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4. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS

4.1. Considerações de âmbito geral

Este capítulo diz respeito, fundamentalmente, à drenagem de águas residuais em meio urbano, excluindo a contribuição pluvial, tratada no âmbito do capítulo 5. Essas águas residuais incluem em regra, também, os efluentes de actividades comerciais e de pequena indústria inseridas no tecido urbano.

No âmbito deste capítulo tratam-se de aspectos como: tipos de sistemas de drenagem, vantagens e inconvenientes; componentes de sistemas, critérios de projecto para o traçado em planta e perfil longitudinal de colectores; verificação hidráulica dos escoamentos; órgãos gerais ou comuns dos sistemas: colectores, câmaras de visita e ramais de ligação e soluções não convencionais ou não tradicionais de drenagem. No capítulo 8 desenvolvem-se os aspectos ligados a transformações bioquímicas que tem lugar na massa líquida, em sistemas de águas residuais e os principais efeitos decorrentes dessas transformações. Não são tratados e desenvolvidos os aspectos de dimensionamento estrutural dos colectores.

O sub-capítulo 4.4 foi adaptado de Matos et al. (2002) e Gonçalves e Monteiro (2002).

4.2. Tipos de sistemas de drenagem urbanos: vantagens e inconvenientes As redes de drenagem de águas residuais são convencionalmente constituídas por redes de colectores, podendo drenar essencialmente águas residuais domésticas, industriais e pluviais. As águas residuais domésticas provêm de instalações sanitárias, cozinhas e zonas de lavagem de roupas e caracterizam-se por conterem quantidades apreciáveis de matéria orgânica, serem facilmente biodegradáveis e manterem relativa constância das suas características no tempo. As águas residuais industriais derivam da actividade industrial e caracterizam-se pela diversidade dos compostos físicos e químicos que contêm, dependentes do tipo de processamento industrial e ainda por apresentarem, em geral, grande variabilidade das suas características no tempo. As águas residuais pluviais, ou simplesmente águas pluviais, resultam da precipitação atmosférica caída directamente no local ou em bacias limítrofes contribuintes e apresentam geralmente menores quantidades de matéria poluente, particularmente de origem orgânica. Consideram-se equiparadas a águas pluviais as águas provenientes de regas de jardins e espaços verdes, de lavagem de arruamentos, passeios, pátios e parques de estacionamento, normalmente recolhidas por sarjetas, sumidouros e ralos.

Conforme a natureza da qualidade das águas residuais que transportam, os sistemas de drenagem de águas residuais podem ser classificados, de acordo com o Decreto Regulamentar 23/95 de 23 de Agosto, como:

a) separativos, constituídos por duas redes de colectores distintas, uma destinada ás águas residuais domésticas e industriais e outra à drenagem das águas pluviais ou similares;

b) unitários, constituídos por uma única rede de colectores onde são admitidas conjuntamente as águas residuais domésticas, industriais e pluviais;

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c) mistos, constituídos pela conjugação dos dois tipos anteriores, em que parte da rede de colectores funciona como sistema unitário e a restante como sistema separativo e;

d) separativos parciais ou pseudo-separativos, em que se admite, em condições excepcionais, a ligação de águas pluviais, por exemplo, de pátios interiores, aos colectores de águas residuais domésticas.

No Quadro 4.1 apresentam-se, por tipo de sistema, a classificação, as condições de escoamento e os respectivos objectivos principais.

O Quadro 4.2 diz respeito às principais vantagens e inconvenientes de cada tipo de sistema.

Quadro 4.1 – Classificação de sistemas de águas residuais.

TIPO DE SISTEMA

CONDIÇÕES DE ESCOAMENTO

PRINCIPAIS OBJECTIVOS

Separativos Domésticos

Com escoamento com superfície livre Sob pressão Sob vácuo

São o tipo de colectores mais usual para o transporte de águas residuais, comerciais e industriais. Vulgarmente transportam, também, águas de infiltração e águas pluviais ou de lavagem, decorrentes de ligações erróneas.

As condutas sob pressão, por bombagem, são usadas quando se torna técnica e economicamente inviável ou desfavorável o recurso a soluções gravíticas de escoamento com superfície livre. No caso dos sistemas simplificados (também designados por sistemas de esgotos decantados ou sistemas de colectores de pequeno diâmetro) é aceitável o transporte gravítico sob pressão.

Este tipo de sistema é pouco frequente, sendo o transporte bifásico (ar e água) resultado da criação de condições de sub-pressão nas condutas. É utilizado, em regra, para o transporte de águas residuais domésticas, excluindo contribuições pluviais e de infiltração, e para populações servidas de pequena dimensão.

Separativos Pluviais

Com escoamento com superfície livre (excepcionalmente sob pressão)

Neste caso, são transportadas as águas de precipitação dos pavimentos, cobertura de edifícios e áreas impermeabilizadas em meio urbano. Não é permitida a ligação de águas residuais domésticas e o escoamento só excepcionalmente se processa sob pressão.

Unitários Com escoamento com superfície livre (excepcionalmente sob pressão)

Neste caso, a totalidade das águas residuais, incluindo águas pluviais, é transportada pelo sistema. Nos Estados Unidos da América, em Portugal e em muitos países da Europa, é rara, actualmente, a construção de “raiz” de colectores unitários.

Pseudo-Separativos

Com escoamento com superfície livre

Neste caso, e excepcionalmente, admite-se a ligação de águas pluviais aos colectores domésticos devido ao facto dessas águas não apresentam condições de afluência gravítica a colectores pluviais. É um tipo de sistema cuja construção de “raiz” não é frequente em novas urbanizações e empreendimentos.

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Quadro 4.2 – Principais vantagens e inconvenientes dos sistemas separativos convencionais, não convencionais e unitários.

TIPO DE SISTEMA

VANTAGENS INCONVENIENTES

Sistemas convencionais, separativos domésticos e pluviais

O facto de se trasportarem efluentes de natureza distinta por diferentes colectores, permite que sejam sujeitos a diferentes condições de tratamento e de destino final.

Custos elevados de primeiro investimento, associados à necessidade de dispor de dois tipos de tubagens ou colectores.

Necessidade de construção cuidadosa, em termos de ligações de ramais prediais.

Sistemas convencionais unitários

Economia de primeiro investimento, decorrente da construção de um único tipo de colector que transporta a totalidade da água de meio urbano.

Simplicidade de projecto, no que respeita a ligação de ramais e colectores

Descarga de excedentes poluídos em tempo de chuva, com eventuais impactes negativos no Ambiente.

Acréscimo de encargos de energia e de exploração em instalações elevatórias e de tratamento, devido ao excedente de contribuição pluvial em tempo de chuva.

Sistemas não convencionais: de colector gravítico de pequeno diâmetro ou sob vácuo

Esses sistemas podem conduzir, nomeadamente em zonas planas ou com elevados níveis freáticos, a economias significativas de primeiro investimento.

No caso dos sistemas sob vácuo, redução do risco da ocorrência de condições de septicidade e controlo da infiltração.

Acréscimo em encargos de exploração e, conservação, em relação ao sistema gravítico convencional.

No caso do sistema sob vácuo, requere-se um grau de conhecimento e de especialização superior, para a exploração.

4.3. Componentes dos sistemas

Os sistemas de águas residuais, sejam separativos ou unitários, dispõem de um conjunto de componentes principais que incluem, em regra, além das tubagens e ligações no interior da habitação ou edificação (designadamente ramais de descarga, tubos de queda, algerozes e caleiras, colunas de ventilação, sifões e ralos), ramais de ligação à rede de drenagem pública, colectores e câmaras de visita, câmaras de corrente de varrer, sarjetas e sumidouros. Além destes órgãos ou componentes comuns existem, por vezes, instalações complementares nos sistemas, designadamente descarregadores, instalações elevatórias, sifões invertidos e bacias de retenção. Excepcionalmente, recorrem-se a túneis e pontes-canal. Os principais componentes de sistemas são identificados no Quadro 4.3. No Quadro 4.3 apresentam-se, também, os principais objectivos ou finalidades desses componentes no sistema.

Os ramais de ligação têm como objectivo assegurar o transporte das águas residuais prediais, desde as câmaras de ramal de ligação até à rede de colectores. A inserção dos ramais de ligação na rede pode fazer-se nas câmaras de visita ou, directa ou indirectamente, nos colectores. A inserção directa dos ramais de ligação nos colectores é admissível para diâmetros de colectores superiores a 500 mm e deve fazer-se a um nível

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superior a dois terços da altura daquele. A inserção dos ramais nos colectores pode fazer-se por meio de forquilha simples, com um ângulo de incidência adequado, ou por meio de “fé”, desde que a superfície livre do escoamento no colector se situe a cota inferior à cota da superfície de escoamento no ramal.

Quadro 4.3 – Principais componentes de sistemas de águas residuais e respectiva finalidade.

COMPONENTE TIPO FINALIDADE

Redes interiores dos edifícios

Comum Transporte de águas pluviais e de águas de lavagem ou de “excreta” para o exterior da edificação.

Ramais de ligação Comum Promover a ligação ou descarga de águas residuais (domésticas, comerciais, industriais e pluviais) para a rede de drenagem.

Rede de drenagem Comum Destina-se à recolha das águas residuais do aglomerado ou conjunto de aglomerados – apresenta serviço de percurso.

Emissários e interceptores

Comum Destina-se ao transporte das águas residuais recolhidas pelas redes de drenagem, que têm serviço de percurso, para o local de tratamento ou de destino final. No caso de descarga no oceano, designam-se por emissários submarinos.

Sistemas elevatórios Complementar Destina-se ao transporte das águas residuais em situação em que a drenagem gravítica não é considerada tecnicamente e economicamente a solução adequada.

Descarregadores Complementar Órgãos dos sistemas, em regra ligados a colectores de recurso e que entram em operação, por exemplo para fazer face à ocorrência de avarias ou necessidade de colocar fora de serviço componentes que se dispõem a jusante, ou para fazer face à afluência excessiva de águas residuais.

Sifões invertidos Complementar Órgãos que incluem um ou mais trechos com escoamento sob pressão gravítica, a que se recorre quando o escoamento com superfície livre não é tecnicamente e economicamente exequível.

Bacias de retenção Complementar Órgãos por vezes usados em sistemas pluviais, e mais raramente em sistemas unitários, e que se destinam principalmente, e em regra, a reduzir os caudais de ponta de cheia à custa de efeitos de retenção e amortecimento.

Túneis Complementar e excepcional

Por vezes, quando as condições topográficas e geológicas o justifiquem economicamente, pode recorrer-se a construção de colectores em túnel (sem recurso à abertura de valas a céu aberto).

As redes de drenagem dispõem, em regra de colectores assentes com escavação em vala, e diversos elementos acessórios, como câmaras de visita, câmaras de corrente de varrer, sarjetas e sumidouros. A rede de drenagem é constituída por um conjunto de trechos rectos de colectores separados por câmaras de visita, em regra com serviço de percurso. Os emissários recolhem o afluente das redes a local de tratamento ou destino final. Por vezes, os sistemas regionais de saneamento incluem interceptores que recolhem as águas residuais dos emissários, conforme se apresenta esquematicamente na Figura 4.1. Na Figura 4.1 apresenta-se, a título exemplificativo, o sistema de águas residuais da Costa do Estoril, incluindo diversos emissários, um interceptor geral e diversas instalações elevatórias.

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Figura 4.1 – Representação esquemática do sistema de saneamento da Costa do Estoril.

4.4. Colectores, câmaras de visita e ramais de ligação

4.4.1. Considerações introdutórias

Os colectores constituem os órgãos mais comuns de sistemas de drenagem de águas residuais.

Os materiais considerados em regra preferencialmente elegíveis para a drenagem de águas residuais são o PVC, o PEAD e o ferro fundido dúctil. A escolha destes materiais decorre de vários factores técnicos e económicos, numa conjuntura de mercado que é muito dinâmica, pelo que, para cada situação de projecto e mesmo na fase de adjudicação da obra, deve ser efectuada uma avaliação das características e comportamentos expectáveis, em função do meio em que vão ser instalados e condições de operação a que vão ser submetidos, tendo como factores de ponderação, entre outros, os seguintes:

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• custo;

• propriedades mecânicas, designadamente a resistência à pressão interior, a rigidez diametral e a resistência à flexão;

• propriedades hidráulicas (rugosidade interior e número de juntas), propriedades físicas (massa volúmica, condutibilidade eléctrica) e propriedades químicas (resistência à corrosão);

• disponibilidade do mercado e de pessoal especializado na montagem;

• experiência e uniformização de materiais utilizados em cada sistema (facilitando a exploração, manutenção e gestão de “stocks” de cada entidade).

4.4.1.2. Materiais disponíveis. Vantagens e inconvenientes

Verifica-se a existência de uma vasta gama de oferta de materiais, fabricados em território nacional, ou importados, que cobrem um leque alargado de possibilidades de escolha. É possível recorrer não só aos materiais tradicionais como a alguns novos materiais que surgiram recentemente no mercado, bem como à tecnologia mais actual relativamente a juntas de tubagens, como são os sistemas de encaixe por pressão, mecânicos e de soldadura por electrofusão.

