3-Redes Coletoras Alternativas 2018-1 Dayane Leandro Marina.pdf

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

REDES ALTERNATIVAS DE COLETA DE ESGOTO

São Cristóvão – SE 2018

DAYANE OLIVEIRA SANTOS MELO LEANDRO DE SANTANA SANTOS MARINA RIBEIRO DE VIANNA

REDES ALTERNATIVAS DE COLETA DE ESGOTO

Trabalho apresentado à Universidade Federal de Sergipe, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, como um dos pré-requisitos para obtenção de nota na disciplina Sistemas de Esgotamento Esgotamento Sanitário, ministrada pela Profa. Dra. Luciana Coelho Mendonça.

São Cristóvão – SE 2018

LISTA DE FIGURAS Figura 1: Esquema 1:  Esquema de coleta, transporte, tratamento e destinação dos efluentes no sistema convenci conv encional onal................ ................................. .................................. .................................. ................................. ................................. .................................. ...................... ..... 8 Figura 2: Poço 2:  Poço de Visita em alvenaria com tubo de queda.................................................... 9 Figura 3: Terminal 3:  Terminal de Limpeza (TL) ...................................................................................... 9 Figura 4: Tubo 4:  Tubo de Inspeção e Limpeza (TIL) ...................................................................... 10 Figura 5: Caixa 5:  Caixa de Passagem (CP) ..................................................................................... 10 Figura 6: Gráfico 6:  Gráfico representando indicadores de custos de um sistema de esgotamento sanitário no Paraná .............................................................................................................. 12 Figura 7: Gráfico 7:  Gráfico de percentual de municípios que coletam e tratam esgoto, por Grandes Regiões Regiões em 2008.... .................... ................................. .................................. .................................. ................................. ................................. .......................... ......... 12 Figura 8: Traçado 8:  Traçado da rede do sistema condominial condominial......... .................. ................... ................... ................... ................... .............. ..... 15 Figura 9: 9: Traçado da rede do sistema convencional ........................................................... 16 Figur a 10: 10:  Representação dos tipos de ramais do sistema condominial ........ .................. ................... ............. 20 Figur a 11: 11:  Caminho do efluente na rede de de coleta a vácuo ......... .................. .................. .................. ................... .............. 25 Figur a 12: 12:  Caixa de válvula ................................................................................................. 26 Figur a 13: 13: Rede Coletora Coletora........ ........................ ................................. ................................. ................................. .................................. .......................... ......... 27 Figur a 14: 14:  Estação a vácuo ................................................................................................ 28 Figur a 15: 15:  Caminho do efluente na rede de de coleta a vácuo ......... .................. .................. .................. ................... .............. 29 Figur a 16: 16:  Sistema de coleta de esgoto a vácuo vácuo em Jurerê (SC)..................... (SC)............ .................. .................. ........... 32 Figur a 17: 17:  Esquema do SDGS ............................................................................................ 33 Figur a 18: 18:  Detalhe demonstrativo do Dispositivo Dispositivo Gerador de Descarga ....................... ............. ................ ...... 35 Declividade ........................ .............. ................ ...... 36 Figur a 19: 19:  Esquema do funcionamento da Rede de Baixa Declividade Figur a 20: 20:  Aparelho DGD implantada em rede coletora de Guarujá-SP........................... Guarujá-SP................. ............. ... 38 Figur a 21: 21:  Esquema do sistema STEP ............................................................................... 40 Figur a 22: 22:  Esquema do sistema GP ................................................................................... 41 Figur a 23: 23:  Esquema do sistema Pressurizado .................................................................... 42 Figur a 24: 24:  Modelo de Curva Característica de uma bomba e de uma instalação ......... ................ ....... 43

LISTA DE TABELAS Quadro 1: Caracterização dos sistemas sistemas de coleta a vácuo .......... ................... .................. .................. ................... .............. 24 Quadro 2: Programa de manutenção .................................................................................. 30 Quadro 3: Quadro comparativo ........................................................................................... 31

Sumário INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 6 1

REDES COLETORAS .................................................................................................... 7 1.1 Estudo de con cepção de uma rede coletora  .................................................................. 11 1.2 Rede Coletora no Brasil  ....................................................................................................... 1 2

2

REDES COLETORAS ALTERNATIVAS ....................................................................... 13 2.1 Sistema Condominial de Esgoto  ....................................................................................... 13 2.1.1. Conceito s  ........................................................................................................................ 13 2.1.2. Comparação entre os Sistemas Condominial e Convencional  ........................ 15 2.1.2. Composição do Sistema Condominial  .................................................................... 17 2.1.3. Vantagens e Desvantagens do Sistema Condomi nial  ........................................ 18 2.1.4. Dimensio namento, Operação e Manutenção do Sistema Condominial  ......... 19 2.1.5. Sistemas Condomini ais de Esgoto no Brasil  ........................................................ 21 2.2 Sistema de coleta a vácuo  .................................................................................................. 24 2.2.1. Conceitos e Histórico  ................................................................................................... 24 2.2.2. Composiç ão do Sis tema de Coleta a Vácuo  .......................................................... 25 2.2.3. Dimensi onamento, Operação e Manutenção do Sistema de Coleta a Vácuo 28 2.2.4. Vantagens e desvantagens o s Sistema de Coleta a Vácuo e o Convenci onal  ....................................................................................................................................................... 30

2.2.5. Comparação entre os Sistema de Coleta a Vácuo e o Convencional  ............. 30 2.2.6. Sist emas de Coleta a Vácuo no Brasil ..................................................................... 31 2.3

Rede de Coleta e Transpor te de esgoto d ecantado ................................................ 3 2

2.4 Sistema de coleta de esgoto por g ravidade em tubulação de pequenos diâmetros (SDGS) ......................................................................................................................... 33 2.5 Rede coletora de baixa declividade com utili zação do di sposit ivo gerador de descarga ......................................................................................................................................... 3 4 2.6.1. Funcion amento do dispositivo e da rede  ............................................................... 35 2.6.2. Resultados da impl antação da rede  ......................................................................... 37 2.7

Rede Coletora Pressur izada .......................................................................................... 3 8

2.7.1. Tipos De Sistemas Press urizados  ............................................................................ 39 2.7.2. Descrição do pl anejamento da rede ......................................................................... 41 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 44

INTRODUÇÃO De acordo com Daltro Filho (2004), o saneamento básico pode ser apresentado como:

“O conjunto de ações para promover e assegurar condições de bem estar e

segurança a uma população, através de sistemas de esgoto, de abastecimento de água, de coleta e disposição final do lixo, de drenagem das águas e do controle tanto da poluição do ar como da produção de ruídos (DALTRO FILHO, p. 22-23). ”

Apesar do saneamento estar entre os princípios mais básico para a construção saudável uma população, segundo o relatório da Organização Mundial da Saúde (OMS) e do Fundo das Nações Unidas para a Infância (2017), cerca de 4,5 bilhões de pessoas no mundo carecem de saneamento básico. No Brasil, os dados apresentados pelo Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgoto (SNIS, 2016) mostram que o tratamento do esgoto é precário, visto que apenas 49,8% da população era atendida com esgotamento sanitário com um volume de esgoto de aproximadamente 4 bilhões de metros cúbicos por ano e apenas 44,9% dos esgotos gerados eram tratados. Além disso, o descarte indevido do esgoto pode corresponder a um fator de risco à população e ao meio ambiente, contribuindo na proliferação de vetores, prejuízos aos usos da água, desiquilíbrios ecológicos e patógenos que em elevadas concentrações podem ser nocivas à saúde humana (Guia  – NUCASE). Nesse sentido, os sistemas de esgotamento sanitário são caracterizados como um conjunto de procedimentos de coleta, tratamento e disposição final das águas residuárias afim de reduzir os problemas sanitários e ambientais (DALTRO FILHO, 2004). O sistema de esgotamento sanitário é constituído por redes coletoras, interceptor, sifão invertido, estação elevatória, estação de tratamento e emissário. Dentre os componentes citados, a rede coletora é um constituinte que será abordado no escopo do trabalho.

