tratamento pois a água terá o nível de tratamento adequado para seu uso Estudos mostram que o custo energético tem se constituído num montante aproximado de 25 a 45 do custo total de operações de sistemas de abastecimento de água Melhor distribuição de carga de água de chuva imposta ao sistema de drenagem Redução dos riscos de enchentes erosão dos leitos dos rios e assoreamento nas áreas planas no início da temporada de chuvas torrenciais e em eventos isolados Redução dos custos proporcionados por inundações e alagamentos Possibilidade de uso para recarga dos lençóis subterrâneos e manutenção dos níveis de lençol freático elevado Uma das desvantagens deste sistema é a diminuição do volume de água coletada em períodos de estiagem sendo necessário em alguns casos áreas de captação e reservatórios muito grandes para o fornecimento contínuo Outra questão importante é a possibilidade do armazenamento em grande escala destas águas alterarem o balanço hídrico da região pois haveria uma redução da quantidade de água que infiltra no solo assim como da quantidade evaporada provocando algum desequilíbrio no ecossistema local Mas em áreas já densamente urbanizadas com um sistema de drenagem já construído sobre os conceitos clássicos onde a água de chuva é coletada por calhas e direcionadas diretamente para bocas de lobo ou poços de visita as alterações no balanço hídrico pósurbanização devem ser pequenas só alterando parte da evaporação nos cursos de água que podem estar com nível menor logo com uma superfície de evaporação menor É importante lembrar que a determinação dos impactos dessas alterações é de extrema complexidade Como a captação em grande escala a ponto de interferir no balanço hídrico só poderia se dar em áreas densamente ocupadas muitas edificações realizando captação e Aula 7 Águas Pluviais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 88 como estas áreas já costumam ter seu balanço hídrico alterado significativamente o impacto do aproveitamento de água de chuva em grande escala pode vir a ser insignificante em relação ao impacto da urbanização Também devese analisar os impactos da retenção e desvio dessas águas para a rede de esgotos sanitários nos cursos dágua que a usam como solvente e como carreador de impurezas havendo maior concentração de poluentes nos cursos dágua A utilização de água de chuva tornase mais atraente em as áreas de precipitação elevada com escassez de abastecimento e dificuldades de extração de água subterrânea porém em situações normais podem vir a ser interessante como será estudado As águas pluviais podem ser classificadas pelo uso em potável e não potável Os usos potáveis são ingestão assepsia preparo de alimentos e lavagem de utensílios Os usos não potáveis são vasos sanitários e mictórios lavagem de roupa pisos veículos irrigação e enchimento de piscinas Devido aos custos de monitoramento e tratamento os usos potáveis para a água de chuva costumam ser feitos em áreas com escassez de abastecimento e indisponibilidade de aproveitamento de águas subterrâneas Exemplo Cingapura O custo da água da concessionária é bem menor que o custo da água de chuva tratada porém podese optar por pagar mais por questões sociais tal como independência do sistema e preservação do meio ambiente Exemplo Algumas residências na Alemanha No caso do Brasil só realizado onde não há sistema de abastecimento convencional ou esse não atende à demanda Exemplo Fernando de Noronha e Sertão Nordestino Uma das principais razões para que o uso de água de chuva para fins potáveis não seja viável em áreas urbanas é a falta de indicadores da qualidade das águas pluviais para poder estabelecer um tratamento adequado sendo necessário controle constante da qualidade da água para garantir o cumprimento das exigências de qualidade da água o que pode ser muito oneroso e dispendioso Quanto aos usos não potáveis os sistemas de aproveitamento proporcionam o uso de águas com qualidade correspondente e específica para cada tipo de uso Porém ainda assim possuem padrões mínimos de qualidade de água que precisam ser respeitados para a segurança do usuário e duração dos equipamentos envolvidos na atividade em questão Aula 7 Águas Pluviais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 89 A viabilidade do aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis deve ser analisada em cada caso pois cada região possui suas singularidades mas em geral para consumo doméstico pode ser bem vantajoso assunto a ser tratado na Aula 09 Em alguns estudos recentes a viabilidade nas indústrias empreendimentos comerciais e em prédios públicos que são notadamente os maiores consumidores de água não só tem sido possível como a taxa de retorno é rápido No caso da indústria outra grande vantagem pode ser acrescentada o aumento da disponibilidade de água proporcionando o aumento da produção sem a necessidade de incremento na captação e tratamento da água Normalmente só a agregação de valor ao produto pela economia de água no processo já seria vantajosa mas se torna essencial em situações de conflitos pelo uso e de outorgas restritas No caso de organizações de caráter industrial ou comercial a divulgação do PCA Programa de Conservação de Água tornase uma estratégia interessante para melhorar a visão da organização na sociedade e promover sua responsabilidade social O aproveitamento dessa água traz benefícios ecológicos e econômicos melhorando a imagem da empresa perante a sociedade No caso de indústrias ela pode ser até viável para tratála para consumo humano já que por ser uma água livre de produtos químicos diferente da fornecida pela concessionária usualmente possui um custo de tratamento retirada do cloro e do flúor menor para os processos produtivos Por fim temos que a construção da infraestrutura de aproveitamento já é obrigatória para certos empreendimentos em alguns municípios Baseado e adaptado de Heitor Viola Janerson Oliveira Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 90 Aula 8 Instalações Prediais O dimensionamento que se aplica à drenagem de águas pluviais é extraído da NBR 10844 e direcionado para coberturas e demais áreas associadas ao edifício tais como terraços pátios quintais e similares Esta norma não se aplica a casos onde as vazões de projeto e as características da área exijam a utilização de bocasdelobo e galerias que serão estudadas na próxima unidade 1 Instalações As instalações de águas pluviais devem ser projetadas de modo a obedecer às seguintes exigências Recolher e conduzir a vazão de projeto até locais permitidos pelos dispositivos legais Serem estanques Permitir a limpeza e desobstrução de qualquer ponto no interior da instalação Absorver os esforços provocados pelas variações térmicas a que estão submetidas Quando passivas de choques mecânicos ser constituída de materiais resistentes a estes choques Nos componentes expostos utilizar materiais resistentes às intempéries Nos componentes em contato com outros materiais de construção utilizar materiais compatíveis Não provocar ruídos excessivos Resistir às pressões a que podem estar sujeitas Ser fixadas de maneira a assegurar resistência e durabilidade A instalação predial de águas pluviais se destina exclusivamente ao recolhimento e condução das águas pluviais não se admitindo quaisquer interligações com outras instalações prediais O destino das águas pluviais pode ser Escoamento superficial Aula 8 Instalações Prediais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 91 Infiltração no solo por meio de poço absorvente Disposição na sarjeta da rua ou por tubulação enterrada no passeio pelo sistema público as águas pluviais chegam a um córrego ou rio Cisterna reservatório inferior de acumulação de água para uso posterior assunto da próxima aula 11 Terminologia São as seguintes aplicadas para sistemas de captação a Altura pluviométrica volume de água precipitada por unidade de área horizontal b Área de contribuição soma das áreas das superfícies que interceptando chuva conduzem as águas para determinado ponto da instalação c Caixa de areia caixa utilizada nos condutores horizontais destinados a recolher detritos por deposição d Calha canal que recolhe a água de coberturas terraços e similares e a conduz a um ponto de destino e Condutor horizontal canal ou tubulação horizontal destinada a recolher e conduzir águas pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais f Condutor vertical tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas coberturas terraços e similares e conduzilas até a parte inferior do edifício g Duração de precipitação intervalo de tempo de referência para a determinação de intensidades pluviométricas h Intensidade pluviométrica quociente entre a altura pluviométrica