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Instalações Prediais (Esgoto)
Tipologia: Notas de estudo
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Não perca as partes importantes!
SISTEMA PREDIAL DOMICILIAR
DE ESGOTO SANITÁRIO
MÓDULO DIDÁTICO I
SALVADOR - BAHIA
Escrever um livro é uma tarefa que exige grande labor, porém, é muito recompensador por tornar realidade um sonho de quem se dedica ao ensino, à pesquisa, ao estudo permanente ... Escrever um livro é, também, possibilitar, para quem utilizá-lo, uma caminhada intelectual para a conquista do saber estruturado que, com o tempo, liberta a consciência da escravidão das trevas da ignorância para dar lugar à luz do discernimento e da responsabilidade... O presente MÓDULO DIDÁTICO dá continuidade ao projeto de elaborar textos técnicos com a intenção de servir de apoio às atividades de ensino nesta área do conhecimento. A coleta, a condução, o afastamento e o destino final dos esgotos sanitários domésticos , ou seja, a caracterização, a elaboração e o dimensionamento de um sistema da instalação hidráulica predial domiciliar de esgoto sanitário constituem o foco básico da abordagem que é feita neste texto didático para atender, parcialmente, ao conteúdo da disciplina identificada pela terminologia “ INSTALAÇÕES PREDIAIS”, e por outras expressões similares, a qual faz parte da estrutura curricular do curso de Engenharia Civil e de cursos afins, bem como objetivando atender aos cursos de nível médio de ensino que são ministrados em diversas escolas técnicas brasileiras. Observa-se uma disponibilidade muito reduzida de textos didáticos como este ora apresentado, de maneira que temos a convicção que o mesmo será muito útil à comunidade a que se destina. Esta é, pelo menos, a nossa maior pretensão. Este texto didático também poderá servir aos colegas docentes de outras universidades e de escolas técnicas, como fonte de exercícios para seus estudantes, bem como aos profissionais-técnicos de nível médio e engenheiros que desejem reciclar seus estudos nesta útil e fascinante área de conhecimento da engenharia. Neste texto didático apresenta-se a parte teórica relativa ao tema SISTEMA PREDIAL DOMICILIAR DE ESGOTO SANITÁRIO, sem ter a pretensão de expor toda a temática com grande profundidade, porém com uma abordagem que permita aos estudantes acompanharem as aulas e, posteriormente, resolverem os exercícios propostos na segunda parte deste Módulo Didático. Bons estudos!
O AUTOR
(i)
3 DIMENSIONAMENTO DAS CAIXAS RETENTORAS DE GORDURA ......... 18
CAPÍTULO I I I – NOÇÕES PRELIMINARES SOBRE O
TRATAMENTO E O DESTINO FINAL DO ESGOTO DOMÉSTICO PREDIAL
1 GENERALIDADES ... .............................................................................................. 20 1.1 Sistemas coletivos ................................................................................................ 20 1.2 Sistemas individuais ............................................................................................. 21
2 SISTEMA DE TANQUE SÉPTICO ....................................................................... 21 2.1 Retrospectiva histórica ......................................................................................... 22 2.2 O fenômeno bioquímico da digestão séptica ........................................................ 23 2.3 Tipos e formas geométricas da fossa séptica ........................................................ 23 2.4 Dimensionamento de fossas sépticas de câmara única ......................................... 24
3 DESTINO FINAL DO ESGOTO DOMÉSTICO ................................................... 25
CAPÍTULO I V – QUESTÕES TEÓRICAS Questões teóricas .......................................................................................................... 28
CAPÍTULO V – QUESTÕES APLICATIVAS NUMÉRICAS Questões aplicativas numéricas .................................................................................... 29
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 43
ANEXOS ...................................................................................................................... 44
(iii)
instalações, bem como dos aspectos relacionados com a construção, a inspeção e a manutenção da funcionalidade das mesmas. Os sistemas prediais de coleta dos esgotos sanitários utilizados no Brasil são resultantes, em grande parte, da experiência desenvolvida nos Estados Unidos da América e na Inglaterra. Os sistemas usuais no Brasil, em princípio, não diferem, ao nível conceitual, dos sistemas tradicionais. Na década de 1950, foi elaborada a primeira norma nacional sobre instalações prediais de esgotos sanitários, denominada de Norma Brasileira 19/ NB – 19 , sob a chancela da Associação Brasileira de Normas Técnicas/ABNT. Em 1983, a NB-19 foi reeditada, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas , com modificações, resultando na NBR 8160/ABNT , esta sendo atualizada em setembro de 1999, para a versão denominada de NBR 8160 SISTEMAS PREDIAIS DE ESGOTO SANITÁRIO – PROJETO E EXECUÇÃO. A versão atualizada “estabelece as exigências e recomendações relativas ao projeto, execução, ensaio e manutenção dos sistemas prediais de esgoto sanitário, para atenderem às exigências mínimas quanto à higiene, segurança e conforto dos usuários, tendo em vista a qualidade destes sistemas”.