Tendo por base as disponibilidades do mercado actual em Portugal, a listagem dos materiais considerados como potencialmente utilizáveis em redes de colectores, é a seguinte:

TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS CIMENTÍCIOS: • fibrocimento;

• betão (simples, armado, armado com alma de aço, pré-esforçado com alma de aço ou pré-esforçado sem alma de aço).

TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS CERÂMICOS: • grés vitrificado.

TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS PLÁSTICOS: • polietileno de média, PEMD, ou alta densidade, PEAD (maciço, alveolado ou

corrugado);

• policloreto de vinilo, PVC (maciço ou corrugado);

• poliéster reforçado com fibra de vidro, PRV (parede estruturada);

• polipropileno, PP (corrugado).

TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS METÁLICOS: • ferro fundido dúctil;

• aço não ligado.

Nas suas soluções correntes, as tubagens de fibrocimento ou de betão, não são revestidas, nem interiormente nem exteriormente. As tubagens de materiais cimentícios e as de ferro fundido dúctil revestidos a betão podem ser especificadas com resistência química interna melhorada, por utilização adicional de materiais de melhores características, que protegem, ou substituem, a camada de betão em contacto com a massa líquida. Por encomenda, as tubagens de fibrocimento e betão podem ser

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fornecidas com os seguintes revestimentos interiores: revestimento epoxídico e revestimento espesso de PVC (espessura superior a 2 mm).

Para a protecção exterior, as tubagens de fibrocimento e de betão podem ser fornecidos com os seguintes revestimentos protectores: revestimento exterior de base betuminosa e epoxídica; protecção exterior, aplicada em fábrica, com manga de polietileno e aumento de espessura da camada de betão de revestimento exterior.

As tubagens de grés vitrificado, pelas suas qualidades de fabrico, não necessitam de protecções adicionais. O problema, verificado no passado, de falta de qualidade deste material no mercado nacional fez com que o seu emprego em obras de saneamento fosse caindo em desuso. Em países como a Alemanha, por exemplo, o grés vitrificado é um dos materiais por excelência mais utilizado nas redes de saneamento. É importante referir que desde que o fabrico deste tipo de tubagem obedeça a um processo certificado ou em reconhecimento de qualidade, o produto final consegue ser tanto ou mais adequado, do ponto de vista técnico, que outros materiais para o transporte de águas residuais. O sistema de junta, que era igualmente um ponto fraco, foi significativamente melhorado com a adopção de materiais elastoméricos capazes de garantir níveis de estanquidade idênticos aos garantidos com outros tipos de tubagens. No passado, era usualmente utilizada argamassa de cimento que, atacada pela corrosão e associado ao grande número de juntas, dava origem a elevados caudais de infiltração. Como curiosidade, acrescenta-se que a primeira norma EN que uniformizou os critérios de qualidade mínimos para tubagens com a égide da CEN (Comissão Europeia de Normalização) foi a EN 295 de 1991, intitulada “Tubagens e elementos complementares em grés e respectivo sistema de junta, destinados à realização de redes de saneamento”.

As tubagens e acessórios de ferro fundido dúctil para saneamento podem ser fornecidas com os seguintes revestimentos interiores: cimento aluminoso centrifugado para efluentes com pH de 4 a 12 (revestimento corrente) e poliuretano para efluentes agressivos com pH de 1 a 13. Estas tubagens e acessórios apresentam diferentes soluções para protecção exterior da corrosão, nomeadamente as seguintes:

• zinco com camada de acabamento de tinta epóxi normalmente vermelha (protecção corrente);

• pintura de epóxi-zinco e pintura betuminosa normalmente cor vermelho acastanhado;

• poliuretano, PUX, ou polietileno, PE (em casos de solos agressivos);

• espuma de poliuretano coberta de tela de PEAD (em caso de protecção contra gelo e atravessamentos aéreos).

As tubagens de materiais plásticos não são, em regra, revestidas.

No que se refere às tubagens de aço não ligado, podem apresentar diferentes soluções para a protecção da corrosão, apenas por separação dos métodos de fabrico da tubagem. Assim, o revestimento interno é normalmente constituído por argamassa de cimento aluminoso centrifugado para diâmetros até 700 mm, sendo para diâmetros superiores constituído por um barramento de resina epoxídica. O revestimento exterior é normalmente de polipropileno ou polietileno em camada tripla.

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Quadro 4.4 - Principais vantagens e inconvenientes de diversos tipos de tubagens para águas residuais (adaptado de Gonçalves e Monteiro, 2002).

Tipo de tubagem Principais vantagens Principais inconvenientesFibrocimento - baixo coeficiente de rugosidade - fragilidade ao choque e esforços de flexão

(boas características hidráulicas) - sensibilidade a águas e terrenos agressivos - peso reduzido - não existem acessórios de fibrocimento - baixa condutividade térmica - necessidade de revestimento interior e exterior - resistência à corrosão electroquímica - condicionalismos de instalação decorrentes da - flexibilidade das juntas presença de amianto no material de composição - preços competitivos - ataque pelo ácido sulfídrico

Betão simples - experiência de utilização - fragilidade ao choqueou armado - vasta gama de resistências mecânicas - sensibilidade a águas e terrenos agressivos

- preços competitivos - reduzida flexibilidade das juntas e garantia reduzida de estanquicidade hidráulica - ataque pelo ácido sulfídrico

Betão armado - existência de acessórios - pouca flexibilidade das juntasou pré-esforçado - possibilidade de elevada resitência - elevado peso

- flexibilidade de adaptação aos traçados - vulnerabilidade ao ataque de gás sulfídrico e - facilidade de ligação a tubagens de outros materiais outros ácidos - procedimentos de reabilitação bem estabelecidos - dificuldade de garantia de estanquicidade - competitividade económica para grandes diâmetros

Grés vitrificado - elevada resitência a ataques químicos e abrasão - elevado peso relativo - boa resistência mecânica e flexibilidade das juntas - fragilidade - baixo coeficiente de rugosidade e longevidade - custo pouco competitivo - acessórios disponíveis em grés - alguns fabricantes não apresentam produtos

de qualidadePolietileno - leveza e resistência, em regra, a produtos químicos - ataque por detergentes, solventes e

- flexibilidade hidrocarbonetos - boa resistência ao choque e a vibrações - degradação por radiação solar e calor

(tubos azuis) - difícil detecção de fugas

PVC - leveza - sensibilidade ao choque e entalhes - boa resistência, em regra, a produtos químicos - risco de ovalização - completa gama de acessórios - sensibilidade à luz (UV) e ao calor - preços competitivos

Poliester reforçado - boa resitência a corrosão química e electrolítica - vulnerabilidade a choquescom fibra de vidro - pezo reduzido - vulnerabilidade à corrosão sob tensão(PRFV) - facilidade de fabrico - exigência de boa compactaçãp das

- uniões flexíveis terras envolventes - baixo coeficiente de rugosidade

Ferro fundido dúctil - boa resistência mecânica - peso elevado - resitência a elevadas pressões internas - corrosão por ácido sulfúrico (o que exige - impermeável aos gases e óleos protecção) e outros ácidos - possibilidade de utilização de juntas travadas - custo relativamente elevado (evitando ancoragens) - simplicidade do equipamento de instalação - disponibilidade de acessórios

Aço não ligado - elevada resitência mecânica - exigência de protecção, interna e externa, - impermeabilidade a gases e óleos para controlo da corrosão - possibilidade de utilização de juntas flexíveis - exigência de pessoal qualificado - possibilidade de utilização de juntas travadas - custo elevado (evitando ancoragens) - simplicidade do equipamento de instalação

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4.4.1.3. Condições de assentamento e valas tipo

Para a instalação de tubagens enterradas, sempre que a natureza do terreno e os meios de escavação o permitam, as paredes da vala devem ser aproximadamente verticais, por razões de economia, repartindo-se o peso das terras e das cargas móveis, conforme se representa esquematicamente no pormenor 1 da Figura 4.2. Caso não haja possibilidade de executar a vala com as paredes verticais, recomenda-se uma secção de acordo com o pormenor 2 da Figura, tendo em conta que a geratriz superior do tubo deverá ainda estar contida no interior da secção rectangular com paredes verticais.

Figura.4.2 – Representação esquemática de execução de valas-tipo.

A largura da vala, B, depende dos meios mecânicos utilizados, da profundidade da mesma e do diâmetro da tubagem. A largura recomendada, é a constante na EN 1610.

Na Figura 4.3 apresenta-se uma vala tipo com o vocabulário de simbologia uniformizado.

1. superfície; 2. fundo da caixa do arruamento, se

houver; 3. parede da vala; 4. camada de recobrimento; 5. camada de protecção superior; 6. camada de protecção lateral; 7. camada de assentamento superior

(suporte); 8. camada de assentamento inferior; 9. fundo de escavação; 10. recobrimento; 11. leito de assentamento; 12. camada de assentamento total; 13. profundidade da vala.

Figura 4.3- Representação esquemática de vala tipo (adaptado da EN 1610).

Poderá ser especificada a altura b, definida por b = k.DE, em que k é um factor que representa a relação entre DE, o diâmetro exterior e o ângulo de assentamento. Nos desenhos das valas tipo, k.DE deverá mesmo substituir o ângulo de assentamento, uma vez que, em obra, se simplifica o processo de construção e inspecção se em vez de um ângulo se medir uma altura. O ângulo de assentamento não é o ângulo de reacção de

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apoio utilizado no cálculo estrutural. Os valores que assumem os parâmetros a, b e c são referidos ainda neste sub-capítulo.

Requisitos de instalação de tubagem em vala Para execução da vala, deverá escavar-se até à linha da soleira acrescentada da camada de assentamento inferior, a, que deverá ter uma espessura mínima de 100 mm, sempre que o terreno seja uniforme e facilmente escavável, ou de 150 mm, em terrenos rochosos ou muito duros.

Deve limpar-se o fundo da vala de pedras e objectos com arestas antes de se executar o leito de assentamento, que deverá ser em terra seleccionada ou areia com uma compactação não inferior a 95 % do Proctor Normal. O valor de b será o especificado no projecto, relacionando-se com o ângulo de assentamento. Por exemplo, para b atingir a altura definida para um ângulo de assentamento de 120º, deverá especificar-se k = ¼.

A dimensão máxima recomendada das partículas em solos para aplicação na camada de assentamento é d ≤ 2 mm.

Em casos excepcionais de qualidade do terreno existente próxima do solo do leito de assentamento, o tubo pode ser instalado directamente sem camada de assentamento inferior, desde que o terreno original garanta um total suporte da tubagem ao longo do seu desenvolvimento. Contudo, estas condições só serão possíveis de verificar em obra, não devendo o projecto contemplar estes casos, a menos que hajam sondagens e/ou conhecimento do local que permitam efectuar tais considerações.

No caso de tubagens flexíveis, o leito de assentamento não deverá ser rígido. O leito de assentamento em coxim que é comum nas tubagens rígidas, no caso de tubagens plásticas dá origem a tensões elevadas nas paredes das tubagens, pela diferença de rigidez dos materiais que confinam o tubo. Nos materiais plásticos, o tipo de material que envolve o tubo deve ser tão homogéneo quanto possível. Neste âmbito, a utilização do betão no leito de assentamento é possível, desde que a camada de assentamento seja integralmente em betão.

Depois da tubagem montada e ensaiada, colocam-se camadas de aterro em areia, outro material granular fino ou solos escolhidos entre os produtos de escavação e isentos de torrões, pedras, paus, tábuas, raízes e de outros corpos duros, realizando assim a camada de protecção da tubagem até à cota tal que o valor c atinja 30 centímetros acima do extradorso da tubagem. O aterro deve ser executado por camadas horizontais com 20 a 30 centímetros de espessura, que devem ser sucessivamente regadas e batidas até se atingir 95 % do ensaio Proctor Normal. É imprescindível que este valor seja atingido para o caso de tubagens plásticas. No caso de tubagens rígidas, esta compactação poderá ficar pelos 90 % do ensaio Proctor Normal.

A dimensão máxima recomendada das partículas em solos para aplicação na camada de protecção é de 20 mm. A consolidação das diversas camadas de aterro para a protecção (até 30 cm acima da geratriz), deve fazer-se por meio de maços manuais, convindo que sejam em forma de cunha, quando destinados ao aperto lateral de terras nas proximidades da conduta, e em especial na sua semi-secção inferior. Nesta camada de protecção, não se deverá utilizar equipamento mecânico na compactação. Quando não for suficiente a humidade própria do terreno, nem a água existente no subsolo, regar-se-

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á cada uma das camadas de aterro na medida que, pela prática, se reconheça ser a mais conveniente para obter a melhor compactação. Esta prática só é permissível em solos não coesivos. O número de pancadas dos maços será, em cada caso, o recomendado pela experiência como necessário para obtenção de uma densidade relativa nunca inferior aos 95 % do ensaio Proctor Normal, em caso de dúvida por parte do Empreiteiro, a Fiscalização poderá fixar e alterar, para cada zona de aterro, em função da natureza dos solos e do grau de consolidação a atingir, o peso do aparelho de compressão e o número, a ordem e o sentido das passagens necessárias.