precipitada num intervalo de tempo e este intervalo i Perímetro molhado linha que limita a seção molhada junta as paredes e ao fundo do condutor ou calha j Período de retorno número médio de anos em que para a mesma duração de precipitação uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez k Ralo caixa dotada de grelha na parte superior destinada a receber águas pluviais l Seção molhada área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha m Tempo de concentração intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o momento em que toda a área de contribuição passa a contribuir para determinada seção transversal de um condutor ou calha n Vazão de projeto vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 92 Aula 8 Instalações Prediais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 93 12 Materiais Nos telhados empregamse calhas que podem ser de aço galvanizado folhasde flandres cobre aço inoxidável alumínio fibrocimento PVC rígido fibra de vidro concreto ou alvenaria Nos condutores verticais devem ser empregados tubos e conexões de ferro fundido fibrocimento PVC rígido aço galvanizado cobre chapas de aço galvanizado folhasde flandres chapas de cobre aço inoxidável alumínio ou fibra de vidro Nos condutores horizontais devem ser empregados tubos e conexões de ferro fundido fibrocimento PVC rígido aço galvanizado cerâmica vidrada concreto cobre canais de concreto ou alvenaria 2 Dimensionamento 21 Fatores Meteorológicos A determinação da intensidade pluviométrica I para fins de projeto deve ser feita a partir da fixação de valores adequados para a duração de precipitação e o período de retorno Tomamse como base dados pluviométricos locais O período de retorno deve ser fixado segundo as características da área a ser drenada obedecendo ao estabelecido a seguir As águas pluviais não devem ser lançadas no coletor de esgoto doméstico A rede de águas pluviais não deve ser ligada a qualquer outra instalação predial O acesso de gases do esgoto primário à rede de águas pluviais deve ser bloqueado Nas junções e no máximo de 20 em 20 metros deve haver uma caixa de inspeção Quando houver risco de obstrução devese prever mais de uma saída Lajes impermeabilizadas devem ter declividade mínima de 05 Calhas de beiral e platibanda devem ter declividade mínima de 05 Nos casos em que um extravasamento não pode ser tolerado podese prever extravasores de calha que descarreguem em locais adequados Sempre que possível usar declividade maior que 05 nos condutores horizontais O período de retorno a ser adotado T deve ser de Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 94 T 1 ano para áreas pavimentadas onde empoçamentos possam ser tolerados T 5 anos para coberturas eou terraços T 25 anos para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado A duração de precipitação deve ser fixada em t 5min Para construção até 100 m2 de área de projeção horizontal salvo casos especiais podese adotar I 150 mmh Para as demais construções utilizar a Tabela abaixo A ação dos ventos deve ser levada em conta através da adoção de um ângulo de inclinação da chuva em relação à horizontal igual a arc tg² θ para o cálculo da quantidade de chuva a ser interceptada por superfícies inclinadas ou verticais O vento deve ser considerado na direção que ocasionar maior quantidade de chuva interceptada pelas superfícies consideradas Aula 8 Instalações Prediais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 95 22 Área de Contribuição No cálculo da área de contribuição devemse considerar os incrementos devidos à inclinação da cobertura e às paredes que interceptem água de chuva que também deva ser drenada pela cobertura Em suma a área de contribuição deve Ser tomada na horizontal Receber um incremento devido à inclinação da chuva Os incrementos devidos à inclinação da chuva são calculados segundo certas situações que podem se apresentar e a NB 611 prevê a seguintes situações e as fórmulas correspondentes Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 96 23 Vazão de Projeto A vazão de projeto deve ser calcula pela seguinte Equação Q C I A 60 Onde Q é a vazão em lmin A é a área de contribuição em m² C é o coeficiente de escoamento C 1 para áreas impermeáveis I é a intensidade pluviométrica em mmh Observação a vazão de projeto deve ser multiplicada pelos seguintes fatores caso a saída da calha esteja a menos de 4 m de uma curva 24 Calhas A inclinação das calhas de beiral e platibanda deve ser uniforme com valor mínimo de 05 As calhas de águafurtada têm inclinação de acordo com o projeto da cobertura Quando não se pode tolerar nenhum transbordamento ao longo da calha extravasores podem ser previstos como medida adicional de segurança Nestes casos eles devem descarregar em locais adequados Em calhas de beiral ou platibanda quando a saída estiver a menos de 4 m de uma mudança de direção a Vazão de projeto deve ser multiplicada pelos coeficientes da Tabela abaixo Aula 8 Instalações Prediais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 97 O dimensionamento das calhas deve ser feito através da fórmula de ManningStrickler indicada a seguir ou de qualquer outra fórmula equivalente Q K S n RH 23 i12 Onde Q vazão de projeto Lmin S área da seção molhada m² n coeficiente de rugosidade Tabela abaixo RH raio hidráulico m i declividade da calha mm K 60000 A figura abaixo ilustra uma calha de seção retangular O cálculo do raio hidráulico é obtido dividindose a área molhada pelo perímetro molhado 𝑅𝐻 𝑎 𝑏 𝑏 2𝑎 A seção retangular mais favorável ao escoamento ocorre quando a base é o dobro da altura dágua no canal isto é para valores de b 2a Podese resumir o RH também como sendo a razão da área seção transversal molhada pelo perímetro molhado RH S2pmolhado Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 98 A Tabela a seguir fornece as capacidades de calhas semicirculares usando coeficiente de rugosidade n 0011 para alguns valores de declividade Os valores foram calculados utilizando a fórmula de ManningStrickler com lâmina de água igual à metade do diâmetro interno Aula 8 Instalações Prediais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 99 25 Condutores Verticais Os condutores verticais podem ser colocados externa e internamente ao edifício dependendo de considerações de projeto do uso e da ocupação do edifício e do material dos condutores Os condutores verticais podem ser ligados na sua extremidade superior a uma calha casa com telhado ou receber um ralo quando se trata de terraços ou calhas largas Devem ser projetados sempre que possível em uma só prumada Quando houver necessidade de desvio devem ser usadas curvas de 90o de raio longo ou curvas de 45o e devem ser previstas peças de inspeção O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circular é 70 mm Como os condutores são verticais seu dimensionamento não pode ser feito pelas fórmulas do escoamento em canal A NBR 1084489 apresenta ábacos específicos para o dimensionamento dos condutores verticais a partir dos dados a seguir Para calhas com saída em aresta viva ou com funil de saída devese utilizar respectivamente o primeiro ou segundo ábaco conforme imagens Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 100 Procedimento 1º Levantar uma vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes 2º Se não haver curvas dos valores de H e L interpolar entre as curvas existentes 3º Transportar a interseção mais alta até o eixo D 4º Adotar o diâmetro nominal cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor encontrado O dimensionamento dos condutores verticais também pode ser feito com emprego da tabela a seguir que fornece o diâmetro do condutor e o valor máximo da área de telhado drenada pelo tubo Exemplo Encontrar o diâmetro de um condutor vertical para escoar 1400 lmin em um condutor de 3 metros de comprimento advindo de uma calha em aresta viva bem como a altura mínima de água dentro da calha para escoar esta vazão Aula 8 Instalações Prediais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 101 Resolução Do ábaco Partese de Q 1400 lmin até se encontrar a linha do L 300 m Encontrandoa traçase uma linha horizontal para a esquerda a fim de se encontrar o diâmetro da tubulação neste caso 90 mm 100 mm comercial e outra em harmonia aos segmentos das linhas das alturas H onde temse o ponto aproximado de 85 cm 26 Condutores Horizontais Os condutores horizontais devem ser projetados sempre que possível com declividade uniforme com valor mínimo de 05 O dimensionamento dos condutores horizontais de seção circular deve ser feito para escoamento com lâmina de altura igual a 23 do diâmetro interno D do tubo As vazões para tubos de vários materiais e inclinações usuais estão indicadas na Tabela