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Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Civil Disciplina ECV5317 – Instalações I INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ESGOTO SANITÁRIO Prof. Enedir Ghisi, PhD Eng. Vinicius Luis Rocha Florianópolis, Março de 2013 UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 2 Sumário 3. Instalações prediais de esgoto sanitário ............................................................................................. 3 3.1. Terminologia ................................................................................................................................. 3 3.2. Informações gerais ....................................................................................................................... 4 3.2.1. Saneamento básico no Brasil ................................................................................................ 4 3.2.2. Responsabilidade técnica ...................................................................................................... 5 3.2.3. Exigências a serem observadas no projeto ........................................................................... 5 3.3. Componentes dos sistemas prediais de esgoto sanitário ............................................................ 5 3.3.1. Subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário ......................................................... 6 3.3.1.1. Aparelhos sanitários ........................................................................................................ 6 3.3.1.2. Desconectores ................................................................................................................. 6 3.3.1.3. Ramais de descarga e de esgoto .................................................................................... 7 3.3.1.4. Tubos de queda ............................................................................................................... 8 3.3.1.5. Subcoletor e coletor predial ............................................................................................. 9 3.3.1.6. Caixa de gordura ............................................................................................................. 9 3.3.1.7. Caixa de inspeção ......................................................................................................... 10 3.3.2. Subsistema de ventilação .................................................................................................... 11 3.4. Dimensionamento dos componentes dos sistemas prediais de esgoto sanitário ...................... 15 3.4.1. Subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário ....................................................... 15 3.4.2. Subsistema de ventilação .................................................................................................... 19 3.5. Disposição dos efluentes do coletor predial ............................................................................... 25 3.5.1. Tanque séptico ..................................................................................................................... 25 3.5.1.1. Processo de funcionamento .......................................................................................... 26 3.5.1.2. Requisitos gerais ........................................................................................................... 26 3.5.1.3. Tipos e dimensões de tanques sépticos ....................................................................... 27 3.5.1.4. Dimensionamento de tanques sépticos ........................................................................ 29 3.5.2. Filtro anaeróbio .................................................................................................................... 31 3.5.2.1. Requisitos gerais ........................................................................................................... 32 3.5.2.2. Dimensionamento de filtros anaeróbios ........................................................................ 33 3.5.3. Vala de filtração.................................................................................................................... 34 3.5.3.1. Requisitos gerais ........................................................................................................... 34 3.5.3.2. Processo construtivo ..................................................................................................... 35 3.5.3.3. Dimensionamento de valas de filtração ........................................................................ 35 3.5.4. Vala de infiltração ................................................................................................................. 37 3.5.4.1. Requisitos gerais ........................................................................................................... 37 3.5.4.2. Processo construtivo ..................................................................................................... 37 3.5.4.3. Dimensionamento de valas de infiltração ...................................................................... 38 3.5.5. Sumidouro ............................................................................................................................ 39 3.5.5.1. Dimensionamento de sumidouros .................................................................................... 40 3.5.6. Procedimento para estimar a capacidade de percolação do solo (Kp) ............................... 42 3.5.6.1. Procedimento para vala de infiltração ........................................................................... 42 3.5.6.2. Procedimento para sumidouro ...................................................................................... 43 3.6. Apresentação do projeto ............................................................................................................. 46 3.7. Detalhe de tanque séptico utilizado em projeto .......................................................................... 47 3.8. Referências bibliográficas ........................................................................................................... 48 UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 3 3. Instalações prediais de esgoto sanitário A NBR 8160 - Sistemas prediais de esgoto sanitário - projeto e execução (ABNT, 1999) determina as exigências técnicas mínimas relativas às instalações prediais de esgoto sanitário. Além dessa norma, deve-se observar a legislação local e também os requisitos estabelecidos em outras normas pertinentes, tais como: • NBR 7229 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos (ABNT, 1993); • NBR 13969 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação (ABNT, 1997). 