Define-se como esgoto , de maneira ampla, como sendo o refugo líquido que deve ser conduzido para um destino final adequado, enquanto que a expressão esgoto sanitário caracteriza os despejos líquidos de casas, edifícios e estabelecimentos comerciais, provenientes do uso da água para fins higiênicos e que devem ser coletados e conduzidos, convenientemente, para um local, de modo técnico e ambientalmente adequado. Os esgotos podem ser classificados como domésticos, hospitalares e industriais. Os esgotos domésticos são constituídos pelas denominadas águas residuárias , oriundas, basicamente, do uso da água para fins higiênicos. Os esgotos industriais são normalmente constituídos por águas que passaram por complexos processos industriais. Por sua vez, os esgotos hospitalares , que englobam os de origem em unidades hospitalares, clínicas médicas, postos de saúde e assemelhados, apresentam elevado risco contaminante em decorrência da natureza de seus constituintes. É de grande importância sanitária dar um adequado destino final para esses efluentes, sejam oriundos de esgotos domésticos, hospitalares ou industriais, com o propósito principal de se evitar danos ambientais e de saúde pública. Os esgotos domésticos podem ser conduzidos ao seu destino final com ou sem transporte hídrico, ou seja, a água sendo utilizada ou não como veículo de transporte dos dejetos. Os sistemas de coleta, condução e tratamento dos esgotos domésticos com transporte hídrico são adotados em locais onde há abastecimento de água em quantidade suficiente para tal. Quando não há água em quantidade suficiente ou, até mesmo, sua inexistência em termos de um sistema predial de abastecimento e distribuição de água, os esgotos domésticos não recebem o auxílio da água para a condução dos mesmos, sendo coletados e lançados diretamente em um poço escavado no subsolo. Os esgotos domésticos sem transporte hídrico são comuns em zonas rurais e em áreas situadas na periferia de grandes centros populacionais, regiões que são geralmente desprovidas de infra-estrutura urbana de
serviços de saneamento básico. Estes esgotos domésticos que não sofrem transporte por via hídrica devem ser lançados em escavações no subsolo, as quais recebem a denominação de fossa seca ; caso haja a possibilidade dos despejos domésticos contaminarem o lençol freático existente, este situado numa profundidade inferior a 1,50m, medida a partir do fundo da escavação (poço), este sistema recebe a designação de fossa negra. Uma situação bastante deplorável, do ponto de vista de saúde pública e da dignidade humana, é o lançamento dos esgotos domésticos a céu aberto, os quais comumente escoam superficialmente ao longo de ruas e vielas que não possuem a mínima infra-estrutura urbana, misturando transeuntes, animais domésticos, insetos, roedores e dejetos. Em locais onde existe a rede pública de esgotos sanitários, a instalação predial deve destinar os despejos domésticos a esta rede. Em local onde a rede urbana de esgotos sanitários esteja ausente, o destino final dos esgotos prediais deve ser feito de forma a não contaminar o solo, o subsolo, o ar, o lençol freático e, eventualmente, mananciais superficiais que possam existir. Portanto, toda a instalação predial domiciliar de esgoto sanitário deve permitir a coleta e o afastamento dos esgotos domésticos, encaminhando-os para a uma rede pública (sistema urbano de esgotos) ou, na falta desta, para um sistema particular de tratamento (tipo fossa séptica, sumidouro, irrigação sub-superficial ou trincheiras filtrantes).