abaixo Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 102 27 Ralos Nos locais de onde se pretende esgotar águas pluviais usamse ralos que coletam a água de áreas cobertas ou de calhas canaletas e sarjetas permitindo sua entrada em condutores e coletores O ralo compreende duas partes Caixa e Grelha ralo propriamente dito As grelhas podem ser planas ou hemisféricas também chamado cogumelo ou abacaxi 28 Caixas de Areias e Inspeção Nas tubulações aparentes devem ser previstas inspeções sempre que houver conexões com outra tubulação mudança de declividade mudança de direção e ainda a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos Nas tubulações enterradas devem ser previstas caixas de areia sempre que houver conexões com outra tubulação mudança de declividade mudança de direção e ainda a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos A ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo com inspeção ou caixa de areia estando o condutor horizontal aparente ou enterrado Exemplo Dimensionar as águas pluviais do projeto abaixo sabendose que se situa em Goiânia Aula 8 Instalações Prediais UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 103 Resolução 1º Passo Área de Contribuição Para esta análise existem alguns pontos a serem observados A norma não nos dá exatamente a área de contribuição para este modelo de projeto Portanto utilizaremos a fórmula para Superfície Plana Inclinada sabendo que haverá uma superdimensionamento desta área pois existe uma platibanda lateral interceptando um pouco essa chuva Como são 4 tubos de quedas de APs localizados nas arestas a área de contribuição respectiva de cada um será uma área A que é igual a A1 e a A2 do desenho Portanto A A1 A2 a h 2 b A 5 1 2 10 A 55 m² 2º Passo Intensidade Pluviométrica O exercício nos referenciou que a cidade é Goiânia portanto pela tabela T 5 anos coberturas e terraços I 178 mmh 3º Passo Determinação da Vazão de Projeto Q C I A 60 Q 1 178 55 60 Q 16317 lmin 4º Passo Dimensionamento da Calha Vazão Aula 8 Instalações Prediais INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 104 Como o exercício não nos deu o material da calha iremos presumir que seja de aço galvanizado A declividade da calha também não foi fornecida portanto usaremos a inclinação mínima da Norma que é 5 i 005 Infelizmente deveremos dimensionar a calha na tentativa e erro pois o exercício não faz mesão de medidas convencionais Devido a isto iremos comparar ao final do exercício se a vazão da calha será suportada pelos tubos de queda Utilizandose medida padrão de calhas com base b de 10 cm e altura útil a de 5 cm 𝑅𝐻 𝑆 2𝑝 𝑅𝐻 𝑎 𝑏 𝑏 2𝑎 𝑅𝐻 005 010 010 010 𝑅𝐻 0025 𝑚 E ainda n 0011 aço temse Q K S n RH 23 i12 Q 60000 0005 0011 00252 3 005 Q 1648 lmin Portanto a vazão da calha é maior que a vazão de projeto Então ok 5º Passo Cálculo do Condutor Vertical Do ábaco para L 3 m com este valor de vazão seria mais que suficiente um diâmetro de 50 mm Porém a norma solicita um diâmetro mínimo de 70 mm e comercialmente o próximo DN de tubulações de esgoto é 75 mm que deverá ser utilizado Baseado e adaptado de Adolar Ricardo Bohn e Silvia Romfim Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 9 Reutilização de AP UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 105 Aula 9 Reutilização de AP O aproveitamento de água de chuva em residências pode contribuir com a conservação de mananciais com a redução de enchentes nas cidades e com a diminuição da utilização de energia e insumos na captação adução tratamento e distribuição de água potável 1 Utilização de APs Para Uso Doméstico Em zonas rurais e regiões onde há carência de água podem ser utilizadas reservatórios cisternas construídos com o objetivo de acumular água durante período de precipitações pluviométricas para utilização na época de estiagem A água de chuva armazenada sem tratamento adequado pode ser utilizada apenas para consumo não potável A água de chuva tem potencial para utilização na descarga de vasos sanitários lavagem de roupas irrigação de jardins na lavagem de carros em sistemas de arcondicionado e em sistemas de combate de incêndios entre outros Um sistema de aproveitamento de água de chuva possui em geral os seguintes componentes figura abaixo Área de coleta local onde a chuva precipita a fim de ser captada É importante no dimensionamento do volume de reservação pois quanto mais for à área de captação maior será o volume de água de chuva capturado e armazenado A área de captação deve suprir a demanda de consumo de água Calhas e condutores Condutos que levam a água captada até o reservatório As calhas são dispostas na horizontal e os condutos na vertical Os dimensionamentos desses componentes devem seguir a NBR 10844 Dispositivo de descarte das primeiras águas componente utilizado para descartar a água que lava a área de captação local onde se acumula poeira fuligem e outros contaminantes atmosféricos que podem alterar a qualidade da água Para este descarte podese dispor de desvio manual da água ou dispositivos instalados em boias de tanques intermediários Separador de materiais grosseiros dispositivo utilizado para a separação de galhos folhas e outros materiais que podem ser depositados na área de Aula 9 Reutilização de AP INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 106 captação Existem no mercado filtros produzidos para esta função podendo também ser fabricados Armazenamento sistema composto por dois reservatórios Um inferior enterrado com o objetivo armazenar a água coletada e compensar a variação da precipitação de chuva e um reservatório superior para distribuição por gravidade até os pontos de utilização Sistema de recalque composto por bomba tubulações e conexões Responsável pelo transporte de água do reservatório inferior para o reservatório superior Sistema de distribuição responsável pelo abastecimento de água de chuva nos pontos de utilização ex bacias sanitárias Composto por barrilete colunas ramais e subramais de distribuição Aula 9 Reutilização de AP UNIDADE 3 DRENAGEM PREDIAL 107 11 Dimensionamento 111 Previsão do Consumo de Água Não Potável Para o dimensionamento do sistema é necessário que primeiramente seja estimado o consumo de água a ser utilizado Na ausência de dados locais podem ser utilizados dados da literatura como os dados das tabelas abaixo Segundo estudos o consumo mínimo diário de água é de 14 Lpessoadia O volume de água a armazenar pode ser calculado pela expressão Vmin K N Cu D Onde Vmin é o volume mínimo para o reservatório L K é o coeficiente correspondente às perdas N é o número de consumidores Cu é o consumo unitário de água Lpessoadia D é o número de dias de armazenamento de água 112 Volume do Reservatório Aula 9 Reutilização de AP INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 108 Para determinação do volume de reservação deve ser calculado o volume precipitado em função de dados meteorológicos de precipitação da região Para efeito de cálculo o volume de água que pode ser aproveitado não é o mesmo que o precipitado Para isto usa se um coeficiente de escoamento superficial chamado de coeficiente de Runoff C que depende do tipo de superfície Recomenda adotar C 08 O volume captado por uma superfície é dado pela expressão Vc A P C Onde Vc é o volume mensal ou anual captado L A é a área de contribuição m2 P é a precipitação média mensal ou anual mm C é o coeficiente de escoamento O volume mínimo de água necessário Vmin deve ser menor ou igual ao volume captado Vc para atender a demanda de água Exemplo Dimensione a cisterna do sistema de captação de água de chuva para uma residência com 5 pessoas A área do telhado é de 200 m² e a área do jardim de 100 m² O uso será para fins não potáveis como descargas de vasos sanitários lavagem de roupas e irrigação de jardim Considere a precipitação média mensal de 25 mm e o número de dias de armazenamento de água de 30 dias Resolução 1º Passo Estimativa do Consumo de Água Para perda de 5 temse Vmin K N Cu D Vmin 105 5 14 30 Vmin 2205 L 2º Passo Volume Captado Vc A P C Vc 200 25 08 4000 L Portanto sendo o volume de captação maior que a demanda do período devese escolher uma cisterna de volume comercial imediatamente maior que o volume demandado para suprir os 30 dias Aula 10 Generalidades UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 109 Unidade 10 Drenagem Urbana Aula 10 Generalidades No processo de assentamento dos agrupamentos populacionais o sistema de drenagem se sobressai como um dos mais sensíveis dos problemas causados pela urbanização tanto em razão das dificuldades de esgotamento das águas pluviais quanto em razão da interferência com os demais sistemas de infraestrutura além de que com retenção da água na superfície do solo surgem diversos