Acima da protecção, a camada de recobrimento deverá fazer-se com produtos da escavação da própria vala, desde que sejam isentos dos detritos orgânicos e corpos de maiores dimensões, que sejam prejudiciais à sua estabilidade e boa consolidação, especialmente se tal aterro vier a constituir base de pavimento rodoviário ou mesmo de bermas e passeios. A dimensão máxima recomendada das partículas em solos para aplicação na camada de recobrimento é de 200 mm.

Nas camadas superiores, onde a compactação puder fazer-se por meios mecânicos, com pratos ou cilindros vibradores de dimensões apropriadas, serão permitidas espessuras até 40 ou 50 centímetros, antes de batidas.

Os aterros de valas que venham a ficar sujeitos à passagem de tráfego rodoviário deverão receber uma camada de desgaste provisório, com 10 a 15 centímetros de espessura, em saibro ou em solos estabilizados mecanicamente, e ser submetidos ao trânsito antes de pavimentados definitivamente, a fim de reduzir ao mínimo a eventualidade de futuras cedências, ressaltos ou ondulações, nos revestimentos definitivos das faixas de rodagem. Deve evitar-se o enchimento de valas com materiais gelados.

Em caso de risco de inundação da vala deve proceder-se, durante o processo de montagem, à fixação da tubagem ao leito da mesma mediante pontos de aterro distribuídos, para evitar a flutuação das tubagens e manter o seu traçado. Nestas situações, o uso de geotêxteis pode ser aconselhado.

A profundidade mínima da vala é função do diâmetro e das condições particulares da obra. Em princípio, o recobrimento mínimo deve ser de 1 metro. Contudo, deverá ser verificado se para as condições de instalação previstas, existe necessidade de protecções adicionais, especialmente no caso de existirem cargas rolantes, e sempre que não se incluam precauções no projecto (designadamente protecção em betão e lajetas), devem-se ter em conta as especificações constantes na norma EN 1295. O estudo das protecções à tubagem será efectuado em projecto, consoante o material preconizado. Em casos excepcionais, como por exemplo no caso de atravessamentos de linhas de água, a profundidade poderá ser inferior a 1 metro.

Para o cálculo da resistência dos colectores, os coeficientes e factores de segurança deverão ser devidamente ponderados, tendo em conta os casos mencionados e os métodos apresentados, ou outros referidos nas normas.

Quando esteja prevista, na mesma via, a existência de diversos tipos de tubagens, considera-se boa regra admitir que o extradorso da tubagem de águas residuais domésticas seja implantado abaixo da soleira da tubagem de águas pluviais, para garantia de ligação dos ramais domiciliários.

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A largura das valas para assentamento das tubagens deverá apresentar, no mínimo, Dext + 0,5 m, para colectores com Dext < 500 mm, e de Dext + 0,7 m, para colectores de diâmetro superior. A esta largura deve adicionar-se 0,20 m (para valas entre 3,0 e 4,0 m) e 0,30 m (para valas entre 4,0 e 5,0 m). Atendendo a que a um acréscimo da largura da vala, na zona de instalação do colector corresponde uma redução da capacidade resistente, torna-se importante que as sobrelarguras só tenham lugar acima da camada de protecção da tubagem.

No caso de elevados níveis freáticos e solos coesivos, tipo argilas e siltes, pode ser equacionada a aplicação de geotêxteis.

No caso de ligação de tubagens a câmaras de visita deverá garantir-se perfeita estanquidade, nomeadamente quando se prevejam elevados níveis freáticos. Nessas situações, devem ser especificados dispositivos especiais, tipo passa-muros.

Tratando-se de colectores com escoamento em superfície livre, as forças dinâmicas e estáticas do escoamento são reduzidas, não se tornando necessário, em regra, a construção de maciços de amarração, o que não acontece no caso de condutas sob pressão, em particular condutas elevatórias.

Em Portugal, e na actual condição do mercado, é corrente, para as condições usuais de instalação em vala (redes ou emissários), a adopção de tubagens de PVC corrugado para escoamento com superfície livre, pelo menos para diâmetros até 500 mm e no caso de níveis freáticos não elevados. No caso de condutas sob pressão pode ser utilizado, em regra, o PVC maciço para pequenos diâmetros, com resistência adequada às várias pressões previstas.

As razões principais destas escolhas decorrem dos baixos custos deste tipo de tubagens, resistência mecânica razoável, resistência à corrosão por ácido sulfídrico/sulfúrico e facilidade de instalação. Em casos especiais, designadamente elevados níveis freáticos ou no caso de instalações no interior de edifícios (fora de vala), travessias e outras obras particulares, frequentemente considerada a utilização de ferro fundido, eventualmente revestido interior e exteriormente. Em emissários principais e de diâmetros elevados (D ≥ 500 mm) é frequentemente equacionada a instalação de tubagens de PEAD e betão armado ou pré-esforçado (estes últimos casos, para a situação invulgar de grandes diâmetros dos colectores).

4.4.2. Câmaras de visita

4.4.2.1. Considerações introdutórias

As câmaras de visita são dispositivos acessórios das redes de drenagem de águas residuais e tem como finalidade facilitar o acesso aos colectores para efeitos de manutenção, de inspecção e de eventual reabilitação, em condições de segurança e de eficiência. As câmaras de visita são, na situação mais frequente de colectores de redes de drenagem de diâmetro até 600 mm, constituídas por elementos de betão pré-fabricado. Embora de utilização menos vulgar existem também câmaras de visita de betão armado executadas “in situ”, de fibrocimento, de grés vidrado e de material plástico (PVC, PEAD e PRV). As câmaras de visita de betão, de fibrocimento e de grés vidrado estão cobertas por normas ou projectos de normas europeias.

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As câmaras de visita circulares são compostas por anéis e cone excêntrico pré-fabricados obedecendo, respectivamente, às normas NP 881 e NP 882. Estas câmaras de visita apresentam, em regra, corpo em anéis de betão pré-fabricados de diâmetro 1,00 m para alturas até 2,50 m e de 1,25 m de diâmetro para alturas superiores.

Deve considerar-se a execução de câmaras em betão armado, para diâmetros superiores ou iguais a DN 700, devendo apresentar-se no projecto cálculo justificativo e pormenores de betão armado, devendo-se prever reforços estruturais junto das aberturas nas paredes para a entrada de tubagens e na laje para inserção da tampa de acesso. As dimensões para câmaras rectangulares deverão ser de acordo com a NP EN 476, no mínimo com 750 x 1200 mm. Devem também prever-se câmaras de betão armado no caso de colectores domésticos implantados em leitos de ribeira ou linhas de água. O sub-capítulo 4.4.2.4 reporta-se a câmaras de visita de dimensão excepcional.

Em alternativa à construção de câmaras in situ, poder-se-á equacionar a execução de câmaras no mesmo material das tubagens, como sejam as câmaras em PEAD e PRV.

As câmaras de visita podem ser de planta rectangular com cobertura plana ou de planta circular com cobertura plana ou tronco-cónica assimétrica. A adopção de outras formas geométricas poderá aceitar-se em casos excepcionais devidamente justificados.

As câmaras de visita podem ainda ser centradas ou descentradas relativamente ao alinhamento do colector. Este último tipo deverá ser especialmente utilizado em situações de maior risco potencial, para o pessoal de manutenção e inspecção.

4.4.2.2. Dimensões mínimas, constituição e materiais utilizados

Dimensões mínimas

As dimensões mínimas das câmaras de visita e de inspecção estão definidas na NP EN 476, consoante sejam para acesso de pessoas ou não. Deste modo, as câmaras de visita devem ter as seguintes dimensões mínimas (NP EN 476:2000):

• no caso de planta circular, o diâmetro nominal interno (DN/DI) deve ser igual ou superior a 1000 mm;

• no caso de planta rectangular, as dimensões nominais internas devem ser de 750 × 1200 mm ou superior;

• no caso de planta elíptica, as dimensões nominais internas devem ser de 900 × 1100 mm ou superior.

A relação entre a largura e a profundidade das câmaras de visita deve ter sempre em consideração a operacionalidade e a segurança do pessoal da exploração.

A Figura 4.4 reporta-se à apresentação de coberturas de câmaras de visita. Na Figura 4.5 apresentam-se, esquematicamente, as características de dimensão das câmaras de visita correntes.

Constituição e materiais utilizados

As câmaras de visita são constituídas por soleira, corpo, cobertura, dispositivo de fecho e dispositivos de acesso.

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Soleira

A soleira de uma câmara de visita é, em geral, constituída por uma laje de betão, simples ou armado, conforme as condições locais o aconselhem, funcionando como fundação do corpo. A sua espessura deve ser, na zona mais profunda das caleiras, não inferior a 100 mm.

Tendo em vista minimizar a retenção de sólidos as superfícies da soleira devem ter uma inclinação mínima de 10 % (preferencialmente da ordem dos 20 %) no sentido das caleiras, devendo ser as linhas de crista ligeiramente boleadas.

As mudanças de direcção, diâmetro e inclinação de colectores devem fazer-se por meio de caleiras semicirculares construídas na soleira das câmaras de visita, com altura igual a dois terços do maior diâmetro, por forma a garantir a continuidade do escoamento em condições adequadas.

No caso de colectores separativos pluviais ou colectores unitários, de diâmetros superiores a 200 mm e queda superior a 1 m na câmara de visita, a soleira deve ser localmente protegida, por exemplo, com cantaria. Quando na câmara de visita existir um desnível ou queda entre o colector de montante e o de jusante, e caso este desnível seja superior a 0,50 m, deve utilizar-se um troço de queda guiada, construído exteriormente à câmara de visita propriamente dita.

Para quedas inferiores a 0,50 m, o desnível deve ser vencido recorrendo a queda suave em betão. Na Figura 4.6, em Anexo, representa-se esquematicamente uma câmara de visita tipo com queda suave. Na Figura 4.7, representa-se esquematicamente uma câmara de visita tipo com queda guiada.

Corpo

O corpo das câmaras de visita é, nas situações mais correntes, construído com anéis pré-fabricados de betão. O corpo pode também ser feito de betão simples ou armado, moldado no local, de alvenaria hidráulica de pedra, de tijolo ou de blocos maciços de cimento. Neste caso, a parte compreendida entre a soleira e a geratriz superior do colector, situada a cota mais elevada, deve ser de betão moldado no local ou de alvenaria hidráulica, com eventual intercalação de anéis pré-fabricados.

No que respeita a espessura das paredes do corpo os valores mínimos a adoptar devem ser os seguintes: alvenaria de pedra: 200 mm; betão moldado no local: 120 mm; alvenaria de tijolo: ½ vez; elementos de betão pré-fabricado: 100 mm.

No caso da profundidade das câmaras de visita exceder 5 m, devem ser construídos, por razões de segurança, patamares em gradil espaçados no máximo de 5 m, com aberturas de passagem desencontradas.

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Figura 4 4 – Representação de coberturas das câmaras de visita.

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Figura 4 5 – Características dimensionais das câmaras de visita (adaptado de NP EN 476:2000).

Figura 4 6 – Representação de câmaras de visita com queda suave (H-H1≤ 0,50m).

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Figura 4 7 – Representação de câmaras de visita com queda guiada.

Cobertura

As coberturas das câmaras de visita são planas ou tronco-cónicas assimétricas. Têm o diâmetro interior da base igual ao do corpo da câmara e, na parte superior, uma gola cilíndrica, para assentamento do aro do dispositivo de fecho.

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Dispositivos de fecho

O dispositivo de fecho é a parte superior da cobertura da câmara de visita sendo constituído por aro e tampa. Os dispositivos de fecho dividem-se, de acordo com a NP EN 124:1995, nas seguintes classes: A15, B125, C250, D400, E600 e F900. A selecção da classe de dispositivo de fecho a adoptar, da responsabilidade do projectista, depende do local de instalação. Podem sistematizar-se os seguintes seis grupos (cinco aplicáveis directamente a dispositivos de fecho) de locais de instalação:

• Grupo 1 (classe mínima A 15) – zonas utilizadas exclusivamente por peões e ciclistas;

• Grupo 2 (classe mínima B 125) – passeios, zonas para peões e zonas comparáveis, parques de estacionamento e silos de estacionamento para viaturas ligeiras;

• Grupo 3 (classe mínima C 250) – aplicável apenas a dispositivos de entrada (sarjetas e sumidouros);

• Grupo 4 (classe mínima D 400) – vias de circulação (incluindo ruas para peões), bermas estabilizadas e parques de estacionamento para todo o tipo de veículos;

• Grupo 5 (classe mínima E 600) – zonas sujeitas a cargas elevadas, por exemplo docas e pistas de aviação;

• Grupo 6 (classe mínima F 900) – zonas sujeitas a cargas particularmente elevadas, por exemplo pistas de aviação.

Os dispositivos de fecho são fabricados com um dos seguintes materiais: ferro fundido de grafite lamelar; ferro fundido de grafite esferoidal; aço vazado; aço laminado; combinação de um dos três primeiros materiais referidos com betão; ou, ainda, betão armado. O mais material correntemente utilizado é o ferro fundido.

O diâmetro de passagem dos dispositivos de fecho circulares deve ser de 600 mm, podendo ser superior quando assim for conveniente. Apenas em situação de dispositivos de fecho de substituição se admitem diâmetros inferiores (550 mm). No caso de dispositivos de fecho de forma quadrada ou rectangular, a dimensão mínima deve ser igualmente de 600 mm.