6

1

REDES COLETORAS A rede coletora de esgoto é um conjunto de canalizações destinadas a receber

e conduzir os esgotos gerados pela população e é constituída por tubulações denominadas de ligações prediais (coletor primário), coletores de esgoto (coletores secundários), coletores tronco e órgãos acessórios. De acordo com Tsutiya e Sobrinho (2000), os elementos de coleta e transporte são conceituados como mostrado a seguir: •

Ligações prediais: são tubulações que recebem a contribuição direta dos edifícios e conduzem o esgoto até os coletores secundários.

•

Coletor tronco: principal componente de uma bacia de drenagem, recebe a contribuição dos coletores secundários, conduzindo seus efluentes para um interceptor ou emissário;

•

Interceptor: responsável por receber coletores ao longo do seu comprimento. Não recebem contribuição das ligações prediais diretas;

•

Emissário: canalização destinada a conduzir os esgotos para estação de tratamento ou lançamento;

Além disso, os órgãos acessórios são necessários para evitar ou diminuir a ocorrência de entupimento em pontos singulares das canalizações, visto que o esgoto possui grande quantidade de sólidos e as canalizações funcionam como condutos livres. Estes dispositivos são instalados de modo a facilitar a entrada de equipamentos e pessoas na rede (TSUTIYA e SOBRINHO, 2000). Os poços de visita, assim como àqueles utilizados nos projetos de drenagem urbana, são utilizados para as manutenções da rede. Entretanto, devido ao alto custo de sua implantação, começou a ser substituído por outros acessórios mais econômicos e simples. Para Tsutiya e Sobrinho (2000), estes dispositivos são denominados e conceituados como: •

Terminal de Limpeza (TL): tubo que permite a introdução de equipamento de limpeza e substitui o poço de visita no início dos coletores;

7

•

Caixa de Passagem (CP): colocadas nas curvas e mudanças de declividade e não possuem acesso, permite a passagem de equipamentos para limpeza do trecho a jusante;

•

Tubo de Inspeção e Limpeza (TIL): permite a inspeção visual e introdução de equipamentos de limpeza, mas não possuem acesso;

Figura 1: Esquema de coleta, transporte, tratamento e destinação dos efluentes no sistema convencional

Fonte: PACHECO (2011)

8

Figura 2: Poço de Visita em alvenaria com tubo de queda

Fonte: TSUTIYA e SOBRINHO (2000)

Figura 3: Terminal de Limpeza (TL)

Fonte: TSUTIYA e SOBRINHO (2000) 9

Figura 4: Tubo de Inspeção e Limpeza (TIL)

Fonte: TSUTIYA e SOBRINHO (2000)

Figura 5: Caixa de Passagem (CP)

Fonte: TSUTIYA e SOBRINHO (2000)

10

1.1

Estudo de concepção de uma rede coletora

O estudo de concepção de uma rede coletora se baseia em vários fatores como estudo da população e sua distribuição na área, estabelecer critérios de vazões, consumo efetivo de água e contribuição de esgotos por habitante e de grandes geradores, divisão da cidade em bacia e sub bacias de contribuição, traçado e prédimensionamento das canalizações (TSUTIYA e SOBRINHO, 2000). Segundo Pacheco (2011), o traçado da rede depende principalmente das condições topográficas da região visto que é um fator de determinação de custos de transporte de esgoto. Dessa forma, os custos de implantação de uma rede de coleta variam de uma cidade para outra pois relevos mais acidentados propicia um custo de operação mais baixo do que em cidades planas. Assim, de acordo com Tsutiya e Sobrinho (2000) o traçado da rede pode ser classificado como: •

Perpendicular: utilizada em cidades que são atravessadas por cursos d’água;

•

Leque: traçado próprio para terrenos acidentados;

•

Radial ou distrital: traçado característico de cidades planas;

A rede coletora é a fração do sistema de esgotamento sanitário que possui o maior custo inicial de implantação, como mostrado na Figura 6. Os dados são referentes a um estudo de custo total de investimento de um SES no Paraná por habitante (PACHECO, 2011). Os elevados custos de implantação se devem ao fato do sistema convencional possuir de maneira geral duas características comuns: a individualização da coleta e a necessidade de grandes estruturas para o transporte em função da alta concentração de efluentes no final. Além disso, o sistema produz elevadas dificuldades construtivas e inflexibilidade diante da realidade pública. Seus ramais possuem elevadas extensões e maiores profundidades decorrentes as posições topográficas da região (MELO, 2008).

11

Figura 6: Gráfico representando indicadores de custos de um sistema de esgotamento sanitário no Paraná

Indicadores de custos de um Sistema de Esgotamento Sanitário

9%

14%

Rede Coletora

2%

Interceptor

75%

Estação Elevatória Estação de Tratamento de Esgoto

Fonte: Adaptado de Aisse et al. (2002) apud Pacheco (2011)

1.2

Rede Coletora no Brasil

No Brasil, a distribuição do serviço de coleta de esgoto é dada de forma desigual. Segundo o IBGE (2011), do total de 5564 municípios, em 2008, havia ausência de rede coletora em 2.495 e 539 municípios que são atendidos por rede, não souberam informar sobre a quantidade de esgoto coletado. Na Figura 7 abaixo, está ilustrado a distribuição da rede coletora no território brasileiro. Figura 7: Gráfico de percentual de municípios que coletam e tratam esgoto, por Grandes Regiões em 2008

Fonte: IBGE, Pesquisa Nacional de Saneamento Básico, 2008 apud IBGE (2011) 12

Em primeira instancia nota-se que mesmo nas regiões que a maior parte dos municípios que possuem rede coletora, existe ainda a carência no tratamento de esgoto. Além disso, a região nordeste que possui o maior número de municípios e maior região do país, ainda carece de rede coletora em mais da metade de seu território, enquanto a região sudeste supera a média nacional. Em Sergipe, do total de 75 municípios, apenas 35% possuíam, em 2008, rede coletora de esgoto e 9% tratavam o esgoto coletado (IBGE, 2011).

2

REDES COLETORAS ALTERNATIVAS Existem vários tipos de sistemas de esgotamento sanitário. Como conceituado

em Daltro Filho (2004), temos os sistemas unitários ou combinados, onde utiliza as galerias pluviais para o transporte de esgoto; sistema separador parcial, que possui componentes para coleta de esgoto e de águas pluviais provenientes dos telhados e pátios das edificações; sistema separador absoluto com objetivo de coletar e transportar apenas esgotos; e os sistemas alternativos. Tendo em vista que as redes coletoras convencionais apresentam cerca de 75% do custo inicial de implantação de um sistema de esgotamento sanitário, os sistemas alternativos são apresentados como forma de solução para redução dos custos dessas redes (TSUTIYA e SOBRINHO, 2000). Como principais sistemas alternativos, serão abordados neste trabalho: sistema condominial de esgoto (SCE), sistema de coleta a vácuo, sistema de coleta de esgoto decantado, sistema de coleta de esgoto por gravidade em tubulação de pequenos diâmetros, redes pressurizadas e redes de coleta de baixa declividade com a utilização do dispositivo gerador de descarga (DGD) .