problemas que afetam diretamente a qualidade de vida desta população 1 Introdução O sistema de drenagem de um núcleo habitacional é o mais destacado no processo de expansão urbana ou seja o que mais facilmente comprova a sua ineficiência imediatamente após as precipitações significativas trazendo transtornos à população quando causa inundações e alagamentos Além desses problemas gerados também propicia o aparecimento de doenças como a leptospirose diarreias febre tifoide e a proliferação dos mosquitos anofelinos que podem disseminar a malária E para isso tudo estas águas deverão ser drenadas e como medida preventiva adotarse um sistema de escoamento eficaz que possa sofrer adaptações para atender à evolução urbanística que aparece no decorrer do tempo Para que este objetivo seja atingido é de fundamental importância a realização de pesquisas entomoepidemiológicas detalhadas para identificação com precisão dos locais escolhidos pelo vetor para reprodução de forma a orientar as ações de drenagem Um sistema geral de drenagem urbana é constituído pelos sistemas de macrodrenagem e macrodrenagem Sob o ponto de vista sanitário a drenagem visa principalmente Aula 10 Generalidades INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 110 Desobstruir os cursos dágua dos igarapés e riachos para eliminação dos criadouros formação de lagoas A não propagação de algumas doenças de veiculação hídrica 2 Conceitos 21 Microdrenagem A microdrenagem urbana é definida pelo sistema de condutos pluviais a nível de loteamento ou de rede primária urbana que propicia a ocupação do espaço urbano ou periurbano por uma forma artificial de assentamento adaptandose ao sistema de circulação viária É formada de Boca de lobo dispositivos para captação de águas pluviais localizados nas sarjetas Sarjetas elemento de drenagem das vias públicas A calha formada é a receptora das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas e que para elas escoam Poço de visita dispositivos localizados em pontos convenientes do sistema de galerias para permitirem mudança de direção mudança de declividade mudança de diâmetro e limpeza das canalizações Tubos de ligações são canalizações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas nas bocas de lobo para a galeria ou para os poços de visita Condutos obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas 22 Macrodrenagem É um conjunto de obras que visam melhorar as condições de escoamento de forma a atenuar os problemas de erosões assoreamento e inundações ao longo dos principais talvegues fundo de vale Ela é responsável pelo escoamento final das águas a qual pode ser formada por canais naturais ou artificiais galerias de grandes dimensões e estruturas auxiliares A macrodrenagem de uma zona urbana corresponde à rede de drenagem natural préexistente nos terrenos antes da ocupação sendo constituída pelos igarapés córregos riachos e rios localizados nos talvegues e valas Os canais são cursos dágua artificiais destinados a conduzir água à superfície livre A topografia do terreno natureza do solo e o tipo de escoamento determinam a forma da seção a ser adotada as inclinações de taludes e declividade longitudinal dos canais Aula 10 Generalidades UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 111 Apesar de independentes as obras de macrodrenagem mantêm um estreito relacionamento com o sistema de drenagem urbano devendo portanto serem projetadas conjuntamente para uma determinada área As obras de macrodrenagem consistem em Retificação eou ampliação das seções de cursos naturais Construção de canais artificiais ou galerias de grandes dimensões Estruturas auxiliares para proteção contra erosões e assoreamento travessias obras de arte e estações de bombeamento As razões para a necessidade de implantar ou ampliar nos centros urbanos as vias de macrodrenagem são Saneamento de áreas alagadiças Ampliação da malha viária em vales ocupados Evitar o aumento de contribuição de sedimento provocado pelo desmatamento e manejo inadequado dos terrenos lixos lançados sobre os leitos Ocupação dos leitos secundários de córregos 23 Licenciamento Ambiental Para a execução de qualquer obra de drenagem deverá ser obtida no órgão de proteção ambiental do município ou do estado a I Licença Prévia LP concedida na fase preliminar do planejamento do empreendimento ou atividade aprovando sua localização e concepção atestando a viabilidade ambiental e estabelecendo os requisitos básicos e Aula 10 Generalidades INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 112 condicionantes a serem atendidos nas próximas fases de sua implementação II Licença de Instalação LI autoriza a instalação do empreendimento ou atividade de acordo com as especificações constantes dos planos programas e projetos aprovados incluindo as medidas de controle ambiental e demais condicionantes da qual constituem motivo determinante III Licença de Operação LO autoriza a operação da atividade ou empreendimento após a verificação do efetivo cumprimento do que consta das licenças anteriores com as medidas de controle ambiental e condicionantes determinados para a operação Parágrafo único As licenças ambientais poderão ser expedidas isolada ou sucessivamente de acordo com a natureza características e fase do empreendimento ou atividade 24 Tipos de Drenagens Os principais tipos de drenagens são caracterizados conforme descrições a seguir 241 Superficial É utilizada mais adequadamente para terrenos planos com capa superficial sustentável e subsolo rochoso ou argiloso impermeável impede o encharcamento do terreno evita a saturação prolongada do solo e acelera a passagem de água sem risco de erosão e acumulação de lama no leito Consta dos seguintes serviços Preparação da superfície do terreno Melhoria dos leitos naturais das águas Construção de valas 242 Subterrânea A drenagem subterrânea tem como objetivo descer o lençol freático até um nível que favoreça os cultivos e garantir a estabilidade das estradas e a segurança das construções A drenagem subterrânea utilizando valas é aplicada nos casos em que não é preciso descer o lençol freático mais que 15 m isto porque o volume de terra a ser removido será proporcional ao quadrado da profundidade da vala Aula 10 Generalidades UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 113 243 Vertical É utilizada em terrenos planos quase sem declive para que a água drene como nos pântanos e marisma Estes terrenos possuem uma capa superficial encharcada por existir abaixo dela uma camada impermeável impedindo assim a infiltração Poderseá dar saída às águas superficiais e subterrâneas pelos poços verticais fincados ou perfurados preenchidos com pedras cascalho ou areia grossa protegendo assim a sua estabilidade Devese tomar precauções em decorrência deste tipo de drenagem ocasionar risco de contaminação das águas subterrâneas 244 Elevação Mecânica É utilizada nas seguintes situações Quando o nível da água a ser bombeada é inferior ao nível do local destinado a receber o líquido uma vez que não há carga hidráulica no extremo inferior da área a ser drenada Quando o lençol freático do terreno é elevado podendose substituir a rede de drenagem superficial por sistema de poços a partir do bombeamento para as valas coletoras 25 Critérios e Estudos para Obras de Drenagens Devem ser levados em consideração os seguintes critérios Levantamento topográfico que permita Avaliar o volume da água empoçada Conhecer a superfície do pântano em diferentes alturas Determinar a profundidade do ponto mais baixo a drenar Encontrar a localização de uma saída apropriada e Determinar o traçado dos canais ou valas Estudo da origem da água que alimenta a área alagada análise das consequências prováveis da vazão máxima e mínima o uso da água e a reprodução de vetores Estudo do subsolo com ênfase na sua permeabilidade Distâncias a zonas povoadas de trabalho ou lazer Exame da possibilidade de utilizar o material ao escavar as valas Aula 10 Generalidades INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 114 Estudo das consequências ecológicas e da aceitação da drenagem pela população 3 Infraestrutura de Água no Meio Urbano A saber os principais sistemas hídricos em ambiente urbano uns já estudados outros em estudos e alguns apenas para conhecimento são Mananciais de águas Abastecimento de água Coleta e tratamento de águas servidas efluentes domésticos e industriais Controle da drenagem urbana Controle de inundações ribeirinhas Os mananciais de água urbana são as fontes superficiais ou subterrâneas de água para abastecimento humano animal e industrial Os mananciais superficiais são os rios e lagos adjacentes às comunidades Nestes sistemas a quantidade de água disponível varia ao longo