4.1 Aspectos conceituais
A instalação predial domiciliar de esgotos é o conjunto de aparelhos sanitários, canalizações e dispositivos destinados para coletar, conduzir, tratar e afastar da edificação as águas residuárias, encaminhando-as ao destino tecnicamente adequado. As águas residuárias domésticas ou, simplesmente, esgotos domésticos são conceitualmente entendidas como consistindo os despejos higiênicos das habitações, as quais podem ser tipificadas essencialmente, em: águas imundas ou negras (esgotos que contém material fecal, este sendo transportado pela água oriunda da descarga das bacias sanitárias); águas servidas , estas resultantes de operações de lavagem e limpeza de cozinhas, banheiros e tanques de lavar roupas, decorrentes do uso da água pelo habitante da edificação, também com fins higiênicos; águas de infiltração , as quais tem origem, por infiltração para o interior das canalizações de esgotos que possuem trechos subterrâneos, que ocorre através das ligações entre as canalizações/acessórios nas denominadas “juntas elásticas” (com anel de borracha), das águas de chuva. Para sistemas prediais de esgotamento sanitário esta contribuição é praticamente nula, porém para os sistemas urbanos de esgotamento sanitário, que possuem grandes extensões de canalizações, esta contribuição não deve ser desprezada no dimensionamento. Então, a instalação hidráulica predial domiciliar de esgoto sanitário, denominada também de rede interna domiciliar de esgoto sanitário, constitui um sistema que se inicia nos aparelhos sanitários (lavatório, banheira, pia de cozinha, chuveiro, etc.) e termina no coletor predial , este sendo ligado à rede pública de
Observe a ilustração dada na Figura 2.
Figura 2 : característica do sistema separador absoluto
4.2.3 Sistema misto ou combinado
É o sistema concebido de modo que as águas de esgoto sanitário possuam condução em canalizações próprias, independentes, porém, estes condutos estão instalados no interior das galerias de águas pluviais, conforme mostra a Figura 3. Há, portanto, dois sistemas de canalizações totalmente independentes, em que o sistema urbano de drenagem das águas pluviais, mediante galerias, abriga em seu interior o sistema urbano de esgotos sanitários. O sistema combinado é, comparativamente, o de maior custo de execução.
Figura 3 : característica do sistema combinado
Na maioria das cidades brasileiras é adotado o sistema separador absoluto para o esgotamento sanitário. A adoção deste sistema é devido às vantagens que apresenta em relação ao sistema unitário, dentre as quais a exigência de menor diâmetro das canalizações e menor custo de elevatórias e estações de tratamento. O projeto do sistema predial domiciliar de esgotamento sanitário deve estar apoiado nos seguintes princípios gerais:
Estes princípios gerais estão contidos na NBR 8160/1999/ABNT , que fixa as exigências técnicas mínimas quanto à higiene, segurança, economia e ao conforto a que devem obedecer as instalações hidráulicas prediais de esgotos sanitários. De uma maneira geral, um projeto completo de instalações hidráulicas prediais de esgotos sanitários compreende:
5 ELEMENTOS QUE CONSTITUEM O SISTEMA PREDIAL DE ESGOTO SANITÁRIO
O sistema predial de esgoto sanitário é composto basicamente de duas partes: 1 - A instalação primária de esgotos que é o conjunto de tubulações e dispositivos onde tem acesso os gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento; 2 - A instalação secundária de esgotos que é outro conjunto de tubulações e dispositivos onde não tem acesso os gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento. Em conseqüência, fazem-se referências às canalizações denominadas primárias ou secundárias. Os elementos que constituem um sistema completo de esgotamento sanitário são:
5.1 Aparelhos sanitários
Define-se como aparelho sanitário ao equipamento ligado à instalação predial e destinado ao uso de água para fins higiênicos ou a receber dejetos e águas servidas. Citam-se, como exemplos alguns aparelhos sanitários: lavatório de residência, tanque de lavar roupas, máquina de lavar roupas, bidê, banheira, pia de residência, dentre outros.