2.1 Sistema Condominial d e Esgoto 2.1.1. Conceitos

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O Sistema Condominial de Esgoto (SCE) foi desenvolvido na década de 80 pelo Engenheiro Sanitarista Francisco Saturnino de Brito como solução para o plano de saneamento de Santos em São Paulo. (ANDRADE, 1991 apud OLIVEIRA 2017). Este sistema está sendo considerado no Brasil como uma tecnologia apropriada (TA), surgindo como uma alternativa para o sistema convencional de coleta devido ao seu baixo custo de implantação, operação e manutenção (MORAES, L. et al). Para Melo (2008), o sistema condominial é idealizado como um modelo que seja integralmente usado nas áreas urbanas e rurais, diferentemente do sistema convencional, e tem como finalidade atender de forma igualitária todas as comunidades. O SCE é assim denominado pois possui como ideia central de sua implementação a formação de um condomínio na quadra urbana, interligando uma rede de tubulações para um conjunto de usuários. Estas tubulações apresentam um diâmetro que suporta o volume de esgoto produzido em uma quadra (OLIVEIRA, M.T.C.S. et al, 2005). Para Tsutiya e Sobrinho (2000), esta solução pode ser comparada aos ramais multifamiliares de esgoto dos prédios e apartamentos, porém aplicados em quadras e casas. Dessa forma, esse sistema é caracterizado por possuir um conjunto de conexões localizados no interior dos lotes, no plano horizontal, de forma que cada imóvel de uma quadra seja ligado por uma caixa de inspeção até a rede pública de esgoto. (NETO, 1992 apud OLIVEIRA, 2017), diferente do sistema convencional onde os efluentes dos imóveis são lançados de forma direta para a rede pública de esgoto. Dentre outros aspectos, é fundamental a participação da comunidade para a implantação deste sistema, pois como a instalação dos ramais são realizadas nos lotes particulares, a execução da obra é realizada pelos usuários dos sistemas em conjunto com os órgãos públicos e concessionárias. Além disso, o traçado da rede é discutido entre os usuários e apresentados como padrão de serviço permitindo modificações, desde que sejam assumidas as responsabilidades dessas eventuais mudanças. (TSUTIYA e SOBRINHO, 2000). Logo, a adoção desse sistema possibilita a participação da população, contribuindo na mobilização, educação e organização das questões relacionadas ao 14

esgotamento, demandando também de setores públicos e concessionárias, novos horizontes de gestão e manutenção. (IBAM, 2008 apud Scaramussa, S. M. et al, 2014). Entretanto, foi observado que na realidade as práticas políticas e socioculturais não se compatibilizam com os princípios dessa alternativa. Dessa forma, como não é um sistema executado de forma frequente, existe uma carência de conhecimento e pratica das concessionárias e da população. (OLIVEIRA, M.T.C.S e MORAES, L. 2005). 2.1.2. Comparação entre os Sistemas Condomi nial e Convencion al

A rede condominial apresenta um traçado racional, onde é observado a topografia do terreno e qualquer obstáculo que possa interferir na implantação da rede. O esgoto gerado é lançado na caixa de inspeção localizada dentro do lote e em seguida é passado para a caixa do vizinho através de ramais condominiais entre os domicílios e assim sucessivamente até chegar na caixa ao final da quadra para então, lançar na rede pública os efluentes de todos os imóveis localizados na rua (OLIVEIRA, 2017). Figura 8: Traçado da rede do sistema condominial

Fonte: OLIVEIRA (2017)

15

No Sistema Convencional, a coleta é feita de modo que o esgoto gerado é captado pelas caixas de inspeção e em seguida lançados diretamente para a rede pública através dos ramais convencionais. Além disso, as caixas de inspeção ficam localizadas nas vias públicas e as redes de esgotos são feitas para atenderem todos os imóveis (OLIVEIRA, 2017).

Figura 9: Traçado da rede do sistema convencional

Fonte: OLIVEIRA (2017)

Para Tsutiya e Sobrinho (2000), em comparação ao sistema convencional, há uma diminuição do número de ligações e redução do comprimento das tubulações no sistema condominial. Além disso, segundo Oliveira (2017) existe uma redução de custos referente a escavação do terreno, consequentemente com gastos de reaterro e bota-fora, retirada de pavimentação e diminuição com construção de órgãos acessórios. Contudo, o modelo convencional ainda é o mais utilizado para compor o sistema de esgotamento, em função da tradição (MELO, 2008).

16

2.1.2. Compo sição do Sistema Condomi nial

De acordo com as Especificações Técnicas do CAEMA para sistemas condominiais de esgoto, essa tecnologia é composta basicamente por ramal condominial, rede básica e unidade de tratamento. Estas partes encontram-se conceituadas abaixo. •

Ligação Predial Condominial: constitui-se na interligação da instalação predial ou intra-domiciliar do usuário, ao ramal condominial, através de tubos, peças, conexões e dispositivos de inspeção;

•

Ramal Condominial: constitui-se no conjunto de tubulações, peças, conexões e demais dispositivos, que se desenvolve no interior da quadra condominial, interligando os dispositivos de inspeção (caixas ou dispositivos tubulares) de cada uma das edificações da referida quadra, de forma a conduzir os esgotos coletados à rede pública. Trata-se de uma rede executada de maneira simplificada, constituída por apenas dois componentes: a própria tubulação e as caixas de passagem ou dispositivos de inspeção. O diâmetro mínimo utilizado é de 100mm e a profundidade mínima é de 0,40m, respeitando-se as condições de tráfego local e garantindo-se a preservação das tubulações. Os esgotos coletados pelo ramal condominial, reúnem-se num único ponto e são lançados à rede coletora convencional, no caso de sistemas mistos (convencional + condominial) ou à rede básica em sistemas puramente condominiais;

•

Dispositivo de Inspeção Condominial: constitui-se numa unidade visitável, de forma a permitir a inspeção e desobstrução de canalizações. Localizado na frente ou no fundo dos lotes, conforme o arranjo concebido para a quadra condominial, o dispositivo de inspeção promove a interligação entre os ramais de descarga ou de esgoto da edificação, ao ramal condominial. Poderá ser utilizada caixa de inspeção ou dispositivo tubular de inspeção;

•

Rede Básica: é como é designada a rede coletora que se desenvolve na parte externa da quadra condominial, num sistema condominial, podendo apresentar características similares aos ramais condominiais: diâmetro mínimo de 100mm; tubulação assentada no passeio público ou jardins, à pequena profundidade; utilização de caixas de passagem ou dispositivos de inspeção, em detrimento 17

aos poços de visita convencionais. Em localidades providas de sistemas de coleta misto, a rede básica pode ser substituída pela rede coletora convencional. Os tratamentos para esses sistemas podem ser os mesmos utilizados no sistema convencional, variando entre soluções mais simplificadas como fossas sépticas e unidades de infiltração, até tratamentos mais elaborados como reatores anaeróbios, lagoas de estabilização, entre outros. Caso haja um sistema convencional implantado nas adjacências, que possua capacidade para as vazões dos sistemas condominiais, deve-se fazer a ligação entre os sistemas evitando assim construção de novas unidades de tratamento. 2.1.3. Vantagens e Desvantagens d o Sistema Condomi nial

De acordo com Tsutiya e Sobrinho (2000), podem ser consideradas como vantagens e desvantagens do uso do sistema condominial: ✓

Baixo custo de implantação, construção e operação;

✓

Menores extensões de tubulações para ramais prediais e coletores de esgoto;

✓

Participação dos usuários das redes;

✓

Falta de atenção na operação e manutenção das redes;

✓

Dificuldade de manutenção e inspeção dos coletores, por parte das empresas que operam o sistema, já que estes encontram-se localizados em lotes particulares;