do tempo e para atender a demanda muitas vezes é necessário construir um reservatório para garantir o atendimento da demanda hídrica da comunidade ao longo do tempo Os mananciais subterrâneos são os aquíferos que armazenam água no subsolo e permitem o atendimento da demanda através de bombeamento A água subterrânea geralmente é utilizada em cidades pequenas e médias pois depende da capacidade do aquífero de suportar a vazão que se deseja retirar sem comprometer seu balanço de entrada e saída de água O abastecimento de água envolve a utilização da água extraída de mananciais que é transportada até a estação de tratamento de água ETA e depois distribuída à população por uma rede de encanamentos Este sistema depende de suntuosos investimentos geralmente públicos para garantir água em quantidade e qualidade adequada à população O assunto é melhor aprofundado na disciplina de Instalações Hidráulicas Água Fria e Quente O sistema de coleta e tratamento de águas servidas como estudado em sulas anteriores é o sistema de coleta dos efluentes residenciais comerciais e industriais de transporte deste volume tratamento numa estação de tratamento de esgoto ETE e despejo da água tratada de volta ao sistema hídrico natural O controle de inundações ribeirinhas consiste em evitar que a população seja atingida pelas inundações naturais Os rios nos períodos chuvosos extravasam seu leito menor e Aula 10 Generalidades UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 115 ocupam o leito maior dentro de um processo natural Como isto ocorre de forma irregular ao longo do tempo a população tende a ocupar o leito maior ficando sujeita ao impacto das inundações A drenagem urbana como se sabe envolve a rede de coleta de água precipitada sobre as superfícies urbanas tratamento que acaba acontecendo apenas nos casos em que é conduzida conjuntamente com as águas servidas e o retorno aos rios Como as cidades geralmente encontramse assentadas em proximidades de corpos hídricos o controle de inundações ribeirinhas passa a ser efetuada conjuntamente com o controle da drenagem Assim como inundações ribeirinhas impactam e influenciam o controle da drenagem de pluviais outros setores apresentam interfaces que num planejamento integrado devem ser consideradas 31 Inundações Ribeirinhas Um vale de inundação Figura é definido principalmente por dois leitos O leito menor que representa a seção de rio por onde as águas escoam na maior parte do tempo e o leito maior por onde o rio escoa durante as inundações O leito menor é claramente definido pelas margens dos rios e o leito maior é delimitado pelo vale onde o rio meandra As inundações ocorrem quando as águas dos rios riachos ou galerias pluviais saem do leito menor de escoamento devido à falta de capacidade de transporte de um destes sistemas e ocupa áreas utilizadas pela população para moradia transporte ruas rodovias e passeios recreação comércio indústria e outras atividades humanas Quando a precipitação é intensa e o solo não tem capacidade de infiltrar grande parte do volume escoa para o sistema de drenagem superando sua capacidade natural de escoamento O excesso do volume que não consegue ser drenado ocupa a várzea inundandoa de acordo com a topografia das áreas próximas aos rios Estes eventos Aula 10 Generalidades INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 116 ocorrem de forma aleatória em função dos processos climáticos locais e regionais Este tipo de inundação é aqui denominado inundação ribeirinha 4 Planos Diretores de Drenagem Urbana Plano Diretor de Drenagem Urbana PDDrU tem sido cada vez mais instrumento das Cidades no planejamento e gestão das águas e que tem como objetivo criar os mecanismos de gestão da infraestrutura urbana relacionados com o escoamento das águas pluviais e dos cursos dágua na área urbana Com isso visa evitar perdas econômicas e melhorar as condições de saúde e meio ambiente da cidade 41 Princípios Os princípios essenciais para o bom desenvolvimento de um programa consistente de drenagem urbana são a O PDDrU faz parte do Plano de Desenvolvimento Urbano e Ambiental PDDUA da cidade A drenagem faz parte da infraestrutura urbana portanto deve ser planejada em conjunto com os outros sistemas principalmente o plano de controle ambiental esgotamento sanitário disposição de resíduos sólidos e tráfego b O escoamento durante os eventos chuvosos não pode ser ampliado pela ocupação da bacia tanto num simples loteamento como nas obras de macrodrenagem existentes no ambiente urbano Isto se aplica tanto a um simples aterro urbano como também se aplica à construção de pontes rodovias e impermeabilização dos espaços urbanos O princípio é de que cada usuário urbano não deve ampliar a cheio natural c O plano de controle da drenagem urbana deve contemplar as bacias hidrográficas sobre as quais a urbanização se desenvolve As medidas não podem reduzir o impacto de uma área em detrimento de outra ou seja os impactos de quaisquer medidas não devem ser transferidos Caso isso ocorra devese prever medidas mitigadoras d O plano deve prever a minimização do impacto ambiental devido ao escoamento pluvial através da compatibilização com o planejamento do saneamento ambiental controle de materiais sólidos e a redução da carga poluente das águas pluviais que escoam para o sistema fluvial externo à cidade e A regulamentação do PDDrU deve contemplar o planejamento das áreas a serem desenvolvidas e a densificação das áreas atualmente loteadas Depois que a bacia ou parte dela estiver ocupada dificilmente o poder público terá condições de Aula 10 Generalidades UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 117 responsabilizar aqueles que estiverem ampliando a cheia portanto se a ação pública não for realizada preventivamente através do gerenciamento as consequências econômicas e sociais futuras serão muito maiores para o município f O controle de enchentes é realizado através de medidas estruturais e não estruturais que dificilmente estão dissociadas As medidas estruturais envolvem grande quantidade de recursos e resolvem somente problemas específicos e localizados o que não significa que este tipo de medida seja totalmente descartada A política de controle de enchentes certamente poderá chegar a soluções estruturais para alguns locais mas dentro da visão de conjunto de toda a bacia onde estas estão racionalmente integradas com outras medidas preventivas nãoestruturais e compatibilizadas com o esperado desenvolvimento urbano O controle deve ser realizado considerando a bacia como um todo e não trechos isolados g Valorização dos mecanismos naturais de escoamento na bacia hidrográfica preservando quando possível os canais naturais h Integrar o planejamento setorial de drenagem urbana esgotamento sanitário e resíduo sólido A palavrachave é a integração da drenagem com outros aspectos dos recursos hídricos urbanos i Os meios de implantação do controle de enchentes são o Plano Diretor Urbano as Legislações MunicipalEstadual e o Manual de Drenagem O primeiro estabelece as linhas principais as legislações controlam e o Manual orienta j 1Controle permanente o controle de enchentes é um processo permanente não basta que se estabeleçam regulamentos e que se construam obras de proteção é necessário estar atento às potenciais violações da legislação na expansão da ocupação do solo das áreas de risco nenhum espaço de risco seja desapropriado se não houver uma imediata ocupação pública que evite a sua invasão a comunidade deve ter uma participação nos anseios nos planos na sua execução e na contínua obediência das medidas de controle de enchentes k A educação de engenheiros arquitetos agrônomos e geólogos entre outros profissionais da população e de administradores públicos é vista como essencial para que as decisões públicas sejam tomadas conscientemente por todos l O custo da implantação das medidas estruturais e da operação e manutenção da drenagem urbana deve ser transferido aos proprietários dos lotes proporcionalmente a sua área impermeável que é a geradora de volume adicional com relação as condições naturais Aula 10 Generalidades INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 118 m O conjunto destes princípios prioriza o controle do escoamento urbano na fonte distribuindo as medidas para aqueles que produzem o aumento do escoamento e a contaminação das águas pluviais 42 Estrutura A estrutura do Plano Diretor de Drenagem Urbana pode ser vista na Figura a seguir Os grandes grupos são dados de entrada fundamentos desenvolvimento produtos e programas Cada uma destas etapas é explicada a seguir 421 Dados de Entrada São as informações básicas necessárias para a elaboração do Plano Diretor Estas informações abrangem os Planos