A superfície exterior da tampa de ferro fundido deve apresentar uma configuração estriada, que garanta condições de aderência dos rodados dos veículos. Deve ser assegurada uma boa drenagem afim de evitar a acumulação de água.

A profundidade de encaixe mínima, a folga, o apoio, o levantamento e assentamento das tampas e outras características dos dispositivos de fecho devem obedecer ao estabelecido na norma portuguesa NP EN 124:1995.

Por fim, refere-se que as tampas das câmaras de visita de colectores domésticos implantados em leitos de ribeira ou linhas de água deverão ser estanques, anti-refluxo até 1 bar, solidarizadas e seladas ao betão armado através de parafusos ou chumbadouros.

Dispositivos de acesso

O uso de degraus metálicos cravados nas paredes das câmaras de visita, para acesso ao seu interior, é prática tradicional. Estes devem ser constituídos por varão de aço macio

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ou de ferro fundido (lamelar ou esferoidal), devendo assegurar-se a protecção contra a corrosão, ao longo da vida útil da obra.

A disposição e formato dos degraus pode permitir que estes sirvam para os dois pés ou para apenas um pé só de cada vez. Em qualquer dos casos, a inserção dos degraus deve ser tal que assegure uma distância mínima à parede, em projecção vertical, de 120 mm. O espaçamento vertical entre degraus deve situar-se entre 250 mm e 350 mm.

Na situação de degraus para os dois pés estes devem estar alinhados segundo um eixo vertical. Na situação de degraus para um pé os eixos verticais das duas fiadas de degraus devem estar afastados de 300 mm (± 10 mm).

A NP 883 estabelece regras relativas aos degraus de acesso. Contudo, recomenda-se que o acesso, principalmente em redes de águas residuais domésticas, seja efectuado através de escadas em material plástico e não através de degraus metálicos, que com o tempo se deterioram, podendo não oferecer garantias de segurança a médio prazo.

4.4.2.3. Acabamentos

O interior das câmaras de visita deve ser por princípio rebocado, numa espessura não inferior a 20 mm, com argamassa de cimento e areia ao traço 1:3. No caso de o corpo ser constituído por anéis pré-fabricados pode dispensar-se o seu reboco, se a superfície se apresentar perfeitamente lisa e sem defeitos. É indispensável garantir o perfeito fechamento das juntas com a aplicação de cordel de mastique entre anéis do corpo, e entre o anel superior deste e o cone da cobertura. Os cantos e arestas interiores devem apresentar-se arredondados.

Em situações em que os níveis freáticos na zona de implantação se situam, permanente ou temporariamente, acima da cota de soleira, deverão ser tomadas precauções especiais para a garantia da estanquidade.

Ainda em situações de potencial vulnerabilidade à formação de sulfídrico o acabamento deverá incluir a protecção interior da câmara de visita.

Um aspecto relevante, do ponto de desempenho hidráulico, é a estanquidade do sistema, incluindo os colectores e as câmaras de visita. Do ponto de vista das câmaras de visita este aspecto é tanto mais relevante quanto os níveis freáticos se encontram, de forma contínua ou sazonal, acima da soleira.

É pois da maior importância garantir uma adequada construção/instalação destes dispositivos, assegurando um perfeito fechamento das juntas, na própria câmara e nas ligações entre câmara e colectores. Enunciam-se seguidamente procedimentos ou medidas práticas, a adoptar individualmente ou em conjunto, em função da situação concreta em análise:

• Execução da soleira e do corpo da câmara de visita, até cerca de 25 mm acima da coroa superior do colector afluente mais alto, em betão armado B25 BD2.1 com “slamps” baixos caso se consiga com uma vibração elevada, ou com “slamps” mais altos quando existe falta de capacidade de vibração elevada por parte do construtor. A parte restante do corpo e cobertura poderá ser executada respectivamente com anéis e cones pré-fabricados, devendo a sua implantação ser

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feita com argamassas ricas em cimento e com cordão mastique incorporado (Videira e Guedes, 1998).

• Utilização de ligadores na junção tubagem/betão da câmara de visita, inseridos na cofragem antes da betonagem. Estes ligadores têm a capacidade de impermeabilizar a junta tubagem / câmara de visita e permitir ainda possíveis assentamentos diferenciais, sem aparecimento de fendilhação, estando disponíveis no mercado vários tipos função do tipo de tubagem de ligação à câmara de visita (Videira e Guedes, 1998).

• Opção por câmaras de visita em materiais que permitem comprovadamente assegurar melhores condições de estanquidade do que o betão ao longo da vida útil da câmara de visita (caso das câmaras de polietileno de alta densidade e plástico reforçado com fibra de vidro).

Em casos em que se prevejam condições favoráveis à formação de gás sulfídrico (ou ácido sulfúrico diluído, correspondendo à oxidação anaeróbia do gás sulfídrico) torna-se necessário proteger a superfície interior da câmara de visita com pintura adequada. Uma protecção eficaz pode incluir os seguintes procedimentos para aplicação de resinas epoxy (Videira e Guedes, 1998):

• preparação prévia das paredes interiores com limpeza por hidropressão (a 200 bar) por forma ao estado final da superfície não incluir “leitadas”, vazios ou grãos de baixa aderência;

• eliminação da humidade das paredes, de modo a que a humidade relativa ambiente (H.R.) seja inferior a 80 %, devendo mesmo assim verificar-se que a humidade da superfície é igual ou inferior a 5 %, valores estes a obter através de eventual ventilação e extracção mecânica do ar;

• aplicação de uma primeira camada de resina epoxy (do tipo “toptar” da Bettor ou equivalente), desde que a percentagem de sólidos em peso seja igual ou superior a 90 %, com diluição de 5 a 8 % em xileno/toleno e com espessura de 200 microns;

• aplicação de uma segunda camada pura do mesmo material, com espessura de 200 microns, a executar quando a primeira camada estiver já seca. A aplicação deverá ser obrigatoriamente por pulverização (pistola airless) com retoques a pincel plano ou rolo de pelo de algodão fino. As zonas de infiltração deverão ser tapadas com “kanasec” da Bettor ou produto equivalente, compatível com o esquema das pinturas.

4.4.2.4- Câmaras de visita de dimensão excepcional

Para colectores de dimensão superior a 600 a 800 mm utiliza-se, em geral, uma câmara de visita de maiores dimensões, compatível com o diâmetro dos colectores (DIRECÇÃO GERAL DOS RECURSOS NATURAIS, 1991).

Esta câmara deverá ser, em princípio, de planta circular ou rectangular, com uma dimensão mínima igual ao diâmetro do colector acrescida de 250 mm para cada lado, para as faces das paredes atravessadas pelos colectores. No caso de câmaras de visita onde se dá a convergência ou a saída de vários colectores, os valores definidos devem ser ajustados para que as inserções se façam em boas condições. Preferencialmente, a

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câmara de visita rectangular deve ter uma altura que permita a um homem proceder às operações de limpeza com os pés assentes numa plataforma, a qual é em geral construída no topo do colector de jusante. O acesso a esta câmara pode ser feito através de uma “chaminé” constituída por anéis circulares pré-fabricados.

Se os colectores apresentam um diâmetro superior a 1500 mm, a câmara de visita pode ser apenas uma câmara de acesso ao colector, já que este é, na prática, visitável, executada com anéis pré-fabricados, apoiada nele próprio. Neste caso, é indispensável que o colector seja reforçado na zona de inserção, por forma a constituir uma adequada fundação para suportar as cargas transmitidas pela veículos.

Na Figura 4.7, representa-se esquematicamente uma câmara de visita de dimensão excepcional.

4.4.2.5- Câmaras de visita pré-fabricadas em material plástico

PEAD

Existem soluções interessantes para câmaras de visita em PEAD de parede aligeirada, efectuadas por encomenda. Em zonas ambientalmente sensíveis, podem ser de considerar soluções integradas em que a rede de saneamento é composta por apenas um tipo de material. São conhecidos os problemas de entrada de água nos emissários instalados no leito menor de linhas de água ou de fugas de água residual para linhas de água, devido à falta de estanquidade na interface tubagem-câmara, ou nas juntas dos anéis das câmaras. As câmaras de visita soldadas ao próprio tubo tornam todo o sistema estanque, devendo equacionar-se esta solução em obras de grande dimensão e em casos especiais, como de grande sensibilidade ambiental, ou de drenagem de águas residuais com características particularmente agressivas.

Normalmente, a solução construtiva das câmaras de visita em PEAD de parede aligeirada é possível para diâmetros nominais desde 800 a 2000 mm. A base da câmara é constituída por uma soleira tipo meia cana em tubagem de diâmetro igual ao da maior ligação, sendo possível efectuar todos os desvios angulares nesta soleira para se efectuarem as mudanças de direcção. O acabamento é em placa de PEAD, ligando a meia cana à parede da câmara. O fundo é também em placa de PEAD, assentando directamente em terreno regularizado e bem compactado. O fundo pode ainda levar um compartimento adicional para ser cheio a betão, podendo-se em alternativa proceder a ancoragens, eliminando o risco de flutuação em zonas de nível freático elevado. É recomendável que as câmaras sejam especificadas com troços de tubo de 0,5 m já soldadas, facilitando as ligações, quer a tubagem seja em PEAD ou não, sendo possível adaptar qualquer tipo de tubo flexível ou rígido, e de junta. A câmara pode ser provida de degraus em aço revestido a polipropileno, com afastamento de 30 cm, alinhados ou em posição alternada. Os topos podem ser fechados com cones em PEAD ou laje em betão armado que transmita parte das cargas para o terreno.

Existem outras soluções pré-fabricadas de câmaras noutros tipos de PEAD, que não sendo fabricadas segundo os requisitos e especificidades de cada obra, tornam-se pouco flexíveis e geralmente mal adaptadas a projecto.

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Figura 4 8 – Representação de câmaras de visita de dimensão excepcional.

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PVC (policloreto de vinilo)

Disponibilizam-se também soluções técnicas com interesse para câmaras de visita pré-fabricadas deste material, em que, à semelhança com o que acontece com o PEAD, apenas é necessário definir o diâmetro interno e as profundidades de entrada e saídas das tubagens. Garante-se, assim, uma instalação estanque e inteiramente compatível no que respeita a ligações entre os diversos elementos da rede.

PRFV (poliéster reforçado com fibra de vidro)

Este material pode ser especificado nos casos em que se pretendam soluções absolutamente estanques. A especificação deverá referir que a tubagem irá funcionar à compressão axial, isto é, instalado na vertical, pelo que o processo de fabrico e a disposição das fibras de vidro terão de ser diferentes das que caracterizam as tubagens assente em vala. A especificação deste tipo de câmaras de visita constitui uma solução relativamente onerosa, comparativamente com as tradicionais câmaras em anéis, justificando-se apenas em aplicações especiais, tais como em obras de grande dimensão de emissários no interior de ribeiras e com zonas de grande sensibilidade à contaminação.

4.4.2.6- Câmaras de corrente de varrer

As câmaras de corrente de varrer são dispositivos cuja finalidade, como já referido, é permitir a limpeza dos colectores, quando não é possível assegurar condições de auto-limpeza. Esta ocorrência deverá estar confinada, tanto quanto possível, a alguns trechos de cabeceira ou trechos de montante de redes unitárias ou de redes separativas domésticas, onde as condições de auto-limpeza poderão ser, na prática, difíceis de garantir.

Quanto ao funcionamento há essencialmente dois tipos de câmaras de corrente de varrer: as manuais e as automáticas. As manuais correspondem a uma câmara de visita normal, dotada de comporta ou comportas manobradas manualmente, o que permite isolar a câmara de visita do colector a que ela está ligado e proceder ao enchimento daquela. As automáticas distinguem-se das manuais por disporem de um sifão no fundo, o que permite proceder à descarga automática da água acumulada na câmara com uma determinada frequência, a partir de uma alimentação contínua e regulável de água.

Por razões sanitárias associadas essencialmente a problemas de saúde pública resultantes de riscos de contaminação é recomendável, no caso da necessidade de utilização de câmaras de corrente de varrer, que elas sejam manuais e não automáticas.

O recurso a câmaras de corrente de varrer deve estar confinado a situações pontuais, de troços de cabeceira de colectores principais ou secundários onde por condicionalismos diversos, topográficos, de diâmetro mínimo, de ocupação urbana dispersa, ou por razões de economia da obra, não seja possível garantir, pelo menos uma vez por dia, condições de auto-limpeza.

A tendência deverá ser claramente no sentido de eliminar estes dispositivos recorrendo, em alternativa, à lavagem directa por agulheta com frequência adequada.

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4.4.2.7- Critérios de implantação de câmaras de visita

No que se refere à localização das câmaras de visita, e de acordo com a legislação nacional, é obrigatória a sua implantação nas seguintes situações:

• no início dos trechos de cabeceira;

• na confluência de colectores;

• nas secções de mudança de direcção, de alteração de inclinação e de alteração de diâmetro dos colectores;

• nos alinhamentos rectos, com afastamento máximo de 60 m, caso o colector não seja visitável (diâmetro até 1600 mm), ou com afastamento máximo de 100 m, no caso de colectores visitáveis.

Os afastamentos máximos referidos anteriormente podem ser aumentados em função dos meios de limpeza, no caso de colectores não visitáveis, e em situações excepcionais devidamente justificadas, no segundo caso.