✓

Uso indevido dos coletores de esgoto com relação a lançamento de águas pluviais e resíduos sólidos urbanos;

✓

Fundamental a colaboração dos usuários para o êxito do sistema, havendo boa comunicação, disciplina e treinamento; Além disso, são citadas também nas Especificações Técnicas do CAEMA as

seguintes vantagens: ✓

Os ramais condominiais podem ser instalados com pequenas profundidades de escavação, desde que seja garantido o escoamento dos efluentes dentro dos parâmetros hidráulicos definidos e a integridade das tubulações;

18

✓

Não há custos com execução de ramais prediais convencionais, pois os ramais são projetados e executados a partir das ligações domiciliares permitindo maior flexibilidade;

✓

O diâmetro mínimo usado no sistema convencional é de 100mm, tendo em vista que no sistema convencional o mínimo é 150mm;

  Não é necessário a construção de poços de visita, já que o sistema é

✓

implantado em pequenas profundidades; ✓

A execução de redes condominiais permite a utilização de mão de obra pouco qualificada; A implantação eficiente de um sistema condominial proporciona:

✓

Uma maior garantia da implantação da melhor solução a cada unidade de demanda, devido principalmente à participação dos usuários em todo o processo, desde o projeto até a implantação do sistema;

✓

Ganho de uma maior consciência ambiental por parte dos usuários, através da participação e do compromisso firmado na formação dos condomínios; A possibilidade de uma melhor conservação da rede, devido à maior vigilância

✓

e do melhor uso por parte dos próprios usuários. 2.1.4. Dimensionamento, Operação e Manutenção do Sistema Condomi nial

O sistema condominial pode ser dimensionado utilizando métodos convencionais, porém ressaltando as seguintes recomendações, que são apresentados em Tsutiya e Sobrinho (2000) e em outros autores: ✓

Diâmetro mínimo da ligação ao ramal condominial: 100mm, com declividade mínima de 1%;

✓

Diâmetro mínimo do ramal condominial: 100mm, com declividade mínima de 0,006 m/m;

✓

Utilização de caixas de inspeção no interior das quadras com recobrimento mínimo de 30 cm. A construção desse sistema pode ser realizada de três formas, como citadas a

seguir:

19

•

Ramais de fundo de lote: é o mais utilizado em locais de baixa renda por apresentar uma redução de custos decorrente de menores extensões e profundidades, apresenta uma melhor conservação, funcionamento e manutenção, além de evitar quebras de pavimentação. Sua manutenção é realizada pelos usuários do próprio lote (MELO, 1994 apud OLIVEIRA, 2017);

•

Ramal de Jardim: é localizado na frente e por dentro dos lotes. Em comparação ao de fundo de lote, possui menos vantagem em relação ao custo e funcionamento, mas permite uma operação mais simples (MELO, 1994 apud OLIVEIRA, 2017);

•

Ramal de calçada: situado nos passeios, são usados nas urbanizações mais regulares. Possui um maior custo e menores vantagens no funcionamento, pois está sujeito a maiores problemas devido a sua localização e a manutenção é realizada pela concessionária, pois é situado na via pública. Indicado principalmente quando há grandes gerados de efluentes, como restaurantes, edifícios, indústrias, etc. (MELO, 2008);

Figura 10: Representação dos tipos de ramais do sistema condominial

Fonte: Página da Carta Campinas 1

1

  Disponível em: . Acesso em 13 de maio de 2018.

20

O funcionamento dos ramais prediais, individuais ou condominiais, sendo externos ou internos, é somente modificado se houver defeito de construção, quebra de canalização por excesso de choques, obstruções devido a lixo ou águas pluviais, e influência de terceiros (MELO, 1994 apud OLIVEIRA, 2017). 2.1.5. Sistemas Condomini ais de Esgot o no Br asil

Na década de 80, os locais que constituíram de forma completa o modelo do sistema condominial foram: Rio Grande do Norte (na Capital e no interior), Petrolina, em Pernambuco; Distrito Federal, Salvador e Recife. 2.1.5.1. Rio Grande do Norte

Idealizado na década de 80, o sistema foi desenvolvido no Rio Grande do Norte e foi realizada pela CAERN, concessionária que representava nessa época o universo institucional do saneamento básico no Brasil, teve a oportunidade de desenvolver o sistema visando duas grandes questões: resistência do corpo técnico à nova tecnologia e ser pioneira em um sistema de esgoto para áreas pobres. A chegada do modelo condominial nos bairros pobres vizinhos da cidade de Natal, Rocas e Santos Reis, partiu da constatação de que o sistema convencional não atenderia os mesmos, visto que eram locais de alta de casas, pobreza e desarrumação, além de que grande parte delas eram situadas abaixo do nível das ruas. Foram realizados trabalhos de mobilização comunitária para implantação desse sistema, buscando concordância entre os moradores para a passagem dos ramais nos seus lotes. Após esse fato, o sistema condominial começou a ser implantado na mesma época em diversas cidades no interior do estado e em regiões metropolitanas de Natal, oferecendo como resultados principais a universalização do atendimento e redução dos custos. (MELO, 2008) 2.1.5.2. Petrolina, em Pernambuco

Nessa cidade, o programa foi realizado inteiramente pela prefeitura, e foram beneficiados os dois extremos de renda da cidade. No bairro rico, foi implantada os primeiros ramais condominiais de passeios, bancados pelos 21

usuários e sujeitos a tarifas maiores. Com isso, o êxito desse sistema somado a apoios políticos proporcionou em recursos financeiros para novos investimentos nessa mesma natureza. Atualmente, o sistema atende cerca de 80% da cidade, com tratamento realizado por onze lagoas de estabilização, situadas em áreas urbanas e alcança cerca de 60% dos efluentes coletados. (MELO, 2008) 2.1.5.3. Distrito Federal

O sistema foi adotado na cidade a partir de 1991, através da CAESB, concessionária distrital dos serviços de saneamento, para garantir universalização do atendimento e reduzir custos. Como resultado, atualmente o sistema atende a mais de um milhão de pessoas, com 200 mil ligações, 3 mil km de coletoras condominiais implantados e operando. O sistema condominial de Brasília tornou-se dentre todos aqueles que adotaram a tecnologia, como a mais interessante. Esse fato deve-se a fatos como eficiência e foco da aplicação do modelo condominial, qualidade dos sistemas implantados, adoção do sistema como única modalidade e as condições iniciais do processo de implantação. Em virtude de como funcionava o sistema em Petrolina, foi idealizada a concepção de uma regra básica onde a população participava do custo do sistema através do pagamento do seu ramal condominial e assumindo uma tarifa de preço proporcional ao custo de implantação. Desse modo, foram criadas como regras básicas: - Posição do ramal: pela escolha coletiva do condomínio, adotava-se ramal de fundo, de passeio ou de jardim. - Modalidades de implantação: executados pela CAESB ou a autoconstrução pelos condôminos. - Modalidades de serviço: foi estabelecido que a manutenção das canalizações públicas, os chamados ramais de passeios, localizados fora dos lotes seria de responsabilidade do CAESB e no interior dos lotes a responsabilidade passa a ser de domínio privado de cada condômino.