de Gerenciamento e aspectos institucionais cadastros físicos e dados hidrológicos Planos de Gerenciamento Plano de Desenvolvimento urbano da cidade Plano de Saneamento ou esgotamento sanitário Plano de Controle dos Resíduos Sólidos e Plano Viário São Planos que apresentam interface importante com a Drenagem Urbana Quando os planos de Água e Aula 10 Generalidades UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 119 Saneamento e Resíduos sólidos são desenvolvidos de forma integradas as interfaces entre estes elementos devem ser destacadas Aspectos Institucionais Legislação municipal relacionada com o Plano Diretor Urbano e meio ambiente Legislação estadual de recursos hídricos e Legislação federal Gestão da drenagem dentro do município Cadastro Físico Cadastro da rede pluvial bacias hidrográficas uso e tipo de solo das bacias entre outros dados físicos Dados hidrológicos precipitação vazão sedimentos e qualidade da água do sistema de drenagem O ideal é que este conjunto de informações esteja informatizado através de um SIG Sistema Geográfico de Informações e banco de dados georreferenciados 422 Fundamentos São os elementos definidores do Plano englobam os princípios objetivos estratégias e cenários subdivisão da cidade em subbacias e sua compatibilização com o sistema de administração da mesma para a gestão da drenagem e um diagnóstico do conjunto da drenagem urbana da cidade e suas interfaces A seguir são descritos estes elementos Objetivos um PDDrU deve buscar i planejar a distribuição da água no tempo e no espaço com base na tendência de ocupação urbana compatibilizando esse desenvolvimento e a infraestrutura para evitar prejuízos econômicos e ambientais ii controlar a ocupação de área de risco de inundação através de restrições em áreas de alto risco e iii convivência com as enchentes nas áreas de baixo risco Estratégias podem ser estabelecidas considerando o desenvolvimento do Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e outros planos e a infraestrutura existente na cidade Assim o PDDru pode adotar estratégias quanto ao desenvolvimento do Plano quanto ao controle ambiental ou outros aspectos O PDDrU precisa apresentar medidas para remediar os problemas já existentes em decorrência da urbanização como também deve apresentar medidas para prevenção da ocorrência de enchentes e inundações em áreas que futuramente venham a ser urbanizadas 423 Desenvolvimento Aula 10 Generalidades INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 120 Inclui medidas estruturais e nãoestruturais As principais medidas nãoestruturais envolvem legislação e regulamentação sobre o aumento da vazão devido à urbanização e a ocupação de áreas de risco em regiões ribeirinhas além da gestão dos serviços urbanos relacionados com as águas pluviais O próprio Plano de Drenagem configura uma medida não estrutural de controle das enchentes urbanas pois através de nova legislação ou da regulamentação da legislação existente buscase introduzir os seus princípios As medidas estruturais envolvem a determinação dos locais onde a drenagem não tem capacidade de escoamento e produz inundações para o cenário e risco escolhido O Plano deve apresentar solução para evitar que eventos deste tipo ocorram As etapas usuais são as seguintes Avaliação da capacidade de drenagem existente Identificação dos locais críticos onde ocorrem inundações para o cenário e riscos definidos Estudo de alternativas para controle destas inundações Avaliação econômica Avaliação ambiental 424 Programas São os estudos complementares de médio e longo prazo recomendados dentro do PDDrU visando a melhoria do planejamento da drenagem urbana de cada cidade Dentro deste contexto podem ser previstos programas relacionados com o monitoramento de dados necessários ao planejamento e estudos complementares manutenção e educação A sua fiscalização deve ser incorporada na gestão Baseado e adaptado de FUNASA Christopher Freire Lidiane Souza Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 121 Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem O aspecto funcionalidade está relacionado a problemas que podem afetar as etapas de projeto execução e manutenção Quanto ao projeto percebese em muitos casos ausência completa dos mesmos detalhamentos falhos e incompletos Em relação a etapas de construção e manutenção o que mais se percebe são sistemas ineficientemente construídos e mantidos Desta forma esta Aula objetiva apresentar um modelo mais padronizado de dispositivos e elementos de drenagens urbanas mais usuais para o esclarecimento do aluno 1 Elementos de Projetos de Drenagem Urbana O objetivo desta aula é mostrar como funciona os principais tipos de captação de microdrenagem Cada vez mais vem aumentando a demanda para melhorar a qualidade de vida isso juntamente com uma explosão demográfica desordenada da população nos mostra que uma cidade bem projetada e com controle pode obter melhores resultados no que tange o escoamento das águas 11 Sarjetas As sarjetas são canais que possuem aproximadamente a forma triangular e servem para captar e conduzir longitudinalmente a água proveniente das precipitações locais que Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 122 incidem sobre a rua Em geral devem ser construídas em concreto devido às deformações significantes advindas do pavimento asfáltico aumentando assim sua vida útil Segundo estudos geralmente é permitido o escoamento superficial desde que a faixa inundável das sarjetas não ultrapasse 080 m nas vias principais e 100 m nas vias secundárias A velocidade máxima não deverá ultrapassar 30 ms 12 Caixas de Ralo Bocas de Lobo São dispositivos com a finalidade de captar a vazão de água proveniente das sarjetas e direcionálas às redes coletoras Podem ser feitas de ferro fundido ou concreto ficando a critério de projeto As grelhas variam de dimensão de acordo com os Municípios e seus distanciamentos também A capacidade máxima de captação da grelha padrão é de 30 a 40 ls calculado pelo Método Racional e não devem exceder uma distância de 70 metros entre si para esta vazão Devese evitar o posicionamento em esquinas para que o fluxo de água não atrapalhe a passagem de pedestres recomendandose a posição um pouco a montante de cada faixa A foto da esquerda mostra uma boca de lobo de guia enquanto a outra mostra uma boca de lobo de sarjeta Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 123 A boca de lobo de guia é feita com um prémoldado especial conhecido como Guia Chapéu e a boca de lobo de sarjeta é feita com um préfundido de aço ou de concreto podendo ser de simples encaixe ou com dobradiça As bocas de lobo devem propiciar segurança e bemestar dos veículos e transeuntes Em dias de chuva a água da chuva correndo pela superfície da rua forma uma enxurrada Quando a enxurrada toma certo volume pode acarretar riscos e inseguranças como a inundação de estabelecimentos derrubar e arrastar uma pessoa e até dificuldades de se atravessar uma rua Os dimensionamentos das bocas de lobo dependem de diversos fatores Para seu cálculo quando não adotado o dimensionamento padrão supracitado devese levar em consideração a quantidade de água recolhida pela sarjeta A sarjeta é inclinada para conter a água escoando sem transbordar figura Ruas estreitas e loteamento com padrão pequeno de lotes irá exigir poucas bocas de lobo isto é as bocas de lobo poderão ficar longe uma das outras Ruas largas e loteamento com padrão grande de lotes irá exigir muitas bocas de lobo e até agrupamento de bocas de lobo no formato duplo triplo e até mais Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 124 Em ruas muito íngremes que causam enxurradas de alta velocidade pode acontecer da água passar direto pela boca de lobo Então nesses casos é possível se fazer um rebaixo na sarjeta para facilitar o desvio do fluxo hidráulico para dentro da boca de lobo Em zonas urbanas devemos evitar esse tipo de rebaixo pois além da sarjeta já ter uma inclinação que oferece certo risco às pessoas a confecção desse rebaixo irá criar um risco adicional aos transeuntes 13 Canaleta em Degrau As canaletas em degraus ou escadas hidráulicas são geralmente adotadas em caso de implantação de redes de drenagem em terrenos íngremes especialmente em áreas de ocupação irregular Sempre que possível as canaletas deverão ter a base igual à altura observandose os detalhes construtivos de projeto e considerações da legislação local Caso não seja possível tal condição deverá ser adotado o seguinte critério Hmínima 143 Yc onde Yc é a altura crítica da seção proposta Deverão ser previstas estruturas dissipadoras de energia nos casos de entrada em galeria ou mudanças bruscas de direção A declividade do patamar não deverá ser superior