Para além dos critérios anteriormente referidos, salientam-se ainda os seguintes critérios de posicionamento de câmaras de visita, em perfil longitudinal, destinados a assegurar a continuidade do escoamento, sem regolfos para montante:

• a inserção de um ou mais colectores noutro deve ser feita no sentido do escoamento, de forma a assegurar a tangência da veia líquida secundária à veia líquida principal;

• no caso de alterações de diâmetro, deve ser garantida concordância da geratriz superior interior dos colectores.

4.4.3. Ramais de Ligação

O objectivo dos ramais de ligação é a ligação das redes prediais às redes gerais de drenagem

Os ramais de águas residuais apresentam, em geral, diâmetros compreendidos entre 100 e 150 mm, devendo ser implantados com inclinações da ordem dos 2%. Normalmente, o mau funcionamento dos ramais domiciliários de ligação resulta da penetração de raízes no seu interior ou do arrastamento de gorduras.

O material e o tipo de juntas a adoptar devem ser, sempre que possível, análogos aos do colector da rede geral, procedendo-se de forma a minimizar a possibilidade da penetração de raízes. No caso de colectores de sistemas de drenagem de água residual comunitária, importa minimizar os caudais de infiltração de águas subterrâneas. De facto, deve ser dada particular atenção à execução de ramais de ligação aos colectores da rede geral, nomeadamente ao coxim do ramal, à compactação do material envolvente e às técnicas de ligação, já que os ramais executados de forma deficiente são responsáveis por uma parte significativa do caudal de infiltração. Na Figura 4.8 apresenta-se, esquematicamente, a ligação de um ramal a colector profundo. A Figura 4.9 diz respeito a ligação de ramal predial a colector de média e grande dimensão.

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Figura 4 8 – Representação esquemática de ligação de ramais de ligação a colectores profundos.

Figura 4 9 – Representação esquemática de ligações a colectores de média e grande dimensão.

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Constitui prática adequada na execução de redes de drenagem de água residual, a colocação de tês e/ou forquilhas, não apenas para as ligações à rede no inicio de exploração da obra, mas também nas secções onde se preveja a ligação de futuros ramais domiciliários. No entanto, neste último, os tês e as forquilhas devem ser convenientemente tamponados, até que entrem em serviço. A Figura 4.10 diz respeito a ramais de ligação-tipo a colectores pouco enterrados.

Se as forquilhas e os tês não forem instalados durante a execução do colector geral da rede de drenagem, então será necessário, "à posteriori", furar o colector e proceder à inserção do ramal de ligação domiciliário. Este tipo de procedimento conduz, com frequência, a soluções construtivas de menor qualidade, principalmente quando resultam de técnicas que obrigam a partir o colector da rede geral; nestes casos, muito dificilmente se evita que o ramal de ligação entre no colector, passando a constituir um obstáculo e uma perda de carga adicional ao escoamento.

A melhor solução, nestes casos, se o colector for de pequeno diâmetro, é a substituição do troço do colector da rede geral por um outro em que já esteja inserido um tê ou uma forquilha. Se se tratar de um colector de diâmetro apreciável pode ser adoptada, por exemplo, a solução indicada na Figura 4.10.

Figura 4 10 – Representação esquemática de ramais de ligação a colectores pouco enterrados.

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4.5. Aspectos da concepção dos sistemas. Traçado em planta e perfil longitudinal de colectores.

4.5.1. Aspectos gerais

De acordo com o Artigo 119º do Decreto-lei nº 53/95, na concepção de sistemas de drenagem pública de águas residuais em novas áreas de urbanização deve, em princípio, ser adoptado o sistema separativo. Em sistemas novos, é obrigatória a concepção conjunta do sistema de drenagem de águas residuais domésticas e industriais e do sistema de drenagem de águas pluviais, independentemente de eventuais faseamentos diferidos de execução das obras.

No caso de aglomerado urbanos que incluam colectores unitários antigos, a remodelação para redes separativas pode ser técnica ou economicamente difícil ou inviável. Nestes casos, a interligação das redes unitárias com redes ou emissários “separativos”, a jusante, é efectuada através de descarregadores em regra dispondo de tubos curtos de ligação ou válvulas de vortex, para controlo de caudal.

No caso do estabelecimento de redes de drenagem de aglomerados, as soluções de traçado são em grande parte condicionadas pelas condições topográficas locais e pelas necessidades de atendimento e garantia de serviço de percurso aos diversos locais. A vantagem de se dispor de um destino final comum para os efluentes do aglomerado, e de um único emissário final conduz, muitas vezes, a necessidade de se recorrer a sistemas elevatórios.

No caso de sistemas regionais de saneamento que servem diversas povoações ou aglomerados, as redes locais descarregam muitas vezes em emissários que por sua vez lançam os efluentes em interceptores finais que transportam a massa líquida para o local de tratamento. O traçado dos emissários e interceptores é condicionado pelo local seleccionado para o destino final das águas residuais, tendo em conta princípios gerais como garantia de distância aos núcleos urbanos, afastamento do local de rejeição de zonas balneares e de utilização recreativa e escolha de meios receptores com condições favoráveis de diluição e dispersão dos efluentes.

Enquanto as redes de colectores se desenvolvem, em regra, ao longo dos arruamentos dos aglomerados, é comum os emissários gravíticos serem implantados ao longo de linhas de vale, relativamente próximo de linhas de água.

De acordo com o ponto 2 do Artigo 114º do Decreto-Regulamentar nº 23/95, em pequenos aglomerados populacionais, onde as soluções convencionais de engenharia se tornem economicamente inviáveis, pode adoptar-se, em alternativa, sistemas simplificados de drenagem pública, tais como fossas sépticas seguidas de sistemas de infiltração ou redes de pequeno diâmetro com tanques interceptores de lamas. O sub- -capítulo 4.7 deste livro reporta-se, designadamente, a diversos tipos de soluções de drenagem não convencionais.

Por sua vez, as principais etapas ou fases que se colocam no desenvolvimento de um projecto de uma rede de drenagem de águas residuais após a definição do traçado em planta, são as seguintes:

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1- determinação, os maior rigor possível, dos caudais de águas residuais nos diversos trechos da rede;

2- dimensionamento hidráulico-sanitário dos colectores, em termos de diâmetro e declive, e de todos os outros componentes do sistema, para que se escoem os caudais de projecto, nas condições regulamentares;

3- apresentação de peças escritas e desenhadas que permitam a execução das obras e que possibilitem a sua posterior exploração adequada.

No caso de se disporem de várias soluções alternativas, devem conduzir-se os estudos por forma a possibilitar a respectiva comparação, em termos técnicos, económicos e ambientais.

4.5.2. Traçado em planta

O traçado em planta de colectores em arruamentos urbanos deve fazer-se, em regra, no eixo da via pública. Em vias de circulação largas e em novas urbanizações com arruamentos de grande largura e amplos espaços livres e passeios, os colectores podem ser implantados fora das faixas de rodagem mas respeitando a distância mínima de 1 m em relação aos limites das propriedades. Sempre que se revele mais económico, pode implantar-se um sistema duplo, com um colector de cada lado da via pública. Em casos de impossibilidade de evitar a construção de edificações sobre colectores, a construção deve ser executada por forma a garantir o bom funcionamento dos colectores e a torná-los estanques e acessíveis em toda a extensão do atravessamento.

Para o desenvolvimento do projecto de uma rede de drenagem de águas residuais, devem ter-se em atenção, em particular os seguintes aspectos principais:

1- dispor de cartografia adequada: levantamento topográfico pelo menos à escala 1/2000 da zona já urbanizada e de eventual zona de futura expansão, onde figure toda a informação adequada (designadamente linhas de água e cadastro de infra-estuturas);

2- o traçado dos colectores é feito em função da topografia da zona (o escoamento deve ser gravítico), tendo em atenção a natureza do terreno e a interferência com outros serviços existentes (nomeadamente de água, luz e telefones);

3- depois do primeiro traçado em gabinete, devem efectuar-se deslocações ao local, para recolher informações mais detalhadas referentes à opção de traçado a tomar, designadamente,

a) melhor localização dos ramais de ligação (em termos de fachada versus rectaguarda);

b) natureza do terreno (por exemplo areia, terra ou rocha branda ou rocha dura);

c) tipo de acabamento dos pavimentos;

d) modo de atravessamento de linhas de água;

e) traçado do emissário ou emissários;

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f) níveis freáticos (que podem originar problemas para a execução da obra e condicionar o cálculo dos caudais de infiltração);

g) se estiverem previstos sistemas elevatórios, deve analisar-se se existe energia eléctrica e estudar a localização do colector de recurso;

h) mesmo que o projecto não inclua o estudo da estação de tratamento, deve analisar-se a sua possível localização.

4.5.3. Traçado em perfil longitudinal

A profundidade de assentamento dos colectores não deve ser inferior a 1 m, medida entre o seu extradorso e o pavimento da via pública, podendo este valor ser aumentado em função de exigências do trânsito, da inserção dos ramais de ligação ou da instalação de outras infra-estruturas. Em condições excepcionais, pode aceitar-se uma profundidade inferior à mínima desde que os colectores sejam convenientemente protegidos para resistir a sobrecargas.

Do ponto de vista técnico-económico, assumem também relevo os seguintes aspectos a observar no traçado em perfil longitudinal de colectores:

1- sempre que possível devem ser adoptados declives iguais dos do terreno;

2- devem ser respeitadas, sempre que possível, declives mínimos e máximos, respectivamente de 0,003 m/m e 0,15 m/m;

3- o alinhamento dos colectores em perfil longitudinal deve ser efectuado em troços de geratrizes interiores superiores, caso não se verifiquem quedas;

4- em redes separativas domésticas deve verificar-se progressão crescente dos diâmetros de montante para jusante da rede. Nas redes unitárias e separativas pluviais, pode aceitar-se a redução da secção para jusante, desde que não seja reduzida a capacidade hidráulica de transporte;

5- o diâmetro mínimo regulamentar dos colectores é de 200 mm.

4.6. Critérios de projecto e verificação hidráulico-sanitária.

4.6.1. Aspectos introdutórios

Em sistemas de drenagem de águas residuais domésticas e industriais, os caudais de cálculo ou de projecto correspondem, geralmente, aos caudais de início de exploração e de ano de horizonte de projecto da obra. Os valores dos caudais de cálculo são obtidos multiplicando os caudais médios anuais pelo factor de ponta instantâneo, a que se adiciona o caudal de infiltração, conforme se apresenta no capítulo 3 deste livro.

4.6.2. Critérios de projecto e dimensionamento hidráulico-sanitário

Para o dimensionamento hidráulico-sanitário de sistemas separativos domésticos ou industriais devem ser adoptados, de acordo com a legislação (Decreto-Regulamentar nº 23/95), os seguintes princípios:

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a) A velocidade máxima de escoamento para o caudal de ponta no horizonte de projecto não deve exceder 3 m/s;

b) A velocidade de escoamento para o caudal de ponta no início de exploração não deve ser inferior a 0,6 m/s;

c) Sendo inviável o limite referido na alínea b), como sucede nos colectores de cabeceira, devem estabelecer-se declives que assegurem estes valores limites para o caudal de secção cheia;

d) Nos colectores domésticos, a altura da lâmina líquida não deve exceder 0,5 da altura total para diâmetros iguais ou inferiores a 500 mm e 0,75 para diâmetros superiores a este valor;

e) A inclinação dos colectores não deve ser, em geral, inferior a 0,3% nem superior a 15%;

f) Admitem-se inclinações de colectores inferiores a 0,3%, desde que seja garantido o rigor do nivelamento, a estabilidade do assentamento e a tensão de arrastamento;

g) Quando houver necessidade de intercalar colectores com inclinações superiores a 15%, devem prever-se dispositivos especiais de ancoragem.

4.6.3. Verificação hidráulico-sanitária

A verificação dos critérios hidráulicos e sanitários do escoamento, em termos de alturas e velocidades, pode ser efectuada, em regra, recorrendo a métodos analíticos ou a métodos gráficos, admitindo o escoamento em regime permanente e uniforme. No caso de colectores de dimensão significativa, ou no caso de colectores pluviais ou unitários em que o regime é manifestamente variável, pode ser aconselhável a análise hidráulica do sistema recorrendo a modelos de cálculo mais complexos (que consideram o regime permanente não uniforme ou o regime variável).

Para uma secção circular de diâmetro D, verificam-se as seguintes expressões:

A = (θ - sem θ) D2/8 (4.1)

P = D θ/2 (4.2)

H = D/2 (1 – cós (θ /2/ ) (4.3)

sendo θ, expresso em radianos, o ângulo ao centro que caracteriza geometricamente o escoamento, A a secção de escoamento e P o perímetro molhado.

A condição do escoamento em regime uniforme pode ser obtida, por processo interactivos, a partir da expressão (4.4), apresentada em Quintela (1981).

( )( ) 4,06,16,0/063,6 nnnti DikQsen θθθ −+= (4.4)

Este tipo de resolução deve limitar-se ao domínio de θ em que existe uma única solução, ou seja, para θ < 4,53 rad ou h/D < 0,82.