3.1. Terminologia Reproduz-se a seguir algumas das definições utilizadas nas normas e bibliografia técnica especializada da área: • Aparelho sanitário: aparelho ligado à instalação predial e destinado ao uso de água para fins higiênicos ou para receber dejetos ou águas servidas; • Bacia sanitária: aparelho sanitário destinado a receber exclusivamente dejetos humanos; • Barrilete de ventilação: tubulação horizontal com saída para a atmosfera em um ponto, destinada a receber dois ou mais tubos ventiladores; • Caixa de gordura: caixa destinada a reter, na sua parte superior, as gorduras, graxas e óleos contidos no esgoto, formando camadas que devem ser removidas periodicamente, evitando que estes componentes escoem livremente pela rede, obstruindo a mesma; • Caixa de inspeção: caixa destinada a permitir a inspeção, limpeza, desobstrução, junção, mudanças de declividade e/ou direção de tubulações; • Caixa sifonada: caixa provida de desconector, destinada a receber efluentes da instalação secundária de esgoto; • 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 (de disposição final ou tratamento particular); • Coletor público: tubulação da rede coletora que recebe contribuição de esgoto dos coletores prediais em qualquer ponto ao longo do seu comprimento; • Coluna de ventilação: tubo ventilador vertical que se prolonga através de um ou mais andares e cuja extremidade superior é aberta à atmosfera, ou ligada a tubo ventilador primário ou a barrilete de ventilação; • Demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias, a 20ºC, [DBO5,20]: quantidade de oxigênio consumido para estabilizar bioquimicamente o material orgânico biodegradável contido no esgoto, no teste de incubação durante cinco dias, a 20ºC; • Desconector: dispositivo provido de fecho hídrico destinado a vedar a passagem de gases no sentido oposto ao deslocamento do esgoto; • Diâmetro nominal (DN): simples número que serve como designação para projeto e para classificar, em dimensões, os elementos das tubulações, e que corresponde, aproximadamente, ao diâmetro interno da tubulação em milímetros; • Dispositivos de tratamento de esgoto: unidades destinadas a reter corpos sólidos e outros poluentes contidos no esgoto sanitário com o encaminhamento do líquido depurado a um destino final, de modo a não prejudicar o meio ambiente; • Esgoto industrial: despejo líquido resultante dos processos industriais; • Esgoto sanitário: despejo proveniente do uso da água para fins higiênicos (ABNT, 1999); • Fecho hídrico: camada líquida, de nível constante, que em um desconector veda a passagem de gases; • Instalação primária de esgoto: conjunto de tubulações e dispositivos onde tem acesso gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento; • Instalação secundária de esgoto: conjunto de tubulações e dispositivos onde não tem acesso gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento; • Projeto “como construído” (as-built): documento cadastral composto do projeto original modificado por alterações efetuadas durante a execução do sistema predial de esgoto sanitário; UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 4 • Ralo seco: recipiente sem proteção hídrica, dotado de grelha na parte superior, destinado a receber água da lavagem de piso ou chuveiro; • Ralo sifonado: recipiente dotado de desconector com grelha na parte superior, destinado a receber água da lavagem de piso ou chuveiro; • Ramal de descarga: tubulação que recebe diretamente os efluentes de aparelho sanitários; • Ramal de esgoto: tubulação primária que recebe os efluentes dos ramais de descarga diretamente ou a partir de um desconector; • Ramal de ventilação: tubo ventilador que interliga o desconector, ou ramal de descarga, ou ramal de esgoto de um ou mais aparelhos sanitários a uma coluna de ventilação ou a um tubo ventilador primário; • Sifão: desconector destinado a receber efluentes do sistema predial de esgoto sanitário; • Sistema predial de esgoto sanitário: conjunto de tubulações e acessórios destinados a coletar e transportar o esgoto sanitário, garantir o encaminhamento dos gases para a atmosfera e evitar o encaminhamento dos mesmos para os ambientes sanitários; • Subsistema de coleta e transporte: conjunto de aparelhos sanitários, tubulações e acessórios destinados a captar o esgoto sanitário e conduzi-lo a um destino adequado; • Subsistema de ventilação: conjunto de tubulações ou dispositivos destinados a encaminhar os gases para a atmosfera e evitar que os mesmos se encaminhem para os ambientes sanitários. • Subcoletor: tubulação que recebe efluentes de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgoto; • Sumidouro: poço seco escavado no chão e não impermeabilizado, que orienta a infiltração de água residuária no solo; • Tanque séptico (ou fossa séptica): unidade cilíndrica ou prismática retangular de fluxo horizontal, para tratamento de esgotos por processos de sedimentação, flotação e digestão; • Tubo de queda: tubulação vertical que recebe efluentes de subcoletores, ramais de esgoto e ramais de descarga; • Tubo ventilador: tubo destinado a possibilitar o escoamento de ar da atmosfera para o sistema de esgoto e vice-versa ou a circulação de ar no interior do mesmo, com a finalidade de proteger o fecho hídrico dos desconectores e encaminhar os gases para a atmosfera; • Tubo ventilador de alívio: tubo ventilador ligando o tubo de queda ou ramal de esgoto ou ramal de descarga à coluna de ventilação; • Tubo ventilador de circuito: tubo ventilador secundário ligado a um ramal de esgoto e servindo a um grupo de aparelhos sem ventilação individual; • Tubulação de esgoto primário: tubulação a qual têm acesso gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento de esgoto; • Tubulação de esgoto secundário: tubulação protegida por desconector contra o acesso de gases das tubulações primárias; • Tubulação de ventilação primária: prolongamento do tubo de queda acima do ramal mais alto a ele ligado com extremidade superior aberta à atmosfera situada acima da cobertura do prédio; • Tubulação de ventilação secundária: conjunto de tubos e conexões com a finalidade de promover a ventilação secundária do sistema predial de esgoto sanitário; • Unidade de Hunter de contribuição (UHC): fator numérico que representa a contribuição considerada em função da utilização habitual de cada tipo de aparelho sanitário; • Vala de infiltração: sistema de disposição do efluente do tanque séptico, que orienta sua infiltração no solo e consiste em um conjunto ordenado de caixa de distribuição, caixas de inspeção e tubulação perfurada assente sobre camada suporte de pedra britada; • Ventilação primária: ventilação proporcionada pelo ar que escoa pelo núcleo do tubo de queda, o qual é prolongado até a atmosfera, constituindo a tubulação de ventilação primária; • Ventilação secundária: ventilação proporcionada pelo ar que escoa pelo interior de colunas, ramais ou barriletes de ventilação, constituindo a tubulação de ventilação secundária. 3.2. Informações gerais 3.2.1. Saneamento básico no Brasil A ausência de coleta, tratamento e disposição final adequada de esgotos sanitários têm como conseqüências a degradação da qualidade das águas e do meio ambiente e a transmissão de UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 5 doenças. Cabe a sociedade civil, aos governantes e aos profissionais de engenharia ações para promover o manejo eficiente de esgotos, eliminando assim a origem de problemas e propiciando o uso racional dos recursos hídricos. O relatório do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) de 2004 apresenta os seguintes dados sobre abastecimento de água e esgoto no Brasil (SNIS, 2004): • Dos municípios brasileiros, 76,3% possuem prestadores de serviço de abastecimento de água, o que representa 94,3% da população urbana; • Os estados com maior abrangência no abastecimento de água concentram-se nas regiões Sudeste e Centro-Oeste (mais de 80% da população atendida), enquanto o estado com a menor abrangência é Rondônia (menos de 40% da população atendida); • Apenas 19,7% dos municípios possuem rede de esgoto, representando 73,2% da população urbana atendida; • São Paulo e Distrito Federal são os únicos estados onde mais de 70% da população é atendida por rede de esgoto, enquanto que a grande maioria dos estados (23 no total) possui menos de 40% da população atendida por rede de esgoto; Apesar de apresentar um desempenho preocupante quanto ao saneamento, a rede de esgotos no Brasil cresceu 18,8% de 2000 a 2004, enquanto que a rede de abastecimento de água teve crescimento de 15,4% no mesmo período (SNIS, 2004). 