5.2 Ramal de descarga
É o trecho de tubulação que recebe diretamente os efluentes dos aparelhos sanitários. Os gases oriundos dos dispositivos de tratamento não têm acesso a esses trechos de canalização. É denominado de canalização secundária.
A Figura 4 ilustra parte do esquema que constitui um sistema de esgotos sanitários.
Figura 4 : principais partes de um sistema de esgoto sanitário (Fonte:Tubos e Conexões Tigre S.A, 1987)
5.8 Barrilete de ventilação
Tubulação horizontal com extremidade de saída localizada em um ponto adequado da edificação, para se efetivar a emanação dos gases presentes no interior do sistema predial de esgoto sanitário para a atmosfera, podendo estar conectada a dois ou mais tubos/colunas de ventilação para ventilação em forma de circuito.
5.9 Subcoletor
Tubulação que recebe efluentes de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgoto.
5.10 Coletor predial
Trecho de tubulação compreendido entre a última inserção de subcoletor, ramal de esgoto ou de descarga ou caixa de inspeção geral e o coletor público ou sistema particular para tratamento prévio do esgoto sanitário.
5.11 Coletor Público
Tubulação pertencente ao sistema público de esgotos sanitários e destinada a receber e conduzir os efluentes dos coletores prediais em qualquer ponto de ligação ao longo do seu comprimento.
5.12 Fossa séptica
Unidade de sedimentação e digestão, de fluxo horizontal e funcionamento contínuo, sendo destinada ao tratamento primário do esgoto sanitário.
5.13 Sumidouro
Cavidade executada no subsolo e destinada a receber o efluente de dispositivo de tratamento (fossa séptica) e a permitir sua infiltração subterrânea, desde que o solo possua condições adequadas de permeabilidade.
5.14 Rede pública de esgoto sanitário
Conjunto de tubulações, acessórios, estação de tratamento de esgoto, etc., pertencentes ao sistema urbano de esgotos sanitários. A rede pública é diretamente controlada pela autoridade pública.
São dispositivos complementares ao processo de esgotamento sanitário. São eles:
6.1 Caixa de distribuição
Caixa destinada a receber o esgoto e distribuí-lo uniforme e proporcionalmente à vazão efluente, de modo a manter descargas efluentes próximas de grandezas pré-estabelecidas.
6.2 Caixa de passagem
Caixa destinada a permitir a junção de tubulações do subsistema de esgotamento sanitário, sem a utilização de conexões.
6.3 Caixa retentora de gordura
Caixa destinada a reter as gorduras, graxas e óleos contidos no esgoto sanitário, formando camadas que devem ser removidas periodicamente. É conveniente o uso desta caixa nos esgotos sanitários que contribuem resíduos gordurosos oriundos, principalmente, de pias de cozinha, evitando que seus componentes escoem livremente pela rede, obstruindo a mesma. A sua instalação deve ser feita em local de fácil acesso. Devem se fechadas hermeticamente, porém, possuir tampa removível para permitir a retirada dos resíduos acumulados e possíveis desobstruções.
mediante as caixas de inspeção, poços de visita e conexões operculadas inseridas nos trechos retilíneos das canalizações de esgotos.