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Deve então comparar-se os valores de altura relativa do escoamento, h/D, e a velocidade correspondente ao caudal de ponta, para o ano de início de exploração e para o ano de horizonte de projecto, com os limites decorrentes dos critérios apresentados no sub-capítulo 4.6.2.

No caso do método gráfico, deve calcular-se o caudal a secção cheia (Qf) e a velocidade a secção cheia (Vf) e, com base na relação entre o caudal de projecto e o caudal de secção cheia (Q/Qf), determinar, recorrendo à Figura 4.11, as relações h/D ou y/D e V/Vf.

Uma vez determinados estes valores, torna-se possível verificar, por comparação com os limites regulamentares, o cumprimento ou não das condições de altura de escoamento e das condições de auto-limpeza e de velocidade máxima.

Figura 4.11 – Elementos hidráulicos de colectores de secção circular.

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4.7. Soluções não convencionais de drenagem.

4.7.1. Aspectos gerais

Consideram-se soluções não convencionais de drenagem, os sistemas simplificados (ou sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro ou de esgotos decantados), os sistemas sob vácuo e, mais recentemente, os sistemas a ar comprimido (do tipo tecnologia “eco-turbo”). Todas estas soluções não convencionais podem revelar-se apropriadas para servir aglomerados de pequena dimensão, em regra, com populações inferiores a 5000 habitantes, especialmente no caso das condições topográficas, geológicas e de ocupação urbana dispersa tornarem a solução gravítica convencional especialmente dispendiosa, em termos de custo por habitante.

Considera-se sistemas simplificados, sistemas constituídos por colectores gravíticos, em regra de diâmetro inferior a 200 mm (geralmente 150 mm) e com menores exigências, em termos de critérios de localização de câmaras de visita em planta e perfil. Nesse tipo de sistema, comum na América do Sul, designadamente no Brasil, grande parte das câmaras de visita são substituídas por óculos de limpeza.

Os sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro (SCGPD), também designados por “esgotos decantados”, incluem trechos gravíticos com escoamento com superfície ou sob pressão, que transportam o efluente previamente sujeito a operação de decantação em fossas ou câmaras interceptoras construídas para o efeito. As exigências de construção de câmaras de visita em sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro também são menores do que as correspondentes aos sistemas convencionais.

Os sistemas sob vácuo incluem uma estação de vácuo, além de condutas e câmaras com válvulas de interface. O escoamento, nessas condições, é intermitente e bifásico. Os sistemas a ar comprimido incluem, em regra, trechos ascendentes e trechos descendentes, válvulas de controlo, compressores e reservatórios de ar comprimido que operam a intervalos regulares, ”empurrando” o escoamento e criando, ciclicamente, o estabelecimento de condições adequadas de auto-limpeza.

As principais vantagens e inconvenientes dos diversos tipos de sistemas referidos são apresentadas no Quadro 4.5.

Nos sub-capítulos 4.7.2, 4.7.3, 4.7.4 e 4.7.5 deste livro, procede-se à descrição e à caracterização mais detalhada, respectivamente dos sistemas simplificados, sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro, sistemas sob vácuo e sistemas a ar comprimido.

4.7.2. Sistemas simplificados

Os sistemas simplificados, tal como são considerados neste documento, são sistemas gravíticos constituídos por colectores de pequeno diâmetro, câmaras de visita e óculos de limpeza.

São sistemas cujo investimento inicial é inferior ao dos sistemas convencionais, visto que o diâmetro dos colectores pode ser inferior a 200 mm e o espaçamento médio entre câmaras de visita, para as mesmas condições de traçado, é superior.

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Quadro 4.5- Principais vantagens e inconvenientes dos diversos tipos de sistemas não convencionais.

TIPOS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

VANTAGENS INCONVENIENTES

Sistemas simplificados

Colectores gravíticos, em regra de pequeno diâmetro, ø 150 mm, e com câmaras de visita e óculos de limpeza.

Menores investimentos iniciais do que as soluções convencionais

Riscos superiores de obstrução e entupimento de colectores.

Sistemas de esgotos decantados

Colectores de pequeno diâmetro (diâmetro mínimo de 75 mm), a jusante de fossas ou tanques interceptores.

Menores investimentos iniciais que as soluções convencionais, sobretudo se já existirem as fossas ou câmaras interceptoras. Dispensa de tratamento primário nas instalações de tratamento a jusante

Necessidade de limpeza periódica das fossas. Risco de ligações directas nas habitações ao sistema, sem o efluente ser decantado.

Sistema sob vácuo

Necessidade de instalação sob vácuo, tubagens, câmaras e válvulas de interface.

Menores investimentos iniciais que a solução convencional. Ausência de riscos de ocorrência de septicidade.

Requisitos especiais, em termos de operação e manutenção dos sistemas.

Sistema a ar comprimido

Necessidade de existência de reservatório de ar comprimido, compressor e válvulas.

Em regra, menores investimentos do que na solução convencional, no que respeita a tubagens e movimento de terras.

Não existe experiência na utilização deste tipo de sistema em portugal.

O sistema simplificado, de acordo com Mara (1996), não transporta efluente decantado e não requer a existência de tanques interceptores a montante das redes. Em regra, este tipo de sistemas, vulgarizado em países como o Brasil, pode ser recomendável para povoações rurais com povoamento disperso, em que não existam fossas sépticas ou em que estas infra-estruturas se comportem de forma deficiente.

Em Mara (1996), são apresentados os seguintes procedimentos e critérios para a concepção e dimensionamento de sistemas simplificados:

- tensão de arrastamento menor ou igual a 1N/n2;

- altura relativa do escoamento inferior a 0,6 (h/D ≤ 0,6);

de que resulta,

i min = 5,18 x 10-3 Q-6/13 (4.1)

sendo,

imin - inclinação mínima (m/m);

Q - caudal de ponta (l/s)

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e

N = 10,89 x 10-3 Q-13/6 (4.2)

sendo,

N - número de habitações servidas, admitindo 5 habitantes por aglomerado.

D - diâmetro de tubagem (mm)

Para a dedução da expressão (4.2) Mara (1996) admite, um factor de ponta de 1,8, coeficiente de afluência de 0,85 e capitação de água de 100 l/(hab.dia).

No Quadro 4.6 apresenta-se, de acordo com as premissas anteriormente referidas, o máximo número de habitações servidas por colectores com diâmetro entre 100 e 300 mm.

Quadro 4.6 – Máximo número de habitações a servir (N), por colector

Diâmetro (mm) Max. hab. servidas

100 234

150 565

200 1053

250 1708

300 2536

4.7.3. Sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro

4.7.3.1- Aspectos gerais

Os sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro (SCGPD) foram inicialmente construídos, na década de 60, na Zâmbia, Nigéria e Austrália. Actualmente, este tipo de sistemas tem significativa aplicação nomeadamente na Austrália e nos Estados Unidos da América.

Os sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro assumem remoção prévia dos sólidos sedimentáveis da massa líquida, por intermédio da instalação de tanques interceptores a montante da rede de drenagem. Os materiais sólidos depositados no tanque devem ser removidos periodicamente, sendo a periodicidade dependente das dimensões do tanque interceptor e das características da água residual. Consequentemente é uma solução intermédia entre a solução convencional de drenagem e a solução clássica de fossas sépticas.

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Devido à decantação dos sólidos sedimentáveis, o sistema de colectores a jusante dos tanques interceptores não necessita de ser dimensionado para garantir exigentes condições de auto-limpeza, nem de obedecer ao critério altura de escoamento inferior a meia secção do colector. Desta forma, os SCGPD podem apresentar tubagens com diâmetros de 100, 75 ou até mesmo de 50 mm, implantados a baixa profundidade. Nesta perspectiva, os colectores podem ser projectados sem a inclinação mínima estipulada pelo Decreto Regulamentar nº23/95 para o sistema convencional, podendo mesmo incluir troços descendentes e ascendentes. A remoção de parte substancial dos sólidos suspensos no tanque interceptor pode conduzir à eliminação das etapas de tratamento preliminar e primário, efectuadas nas estações de tratamento a jusante do sistema de drenagem.

Uma das componentes essenciais dos sistemas convencionais que é praticamente eliminada nos SCGPD é a câmara de visita, substituída por óculos de limpeza, os quais são mais simples e menos onerosos. Esta situação tem ainda a vantagem de reduzir os riscos de infiltração das águas pluviais e a afluência de areias e outros materiais sólidos ao sistema.

As diversas componentes dos SCGPD encontram-se esquematicamente apresentadas na Figura 4.12.

Os SCGPD são constituídos, conforme ilustrado na Figura 4.13, pelos seguintes componentes principais:

- ramal domiciliário;

- tanque interceptor (fossa séptica);

- colector secundário;

- colector principal.

Figura 4.12 – Sistema de colectores gravíticos de pequeno diâmetro – tipo adaptada de Dias (2000)

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4.7.3.2- Componentes dos sistemas

Ramal domiciliário

Esta componente do SCGPD tem como função a ligação entre a rede predial e o tanque interceptor respectivo. O colector, usualmente em PVC, apresenta diâmetros típicos de 75, 110, 140 ou 160 mm e é instalado em vala com uma inclinação descendente, normalmente superior a 1%, conforme EPA (1991).

Tanque interceptor

As principais funções deste órgão são as seguintes:

- remoção de sólidos suspensos sedimentáveis, presentes na massa líquida;

- armazenamento e digestão anaeróbia das lamas e escumas geradas;

- amortecimento do escoamento.

Estes dispositivos podem ser pré-fabricados (geralmente construídos em betão, fibra de vidro, polietileno de alta densidade ou metal) ou construídos no local. Para o seu dimensionamento em termos de capacidade e disposição dos seus acessórios, pode seguir-se a metodologia desenvolvida em Morais (1977). Os tempos de retenção usuais para o seu dimensionamento são superiores a 12 a 24 horas, com uma periodicidade de remoção dos sólidos sedimentáveis de 1 a 10 anos, conforme EPA (1991).

Os tanques interceptores localizam-se frequentemente em propriedade privada, podendo servir, ou não, mais do que uma habitação. Torna-se essencial garantir o acesso a estes locais, por forma a possibilitar a remoção dos sólidos acumulados.

A capacidade dimensionada para o tanque interceptor deve incluir o volume necessário para armazenar as lamas, as escumas, para a decantação dos materiais sólidos e para o amortecimento dos caudais de ponta afluentes, o qual pode ascender a 60%, conforme EPA (1991).

É possível a inclusão nos SCGPD das fossas sépticas já existentes nos locais, convertendo-as em tanques interceptores. Deve, no entanto, garantir-se a estanqueidade das mesmas, por forma a evitar infiltrações indesejadas de outras águas ao sistema.

Podem incluir-se nos SCGPD, sempre que não se verifique um amortecimento suficiente, câmaras de amortecimento independentes, a jusante das fossas sépticas. A estrutura do amortecimento referida deve possuir uma capacidade correspondente ao caudal total diário, conforme referido em WEF (1986). O amortecimento, ao diminuir a razão entre o caudal de ponta e o caudal médio, possibilita o aumento do número de habitantes servidos pelos SCGPD, e uma maior constância, no tempo, dos caudais de saída que permitem a observância da condição de auto-limpeza.

Colector secundário

A função desta componente é a de estabelecer a ligação entre o tanque interceptor e o colector principal. Um dos principais objectivos deste trabalho é o estudo da atenuação do caudal de ponta no tanque interceptor, a qual é particularmente relevante no âmbito do dimensionamento dos colectores a jusante. O PVC constitui o material mais

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frequentemente utilizado, sendo os diâmetros típicos utilizados de 75 e 110 mm, os quais não devem ser superiores ao diâmetro do colector principal. No que concerne à implantação destes colectores, tem-se que, de acordo com EPA (1991), não é estritamente necessário que os mesmos sejam continuamente descendentes em perfil e rectilíneos em planta.

Colector principal

O colector principal tem como objectivo a drenagem da água residual proveniente dos diversos colectores secundários até à estação elevatória ou à estação de tratamento, tal como sucede nos sistemas convencionais. O material constituinte é normalmente o PVC, ou, em alternativa, o polietileno de baixa densidade (PEAD). O diâmetro é estabelecido por razões hidráulicas, com base no caudal de projecto, o qual depende do número de habitações servidas pelo SCGPD, com valores mínimos de 75 ou 100 mm, embora seja possível a utilização de colectores com 50 mm de diâmetro (EPA, 1991).

É fundamental garantir a disponibilidade de desníveis gravíticos no sistema, por forma a evitar o recurso à bombagem do efluente transportado pelos colectores secundários. Embora estes colectores possam ser implantados a uma profundidade reduzida, esta depende da cota de saída dos tanques interceptores. Por este motivo, é por vezes necessário, dados os constrangimentos topográficos, recorrer à bombagem. Para estas tubagens existe a possibilidade do traçado em planta apresentar alguma flexibilidade, ou seja, não têm que ser obrigatoriamente rectilíneas, podendo existir alinhamentos curvos que permitam contornar pequenos obstáculos existentes no subsolo.

O escoamento nos colectores pode ocorrer em superfície livre ou sob pressão, situando-se, neste caso, os troços sob a linha de energia. Para garantir o escoamento é pertinente realizar uma avaliação hidráulica, de modo a evitar o retorno das águas residuais (regolfos de elevação) para o interior dos tanques interceptores.