22

- Tarifas e preços dos serviços: no Brasil o serviço do esgotamento é acoplado ao sistema tarifário de abastecimento de água. Desse modo, foi aplicado um coeficiente redutor de 60% sobre o sistema tarifário de abastecimento de água para usuários que possuíssem ramais condominiais internos, e para àqueles que possuíssem ramais de calçada, não haveria redução de preço. (MELO, 2008). 2.1.5.4. Salvador

A cidade de Salvador possui a problemática da topografia acidentada, elevada densidade e ocupação desordenada, dificultando assim, a implantação do sistema convencional. A EMBASA, concessionária estatal vem sinalizando em plantas, a adoção do sistema condominial nos últimos dez anos. Atualmente, dos 10.000 condomínios delimitados nessas áreas, foram implantados 2.500 km de ramais condominiais. Ainda existem problemas a serem enfrentados, como a conquista da universalização tendo em vista que hoje é inferior a 80%, pois existem regiões que possuem reunião de águas pluviais e de esgoto, obrigando a ter novos investimentos para separação e aumento da tarifa; e a transferência das obstruções dos ramais para a EMBASA. As áreas regularmente urbanizadas de Salvador, recebem o sistema condominial de forma semelhante ao programa de Brasília. (MELO, 2008) 2.1.5.5. Recife

O primeiro planejamento foi realizado para uma cidade de 1.500.000 habitantes, denominado de Plano de Ordenamento dos Esgotos. Foram designadas implantações de várias unidades de coleta, que consiste na subdivisão da cidade, sendo algumas com seu próprio tratamento e outras aproveitando unidades existentes. Trazendo o conceito para a realidade Sergipana, apenas o conjunto Orlando Dantas possui rede de coleta condominial, compreendendo unidades no Condomínio Sérgio Vieira de Melo e no bairro São Conrado. Em outras áreas da região metropolitana, existe o sistema nos conjuntos Marcos Freire, Eduardo Gomes e Jardim. Os ramais condominiais são ligados ao coletor principal e instalados na rede

23

pública, sendo a comunidade incorporada nos problemas locais e a manutenção da rede é operada pela concessionaria local, Deso (DESO, 2014).

2.2 Sist ema de coleta a vácuo 2.2.1. Conceito s e Histór ico

O sistema de coleta a vácuo é uma alternativa à tubulação de esgoto por gravidade quando o local de implantação apresenta topografia desfavorável, lençol freático alto, solo rochoso ou de estrutura instável. Tal alternativa trata-se de um sistema mecanizado de transporte de água residuária que funciona pelo princípio de diferença de pressão. Assim, faz-se necessário o uso de uma fonte de energia elétrica para alimentar a bomba que mantém o vácuo no sistema (TSUTIYA e SOBRINHO, 2000; EPA, 2003 apud CAMPOS, 2007). A invenção dessa alternativa data de 1888 nos Estados Unidos, com a patente do sistema de coleta de águas servidas com base na depressão barométrica criado por Adrian LeMarquand. Entretanto, sua primeira aplicação comercial foi apenas em 1959 na Suécia, pela empresa atualmente conhecida como Eletrolux. Posterior a isso, três outras empresas (Colt-Envirovac, Vac-Q-Tec e AIRVAC) passaram a fabricar esse tipo de sistema. Esses apresentam significativas diferenças entre si, principalmente no que tange à separação da coleta águas negras e cinzas (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 1991). O Quadro 1 sintetiza as principais características desses produtos. Quadro 1: Caracterização dos sistemas de coleta a vácuo Sistema Eletrolux

Colt-Envirovac

Tubulação

Tipo de Válvula

Tubulação de coleta

Água cinza e

Negra: a vácuo; cinza:

Negra: 1 ½” e 2”; cinza: 2”

negra separada

válvula pneumática

e 3”. PVC soldado

Água cinza e

Negra: a vácuo; cinza:

Conduto único. 3”, 4” e 6”.

negra separada

válvula pneumática

PVC com anel de vedação

doméstica

especial Vac-Q-Tec

Tubulação

Válvula pneumática

Conduto único, 4”. PVC

convencional

acionada eletricamente

soldado 24

AIRVAC

Tubulação

Válvula pneumática

convencional

Conduto único. 4”, 6” e 8”.

PVC soldado ou anel

Fonte: U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 1991

Conforme Wang e Shammas (2013) apud Fernandes (2015), os sistemas Eletrolux e Colt-Envirovac apresentam uma economia de água equivalente a 27%, ao passo que os demais (Vac-Q-Tec e AIRVAC) permitem a adaptação do modelo original para a inclusão de dispositivos economizadores água. Atualmente, a Vac-QTec não está em operação e a AIRVAC é a mais usual nos projetos residenciais. 2.2.2. Composição do Sistema de Coleta a Vácuo

A ABNT NBR 15710 (2009)  – Sistema de rede de coleta de esgoto sanitário doméstico a vácuo  –  apresenta uma série de diretrizes para projeto, execução, operação e manutenção desse tipo de sistema. A mesma ainda define esse modo de coleta como sendo constituído por três componentes principais: caixa de válvula, rede de coleta e estação a vácuo (Figura 11). Figura 11: Caminho do efluente na rede de coleta a vácuo

Fonte: SULCONSULT (2006) apud CAMPOS (2007)

O sistema de coleta compreende o fluxo do efluente da saída das economias até a estação de tratamento de esgoto (ETE). Inicialmente, por gravidade, o esgoto parte da edificação até a entrada da caixa de válvula por meio de uma tubulação convencional. Depois, o poço de coleta é preenchido até um volume pré-determinado 25

quando a abertura da válvula é acionada e, por diferença de pressão, o efluente é encaminhado para a rede coletora. Esta tem formato de dente de serra e recebe o fluído sob velocidade de 4 m/s a 6 m/s. Posterior a isso, o conteúdo é acondicionado no tanque coletor, no qual permanece até o volume pré-estabelecido para o ligamento das bombas de recalque que o transfere para a ETE. As bombas de vácuo entram em funcionamento quando necessário para manter o nível de vácuo constante em todo o sistema (ABNT, 2009). 2.2.2.1 Caixa de válvula

Trata-se de uma estrutura dividida em dois compartimentos independentes, no qual o superior abriga a válvula de interface e o inferior, também denominado de poço de coleta, armazena o esgoto sanitário (Figura 12). A válvula de interface é um dispositivo que permite a passagem de ar externo e efluente para a rede de coleta (ABNT,2009). Figura 12: Caixa de válvula

Fonte: Página da Norbra2

2

 Disponível em: Acesso em 13 de maio de 2018.

26

2.2.2.2 Rede de coleta

É constituída pelas linhas principais e secundárias de vácuo, ou seja, compreende toda a tubulação a vácuo onde são implantadas as conexões de serviço. Tal componente deve resistir a todas solicitações de cargas e às pressões internas e externas e as tubulações que não estiverem enterradas devem ser protegidas contra efeitos térmicos e contra danos mecânicos (ABNT, 2009). Figura 13: Rede Coletora

Fonte: Página da Norbra3

2.2.2.3 Estação de vácuo

É a unidade central do sistema, composta pelos dispositivos de descarga e recalque, pelo tanque coletor, pela bomba de vácuo e pelos equipamentos de supervisão e controle. Esta fica localizada na região mais baixa da rede e é responsável pelo vácuo necessário para transportar o

3

 Disponível em: Acesso em 13 de maio de 2018.

27

efluente. Ademais, o tanque coletor é o reservatório ligado à bomba de recalque, à rede de coleta e à bomba à vácuo. O mesmo opera com pressão menor que a atmosfera (ABNT, 2009) Figura 14: Estação a vácuo

Fonte: Página da Norbra 4

2.2.3. Dimensionamento, Operação e Manutenção do Sistema de Coleta a Vácuo De acordo do a ABNT NBR 15710 (2009), a coleta a vácuo é recomendada para

situações de: •

Topografia plana ou comunidades locadas em fundo de vale;

•

Baixa densidade demográfica;

•

Subsolo instável ou rochoso;

•

Comunidades com fluxo demográfico sazonal;

•

Existência de obstáculo no traçado previsto da tubulação;

•

Nível freático elevado;

•

Área de proteção dos aquíferos;

•

4

Localidades em que os impactos de construção precisam ser minimizados.