3.2.2. Responsabilidade técnica O projeto de instalações prediais de esgoto sanitário deve ser elaborado por projetista com formação profissional de nível superior, legalmente habilitado e qualificado. 3.2.3. Exigências a serem observadas no projeto As instalações prediais de esgoto sanitário devem ser projetadas de modo que, durante a vida útil do edifício que as contém, atendam aos seguintes requisitos: a) evitem a contaminação da água, de forma a garantir a sua qualidade de consumo, tanto no interior dos sistemas de suprimento e de equipamentos sanitários, como nos ambientes receptores; b) permitam o rápido escoamento da água utilizada e dos despejos introduzidos, evitando a ocorrência de vazamentos e a formação de depósitos no interior das tubulações; c) impeçam que os gases provenientes do interior do sistema predial de esgoto sanitário atinjam áreas de utilização; d) impossibilitem o acesso de corpos estranhos ao interior do sistema; e) permitam que seus componentes sejam facilmente inspecionáveis; f) impossibilitem o acesso de esgoto no subsistema de ventilação; g) permitam a fixação dos aparelhos sanitários somente por dispositivos que facilitem a sua remoção para eventuais manutenções. Além das exigências enumeradas anteriormente o sistema predial de esgoto sanitário deve ser totalmente separado do sistema predial de águas pluviais e deve ser evitada a passagem das tubulações de esgoto em ambientes de permanência prolongada; porém, caso isto não seja possível, devem ser tomadas medidas para atenuar a transmissão de ruído para os referidos ambientes. 3.3. Componentes dos sistemas prediais de esgoto sanitário A NBR 8160 divide os sistemas prediais de esgoto sanitário em subsistema de coleta e transporte e em subsistema de ventilação, cujos principais componentes são mostrados na Figura 3.1. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 6 Figura 3.1. Principais componentes dos sistemas prediais de esgoto sanitário Fonte: ABNT (1983) 3.3.1. Subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário O subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário é composto pelo conjunto de aparelhos sanitários, tubulações e acessórios destinados a captar o esgoto sanitário e conduzi-lo a um destino adequado. 3.3.1.1. Aparelhos sanitários Aparelhos ligados à instalação predial e destinados ao uso de água para fins higiênicos, para receber dejetos ou águas servidas. Os principais aparelhos sanitários são: a bacia sanitária, o bidê, o mictório, o lavatório, a pia de cozinha, o tanque e as máquinas de lavar louça ou roupa. No projeto de instalações de esgoto devem ser observadas as informações dos fabricantes dos aparelhos sanitários com relação as cotas de instalação desses e de seus respectivos ramais de descarga. 3.3.1.2. Desconectores Todos os aparelhos sanitários devem ser protegidos por desconectores, a fim de impedir a passagem de gases para os ambientes da edificação. Esses dispositivos podem atender a um aparelho ou a um conjunto de aparelhos de uma mesma unidade autônoma. O sifão, a caixa sifonada e o ralo sifonado são exemplos de desconectores como ilustra a Figura 3.2. Aparelhos sanitários que possuem um desconector como parte integrante de sua estrutura, como é o caso das bacias sanitárias, dispensam a utilização de dispositivos externos. (a) sifão (b) caixa sifonada (c) ralo sifonado Figura 3.2. Exemplos de desconectores Fonte: TIGRE (2007) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 7 De acordo com a NBR 8160 (ABNT, 1999) a altura do fecho hídrico dos desconectores deve ser de no mínimo 50 mm, como mostra a Figura 3.3 para um sifão e a Figura 3.4 para uma caixa sifonada. O ralo sifonado, normalmente utilizado para captação dos efluentes do chuveiro, não atende a esta altura e por este motivo deve ter sua tubulação de saída interligada a uma caixa sifonada a fim de impedir a passagem de gases da tubulação primária para o ambiente. Figura 3.3. Vista em corte de um sifão Fonte: adaptado de ABNT (1983) Figura 3.4. Vista em corte de uma caixa sifonada Fonte: adaptado de ABNT (1983) 3.3.1.3. Ramais de descarga e de esgoto Os trechos horizontais previstos no subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário devem possibilitar o escoamento por gravidade, devendo, para isso, apresentar uma declividade constante e de no mínimo: • 2% para tubulações com diâmetro nominal igual ou inferior a 75 mm; e • 1% para tubulações com diâmetro nominal igual ou superior a 100 mm. As mudanças de direção nos trechos horizontais devem ser feitas com conexões com ângulo central igual ou inferior a 45º, e nos trechos verticais (plano vertical para plano horizontal e vice-versa) com conexões com ângulo central igual ou inferior a 90º (ABNT, 1999). Os ramais de descarga e de esgoto não devem ser ligados a inspeção existente em joelho ou curva (Figura 3.5) ao ramal de descarga da bacia sanitária. Figura 3.5. Joelho 90º com visita utilizado em bacias sanitárias Fonte: TIGRE (2007) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 8 Os ramais de descarga e de esgoto devem permitir fácil acesso para desobstrução e limpeza. Desse modo, podem ser utilizadas conexões com visita, como mostra a Figura 3.5, ou outras conexões dotadas de plugues em uma de suas extremidades, como mostra a Figura 3.6. (a) tê de inspeção (b) plug Figura 3.6. Conexões utilizadas para realizar desobstrução e limpeza de ramais de descarga e esgoto Fonte: TIGRE (2007) 3.3.1.4. Tubos de queda Os tubos de queda tem por finalidade conduzir os efluentes sanitários (por gravidade) nos deslocamentos verticais e devem ser instalados sempre que possível em um único alinhamento. Quando necessário, o desvio deve ser feito com conexões formando ângulo central igual ou inferior a 90º, de preferência com curvas de raio longo ou curvas de 45º (ABNT, 1999). A Figura 3.7 apresenta exemplos de desvios horizontais para tubos de queda. (a) com curvas de 45º (b) com curvas de 90º Figura 3.7. Exemplos de desvios nos tubos de queda Devem ser previstos tubos de queda especiais para pias de cozinha e máquinas de lavar louças providos de ventilação primária, os quais devem descarregar em caixas de gordura coletiva. Para edifícios de dois ou mais andares, caso os tubos de queda recebam efluentes contendo detergentes que provoquem a formação de espuma, devem ser adotadas soluções a fim de evitar o retorno de espuma para os ambientes sanitários, tais como: • não efetuar ligações de esgoto ou de ventilação nas regiões de ocorrência de sobrepressão; • os desvios para a horizontal devem ser executados com curvas de raio longo de 45º ou 90º; • instalar dispositivos que evitem o retorno de espuma. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 9 São consideradas regiões de ocorrência de sobrepressão as identificadas na Figura 3.8 e a seguir especificadas: • o trecho de comprimento igual a 40 diâmetros imediatamente a montante do desvio para a horizontal e o trecho de comprimento igual a 10 diâmetros imediatamente a jusante do mesmo desvio; • o trecho de comprimento igual a 40 diâmetros imediatamente a montante do desvio para a vertical e o trecho de comprimento igual a 10 diâmetros imediatamente a jusante do mesmo desvio; • o trecho de comprimento igual a 40 diâmetros imediatamente a montante da base do tubo de queda e o trecho de comprimento igual a 10 diâmetros, no coletor ou subcoletor, a jusante da mesma base; • os trechos a montante e a jusante do desvio na horizontal (em planta) com comprimento igual a 40 diâmetros; • o trecho da coluna de ventilação, para o caso de sistemas com ventilação secundária, com comprimento igual a 40 diâmetros, a partir da ligação da base da coluna com o tubo de queda ou ramal de esgoto. Figura 3.8. Regiões de ocorrência de sobrepressão Fonte: adaptado de ABNT (1999) 3.3.1.5. Subcoletor e coletor predial Os subcoletores e o coletor predial devem atender aos seguintes requisitos da NBR 8160: • o traçado dos trechos, sempre que possível, deve ser retilíneo, ou quando necessário devem ser feitos desvios com peças com ângulo igual ou inferior a 45º; • apresentar declividade mínima nos trechos de acordo com o estabelecido no item 3.3.1.3; • a declividade máxima a ser considerada nos trechos é de 5%; • não devem existir quaisquer dispositivos que possam causar dificuldades ao escoamento dos efluentes, tais como desconectores, sendo permitida a inserção de válvulas de retenção; • as interligações de ramais de descarga, ramais de esgoto e subcoletores devem ser feitas através de junções a 45º, quando as tubulações forem aparentes, e através de caixas de inspeção ou poços de visita, quando forem enterradas. 3.3.1.6. Caixa de gordura A caixa de gordura é um dispositivo complementar projetado para separar e reter substâncias gordurosas indesejáveis às redes de esgoto sanitário. Como qualquer caixa sifonada, é dividida em duas câmaras, uma receptora e outra vertedora, separadas por um septo não removível. Na câmara UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 10 receptora, as gorduras, graxas e óleos ficam depositadas na superfície do líquido, formando camadas que devem ser removidas periodicamente. A caixa de gordura deve ser instalada em local de fácil acesso e com boas condições de ventilação, com tampa hermética e de fácil remoção. É proibido o uso de caixas de gordura individuais nos andares dos edificíos, devendo ser adotada caixas de gordura coletivas no pavimento inferior dessas construções (ABNT, 1999). A Figura 3.9 mostra o projeto de uma caixa de gordura construída em alvenaria. Figura 3.9. Corte de uma caixa de gordura em alvenaria No mercado, há opções de caixas de gordura pré-fabricadas em argamassa, concreto e PVC. No entanto, a adoção de qualquer um desses dispositvos deve ser fundamentada com base em dimensionamento prévio específico para cada edificação. A Figura 3.10 mostra uma caixa de retenção de gordura em PVC, onde pode ser vista, também, a cesta utilizada para limpeza e remoção da gordura. (a) caixa e cesta para limpeza (b) vista em corte Figura 3.10. Caixa de retenção de gordura em PVC Fonte: adaptado de TIGRE (2007) 3.3.1.7. Caixa de inspeção A finalidade da caixa de inspeção é garantir a acessibilidade ao interior das tubulações e permitir mudanças de declividade e/ou direção. Para isso, devem ser respeitadas, no mínimo, as seguintes condições: UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 11 • a distância entre dois dispositivos de inspeção não deve ser superior a 25 m; • a distância entre a ligação do coletor predial com o coletor público e o dispositivo de inspeção mais próximo não deve ser superior a 15 m; • os comprimentos dos trechos dos ramais de descarga e de esgoto de bacias sanitárias, caixas de gordura e caixas sifonadas, medidos entre os mesmos e os dispositivos de inspeção não devem ser superiores a 10 m; • abertura (seção) suficiente para permitir desobstruções com equipamentos mecânicos de limpeza; • possuir tampa hermética removível. As caixas de inspeção podem ser utilizadas para receber efluentes fecais. As Figuras 3.11 e 3.12 ilustram, respectivamente, o projeto de uma caixa de inspeção em alvenaria e uma caixa de inspeção em PVC. Figura 3.11. Corte de uma caixa de inspeção em alvenaria (a) vista externa (b) vista em corte Figura 3.12. Caixa de inspeção/interligação em PVC Fonte: adaptado de TIGRE (2007) 3.3.2. Subsistema de ventilação O subsistema de ventilação é composto pelo conjunto de tubulações ou dispositivos destinados a encaminhar os gases para a atmosfera e evitar que os mesmos se encaminhem para os ambientes sanitários. Pode ser previsto de duas formas no projeto de instalações de esgoto: a) ventilação primária e secundária; ou b) somente ventilação primária. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 12 A ventilação primária é a proporcionada pelo ar que escoa no tubo de queda, o qual é prolongado até a atmosfera, constituindo a tubulação de ventilação primária. Caso se adote essa estratégia de ventilação, será necessário verificar sua suficiência através do modelo apresentado no Anexo C da NBR 8160 (ABNT, 1999). A ventilação secundária consiste em ramais e colunas de ventilação que interligam os ramais de descarga ou de esgoto à ventilação primária ou que são prolongados acima da cobertura do edifício, ou então pela utilização de dispositivos de admissão de ar (VAA). As Figuras 3.13 e 3.14 apresentam tipos de ventilação secundária. (a) planta (b) vista A Figura 3.13. Exemplo de ventilação secundária com dispositivo de admissão de ar (VAA) Fonte: ABNT (1999) Figura 3.14. Exemplo de ventilação secundária com ramais e coluna de ventilação Fonte: ABNT (1999) A extremidade aberta de um tubo ventilador primário ou coluna de ventilação, deve estar situada acima da cobertura, conforme mostra a Figura 3.15, e a não menos de 4,00 m de qualquer janela, porta ou vão de ventilação, salvo se elevada acima de 1,00 m das vergas dos respectivos vãos. No topo do tubo ventilador ou coluna de ventilação deve ser instalado um terminal chaminé, tê ou outro dispositivo que impeça a entrada de água pluvial no subsistema de ventilação. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 13 Figura 3.15. Prolongamento do tubo de queda ou coluna de ventilação Fonte: ABNT (1999) A NBR 8160 elenca uma série de outros requisitos para concepção do projeto do subsistema de ventilação, dentre os quais citam-se alguns: • toda coluna de ventilação deve ter diâmetro uniforme; • o tubo ventilador e a coluna de ventilação devem ser verticais e, quando necessárias as mudanças de direção devem ser feitas mediante curvas de ângulo central não superior a 90º; • em prédios de um só pavimento deve existir pelo menos um tubo ventilador, ligado diretamente a uma caixa de inspeção, devendo-se prever a ligação de todos os desconectores a um elemento ventilado, respeitando-se as distâncias máximas indicadas na Tabela 3.1; • quando não for conveniente o prolongamento de cada tubo ventilador acima da cobertura, pode ser usado um barrilete de ventilação, executado com aclive mínimo de 1%; • as ligações dos ramais de ventilação à coluna de ventilação devem ser feitas conforme ilustram as Figuras 3.16 a 3.18; • bacias sanitárias instadas em bateria, devem ser ventiladas por um tubo ventilador de circuito ligando a coluna de ventilação ao ramal de esgoto na região entre a última e a penúltima bacias sanitárias, conforme indicado na Figura 3.19; • quando o ramal de esgoto servir a mais de três bacias sanitárias e houver aparelhos em andares superiores descarregando no tubo de queda, é necessária a instalação de tubo ventilador suplementar, ligando o tubo ventilador de circuito ao ramal de esgoto na região entre o tubo de queda e a primeira bacia sanitária (Figura 3.19). Tabela 3.1. Distância máxima de um desconector ao tubo ventilador Diâmetro nominal do ramal de descarga (mm) Distância máxima (m) 40 1,00 50 1,20 75 1,80 100 2,40 Fonte: ABNT (1999) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 14 Figura 3.16. Ligação de ramal de ventilação Fonte: ABNT (1999) Figura 3.17. Ligação de ramal de ventilação - Impossibilidade de ventilação do ramal de descarga da bacia sanitária Figura 3.18. Dispensa de ventilação de ramal de descarga da bacia sanitária UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 15 Figura 3.19. Ventilação em circuito Fonte: ABNT (1999) 3.4. Dimensionamento dos componentes dos sistemas prediais de esgoto sanitário As tubulações e componentes dos sistemas prediais de esgoto sanitário podem ser dimensionados pelo método das unidades de Hunter de contribuição (UHC) ou pelo método hidráulico apresentado no Anexo B da NBR 8160. 