Para a elaboração do projeto de um sistema predial de esgoto sanitário seguem-se três etapas: concepção , dimensionamento e comunicação do projeto. Na concepção do projeto, caracterizada como a parte mais importante de todo o processo, onde ocorrem a maioria das análises e decisões do projetista, são necessárias as plantas completas de arquitetura e de estrutura da edificação, a fim de se conhecer o que precisa ser esgotado e por onde passarão as canalizações. Igualmente importante é o conhecimento, pelo projetista, das características do sistema urbano de esgotos sanitários adotado pela autoridade pública, de maneira que se possa identificar o local onde será feita a ligação predial entre a instalação interna (coletor predial do sistema domiciliar) e a instalação externa (coletor da rede pública). Esta ligação é da responsabilidade da autoridade pública. O sistema de esgotamento sanitário funciona por gravidade, isto é, existe pressão atmosférica no interior de todo o sistema, característica esta mantida pela ventilação da instalação. A etapa do dimensionamento consiste em determinar os diâmetros capazes de proporcionar a vazão necessária. O método convencional de dimensionamento é simples, mediante o uso de tabelas, em função do material e da declividade mínima fixada. As tabelas são elaboradas com base Equação da Continuidade (Q = V.A), na fórmula de Chèzy para cálculo da velocidade de escoamento (V), com a canalização trabalhando hidraulicamente à meia-seção na condução das águas residuárias domésticas e, na parte superior, estar disponível para permitir a movimentação dos gases sanitários e do ar atmosférico. Sabe-se que as quantidades (vazões) de esgotos que escoam pela instalação predial são variáveis em função das contribuições de cada um dos aparelhos sanitários dessa instalação. Cada aparelho sanitário possui uma vazão própria, consequentemente, para vazões maiores, terão diâmetros maiores e vice- versa. Para fins de dimensionamento, as tubulações de esgotamento sanitário têm diâmetro dependente do número total de UNIDADES HUNTER DE CONTRIBUIÇÃO associadas aos aparelhos a que servirem. A Unidade Hunter de Contribuição constitui fator probabilístico numérico, o qual representa a freqüência habitual de utilização associada à vazão característica de cada uma das diferentes peças de um conjunto de aparelhos heterogêneos em funcionamento simultâneo, em horas de contribuição máxima no hidrograma unitário. Portanto, os diâmetros das canalizações que servem funcionalmente como ramais de descarga, ramais de esgoto, tubos de queda, coluna de ventilação, ramal de ventilação, subcoletores, coletores prediais e barrilete de ventilação são estabelecidos em função das Unidades Hunter de Contribuição (UHC). As Unidades Hunter de Contribuição são baseadas na descarga de um lavatório de residência, com vazão igual a 28 litros por minuto. As descargas de todas as demais peças foram estabelecidas a partir da
vazão de referência do lavatório de residência, cujo valor de referência correspondente em termos de Unidade Hunter de Contribuição é igual a unidade ( UHC = 1 ). Estes valores estão apresentados nas tabelas em anexo. A última etapa da elaboração do projeto de um sistema predial de esgotamento sanitário consiste no desenvolvimento das instruções técnicas escritas e desenhadas, informações estas necessárias para a execução do projeto.
8 ROTEIRO PARA A ELABORAÇÃO DO PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ESGOTO SANITÁRIO
De acordo com o projeto arquitetônico, o projetista já conhece a posição de locação dos vários aparelhos sanitários, situados nos diversos pavimentos do prédio, bem da localização da edificação em relação ao coletor público. Deve existir estreita colaboração entre o projetista da instalação e o arquiteto, da qual resultará um projeto mais bem elaborado tecnicamente.