 Disponível em: Acesso em 13 de maio de 2018.

28

Um importante critério de dimensionamento trata do caminho único a ser percorrido pelo esgoto sanitário desde a saída das diversas caixas de válvula até as estações de vácuo, conforme ilustrado na Figura XX (SULLIVAN et al, 2003 apud CORREA, 2007).

Figura 15: Caminho do efluente na rede de coleta a vácuo

Fonte: AIRVAC (2001) apud CORREA (2007)

O perfil da tubulação precisa proporcionar autolimpeza e impedir a acumulação do sólido, para tal o gradiente mínimo é 1:500. Ainda, o desnível máximo de um trecho em elevação não pode ser superior a 1,5 m e a distância mínima entre trechos em elevação é 6 m. Ademais, as mudanças do perfil devem ser feitas de modo a priorizar a pequena profundidade da rede (ABNT, 2009). Conforme a ABNT NBR 15710 (2009), a tubulação de coleta deve ser em PVC ou PE (polietileno), cujas as pressões mínimas de trabalho correspondem a 6,50 kgf/cm². A norma também discorre sobre a realização de ensaios de interface, tubulações e comissionamento a serem realizados em determinados períodos da fase de operacionalização. O manual de operação e as atividades de manutenção são fundamentais para uma operacionalização satisfatória. Nesse cenário, o treinamento das equipes de 29

manutenção também é um ponto importante na redução de problemas. A atualização do manual bem como a realização de manutenções periódica também são ações importantes para o bom funcionamento do sistema. A norma que regulamenta essa tecnologia prevê uma programação de manutenção para o tanque de coletor e a estação a vácuo (Quadro 2) (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 1991; ABNT, 2009). Quadro 2: Programa de manutenção Componente

Semanal

Mensal

Anual

Tanque coletor

Inspeção visual das

Lavagem do

Retirada das

câmaras e conteúdo

depósito e conexões;

incrustações da

remoção do

válvula de interface

respiradouro

(a cada 5 anos)*

Estação a

Inspeção visual, registro

Manutenção

Manutenção

vácuo

do consumo de energia e

operacional de rotina

mecânica e elétrica

horário de funcionamento das bombas

Fonte: ABNT (2009)

2.2.4. Vantagens e desvantagens os Sistema de Coleta a Vácuo e o Convencional

Embora seja um sistema de utilização pontual no Brasil, o mesmo apresenta algumas vantagens que podem se adequar mais ao local de implantação do projeto. Uma das principais vantagens desse sistema é a alta economia de água. No que se refere aos aspectos construtivos, destacam-se: o diâmetro das tubulações que são menores e a versatilidade dos “layouts” de implantação, por si adequar a diferentes

tipos de topografia e obstáculos que cruzam a rede projetada. Já como desvantagens pode-se citar a dependência de energia elétrica para funcionamento da bomba de vácuo e a dificuldade de manutenção por necessitar de uma equipe mais especializada (RAMLOW E SILVA, 2017). 2.2.5. Comparação entre os Sistema de Coleta a Vácuo e o Convencional

Na literatura, existem alguns trabalhos publicados que traçaram um comparativo sobre os sistemas de coleta a vácuo e o convencional (por gravidade) e 30

abordam aspectos de custo, manutenibilidade e adequação da tecnologia ao local de implantação. Pode-se citar como exemplo, os pesquisadores Little (2004), Campos (2007), Fernandes (2015), Ramlow e Silva (2017). Ademais, a partir da conclusão dos pesquisadores e dos dados fornecidos por uma das empresas representantes do sistema no Brasil, Norbra 5, elaborou-se um quadros comparativo (Quadro 3) entre o sistema a vácuo e o convencional. Quadro 3: Quadro comparativo  Aspec to Diâmetro da rede

Comprimento Declivi dade mínima Velocidade

Poços de visita

Layout do sistema

População de projeto Custo

Coleta a v ácuo

Coleta conven cional

O diâmetro mínimo do coletor

O diâmetro mínimo da maioria

principal o secundário é DN 100

das redes de gravidade é DN

mm.

200 mm.

Recomenda-se uma extensão

Depende da profundidade

de até 4 km

máxima da vala

Independe do diâmetro do tubo

É um parâmetro do

e equivale a, no mínimo, 0,2%.

dimensionamento dos tubos

A velocidade de operação é

A velocidade de operação é

entre 4m/s a 6m/s

entre 0,6m/s a 1,5m/s

Não há necessidade de poços

Necessários a cada mudança

de visita. O acesso pode ser

de declividade, direção ou

feito através da caixa de válvula

interseção de rede

Pode ser instalado em terreno plano

Necessita de declividade positiva para evitar uso de elevatórias

Locais de baixa densidade

Utilizado em regiões altamente

demográfica

povoadas

Menor custo de implantação e

Custo de implantação maior e

maior custo de manutenção

de manutenção menor

Fonte: Os autores (2018)

2.2.6. Sistemas de Coleta a Vácuo no Brasil

No Brasil, a coleta de esgoto por sistema a vácuo opera em três cidades: Paranaguá (PR), balneário de Jurerê Internacional, município de Florianópolis (SC), e 5

 Disponível em: . Acesso em 13 de maio de 2018.

31

Paraty (RJ). Ainda, existem projetos para implantação desta tecnologia em algumas localidades, como a cidade de Itamaracá (PE) (RAMLOW e SILVA, 2017). Figur a 16: Sistema de coleta de esgoto a vácuo em Jurerê (SC)

Fonte: Página da Norbra 6

Em Paranaguá, o sistema foi projetado para atender a cerca de 35000 habitantes, com capacidade para ampliar o atendimento até 70000 pessoas. Já em Jurerê, a população beneficiada corresponde a cerca de 10000 habitantes (NORBRA, 2003).

2.3

Rede de Coleta e Transporte de esgoto decantado Esse tipo de coleta foi utilizado na cidade de Brotas (CE). Trata-se de uma

pequena cidade, com cerca de 2000 habitantes e a taxa de consumo de água adotada para o projeto foi 100 l/hab.dia. Sua implantação custou cerca de um quinto do que custaria caso fosse escolhido o sistema convencional. A diferença entre essas duas coletas perpassa por (TSUTIYA e SOBRINHO, 2000):

6

•

Utilização de tanque séptico com dispositivo para secagem de lodo;

•

Adoção de tubos de limpeza e inspeção ao invés de poços de visita;

•

A velocidade mínima do sistema é 0,05 m/s

 Disponível em: < http://www.norbra.com.br/bkp_old/projetos.html>. Acesso em 13 de maio de 2018.

32

•

As tubulações são plásticas com diâmetro mínimo de 40 mm e podem funcionar a seção plena.

2.4 Sistema de coleta de esgoto por gravidade em tubulação de pequenos diâmetro s (SDGS) O SDGS apresenta baixo custo de implantação, o que se torna um atrativo para áreas que não dispõe de coleta de esgoto. Esse sistema, diferentemente do convencional, fornece um tratamento primário em cada conexão. Assim, apenas água residuária é coletada. O funcionamento deste prevê a utilização de uma série de fossas sépticas descarregam o efluente por gravidade, bomba ou sifão em um reservatório de coleta de águas residuais de pequeno diâmetro. O conteúdo é conduzido por gravidade para uma estação elevatória, um poço de inspeção em um sistema convencional de coleta ou diretamente para uma estação de tratamento de águas residuais (Figura 17) (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 1991). Figura 17: Esquema do SDGS

Fonte: Little (2004)

Little (2004) enumera uma série de vantagens e desvantagens desse sistema. Como pontos positivos pode-se citar: •

Baixo custo de implantação; 33

•

Pode ser usado mesmo com consumo de água pequeno;

•

Pode ser implantado em gradientes planos;

•

Apresenta um tratamento primário.