3.4.1. Subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário A seguir é sugerido um roteiro de dimensionamento para o subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário baseado no método das unidades de Hunter de contribuição (ABNT, 1999). 1o Verificar o número de unidades de Hunter de contribuição e definir o diâmetro nominal mínimo do ramal de descarga para cada aparelho sanitário através da Tabela 3.2. Caso existam aparelhos sanitários não relacionados na Tabela 3.2, devem ser estimadas as UHC correspondentes através dos valores indicados na Tabela 3.3. 2o Definir a posição das caixas sifonadas e os ramais de descarga interligados a elas. 3o Apurar o número de UHC para cada caixa sifonada em função dos ramais de descarga interligados. 4o Determinar o diâmetro para cada caixa sifonada através da Tabela 3.4. 5o Determinar o diâmetro nominal dos ramais de esgoto através da Tabela 3.5. Observação: o ramal de esgoto é a tubulação primária que recebe os efluentes diretamente dos ramais de descarga ou a partir de um desconector, como por exemplo de uma caixa sifonada. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 16 Tabela 3.2. Unidades de Hunter de Contribuição para aparelhos sanitários Aparelho sanitário Número de unidades de Hunter de contribuição (UHC) Diâmetro nominal mínimo do ramal de descarga (mm) Bacia sanitária 6 100 Banheira de residência 2 40 Bebedouro 0,5 40 Bidê 1 40 Chuveiro de residência 2 40 Chuveiro coletivo 4 40 Lavatório de residência 1 40 Lavatório de uso geral 2 40 Mictório com válvula de descarga 6 75 Mictório com caixa de descarga 5 50 Mictório com descarga automática 2 40 Mictório tipo calha (por metro) 2 50 Pia de cozinha residencial 3 50 Pia de cozinha industrial - preparação 3 50 Pia de cozinha industrial - lavagem 4 50 Tanque de lavar roupas 3 40 Máquina de lavar louças 2 50 Máquina de lavar roupas 3 50 Fonte: ABNT (1999) Tabela 3.3. Unidades de Hunter de contribuição para outros aparelhos sanitários Diâmetro nominal mínimo do ramal de descarga (mm) Número de unidades de Hunter de contribuição (UHC) 40 2 50 3 75 5 100 6 Fonte: ABNT (1999) Tabela 3.4. Diâmetro nominal da caixa sifonada em função do número máximo de UHC Número máximo de unidades de Hunter de contribuição (UHC) Diâmetro nominal da caixa sifonada (mm) 6 100 10 125 15 150 Fonte: adaptado de ABNT (1999) Tabela 3.5. Dimensionamento de ramais de esgoto Diâmetro nominal mínimo do ramal de descarga (mm) Número de unidades de Hunter de contribuição (UHC) 40 3 50 6 75 20 100 160 Fonte: ABNT (1999) 6o Levantar o número de UHC para cada tubo de queda em função dos ramais de descarga e de esgoto interligados. 7o Determinar o diâmetro nominal dos tubos de queda através da Tabela 3.6. Quando os tubos de queda apresentarem desvios da vertical, devem ser dimensionados da seguinte forma: a) quando o desvio formar ângulo igual ou inferior a 45º com a vertical o tubo de queda é dimensionado com os valores indicados na Tabela 3.6 (ver Figura 3.7.a, pág. 8); UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 17 b) quando o desvio formar ângulo superior a 45º com a vertical deve-se dimensionar as partes do tubo de queda acima e abaixo do desvio de acordo com os valores da Tabela 3.6 e a parte horizontal do desvio de acordo com os valores da Tabela 3.7 (ver Figura 3.7.b, pág. 8). Tabela 3.6. Dimensionamento de tubos de queda Diâmetro nominal do tubo (mm) Número máximo de unidades de Hunter de contribuição (UHC) Prédio de até três pavimentos Prédio com mais de três pavimentos 40 4 8 50 10 24 75 30 70 100 240 500 150 960 1900 200 2200 3600 250 3800 5600 300 6000 8400 Fonte: ABNT (1999) Exercício 3.1. Determinar os diâmetros dos ramais de descarga, ramais de esgoto, caixas sifonadas, ramal de ventilação, coluna de ventilação e tubo de queda para o banheiro residencial esquematizado a seguir. Indicar o sentido de escoamento e a inclinação dos ramais de descarga e de esgoto. 8o Apurar o número de UHC para cada subcoletor e para o coletor predial. No dimensionamento do coletor predial e dos subcoletores em prédios residenciais, pode ser considerado apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro para a somatória do número de unidades de Hunter de contribuição. Nos demais casos, devem ser considerados todos os aparelhos contribuintes para o cálculo de UHC. 9o Determinar o diâmetro nominal dos subcoletores e do coletor predial através da Tabela 3.7. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 18 Tabela 3.7. Dimensionamento de subcoletores e coletor predial Diâmetro nominal do tubo (mm) Número máximo de unidades de Hunter de contribuição em função das declividades mínimas (%) 0,5 1 2 4 100 - 180 216 250 150 - 700 840 1000 200 1400 1600 1920 2300 250 2500 2900 3500 4200 300 3900 4600 5600 6700 400 7000 8300 10000 12000 Fonte: ABNT (1999) 10o Definir as dimensões dos dispositivos complementares. São dispositivos complementares as caixas de gordura, os poços de visita e as caixas de inspeção. Esses dispositivos devem ser perfeitamente impermeabilizados, providos de tampa de fecho hermético e construídos de materiais não atacáveis pelo esgoto. a) Caixas de gordura As caixas de gordura devem ser dimensionadas de acordo com os valores da Tabela 3.8 em função do número de cozinhas atendidas pelo dispositivo. Para a coleta de mais de 12 cozinhas, ou ainda, para cozinhas de restaurantes, escolas, hospitais, quartéis, entre outros estabelecimentos, deve ser prevista caixa de gordura especial, de formato prismático e com base retangular, dimensionada através da equação 3.1. V = 2N + 20 (3.1) Onde: V é o volume da câmara de retenção de gordura (litros); N é o número de pessoas servidas pelas cozinhas que contribuem para a caixa de gordura no turno em que existe o maior afluxo. Observação: a caixa de gordura especial deve possuir altura molhada de 60 cm e distância mínima entre o septo e a saída de 20 cm. Tabela 3.8. Dimensões das caixa de gordura em função do número de cozinhas atendidas Tipo Número de cozinhas Diâmetro interno (cm) Parte submersa do septo (cm) Diâmetro nominal da tubulação de saída (mm) Volume de retenção (litros) pequena 1 30 20 75 18 simples 1 ou 2 40 20 75 31 dupla 2 a 12 60 35 100 120 especial mais de 12 - 40 100 - Fonte: ABNT (1999) b) Caixas de inspeção As caixas de inspeção devem ter: • profundidade máxima de 100 cm; • formato prismático, de base quadrada ou retangular, de lado interno mínimo de 60 cm, ou cilíndrica com diâmetro interno mínimo de 60 cm; • fundo constituído de modo a assegurar rápido escoamento e evitar formação de sedimentos. c) Poços de visita Os poços de visita devem ter: • profundidade maior que 100 cm; • formato prismático, de base quadrada ou retangular, de lado interno mínimo de 110 cm, ou cilíndrica com diâmetro interno mínimo de 110 cm; UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 19 • degraus que permitam o acesso ao seu interior; • fundo constituído de modo a assegurar rápido escoamento e evitar formação de sedimentos; • duas partes, quando a profundidade total for igual ou inferior a 180 cm, sendo a parte inferior formada pela câmara de trabalho (balão) de altura mínima de 150 cm, e a parte superior formada pela câmara de acesso, ou chaminé de acesso, com diâmetro interno mínimo de 60.cm. 3.4.2. Subsistema de ventilação A seguir é sugerido um roteiro de dimensionamento para o subsistema de ventilação baseado no método das unidades de Hunter de contribuição. Esse roteiro não deve ser utilizado caso o dimensionamento do subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário tenha sido feito pelo método hidráulico. Neste caso, deve ser utilizado o método de dimensionamento apresentado no Anexo D da NBR 8160. 