Instalações elevatórias

Quando não é possível a afluência gravítica da água residual proveniente do tanque interceptor, ao colector principal, devido ao facto da cota de saída do mesmo se situar abaixo ou muito próximo da linha de energia dinâmica de escoamento, tem de recorrer-se ao uso de instalações elevatórias. As instalações típicas de bombagem do efluente utilizadas nos SCGPD são do tipo ‘STEP’ (em terminologia anglo-saxónica, septic tank and effluent pump), e encontram-se imediatamente a jusante do tanque interceptor (que promove a decantação da água residual), numa estrutura independente que potencia o amortecimento e armazenamento adicional, conforme se pode observar na Figura 4.14. O grupo elevatório do tipo ‘STEP’ pode, em alternativa, ser instalado no interior do tanque interceptor.

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Figura 4.13 - Grupo elevatório tipo ‘STEP’- representação esquemática, adaptada de Dias (2000)

Este tipo de instalações elevatórias pode transportar o efluente de vários tanques interceptores, situação que se verifica quando a totalidade da cota de saída dos mesmos se situa abaixo da linha de energia dinâmica do colector principal.

Órgãos e acessórios

Este tipo de componentes facilita o acesso ao SCGPD e permite o seu adequado funcionamento, podendo ser constituído por órgãos e acessórios diversos, tais como óculos de limpeza, câmaras de visita, válvulas de seccionamento, válvulas de retenção e dispositivos de ventilação ou de controlo de odores. Os dois primeiros destinam-se a facilitar o acesso a secções críticas, para efeitos de inspecção e manutenção (Dias, 2000). As câmaras de visita, maioritariamente substituídas por óculos de limpeza, são instaladas apenas quando tal se revela estritamente necessário, designadamente em zonas em que se prevê a necessidade de proceder a frequentes operações de limpeza e nos principais cruzamentos dos colectores principais. Nos SCGPD é frequente a utilização de óculos de limpeza, designadamente nas seguintes situações:

- cabeceiras das redes;

- cruzamentos de colectores;

- variações de diâmetro, de direcção ou inclinações dos colectores;

- em alinhamentos rectos, a distâncias da ordem de 120 a 300 metros – EPA (1991) ou 250 a 300 m (WEF, 1986).

Uma das principais vantagens dos óculos de limpeza comparativamente às câmaras de visita é o facto de não contribuírem para a afluência aos SCGPD quer de caudais de infiltração, quer de elementos sólidos (EPA, 1991), para além de serem equipamentos menos dispendiosos.

Na Figura 4.14 é apresentado um óculo de limpeza e uma junção simples sem óculo.

Os dispositivos de ventilação e controlo de odores asseguram o bom funcionamento do sistema quando o escoamento de dá sob pressão, garantindo-se, desta forma, a existência de corrente de ar nos colectores.

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A válvulas de retenção impedem o retorno do efluente às habitações. O refluxo ocorre quando a cota de saída de um tanque interceptor se situa sob a linha de energia dinâmica, devido ao escoamento de um caudal particularmente elevado.

As válvulas de seccionamento permitem o isolamento de partes dos SCGPD, sendo preferencialmente instaladas em secções estratégicas do mesmo, nomeadamente nos cruzamentos dos colectores principais, por forma a permitirem o isolamento de partes do sistema, nomeadamente em situações de avaria ou no decorrer de operações normais de limpeza e manutenção do sistema.

Figura 4.14 - Um óculo de limpeza típico (direita) e uma junção simples sem óculo de limpeza (esquerda)

Um dos aspectos a merecer especial atenção nos SCGPD é a possível ocorrência de condições sépticas no interior do sistema, com a consequente formação e libertação para a atmosfera de gás sulfídrico. Para agravar o problema, são também libertados outros gases, devido aos processos de digestão anaeróbia das lamas nos tanques interceptores, nomeadamente metano e dióxido de carbono, tornando-se necessário a adopção de medidas que mitiguem as consequências da libertação dos gases referidos (problemas de odores e corrosão).

4.7.3.3- Critérios gerais de dimensionamento

Na bibliografia da especialidade, verifica-se certa heterogeneidade dos valores dos critérios utilizados para o dimensionamento dos SCGPD. Esses valores são, em regra, mais conservativos (na Austrália), e menos conservativos nos Estados Unidos da América, conforme se apresenta no Quadro 4.4.

Em Portugal, a legislação admite que, para o sistema convencional, os critérios da profundidade e inclinações mínimas podem, em circunstâncias especiais, não ser atingidos. Por outro lado, o Decreto Regulamentar 23/95 de 23 de Agosto refere explicitamente no seu artigo 114º, que “ Em pequenos aglomerados populacionais, onde as soluções convencionais de engenharia se tornem economicamente inviáveis, pode adoptar-se, em alternativa, sistemas simplificados de drenagem pública, tais como fossas sépticas seguidas de sistemas de infiltração ou redes de pequeno diâmetro com tanques interceptores de lamas.”.

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Quadro 4.7 – Critérios usuais de dimensionamento dos SCGPD

Grandeza Unidade Convencional (Austrália)

SCGPD (EUA)

SCGPD Profundidade mínima à coroa m 1 0.50-0.75 0.60 (típico 0.75)

Inclinação mínima % 0.30 0,4 -

Inclinação máxima % 15 - -

Coeficiente Manning m-1/3s 0.012 0.011 0.013

Dist. entre óculos de limpeza m - 120 120-300

Diâmetro mínimo mm 200 100 50 (típico-100)

Velocidade crítica m/s 0.6 0.45 0.3-.45

Factor de ponta - 5 3 1 a 4

Caudal de infiltração L/s Qmédio - -

Em Dias e Matos (1999), efectuou-se uma análise das condições de auto-limpeza em SCGPD e, tendo por base a fórmula da velocidade crítica de Shields, concluiu-se que em SCGPD com tanques interceptores a funcionar de forma apropriada, a velocidade crítica de auto-limpeza deverá ser da ordem de 0,15 m/s.

4.7.3.4- Considerações finais

Os sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro constituem uma alternativa tecnicamente elegível e, frequentemente, uma solução apropriada para o saneamento de pequenos aglomerados.

Este tipo de soluções torna-se especialmente vantajoso, do ponto de vista económico, quando as fossas sépticas dos aglomerados a sanear se apresentam em condições apropriadas, e se exijam investimentos mínimos para reabilitar as mesmas, do ponto de vista do funcionamento como tanques interceptores.

Em alguns casos, os sistemas de pequeno diâmetro continuam a ser os mais competitivos economicamente, quando comparados com os sistemas tradicionais, mesmo quando se prevêem investimentos na construção de novos tanques e se devam colocar fora de serviço as fossas sépticas existentes.

Para o dimensionamento do SCGPD, constituem parâmetros relevantes os caudais de projecto e a satisfação da condição de auto-limpeza. Por outro lado, para o cálculo dos caudais de projecto assume relevância o efeito do amortecimento dos tanques interceptores, de que resultam factores de ponta instantâneos globais na rede possivelmente bastante inferiores aos que resultariam se não se verificassem esses efeitos de amortecimento.

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4.7.4. Sistemas sob vácuo

4.7.4.1- Aspectos gerais

Nos sistemas sob vácuo o transporte das águas residuais faz-se à custa do diferencial de pressão, que se estabelece entre o exterior e o interior do sistema, onde se encontra instalada pressão negativa relativa. O sistema prevê a fluência gravítica das águas residuais até um poço domiciliário, capaz de receber o efluente de uma ou mais habitações, num máximo de quatro. Este poço encontra-se munido de uma válvula de interface vácuo/gravidade, normalmente fechada em cada ponto da entrada, por forma a “selar” as condutas e manter a condição de vácuo. A válvula de interface é instalada na câmara de válvula, que constitui a zona superior do poço domiciliário. Este inclui ainda, na zona inferior, a câmara de recolha de água residual, onde esta se acumula até um nível pré-determinado. Quando este é atingido, a válvula abre e o conteúdo é aspirado, devido ao diferencial de pressão existente no sistema, conseguido até à custa das bombas de vácuo instaladas a jusante. O efluente é assim transportado até à estação de vácuo, de onde segue para a estação de tratamento ou para a rejeição final.

Dado que o escoamento no sistema de drenagem se processa por acção do vácuo, e não da gravidade, o perfil longitudinal das condutas não tem que ser continuamente descendente, como nos sistemas convencionais – podem existir trechos ascendentes ou descendentes, desde que sejam respeitados os condicionalismos hidráulicos do sistema (Cole, 1998).

Os sistemas de drenagem de águas residuais sob vácuo, para além de serem tecnicamente interessantes podem, em determinadas circunstâncias, ser igualmente atractivos em termos de investimentos. Os factores que favorecem a implementação de recolha e transporte de águas residuais por vácuo são os seguintes (Johnson, 1997):

- solo arenoso ou com nível freático elevado;

- terreno plano ou com perfil ondulado;

- grandes condicionalismos construtivos (devido a limitações de espaço ou existência de outras infra-estruturas no sub-solo);

- desenvolvimento urbano em zonas rurais.

Estes sistemas apresentam ainda as seguintes vantagens (Johnson, 1997):

- redução do diâmetro dos colectores utilizados em relação aos sistemas convencionais (os diâmetros mais comuns são 75, 100, 150, 200 e 250 mm);

- inexistência de câmaras de inspecção e de visita;

- quando se verifica a existência de infra-estruturas enterradas desconhecidas à data do projecto, e surgidas na execução da obra, podem ser facilmente contornadas, sem grandes alterações ao projecto.

As vantagens do sistema sob vácuo podem dizer ainda respeito a outros aspectos complementares designadamente (Johnson, 1997):

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- inexistência de infiltrações nos sistemas sob vácuo, dada a tecnologia utilizada;

- ausência de fugas de águas residuais, passíveis de se infiltrarem nos solos e poluírem o meio ambiente;

- diminuição muito considerável, ou mesmo eliminação de problemas de septicidade, dado o emulsionamento de ar (oxigénio) nos sistema;

- necessidade de uma única fonte de energia (na estação de vácuo).

Devido às vantagens que lhe estão associadas e ao interesse suscitado em termos tecnológicos, este tipo de soluções tem sido objecto de divulgação e aplicação, particularmente nos últimos 20 anos. O sistema proposto e comercializado pela “AIRVAC”, por exemplo, encontra-se espalhado por quinze países e por uma grande parte dos Estados Unidos (Johnson, 1997). Os sistemas construídos têm capacidades bastantes diversas, sendo o maior construído até ao momento o da rede de Englewood, na Florida, Estados Unidos da América, que apresenta 8500 ligações (Cole, 1998).

4.7.4.2- Componentes do sistema

Aspectos gerais

Os sistemas de drenagem de águas residuais sob vácuo apresentam, tipicamente, uma configuração do tipo da ilustrada na Figura 4.15.

Podem distinguir-se tês componentes principais tipo: dispositivos de interface, rede de tubagens e estação sob vácuo.

Dispositivos de Interface

Os dispositivos de interface num sistema sob vácuo incluem a válvula de vácuo ou válvula de interface vácuo/gravidade, a câmara de válvula, a câmara de recolha de águas residuais e a tomada de água.

A válvula de vácuo possui, em regra, uma secção de saída de 75 mm de diâmetro e estabelece a interface entre o sistema sob vácuo a jusante, e o sistema gravítico, a montante, que transporta as águas residuais provenientes das habitações. Garante, assim, a separação entre o vácuo nas tubagens de transporte e a pressão atmosférica instalada na rede predial. Esta válvula é accionada pneumaticamente, não necessitando por isso de qualquer fonte de energia exterior. Quando a válvula se encontra fechada, isola o sistema a jusante, mantendo o nível de vácuo proporcionado pelas bombas de vácuo. Quando a válvula abre permite, por diferença de pressão, o escoamento da água residual acumulada na câmara de recolha.

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Figura 4.15 – Representação esquemática do traçado de um sistema sob vácuo (adaptada de EPA, 1991).

A câmara de válvula e a câmara de recolha de águas residuais estão normalmente associadas, constituindo o poço domiciliário, como se ilustra na Figura 4.16.

Figura 4.16 – Representação esquemática de uma câmaras de válvula e de recolha de águas residuais (adaptada de EPA, 1991).

Na zona superior, que constitui a câmara de válvula propriamente dita, é instalada a válvula de vácuo. Na zona inferior é feita a recolha das águas residuais afluentes e o armazenamento. As câmaras de válvula e de recolha são isoladas uma da outra, constituindo, no caso geral, um único bloco pré-fabricado em fibra de vidro.

É necessário prever a existência de uma tomada de ar no sistema. Esta deve estar localizada no ramal de ligação da rede predial à câmara de recolha. A admissão do ar

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faz-se, em regra, por uma tubagem de 100 mm de diâmetro que deve ser colocada, por razões de ordem estética, junto a uma das paredes exteriores do edifício.

Rede de Tubagens

A rede de colectores é constituída por tubagens de PVC de diâmetros 75, 100, 150, 200 e 250 mm, assentes a uma profundidade mínima de 0,90m, que estabelecem a ligação entre os poços domiciliários e a estação de vácuo.

Os sistemas sob vácuo permitem, dentro dos limites de natureza hidráulica que lhe são próprios, a existência de troços ascendentes, como se ilustra na Figura 4.17.