Já como desvantagens, citou-se: •

A água residuária que sai do sistema pode ter mau odor e ser corrosiva;

•

Ainda é um sistema pouco conhecido;

•

Se for necessária a construção dos tanques de interceptação em cada

economia, pode ser tão oneroso quanto o tradicional.

2.5 Rede coletora de baixa declividade com utilização do dispositivo gerador de descarga Cidades com baixas declividades em seu terreno natural costumam sofrer com o custo da implementação e operação que uma rede coletora de esgoto convencional pode trazer. Cidades litorâneas são as mais comuns de terem esse problema, devido a suas condições naturais tais como áreas planas, solos moles e lençol freático alto. Essas características topográficas requerem disposições construtivas especiais, como por exemplo o escoramento continuo de valas, rebaixamento do lenço, fundações especiais para as tubulações entre outros (Alves, 2000). Devido as necessidades citadas, os custos com escoramento, reaterro e recomposição da via pode alcançar entre 80% e 90% de seu custo total de implantação. Esse custo de implantação e operação é elevado por conta do emprego de estações elevatórias de esgoto requeridas pelo sistema convencional nessas regiões de áreas planas (Tsutiya, et al., 2000), que por sua vez tornam-se fontes de despesa constante por conta da necessidade do uso de energia elétrica e por requererem constante manutenção (Alves, 2000). Foi buscando uma solução de menor custo de implantação e operação que pudessem contornar os obstáculos supracitados que nasceu a ideia de se fazer redes coletoras de baixa declividade (Tsutiya, et al., 2000). Por essa solução, a rede de coleta é assentada em declividades drasticamente reduzidas, 34

significativamente menores que as declividades resultantes dos cálculos propostos na normalização de vazões originais de dimensionamento (Alves, 2000). Esse recurso foi desenvolvido pelo engenheiro Wolney Castilho Alves do Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo S.A. (IPT), responsável também pelo desenvolvimento do Dispositivo Gerador de Descarga (DGD), que possibilita seu funcionamento podendo ser instalado na cabeceira da rede assim como em trechos intermediários. Na figura 18 temos os detalhes do aparelho. Figura 18: Detalhe demonstrativo do Dispositivo Gerador de Descarga

Fonte: Gersina Nobre (2018)

2.6.1. Funci onamento do disp ositivo e da rede

É necessário em uma rede coletora o transporte hidráulico de sólidos, preocupação presente no projeto de baixa declividade devido as baixas velocidades que estariam presentes na rede. Para fim de desenvolvimento de raciocínio podemos seguir o seguinte esquema auxiliado pela Figura 19.

35

Figura 19: Esquema do funcionamento da Rede de Baixa Declividade

Fonte: Gersina Nobre (2018)

Suponha que tenhamos nesse esquema uma carga de sólidos depositada no fundo de uma tubulação numa seção “S”, situada a jusante do trecho

apresentado na figura 19. Para que esse sólido seja transportado é necessário que uma descarga liquida o movimente. A movimentação dos sólidos pode ser descrita pelo valor da tensão trativa ou tensão de arraste imposta pelo liquido no leito em que escoa. Esses valores de tensão trativa variam de acordo com o tempo na seção “S”, caso o escoamento no conduto ocorra em regime  não permanente

caracterizando assim uma certa descarga. Dessa forma, podemos imaginar que para que o solido seja transportado existe a necessidade de que haja um hidrograma mínimo, ou seja valores mínimos de vazão para movimenta-lo (Alves, 2000). A Figura 19a mostra um sistema projetado no qual a descarga da última casa que contribui para a rede (casa N) ou pela combinação das cargas de duas ou mais unidades de contribuição é responsável pela geração do hidrograma mínimo. Na Figura 19b temos no mesmo trecho um coletor de baixa declividade, 36

contando com um aparelho DGD no montante do trecho, esse que por sua vez é capaz de gerar através de suas descargas de esgoto um escoamento cujo hidrograma na seção de referência tem capacidade de transportar a carga solida depositada, devido à frente íngreme da onda gerada pelo dispositivo (Alves, 2000). A onda gerada pelo equipamento DGD tem como característica a já citada frente íngreme, atenuando-se ao longo de sua extensão. O escoamento originado é caracterizado por um regime não permanente com zonas de variação muito rápida na frente da onda e de variação gradual na cauda (Tsutiya, et al., 2000). 2.6.2. Resultados da implantação da rede

Em meados de 2000 a tecnologia criada estava em fase de avaliação de desempenho, tendo sido implantada pela Sabesp em um trecho de rede coletora na cidade do Guarujá (SP). Essa última fase da pesquisa tinha uma natureza comprobatória, sendo o trecho que foi monitorado tendo sido assentado a uma declividade de 0,05%, ou seja 0,0005 m/m. para efeito de comparação a mínima declividade dada pela norma brasileira é de 0,45% (Alves, 2000). A figura 3 mostra a implantação do equipamento DGD na rede coletora. De acordo com a metodologia convencional, em uma área plana, haveria uma seção situada a 100 m da cabeceira geratriz do escoamento com uma profundidade de 1,5 m, em outras palavras, a cada 100 m o coletor estaria 0,45 m mais profundo. Com a tecnologia DGD, nessa mesma condição, uma seção a 100 m estaria apenas com 1,1 m de profundidade, estando assim 0,40 m mais raso, representando assim um ganho na redução da profundidade que se faz necessária ser escavada em aproximadamente 0,89%. Quando extrapolado esse resultado para os trechos ademais localizados a jusante pode-se ter um vislumbre de seu potencial, já que a montante do trecho imediatamente a seguir encontra-se a uma profundidade de 0,40 m acima da obtida de acordo com os critérios da norma brasileira, podendo assim até mesmo implicar na diminuição ou eliminação da necessidade de estações elevatórias. As estimativas preliminares mostram que a rede coletora de baixa declividade com uso do Dispositivo Gerador de Descarga tem um custo de implantação que chega a ser de 20% a 25% menor que o das redes coletoras tradicionais (ALVES, 2000). 37

Figura 20: Aparelho DGD implantada em rede coletora de Guarujá-SP

Fonte: Gersina Nobre

2.7

Rede Coletora Pressurizada Em geral, a coleta e transporte de esgoto é feito através do sistema

convencional, porém, em determinados grupos de populações a implantação desse tipo de modelo verifica-se como sendo muito onerosa no que diz respeito ao investimento per capita, o que pode levar a desistência de sua implementação. Sendo assim, existe a necessidade de procurar soluções alternativas para contornar o problema, e entre elas temos a rede coletora pressurizada. Por conta de seu funcionamento sob pressão, esse sistema tem a capacidade de contar com tubos de diâmetros menores que o usual, tendo um conduto principal cujo diâmetro varia entre 50 a 150 mm, e cujas tubulações de 38

ligação aos ramais domiciliares tem dimensões variando entre 25 a 45 mm (Bentes, et al., 2017). Nos ramais de ligação são usadas bombas de pequena potência (1 a 2 HP), responsável por pressurizar o esgoto e transporta-lo para a estação de tratamento. As tubulações são implementadas acompanhando a topografia local, enterradas a uma pequena profundidade. Por ter seu funcionamento sob pressão, a rede trabalha selada sem poço de visita. Dessa forma, temos uma rede coletora que consegue reduzir significativamente o custo do investimento através da redução do diâmetro das tubulações, a redução da quantidade obras de terra para sua implantação, pela eliminação de estações elevatórias e pela redução das estações de tratamento (Bentes, et al., 2017). Esse tipo de rede pode contar com dois tipos de sistema: o STEP ( septic tank effluent pump) e o GP ( grinding pump), diferenciados principalmente pelo seu

sistema mecânico, pelo nível de projeto e pelas cargas poluentes do esgoto final. 2.7.1. Tipos De Sistemas Pressurizados Sist ema STEP

Nesse sistema, há uma câmara de decantação para o qual o efluente proveniente de cada residência é drenado, do qual os sólidos em suspensão e a gordura é retirada. O efluente é então encaminhado para um tanque com uma bomba submersível, que conta com a capacidade de manipular sólidos orgânicos e inorgânicos. O sistema conta com impulsores em materiais plásticos ou em bronze, afim de reduzir problemas de corrosão. O sistema da câmara de bombeamento pressuriza o esgoto e o transporta para o coletor, o qual é encaminhado para o tratamento ou para um sistema convencional. A figura 20esquematiza o sistema.