a 3 devendo ser mantidas invariáveis as dimensões dos patamares e degraus em cada trecho com exceção de regiões com relevo acentuado e não uniforme onde o comprimento dos degraus deverá ser obtido em função da declividade do trecho considerado 14 Dissipadores de Energia Dissipadores de energia são dispositivos que têm a função de reduzir a energia de fluxos dágua concentrados por outros dispositivos de drenagem promovendo a redução de velocidade de escoamento minimizando os efeitos erosivos da disposição final junto ao terreno natural Em geral são de concreto denteado ou arranjos de pedras de mão de Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 125 aproximadamente 010 a 015 cm cada assentadas sobre uma caixa escavada no terreno revestidas em concreto situada à frente e sob a extremidade de outro dispositivo de drenagem 15 Bueiros de Greide Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 126 Consiste numa linha de tubos de concreto normalmente armado apoiado num berço de concreto magro localizado próximo à superfície com objetivo de propiciar adequadas condições de desague das águas coletadas por dispositivos de drenagem superficial cuja vazão admissível tenha sido atingida ou drenar pontos baixos São localizados em seções mistas passagens de corte para aterro pontos mais baixos dos aterros e transposições de pistas quando necessário Geralmente são implantados transversal ou longitudinalmente ao eixo da rodovia com alturas de recobrimento atendendo à resistência de compressão estabelecida para as diversas classes de tubo pela NBR9794 da ABNT O dimensionamento poderá ser feito através da fórmula de Manning sempre adotando 080 m como diâmetro mínimo 16 Poços de Visita São dispositivos visitáveis que permitem a inspeção e limpeza das galerias Quando dotados de queda para controlar a declividade do sistema também podem ser denominados de poços de queda Segundo as instruções padrões devem ser executados sempre que existam mudanças de direção nos pontos de confluência de tubulações importantes ou em trechos longos sem inspeção O espaçamento máximo entre os poços de visita PV deve estar Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 127 compreendido entre 30 e 40 metros independentemente do diâmetro da tubulação e os que possuírem uma altura superior a 30 metros deverão ser construídos em concreto armado 17 Galerias Fechadas São dispositivos destinados a transportar as águas pluviais de um ponto inicial até um local de desague determinado Este escoamento deverá ocorrer de forma gravitacional geralmente não sendo aceitas galerias pressurizadas em qualquer ponto do sistema Estes condutos geralmente são feitos de concreto armado ou PVC com forma circular ou retangular sendo o de concreto o que possui maior resistência à esforços o que o torna a melhor escolha para sistemas mais profundos Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 128 Para efeitos construtivos o menor diâmetro comercial de uma tubulação em concreto armado é de 040 m e sua forma de assentamento está representada abaixo Para efeitos de projeto todas as galerias são dimensionadas utilizandose a fórmula de Manning com velocidades máxima e mínima de 50 ms e 08 ms respectivamente As seções circulares são as mais empregadas por sua maior capacidade de escoamento e pela facilidade de obtenção de tubos prémoldados de concreto para confecção dos condutos Na ausência de tubos prémoldados ou para galerias com diâmetros equivalentes superiores a 150 m situações pouco frequentes em sistemas de microdrenagem podese recorrer ao emprego de seções quadradas ou retangulares em geral com paredes verticais em alvenaria e lajes horizontais em concreto armado Apesar do diâmetro mínimo recomendado para galerias pluviais ser de 400 mm é comum principalmente em projetos de baixo custo o emprego do diâmetro de 300 mm em trechos iniciais e em condutos de ligação As dimensões das galerias são sempre crescentes para jusante não sendo permitida a redução da seção no trecho seguinte estrangulamento mesmo que por um acréscimo da declividade natural do terreno o diâmetro até então indicado passe a funcionar superdimensionado Nos condutos circulares a capacidade máxima é calculada pela seção plena e nos retangulares recomendase uma folga superior mínima de 010 m Aula 11 Dispositivos de Microdrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 129 Para que não haja sedimentação natural do material sólido em suspensão na água principalmente areia no interior das canalizações a velocidade de escoamento mínima é de 075 ms para que as condições de autolimpeza sejam assim preservadas Por outro lado grandes velocidades acarretariam danos às galerias tanto pelo grande valor de energia cinética como poder abrasivo do material sólido em suspensão O valor limite de velocidade máxima é função do material de revestimento das paredes internas dos condutos Em geral velocidades de escoamento superiores a 40 ms carecem de informações técnicas adicionais justificando sua adoção pelo projetista A declividade de cada trecho é estabelecida a partir da inclinação média da do terreno ao longo do trecho do diâmetro equivalente e dos limites de velocidade Na prática os valores empregados variam normalmente de 03 a 40 pois para declividades fora deste intervalo é possível a ocorrência de velocidades incompatíveis com os limites recomendados Terrenos com declividades superiores a 10 normalmente requerem do projetista soluções específicas para a situação Em terrenos planos são frequentes problemas de lançamento final de efluentes Hidraulicamente temse que quanto maior a declividade das galerias maior será a velocidade de escoamento e quanto maior as dimensões transversais dos condutos menor será a declividade necessária Em função da estrutura da canalização adotase como recobrimento mínimo 10 m e como limite máximo 40 m Valores fora do intervalo citado normalmente requerem tubos ou estruturas reforçadas e análises especiais que justifiquem a opção do projetista Baseado e adaptado de Carlos Alberto de Araujo elipe Quintas Peres Edições sem prejuízo de conteúdo Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 130 Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem A macrodrenagem envolve bacias geralmente com área superior a 2 km2 onde o escoamento é composto pela drenagem de áreas urbanizadas e não urbanizadas O planejamento da drenagem urbana na macrodrenagem envolve a definição de cenários medidas de planejamento do controle de macrodrenagem e estudos de alternativas de projeto 1 Abordagem Inicial Podese dizer que este sistema é o mais importante pois é através dele que se controla as enchentes e se conduz as vazões de projeto dos sistemas de microdrenagem de um município O sistema de macrodrenagem pode ser representado pela figura abaixo Esta tem como objetivo mostrar as etapas do planejamento dimensionamento e verificação desta superestrutura Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 131 O seu planejamento é de suma importância para que haja uma melhor caracterização da bacia identificando as características geológicas o relevo o tipo de solo a forma de ocupação da população identificar as direções de escoamento as bacias que contribuem para a vazão total obter o máximo de dados hidrológicos assim como precipitação dados sobre as chuvas e a vazão do local Os cenários de planejamento que são as áreas ocupadas que não foram previstas áreas desocupadas parceladas e áreas que deverão ser parceladas futuramente devem ser representados pelo Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental do município Nem sempre executar este sistema com segurança e qualidade implica menor custo de implantação e de manutenção Geralmente para maior segurança é necessário na escolha do risco de precipitação um maior tempo de retorno e para este tipo de implantação o custo é bem alto Após escolher a precipitação é necessário fazer uma simulação da bacia hidrográfica quanto aos fenômenos naturais em relação às redes de drenagem existentes ou projetadas Para fazer esta simulação são feitos modelos hidrológicos os quais têm a finalidade de compreender os fenômenos naturais dentro do sistema da bacia hidrológica de modo que é montado um modelo para cada fenômeno e para cada local A finalidade desta simulação é saber se o sistema de drenagem tem capacidade de comportar toda a vazão existente e a de projeto Quando a situação for de verificação da capacidade das redes de drenagem devem ser identificadas as limitações existentes no sistema e os locais onde ocorrem O mais importante nesta verificação é a busca para a solução do controle das vazões Neste caso devemse buscar sempre soluções que não ultrapassem a capacidade de