Figura 4.17 – Sistema sob vácuo - Exemplo de traçado em perfil (adaptada de EPA, 1991).

Os colectores principais apresentam, no caso geral, uma inclinação idêntica à do terreno, possuindo características de traçado particulares, quer se trate de troços descendentes, ascendentes ou aproximadamente horizontais, conforme se ilustra na Figura 4.18. O transporte no sentido descendente processa-se sem condicionalismos especiais, em colectores de declive igual ao do terreno, com um mínimo de 0,2%. Os perfis ascendentes e de nível apresentam uma configuração do tipo “dente de serra”, progredindo por uma sucessão de degraus de elevação. Estes degraus são conseguidos à custa de troços curtos de tubagem inclinada a 45º, e devem apresentar uma inclinação mínima de 0,2%. Estas diversas configurações de traçado são apresentadas esquematicamente na Figura 4.18.

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Figura 4.18 – Sistema sob vácuo - Perfis tipo de traçado de colectores (adaptada de EPA, 1991).

Os ramais domiciliários, que estabelecem a ligação entre as redes prediais e os poços domiciliários, devem apresentar um diâmetro de 100 mm e um perfil descendente, de declive constante não inferior a 0,2% (EPA, 1991).

O traçado em planta das condutas principais deve procurar minimizar a altura a ser vencida pelo sistema, bem como a extensão dos colectores, e equilibrar os caudais transportados em cada um dos colectores principais.

Os critérios de traçado e dimensionamento de sistemas sob vácuo que se apresentam nos Quadros 4.8 e 4.9, foram estabelecidos com base em experiência desenvolvida pela AIRVAC.

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Quadro 4.8 – Critérios de traçado de colectores principais (adaptado de EPA, 1991)

Distância mínima entre degraus (m) 6,1 m

Extensão mínima do troço de inclinação 0,2% que Precede uma série de degraus de elevação (m) 15,0 m

Distância mínima entre o ponto alto do degrau e o colector afluente (m) 1,8 m

Declive mínimo (%) 0,2

Quadro 4.9 – Número máximo de habitações servidas (adaptado de EPA, 1991) Diâmetro do Colector principal (mm) Número máximo de habitações servidas

100 70

150 260 200 570

250 1050

Devem prever-se, em regra, válvulas de seccionamento, com válvula reguladora de pressão, instaladas imediatamente a montante da ligação dos colectores secundários aos colectores principais. Estas válvulas têm como função permitir, no caso de se verificar alguma avaria ou necessidade de reparação das condutas do sistema, o isolamento de partes da rede, sem que seja necessário colocar toda a rede fora de serviço (EPA, 1991).

Adicionalmente, podem também ser instalados óculos de limpeza na extremidade de cada colector, por forma a facilitar o acesso e permitir eventuais operações de manutenção no sistema (EPA, 1991).

Estação de vácuo

A estação de vácuo, que deve ser localizada num ponto central relativamente a todo o sistema, promove a recolha das águas residuais, conduzindo-as posteriormente, e no caso geral, para uma estação de tratamento de águas residuais ou para o sistema geral de águas residuais da zona. A estação de vácuo inclui diversos órgãos, designadamente as seguintes: bombas de vácuo, bombas de águas residuais, reservatórios de vácuo e um grupo gerador de emergência (EPA, 1991).

As bombas de vácuo têm como função a instalação de condições de sub-pressão adequadas ao transporte da água residual. De acordo com a experiência existente, a condição de vácuo no sistema deve manter-se entre 5,5 e 6,8 m H2O (EPA, 1991). Em cada estação de vácuo deverão ser instaladas pelo menos duas bombas de vácuo, sendo uma de reserva.

As bombas dos grupos electrobomba de águas residuais são necessárias para transportar o efluente armazenado no reservatório de água residual para a estação de tratamento. Deverão ser previstos sempre equipamentos de reserva no sistema. O arranque e a paragem dos grupos é controlada a partir de níveis pré-fixados no reservatório, e podem ser conhecidos recorrendo a sondas (EPA, 1991).

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A água residual é armazenada no poço ou reservatório, até que seja atingido um nível pré-determinado e “arranque” o grupo electrobomba. Os reservatórios devem ser estanques e com capacidade para suportar os níveis de vácuo habituais no sistema. A entrada de água residual no reservatório dá-se por forma a que na zona superior tenha lugar a transferência de vácuo, proporcionado pelas bombas de vácuo, para a rede de drenagem propriamente dita (EPA, 1991).

O reservatório de vácuo localiza-se entre as bombas de vácuo e o reservatório de água residual. Este reservatório tem como funções operar como reservatório de emergência e promover a sequência de arranque das bombas de vácuo (EPA, 1991).

4.7.4.3- Aspectos de dimensionamento hidráulico

Os sistemas de drenagem de águas residuais sob vácuo apresentam um escoamento bifásico, constituído por uma fase gasosa a uma fase líquida. com relações ar/massa líquida tipicamente de 1:1 a 4:1,. Podendo, no entanto, essa relação atingir valores mais elevados.

O funcionamento global do sistema processa-se da seguinte forma (EPA, 1991):

- quando se acumula um volume pré-determinado de água residual na câmara de recolha, a válvula de vácuo abre-se, iniciando o ciclo de operação;

- a água residual aflui ao interior do sistema devido ao diferencial de pressão existente entre a conduta sob vácuo e a atmosfera;

- o escoamento ar/água residual desenvolve-se ao longo do sistema, sujeito ás forças gravíticas e às forças atrito; pode suceder que, por acção dessas forças, o escoamento deixe de ter capacidade para prosseguir para jusante. Nesta situação, dá-se a separação das fases líquida e gasosa. A massa líquida repousa nos pontos baixos do traçado; o arranque para um novo ciclo de movimento ocorre quando a válvula de vácuo é accionada a montante, dando lugar à admissão de massa líquida mobilizando a energia disponível pela diferença de pressão entre a atmosfera e a estação de vácuo.

As condutas do sistema sob vácuo, bem como os principais componentes da estação de vácuo, são dimensionadas, em regra, para um caudal de ponta que corresponde ao máximo caudal que se espera que aflua ao sistema.

A definição de um sistema de drenagem de águas residuais sob vácuo compreende, numa primeira fase, o estabelecimento do traçado em planta, de acordo com os critérios de concepção e traçado e, numa segunda fase, o dimensionamento hidráulico do sistema. O dimensionamento hidráulico compreende a determinação dos caudais de dimensionamento e a verificação hidráulica propriamente dita. Para este feito é necessário ter em linha de conta que os sistemas de drenagem de águas residuais sob vácuo são dimensionados para níveis de vácuo entre 5,5 e 6,8 m H2O, níveis estes que deverão ser garantidos junto às bombas de vácuo (EPA, 1991). Da energia total disponível, 1,5 m H2O são geralmente reservados à perda de carga associada à operação das válvulas. Assim, tornam-se apenas disponíveis 4m H2O para o escoamento da água residual no sistema. Nestas condições, a perda de carga total, entendida como a soma da

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perda de carga contínua com as perdas de carga localizadas ao longo da rede, não poderá exceder 4 m H2O.

As perdas de carga contínuas em sistemas sob vácuo são devidas ao atrito do escoamento bifásico, e podem ser determinadas afectando a perda de carga correspondente a um escoamento fictício monofásico da massa líquida, em secção cheia, por um factor que tenha em conta as características do escoamento real, bifásico (WEF, 1986 e EPA, 1991).

As perdas de carga localizadas estão relacionadas com a configuração dos colectores em planta e perfil e resultam, designadamente da implantação de degraus de elevação previstos nas configurações típicas de troços ascendentes ou de nível.

O procedimento de avaliação das condições de funcionamento do sistema, face à energia disponível consiste em, para uma determinada solução, calcular as perdas de carga existentes. Se as perdas de carga calculadas forem inferiores à energia disponível para o transporte, então o dimensionamento de base é aceitável. Caso contrário. será necessário proceder ao redimensionamento do sistema a e à análise, do ponto de vista do funcionamento hidráulico, desta nova solução.

4.7.4.4- Considerações finais

Em relação aos sistemas convencionais, as principais vantagens dos sistemas de vácuo são as seguintes:

- redução de diâmetro;

- redução da profundidade média de assentamento e de movimento de terras;

- ausência de problemas de septicidade.

Do ponto de vista da operação, assume especial relevância o facto das equipas técnicas disporem de pessoal habilitado para a exploração r manutenção das válvulas de interface a dos grupos sob vácuo.

As soluções sob vácuo podem ser especialmente interessantes quando os aglomerados já dispõem de fossas sépticas individuais, em condições de serem adaptadas a poços domiciliários a integrar no sistema.

4.7.5. Sistemas a ar comprimido

Os sistemas a ar comprimido são muito recentes e, que se saiba, ainda não tiveram aplicação em Portugal.

Os principais componentes de um sistema a ar comprimido são os seguintes:

a)- válvula automática instalada entre o colector e a câmara de interface;

b)- reservatório de ar comprimido e compressor; o reservatório de ar comprimido encontra-se ligado a câmara de interface por um Té, onde se encontra disposta uma válvula

c)- acessórios.

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Em operação normal, o reservatório de ar comprimido não se encontra em comunicação com a câmara de interface, que se mantém “cheia” de água residual. Nessa situação, o sistema funciona como um sifão invertido. Ciclicamente, em regra uma a duas vezes por semana, o sistema a ar comprimido entra em operação. Nessas circunstâncias, isola-se a câmara de interface, por meio da válvula automática, do trecho do colector a montante e estabelece-se a comunicação entre o reservatório de ar comprimido e a câmara de interface.

A pressão a que se encontra o ar comprimido origina o rápido movimento da massa líquida para jusante, e o estabelecimento de condições de auto-limpeza e de arrastamento de depósitos previamente sedimentados.

Após alguns minutos de operação, o efeito de “corrente de varrer” (em terminologia anglo-saxónica “flushing”) termina, e a válvula automática abre, restabelecendo-se a condição normal de operação.

Na Figura 4.19 apresenta-se, esquematicamente, o traçado, num terreno de perfil ondulado, de um sistema convencional gravítico e de um sistema a ar comprimido.

a)

b)

c)

Figura 4.19 – Representação esquemática de terreno com perfil ondulado (a), sistema convencional gravítico (b) e sistema a ar comprimido (c).

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A Figura 4.20 diz respeito ao funcionamento da câmara de interface. Na situação apresentada em a), a câmara encontra-se em operação normal e o colector funciona como sifão invertido. Na situação b) a válvula isola a câmara (do colector de montante) e o sistema de ar comprimido entra em operação, provocando uma “corrente de varrer” que assegura, ciclicamente, condições de auto-limpeza no sistema.

a) funcionamento em b) funcionamento em condição normal condição excepcional

Figura 4.20 – Representação esquemática do funcionamento da câmara de interface de um sistema a ar comprimido.

Na Figura 4.21 apresenta-se, esquematicamente, um exemplo do traçado deste tipo de sistema, em Wiesmath, na Áustria.

Figura 4.21 – Representação fotográfica esquemática do traçado do sistema em Wiesmath, Austria.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DO CAPÍTULO 4

Decreto-Regulamentar Nº 23/95 – Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Drenagem de Águas Residuais. Diário da República, I Série B, nº 1984, 1995.

Dias, S. – Sistemas Alternativas de Baixo Custo para Drenagem de Águas Residuais. Tese de Mestrado. IST, Lisboa, 2000.

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Dias e Matos – “Unconventional sewerage systems: aspects of hydraulic design and water quality”, in Proceedings of the Conference on Civil and Environmental Engineering - New Frontiers and Challenges, Bangkok (Thailand), November 1999.

Morais, A. Q. – Depuração dos Esgotos Domésticos dos Pequenos Aglomerados Populacionais e Habitações Isoladas. Lisboa, Ministério das Obras Públicas, 1977.

Cole, J. H.: Torchia. S. F.. Defying Gravity. Civil Engineering, Feb., 1998, 67-69.

Environmental Protection Agency – Alternative Wastewater Collection Systems – Manual. Washington (U.S.A.). U.S. Environmental Protection Agency EPA nº625/1/91/024, 1991.

Gonçalves, L.; Monteiro, A. – Requisitos e Especificações Técnicas para a Elaboração de projectos para o Grupo Águas de Portugal, SGPS – Águas Residuais. Dados Tubagens, AdP, Lisboa, 2002.

Johnson, Al. AIRVAC, The Viable Alternative. Proceedings do 23ºSeminário Anual dos Operadores de Redes de saneamento. Minnesota Pollution Control Agency. Water Quality Division. Point Source Compliance. Bloomington, 1997.

EPA -Alternative Wastewater Collection Systems, EPA/625/1 -91/024. Office of Research and Development, Office of Water. Washington, 1991.

Matos, R.; Matos, J. – Requisitos e Especificações Técnicas para a Elaboração de projectos para o Grupo Águas de Portugal, SGPS – Doc.2.2 – Câmaras de Visita e Câmaras de Corrente de varrer, pp 1-25, AdP, Lisboa, 2002.

Water Environment Federation. :Alternative Sewer Systems - Manual of Practice No. FD-12. Water Pollution Control, Alternative Sewer Systems. Alexandria, 1986.