1o Levantar o número de unidades de Hunter de contribuição para cada ramal de ventilação. 2o Determinar o diâmetro nominal dos ramais de ventilação através da Tabela 3.9. Caso exista tubo ventilador de circuito, seu diâmetro nominal deverá ser determinado através da Tabela 3.9. Sendo necessário tubo ventilador suplementar, seu diâmetro nominal deverá ser maior ou igual a metade do ramal de esgoto a que estiver ligado. Tabela 3.9. Dimensionamento de ramais de ventilação Grupo de aparelhos sem bacias sanitárias Grupo de aparelhos com bacias sanitárias Número de unidade de Hunter de contribuição (UHC) Diâmetro nominal do ramal de ventilação (mm) Número de unidade de Hunter de contribuição (UHC) Diâmetro nominal do ramal de ventilação (mm) Até 12 40 Até 17 50 13 a 18 50 18 a 60 75 19 a 36 75 - - Fonte: ABNT (1999) 3o Apurar o número total de UHC e o comprimento de cada coluna de ventilação. Observação: inclui-se no comprimento da coluna de ventilação, o trecho do tubo ventilador primário entre o ponto de inserção da coluna e a extremidade aberta do tubo ventilador. 4o Determinar o diâmetro nominal das colunas de ventilação através da Tabela 3.10. Caso exista tubo ventilador de alívio, seu diâmetro nominal deverá ser igual ao diâmetro nominal da coluna de ventilação a que estiver ligado. 5o Quantificar o número de UHC para cada trecho do barrilete de ventilação (caso este exista). O número de UHC de cada trecho do barrilete de ventilação é a soma das unidades de todos os tubos ventiladores servidos pelo trecho e o comprimento a considerar é o mais extenso da base da coluna de ventilação mais distante da extremidade aberta do barrilete, até essa extremidade. 6o Determinar o diâmetro nominal de cada trecho do barrilete de ventilação através da Tabela 3.10. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 20 Tabela 3.10. Dimensionamento de colunas e barriletes de ventilação Diâmetro nominal do tubo de queda ou ramal de esgoto (mm) Número de unidades de Hunter de contribuição (UHC) Diâmetro nominal mínimo do tubo de ventilação (mm) 40 50 75 100 150 200 250 300 Comprimento permitido (m) 40 8 46 - - - - - - - 40 10 30 - - - - - - - 50 12 23 61 - - - - - - 50 20 15 46 - - - - - - 75 10 13 46 317 - - - - - 75 21 10 33 247 - - - - - 75 53 8 29 207 - - - - - 75 102 8 26 189 - - - - - 100 43 - 11 76 299 - - - - 100 140 - 8 61 229 - - - - 100 320 - 7 52 195 - - - - 100 530 - 6 46 177 - - - - 150 500 - - 10 40 305 - - - 150 1100 - - 8 31 238 - - - 150 2000 - - 7 26 201 - - - 150 2900 - - 6 23 183 - - - 200 1800 - - - 10 73 286 - - 200 3400 - - - 7 57 219 - - 200 5600 - - - 6 49 186 - - 200 7600 - - - 5 48 171 - - 250 4000 - - - - 24 94 293 - 250 7200 - - - - 18 73 225 - 250 11000 - - - - 16 60 192 - 250 15000 - - - - 14 55 174 - 300 7300 - - - - 9 37 116 287 300 13000 - - - - 7 29 90 219 300 20000 - - - - 6 24 76 186 300 26000 - - - - 5 22 70 152 Fonte: ABNT (1999) Exercício 3.2. Projetar o sistema de esgoto sanitário do banheiro abaixo. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 21 Exercício 3.3. Projetar as instalações prediais de esgoto sanitário da residência unifamiliar ilustrada abaixo. Identificar na planta baixa: as tubulações com seus respectivos diâmetros, a(s) caixa(s) sifonada(s), a caixa de gordura e a(s) caixa(s) de inspeção. Na planta de situação esquematizar a tubulação externa (subcoletores e coletor predial) e a ligação com o coletor público. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 22 Exercício 3.3. (continuação) Exercício 3.4. Projetar o sistema de esgoto sanitário do banheiro abaixo. Cada chuveiro deverá possuir dispositivo individual para coleta de esgoto. Edifício multifamiliar. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 23 Exercício 3.5. Projetar as instalações de esgoto sanitário da cozinha e da área de serviço de um edifício residencial. Exercício 3.6. Dimensionar os tubos de queda TQ1, TQ2 e TG1, as colunas de ventilação CV1 e CV2, os subcoletores e o coletor predial, e a caixa de gordura do edifício residencial abaixo. Considerar declividade de 1% para os subcoletores e para o coletor predial no sentido do coletor público. Observação: todos os pavimentos possuem os mesmos aparelhos sanitários. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 24 Exercício 3.7. Os tubos de queda do exercício 3.6 são do edifício cuja planta de locação está abaixo representada. Posicionar as caixas de inspeção e a caixa de gordura, e dimensionar os subcoletores e o coletor predial que ligará o esgoto doméstico ao coletor público. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 25 3.5. Disposição dos efluentes do coletor predial A disposição do efluente do coletor predial de um sistema de esgoto sanitário deve ser feita em rede pública de coleta de esgoto sanitário (quando ela existir) ou em sistema particular de tratamento de esgoto (ABNT, 1999). O sistema particular de tratamento deve ser concebido em função das características do esgoto gerado na edificação e de acordo com a normalização brasileira pertinente. Em residências, edifícios residenciais, comerciais e conjuntos habitacionais, o esgoto doméstico (ou sanitário) costuma ser tratado em tanques sépticos e a disposição final dos efluentes ocorre em sumidouros ou em valas de infiltração. De forma geral, o sistema de tratamento é composto de: • tratamento primário: tanque séptico; • tratamento complementar: filtro anaeróbio, filtro aeróbio, vala de filtração, filtro de areia, escoamento superficial, desinfecção; • disposição final: sumidouro, vala de infiltração, corpos de água, reuso, canteiro de infiltração, galeria de águas pluviais. Convém ressaltar que o esgoto doméstico é formado por todos os despejos de cozinhas, lavanderias, chuveiros, lavatórios, bidês, banheiras, mictórios e ralos de pisos internos de uma edificação. O esgoto doméstico possui os aspectos e as características de água suja, de cor cinzenta. Essa coloração pode se alterar de cinza claro para escuro à medida que ocorre a fermentação anaeróbia, com a redução do oxigênio dissolvido e exalação de mau cheiro devido à formação de gases (MACINTYRE, 1996; SANEPAR, 2000). As bactérias encontradas nos esgotos podem ser de um dos seguintes tipos: a) aeróbias: retiram oxigênio do ar, diretamente da atmosfera ou do ar dissolvido na água, consumindo matéria orgânica e formando produtos estáveis; b) anaeróbias: não retiram oxigênio do ar e sim de compostos orgânicos e inorgânicos, os quais perdem, portanto, o oxigênio de suas moléculas; c) facultativas: podem viver tanto em meios dos quais possam retirar oxigênio, como retirar este oxigênio de