8.1 Traçado das canalizações: critérios que devem ser observados
Após a análise das diversas peças gráficas que compõem os projetos de arquitetura e estrutural da edificação predial, deve-se:
a)Posição dos parelhos sanitários em relação ao tubo de queda; b)Superposição dos diversos compartimentos do prédio em vários pavimentos. Os tubos de queda devem obedecer, sempre que possível, a um só alinhamento vertical; c)A posição mais vantajosa para subcoletores e coletores prediais.
a)Os ramais de descarga, quando em canalização primária, devem ter início em sifão sanitário ou fecho hídrico devidamente protegido; b)Os ramais de descarga que recebem efluentes de vasos sanitários e de pias de despejos serão sempre canalizações primárias. Os que recebem efluentes de mictórios não podem ser ligados a caixa sifonadas com grelhas, mas ligados a caixas sifonadas com “ tampa cega ”;
a)Comum (tubo de ventilação individual é ligado diretamente ao sifão do tubo de descarga);
b)Determinar para cada tubo de queda, o número total de Unidades Hunter de Contribuição dos aparelhos sanitários contribuintes, somando os valores obtidos em cada pavimento. c)Determinar os diâmetros dos tubos de queda de acordo com a TABELA 3. Observar que, segundo a NBR 8160/1999/ABNT , os tubos de queda que conduzem a contribuição de vasos sanitários devem ter o diâmetro mínimo igual (DN) a 100.
a)Medir o comprimento total de cada coluna de ventilação; b)Tomar em consideração o número total de Unidades Hunter de Contribuição dos aparelhos que devem ser ventilados; c)Tomar em consideração o diâmetro do tubo de queda de interesse a cada coluna de ventilação; d)Determinar o diâmetro das colunas de acordo com a TABELA 4.
a)Os tubos ventiladores individuais não devem ter diâmetro nominal (DN) inferior a 40, nem a metade do tubo de descarga (ramal de descarga a que estiver ligado); b)Ramais de ventilação (contínuo): determinar os diâmetros de acordo com a TABELA 5.
2 – VENTILAÇÃO EM CIRCUITO
a)Os tubos ventiladores em circuito não devem ter diâmetro inferior ao do ramal de esgoto ou da coluna de ventilação a que estiver ligado (optar pelo maior); b)Os tubos ventiladores suplementares não devem ter diâmetro inferior à metade do ramal de esgoto a que estiver ligado.
a)Determinar o número de Unidades Hunter de Contribuição correspondente à cada subcoletor e coletor. Dimensionar pela TABELA 6. b)Adotar as declividades referidas na TABELA 6.
OBS.: o diâmetro nominal (DN) é um simples número que serve para classificar dimensionalmente os elementos de tubulações (tubos, conexões, condutores, calhas, etc.) e que corresponde aproximadamente ao diâmetro da tubulação, em milímetros.
10 SISTEMA ELEVATÓRIO PARA ESGOTO SANITÁRIO
Quando a situação exigir o projeto de um sistema de bombeamento dos efluentes que necessitam ser recalcado, porque as instalações de esgoto sanitário estão em nível inferior ao da via pública (não pode ser feito por gravidade),
deve-se localizar, em planta, em perspectiva ou esquematicamente, quando for o caso, o itinerário das canalizações de recalque e de sucção. Os efluentes devem ser encaminhados a uma caixa coletora, que deverá ser estanque e hermeticamente fechada, a qual servirá como poço de sucção. A caixa coletora deverá ter ventilação própria ou ligada à ventilação do prédio. O recalque será feito para o coletor predial. No dimensionamento do sistema de recalque dever-se-á observar:
a) Vazão de recalque : será determinada a partir de valores calculados de contribuição, acumulando-se separadamente vasos sanitários e outros aparelhos;
b) Determinação da capacidade da caixa coletora : volume máximo. Metade da capacidade horária de cada bomba; volume acumulado durante cinco (5) minutos no período;
c) Diâmetro das canalizações de sucção e recalque e definição da potência do sistema motor-bomba: o cálculo é semelhante ao realizado em instalações hidráulicas prediais de água fria.
A Figura 5 ilustra um modelo típico de sistema de bombeamento utilizado para transporte de esgoto sanitário.
Figura 5 : sistema elevatório de esgoto sanitário