vazão da jusante para que não haja mais enchentes nas ruas Ao analisar e definir as alternativas acima fazse necessário simulálas para o risco e cenário definidos como meta Nesta simulação verificase a capacidade de evitar inundações das ruas para riscos menores ou iguais ao de projeto Esta verificação é feita para cenários atuais e futuros de ocupação Ao finalizar as simulações para todas as medidas e ações adotadas é necessário analisar a qualidade da água no início no meio e no término do seu trajeto nas estruturas de drenagem Geralmente as causas mais conhecidas da degradação da água são os lixos gerados pela urbanização e redes de esgoto deficientes devido ao tempo de vida útil e por falhas na sua construção Desta forma fazse necessário analisar esta temática para abster se de possíveis moléstias de veiculação hídrica entupimento de bueiros e galerias Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 132 Uma vez que todas as diretrizes foram tomadas é imprescindível avaliar a viabilidade econômica do sistema para que possa haver uma apreciação do método de drenagem sendo possível com esta análise propor mudanças em toda a estrutura 11 Conceito de Volumes Urbanos A diferenciação de conceitos é necessária para maior entendimento dos próximos tópicos Ela se dá da seguinte maneira Cheia ou enchente é o aumento temporário do nível de água no canal de drenagem rio devido ao aumento da vazão atingindo a cota máxima do canal sem transbordamento Inundação transbordamento das águas de um canal de drenagem atingindo as áreas marginais planície de inundação ou área de várzea Alagamento acúmulo de água nas ruas e nos perímetros urbanos em função de problemas de drenagem Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 133 2 Bacias Uma Bacia de Drenagem é uma área onde um rio principal juntamente com seus afluentes drenam águas e demais sedimentos para um ponto de saída formando o que podemos chamar de sistema fluvial ou rede de drenagem Em outras palavras uma Rede de Drenagem constituise de todos os corpos dágua da bacia e canais de escoamento A rede de drenagem é extremamente importante para caracterização e manejo das bacias hidrográficas determinando suas características de escoamento superficial e o potencial de produção e transporte de sedimentos Observase que estas propriedades hidrológicas são de grande importância para o manejo da bacia especialmente no contexto ambiental e são diretamente influenciadas pelas características da rede de drenagem Os processos hidrológicos que ocorrem na bacia são a precipitação as perdas iniciais a infiltração e o escoamento superficial A precipitação é um dado hidrológico de entrada para o dimensionamento da macrodrenagem urbana existindo as seguintes situações precipitação de projeto e precipitação conhecida A precipitação de projeto da área estudada é determinada pelas seguintes etapas Escolha de um posto pluviográfico representativo da área em estudo Determinação do tempo de concentração da bacia Obtenção da duração total da chuva e o tempo de simulação Determinação do intervalo de tempo de simulação Determinação das precipitações máximas a partir da curva IDF intensidade duraçãofrequência Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 134 Transformação da precipitação em vazão Com relação aos processos de transformação da chuva em vazão cada processo pode ser tratado por uma metodologia específica até a determinação final do escoamento superficial que será utilizado para o dimensionamento Um dos modelos que tratam estes processos é o SCS Soil Conservation Service a título de informação O modelo utilizado na bacia deve possuir condições de representar os cenários de urbanização planejamento além das condições de infiltração dadas pelo tipo e uso do solo 3 Canais e Condutos Os modelos de simulação do escoamento em galerias canais e condutos em geral podem possuir as seguintes características Modelo do tipo armazenamento considera basicamente os efeitos de armazenamento no conduto ou canal transladando as ondas de cheias Não considera efeitos de remanso no escoamento Este tipo de modelo é útil para representar o escoamento de projeto onde geralmente é definida a capacidade dos condutos ou a primeira verificação da capacidade de escoamento no sistema de drenagem existente O modelo mais utilizado na prática deste tipo é o de MuskingunCunge Modelo Hidrodinâmico o modelo hidrodinâmico pode trabalhar à superfície livre ou considerar as condições de pressão dentro dos condutos Este último considera todos os efeitos do escoamento dentro dos condutos como refluxo remanso ressalto escoamento supercrítico e o escoamento sob pressão de gradientes de pressão moderados No dimensionamento de canais os elementos geométricos constituem propriedades da secção transversal do canal as quais podem ser caracterizadas pela forma geométrica e pela altura de água Estes elementos são indispensáveis ao dimensionamento hidráulico No caso de secções simples e regulares os elementos hidráulicos são expressos e relacionados entre si matematicamente em função da altura de água no canal No entanto no caso de secções mais complexas e não uniformes como são os canais naturais não há uma equação simples que possa correlacionálos uma vez que são variáveis Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 135 Um ponto importante a ser considerado no dimensionamento de canais é a velocidade de escoamento que não deve ser excessiva a ponto de causar erosão no canal e nem demasiadamente baixa para evitar problemas de sedimentação nos canais A esse respeito são recomendados valores de velocidade de escoamento variando de 076 ms terreno arenoso comum a 600 ms concreto O planejamento projeto e construção de um conduto estão condicionados por uma série de restrições de natureza variada O projeto de um conduto em um sistema de drenagem urbana por exemplo depende de condições topográficas geotécnicas construtivas de influência do sistema viário existência de obras de arte faixa de domínio legislação questões ambientais etc Todas estas condições de caráter não Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS ESGOTO E DRENAGEM 136 hidráulicohidrológico limitam a liberdade do projetista no dimensionamento das seções A seção do conduto deverá atender às vazões previstas ser estável ter baixo custo atender aos critérios de segurança e legais com a mínima interferência no ambiente 4 Reservatórios de Detenção Piscinões O armazenamento natural do escoamento superficial existe em várias formas como na vegetação infiltração e armazenamento no subsolo em pequenas depressões superficiais nos cursos de água e nas várzeas de inundação O reservatório de detenção é utilizado para armazenamento do volume de deflúvio superficial por curtos períodos de tempo para reduzir as vazões de pico Este reservatório não reduz o volume de escoamento ele apenas tem a finalidade de redistribuir as vazões ao longo de um período maior No dimensionamento de reservatórios de detenção fazse necessário o estudo da propagação em reservatórios que se destinam basicamente no conhecimento do amortecimento de cheias gerado durante o escoamento da vazão de projeto da macrodrenagem O amortecimento de cheias permitirá que a vazão efluente seja menor que a vazão afluente Com o amortecimento das cheias todas as estruturas hidráulicas à jusante dos reservatórios serão projetadas para a vazão efluente de saída menor que a afluente entrada logo isso implicará em maior segurança e economia no projeto Tratandose do dimensionamento de reservatórios de amortecimento o método racional não deve ser utilizado pois em projetos de macrodrenagem normalmente as bacias de contribuição Aula 12 Dispositivos de Macrodrenagem UNIDADE 4 DRENAGEM URBNA 137 possuem área superior a 2 km² portanto o método racional não é válido para essa condição Neste caso o dimensionamento deve ser feito conforme 1 determinação dos hidrogramas de pré e pósdesenvolvimento utilizando o procedimento de transformação chuvavazão Hidrograma do SCS para obtenção da vazão afluente 2 propagação do hidrograma em reservatório utilizando o modelo de Puls para obtenção da vazão efluente Estes conceitos são a título de conhecimento e não serão abordados na aula por se tratar de assunto de especialistas Segundo alguns autores o projeto definitivo inclui a determinação do volume do reservatório de detenção a profundidade média a área ocupada o custo e a relação custobenefício O projeto executivo de um reservatório de detenção será finalizado com o cálculo das estruturas de saída as quais determinarão as vazões efluentes dos reservatórios de detenção Baseado e adaptado de Suzane Naiara Teixeira e Heloise G Knapik Edições sem prejuízo de conteúdo