39

Figura 21: Esquema do sistema STEP

Fonte: (Bentes, et al., 2017)

O uso da câmara de decantação antecedendo a câmara de bombeamento gera a vantagem de possibilitar a remoção dos sólidos e das gorduras, o que evita o entupimento ou a redução de seção das canalizações por agregação das gorduras as paredes dos condutos ou pela deposição de sólidos nos tubos. Porém, as estações quentes intensificam a ação biológica, o que provoca liquefação de parte dos sólidos e produz gás, reduzindo assim sua eficácia de retenção de sólidos. Sistema Grinding Pump

Pelo sistema GP, não há câmara de decantação, de modo que o efluente é diretamente encaminhado para o tanque de bombeamento, onde uma bomba trituradora pressuriza o sistema. Após o bombeamento o efluente segue o caminho semelhante ao do sistema STEP. O fator decisivo para a escolha desse sistema em detrimento do STEP é que remover a câmara de decantação gera economia na instalação e manutenção do sistema. Além disso, por necessitar de menos espaço, é indicada para edificações que não tenham espaço para implementação do sistema STEP (Bentes, et al., 2017). A figura 21 mostra um esquema do sistema GP. 40

Figura 22: Esquema do sistema GP

Fonte: (Bentes, et al., 2017)

A rede coletora pressurizada tem duas principais problemáticas. A primeira é que o sistema não tem contato com vazões provenientes da chuva, provocando uma maior concentração de matérias poluentes nas águas residuais, o que implica na necessidade de um maior grau de tratamento de esgoto. A segunda é que o sistema é oneroso, seus custos com operação e manutenção são elevados devido ao consumo de energia pelos equipamentos mecânicos e devido a sua necessidade de assistência por profissionais especializados em reparo de avaria de equipamentos complexos. Como o sistema funciona sob pressão, é dispensado o uso de poços de visita, dificultando assim os reparos nos condutos. Além disso há a necessidade de que o sistema esteja sempre com pressões positivas e que na extensão da rede sejam usadas válvula redutora de pressão (vrp). 2.7.2. Descrição do planejamento da rede

A rede pressurizada tem algumas especificidades para seu funcionamento: o sistema é ramificado, e a existência do equilíbrio hidráulico está diretamente atrelada a condição de que a energia de cada nó seja a mesma, independendo do sentido do escoamento e da inclinação da linha de energia, isso implica que a vazão bombeada em cada ramal geralmente é diferente, sendo dada de acordo com a curava característica da bomba utilizada no ramal.

41

A complicação para o seu desenvolvimento é o funcionamento simultâneo de várias bombas, que geralmente bombeiam vazões diferentes para o conduto principal afim de manter o equilíbrio hidráulico. Devido à falta de variedade do produto no mercado, as bombas do sistema tendem a ser todas iguais, fato esse que também pode ser justificado pela maior facilidade de manutenção da rede caso alguma bomba pare de funcionar. A figura 22 servirá de guia para o desenvolvimento do raciocínio com relação ao funcionamento do sistema. Figura 23: Esquema do sistema Pressurizado

Fonte: (Bentes, et al., 2017)

A partir dos parâmetros básicos de projeto (vazão constante em função do número de habitantes servidos por cada bomba e velocidade de referência de 1m/s), é feito um pré-dimensionamento levando em conta as necessidades do sistema, para verificar se haverá alteração no diâmetro das tubulações ou se será necessário substituir as bombas escolhidas. Suponhamos uma curva característica como a representada na figura 23, que representa a perda de carga em função da vazão entre a bomba 1 e o nó A, se subtrairmos a curva característica da instalação a curva característica da bomba 1 encontramos a curva característica de uma bomba virtual colocada no nó A, que usualmente é definida como sendo a curva característica modificada da bomba 1. 42

Figur a 24: Modelo de Curva Característica de uma bomba e de uma instalação

Fonte: (Bentes, et al., 2017)

Para a obtenção da curva característica modificada da bomba 2 colocada no ponto A teríamos que seguir a mesma lógica apresentada anteriormente. Seria ainda necessário transformar essa bomba virtual de 1 e 2 em uma bomba virtual equivalente as duas, assumindo seu funcionamento em paralelo. O processo se repete da mesma forma até chegar ao nó N, encontrando assim uma curva característica da bomba virtual equivalente a todas as bombas do sistema. Uma vez obtidos os valores finais, encontramos um ponto de funcionamento, determinando assim a altura manométrica e a vazão movimentada pela bomba virtual N. através de um processo inverso determina-se a vazão movimentada por cada bomba para que haja equilíbrio hidráulico na rede. Pela análise da velocidade de escoamento e dos pontos de funcionamento em cada Nó pode-se encontrar qual tipo de bomba usar assim como os diâmetros das seções. Esse processo de cálculo fica mais complexo à medida que cresce o número de bombas no sistema. Para seu estudo considera-se que nem todas as bombas estão funcionando ao mesmo tempo, de modo que é necessário fazer um estudo estatístico para examinar de modo aproximado a quantidade de bombas funcionando simultaneamente em função do total de bombas do sistema, e projetar a rede para que funcione corretamente na situação mais desfavorável da combinação escolhida. 43

CONCLUSÃO Cerca da metade da população brasileira não é atendida pelo sistema de esgotamento sanitário. Tal fato implica em prejuízos à saúde, segurança e bem-estar dos não beneficiados. Um dos fatores responsáveis por isso é a falta de rede coletora. No sistema de coleta convencional, esse componente é o mais oneroso quando comparado aos custos do interceptor, estação elevatória e ETE. Nesse cenário, o presente trabalho visou apontar soluções alternativas ao sistema de coleta tradicional. As opções aqui apresentadas têm implantações pontuais no território brasileiro. Dentre essas, destaca-se o sistema condominial como sendo o mais utilizado e já foi implantado em cidades do Rio Grande do Norte, Pernambuco, Sergipe e Bahia, por exemplo. Ressalta-se, a importância de investigar todas as possibilidades de sistemas de coleta durante a fase de concepção de modo a escolher o mais adequado em sob aspectos econômicos e ambientais.

44

REFERÊNCIAS ALVES, Wolney Castilho. Redes coletor as de esgot o de baixa declividade dotadas de disposit ivo gerador de descarga (DGD). PINI Revistas, maio de 2000. Disponível

em: . Acesso em 08 de maio de 2018. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15710: Sistemas de redes de coleta de esgoto sanitário doméstico a vácuo. Rio de Janeiro, 2009.

 Atlas de Saneamento. Rede Coletora de Esgoto . IBGE, 2011. Disponível em

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