substâncias que o contêm. Percebe-se portanto, que sem oxigênio não há condição para a estabilização da matéria orgânica existente no esgoto. Essa avidez de oxigênio para atender o metabolismo das bactérias e a transformação da matéria orgânica chama-se Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). A DBO é, assim, um índice de concentração de matéria orgânica presente na água e, por conseqüência, um indicativo dos seus efeitos na poluição (MACINTYRE, 1996). Quanto maior a poluição da água por esgoto sanitário, maior a quantidade de matéria orgânica presente e maior será a demanda de oxigênio para estabilizar essa matéria orgânica. À medida que ocorre a estabilização da matéria orgânica, diminui a DBO. Sua determinação se realiza medindo-se a quantidade de oxigênio consumida em uma amostra de água a 20ºC, durante 5 dias, que simbolicamente se representa por DBO5,20. Nos esgotos domésticos, a DBO5,20 varia de 100 a 300 mg/litro e, quando o tratamento é eficiente, a redução pode situar a DBO5,20 entre 20 e 30 mg/litro. A eficiência do tratamento é a relação expressa entre a redução de parâmetros característicos de esgoto, tais como os sólidos em suspensão e a DBO, após o tratamento, e os valores dessas mesmas grandezas para o esgoto bruto, isto é, não tratado (MACINTYRE, 1996). 3.5.1. Tanque séptico O tanque séptico (ou fossa séptica) é uma unidade de tratamento de esgoto doméstico, construída em alvenaria (ou outro material estanque), que detêm os despejos por um período de tempo estabelecido, permitindo a decantação dos sólidos, retenção de material graxo (ácidos encontrados na gordura animal e vegetal, sabões, detergentes, xampus), promovendo a transformação bioquímica em substâncias e compostos mais simples e estáveis (ANDRADE FILHO, 2003; MACINTYRE, 1996). UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 26 3.5.1.1. Processo de funcionamento Todos os despejos do esgoto doméstico são encaminhados para o tanque séptico através do coletor predial. No interior do tanque, esses despejos deslocam-se horizontalmente e com pequena velocidade, nele permanecendo por um período de tempo que pode variar de 12 a 24 horas, dependendo da contribuição diária de esgoto (ABNT, 1993; SANEPAR, 2000). A pequena velocidade de escoamento do esgoto permite que os sólidos mais pesados dirijam-se ao fundo do tanque para formar o lodo, e que os menos pesados subam para flutuar na massa líquida, constituindo a escuma. O lodo acumulado no fundo sofre ação das bactérias anaeróbias, isto é, sofre digestão anaeróbia e se transforma em substâncias sólidas parcialmente mineralizadas, que se liquefazem e formam gases. Por fim, o lodo digerido fica com seu volume bastante reduzido e o líquido, parcialmente clarificado, pode ser conduzido para a sua disposição final (SANEPAR, 2000). A Figura 3.20 ilustra o processo descrito anteriormente. Figura 3.20. Funcionamento geral de um tanque séptico Fonte: ABNT (1993) De acordo com Macintyre (1996) a eficiência do tratamento do tanque séptico é baixa e por este motivo o seu efluente deve receber uma destinação final adequada de modo que não possa ocorrer contaminação de fontes de água e de plantações de alimentos. O autor elenca a eficiência do tratamento para os seguintes parâmetros de controle: • redução da DBO: 30 a 60%; • redução de coliformes: 40 a 60%; • remoção de sólidos em suspensão: 50 a 70%; • remoção de graxas e gorduras: 70 a 90%. 3.5.1.2. Requisitos gerais O uso do sistema de tanque séptico somente é indicado em área desprovida de rede pública de coleta ou para retenção prévia dos sólidos sedimentáveis quando a rede existente não tem diâmetro e/ou declividade suficiente para o transporte dessas partículas. É proibido o encaminhamento de águas pluviais ao tanque séptico, assim como de vazões afluentes que possam causar interferência negativa no processo de tratamento (ABNT, 1993). UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 27 Os tanques sépticos devem ser localizados, preferencialmente, na frente das edificações para facilitar a limpeza e futura ligação ao coletor público. Além disso, deve-se observar as seguintes distâncias horizontais mínimas: • 1,50 m de construções, limites do lote, sumidouro, vala de infiltração e ramal predial de água; • 3,00 m de árvores e de qualquer ponto da rede pública de abastecimento de água; • 15,00 m de poços freáticos e de corpos de água de qualquer natureza. 3.5.1.3. Tipos e dimensões de tanques sépticos A NBR 7229 classifica os tanques sépticos em função da compartimentação de suas câmaras em dois tipos: • tanque séptico de câmara única: unidade de tratamento de apenas um compartimento; e • tanque séptico de câmaras em série: unidade de tratamento com dois ou mais compartimentos dispostos seqüencialmente no sentido do fluxo do líquido e interligados adequadamente, nos quais ocorre, conjunta e decrescentemente, o processo de tratamento. Azevedo Netto e Oliveira Melo (1988) apontam como vantagens para o tanque séptico de câmara única o menor custo de construção e a viabilidade de industrialização, e para os tanques sépticos compartimentados, a maior proteção contra o arrastamento de sólidos suspensos para o efluente, melhorando, dessa forma, a remoção de sólidos em suspensão. Quanto à geometria, os tanques sépticos podem ser cilíndricos ou prismáticos retangulares. Os cilíndricos são empregados em situações onde se pretende minimizar a área útil em favor da profundidade; e os prismáticos retangulares, nos casos em que sejam desejáveis maior área horizontal e menor profundidade (ABNT, 1993). O emprego de câmaras múltiplas em série é recomendado para tanques de pequeno a médio volume, servindo até 30 pessoas (ABNT, 1993). Para observância de melhor desempenho quanto à qualidade dos efluentes, recomendam-se os seguintes números de câmaras: a) tanques cilíndricos: três câmaras em série; b) tanques prismáticos retangulares: duas câmaras em série. As dimensões internas dos tanques devem observar o que segue: • profundidade útil (altura útil): entre os valores mínimos e máximos da Tabela 3.11; • diâmetro interno mínimo: 1,10 m; • largura interna mínima: 0,80 m; • relação comprimento/largura (para tanques retangulares): mínimo 2:1; máximo 4:1. Tabela 3.11. Profundidade útil mínima e máxima, por faixa de volume útil Volume útil (m³) Profundidade útil mínima (m) Profundidade útil máxima (m) Até 6,0 1,20 2,20 De 6,0 a 10,0 1,50 2,50 Acima de 10,0 1,80 2,80 Fonte: ABNT (1993) Além das dimensões mencionadas, todo tanque deve ter pelo menos uma abertura de inspeção com a menor dimensão igual ou superior a 60 cm, para permitir a remoção do lodo e da escuma acumulados, e também para a desobstrução dos dispositivos internos. A menor dimensão das demais aberturas deve ser igual ou superior a 20 cm. As aberturas devem possuir tampa, estar posicionadas de modo que permitam acesso direto aos dispositivos de entrada e saída de esgoto e possuir um raio máximo de abrangência na horizontal de 1,50 m (ABNT, 1993). As Figuras 3.21 e 3.22 apresentam detalhes e dimensões de tanques sépticos prismáticos retangulares. Os elementos identificados nos desenhos correspondem a seguinte relação: • H: altura interna total; • h: altura útil; • L: comprimento interno total; • W: largura interna total (≥ 80 cm); • V: volume útil; UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 28 • n: número de aberturas em cada parede; • d: altura da abertura (≥ 3 cm); • f: largura da abertura (≥ 3 cm); • e: distância vertical da extremidade superior da abertura ao nível do líquido (≥ 30 cm); • g: distância vertical da extremidade inferior da abertura à soleira do tanque séptico. (a) corte AA’ (b) planta baixa Figura 3.21. Esquema de um tanque séptico retangular de câmara única Fonte: adaptado de ABNT (1993) Os tanques prismáticos com câmaras em série devem comunicar-se mediante aberturas com área equivalente a 5% da seção vertical útil do tanque, no plano de separação entre elas. A distância vertical mínima da extremidade inferior da abertura à soleira do tanque séptico deve ser igual a metade da altura útil para tanques dimensionados para limpeza em intervalos de até 3 anos, e dois terços da altura útil para tanques dimensionados para limpeza em intervalos acima de 3 anos (ABNT, 1993). UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 29 (a) corte AA’ (b) planta baixa Figura 3.22. Esquema de um tanque séptico retangular com duas câmaras em série Fonte: adaptado de ABNT (1993) 3.5.1.4. Dimensionamento de tanques sépticos O dimensionamento do tanque séptico consiste em determinar o seu volume útil e a partir deste, atribuir dimensões compatíveis à(s) sua(s) câmara(s) de acordo com os requisitos previstos na NBR.7229 (1993). O volume útil é o espaço interno mínimo necessário ao correto funcionamento do tanque, correspondente à somatória dos volumes destinados à digestão, decantação e armazenamento de escuma, calculado através da equação 3.2. V = 1000 + N ( CT + K Lf ) (3.2) Onde: V é o volume útil (litros); N é o número de pessoas ou unidades de contribuição; UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 30 C é a contribuição de esgotos (litros/dia x unidade), ver Tabela 3.12; T é o período de detenção (em dias), ver Tabela 3.13; K é a taxa de acumulação de lodo digerido equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco (dias), ver Tabela 3.14; Lf é a contribuição de lodo fresco (litros/dia x unidade de contribuição), ver Tabela 3.12. Observação 1: no caso de tanque séptico com duas câmaras em série, o volume útil é calculado como se fosse um tanque séptico de câmara única, acrescido de 30%. Observação 2: no cálculo da contribuição de esgotos para prédios em que haja, simultaneamente, ocupantes permanentes e temporários, a vazão total de contribuição resulta da soma das vazões correspondentes para cada tipo de ocupante; e a faixa de temperatura para escolha da variável K, é a correspondente a média de temperatura do mês mais frio do ano, em graus Celsius. Tabela 3.12. Contribuição diária de esgoto (C) e de lodo fresco (Lf) por tipo de prédio e ocupante Prédio Unidade Contribuição de esgotos (C) - (litros/dia) Lodo fresco (Lf) - (litros/dia) 1. Ocupantes permanentes Residência - padrão alto pessoa 160 1 Residência - padrão médio pessoa 130 1 Residência - padrão baixo pessoa 100 1 Hotel (exceto cozinha e lavanderia) pessoa 100 1 Alojamento provisório pessoa 80 1 2. Ocupantes temporários Fábrica em geral pessoa 70 0,3 Escritório pessoa 50 0,2 Edifícios públicos ou comerciais pessoa 50 0,2 Escolas e locais de longa permanência pessoa 50 0,2 Bares pessoa 6 0,1 Restaurantes e similares refeição 25 0,1 Cinemas, teatros e locais de curta permanência lugar 2 0,02 Sanitários públicos b.sanit. 480 4,0 Fonte: ABNT (1993) Tabela 3.13. Período de detenção dos despejos, por faixa de contribuição diária Contribuição diária (litros) Período de retenção Dias Horas Até 1500 1,00 24 De 1501 a 3000 0,92 22 De 3001 a 4500 0,83 20 De 4501 a 6000 0,75 18 De 6001 a 7500 0,67 16 De 7501 a 9000 0,58 14 Acima de 9000 0,50 12 Fonte: ABNT (1993) Tabela 3.14. Taxa de acumulação total de lodo (K), em dias, por intervalo entre limpezas Intervalo entre limpezas (anos) Valores de K por faixa de temperatura ambiente (t), em ºC t ≤ 10 10 ≤ t ≤ 20 t > 20 1 94 65 57 2 134 105 97 3 174 145 137 4 214 185 177 5 254 225 217 Fonte: ABNT (1993) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 31 Exercício 3.8. Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um restaurante localizado em Florianópolis, que serve 100 refeições por dia, prevendo uma limpeza do tanque a cada 3 anos. Exercício 3.9. Dimensionar um tanque séptico com duas câmaras em série para uma fábrica localizada em Cuiabá, que possui 280 empregados, prevendo uma limpeza do tanque anual. 3.5.2. Filtro anaeróbio O filtro anaeróbio consiste em um reator biológico com esgoto em fluxo ascendente, composto de uma câmara inferior vazia e uma câmara superior preenchida de meio filtrante submerso, onde atuam microorganismos facultativos e anaeróbios, responsáveis pela estabilização da matéria orgânica (ABNT, 1997). A Figura 3.23 ilustra um exemplo de filtro anaeróbio. Um exemplo de sistema de tratamento de esgoto de alta eficiência pode ser visto no TCC de Gladson Hoffmann da Silva, disponível no link http://www.labeee.ufsc.br/antigo/publicacoes/trabalhos_conclusao.php UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 32 (a) corte AA’ (b) planta baixa Figura 3.23. Exemplo de filtro anaeróbio Fonte: adaptado de FUNASA (2004) 3.5.2.1. Requisitos gerais A seguir são apresentados alguns requisitos estabelecidos pela NBR 13969 (ABNT, 1997) para o projeto de filtros anaeróbios. A altura total do leito filtrante (h), corresponde a altura do fundo falso (câmara inferior) somada a altura do meio filtrante (câmara superior) e, deve ser limitada a 1,20 m. O fundo falso deve possuir, no máximo, 0,60 m de altura, já incluída a espessura da laje. Quando não for possível construir o fundo falso, todo o volume do leito deverá ser preenchido por meio filtrante. Neste caso, o esgoto afluente deve ser introduzido e distribuído em todo o fundo do filtro através de tubos perfurados. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 33 A carga hidrostática mínima no filtro deve ser de 1 kPa (0,10 mca); portanto, o nível da saída do efluente do filtro deve estar 0,10 m abaixo do nível de saída do tanque séptico. A distribuição de esgoto afluente no fundo do filtro anaeróbio dever ser feita de acordo com uma das seguintes opções: a) tubos verticais com bocais inferiores perfurados, instalados a 0,30 m do plano de fundo do filtro (neste caso a área de fundo abrangida por cada bocal deve ser inferior a 3,00 m²); b) tubos perfurados (de PVC ou de concreto), instalados sobre o fundo inclinado do filtro, com inclinação igual a 1% no sentido do poço de drenagem. Os furos na laje do fundo falso devem possuir diâmetro de 2,5 cm. O espaçamento entre furos deve ser definido de modo que o somatório das áreas individuais correspondam, no mínimo, a 5% da área total do fundo falso. Caso sejam utilizados tubos perfurados, o diâmetro dos furos deve ser igual a 1.cm. A coleta de efluentes do filtro anaeróbio pode ser feita através de canaletas (tipo calha) ou por meio de tubos perfurados devidamente fixados e em altura pré-estabelecida. Os filtros anaeróbios devem ser limpos quando ocorrer a obstrução do leito filtrante. Assim, todos os filtros devem possuir um dispositivo que permita a drenagem, conforme os casos a seguir: a) filtros com fundo falso: tubo guia com diâmetro de 150 mm, para cada 3,00 m² de fundo; b) filtros com distribuição de esgoto com tubos perfurados: canaleta receptora com poço de drenagem e tampa removível. O filtro anaeróbio pode ser construído em concreto armado, plástico de alta resistência ou em fibra de vidro de alta resistência, de modo a não permitir a infiltração de água externa à zona reatora do filtro e vice-versa. São recomendados os seguintes materiais para o meio filtrante: pedra brita no 4 ou no 5, peças de plástico (em anéis ou estruturados) ou outros materiais resistentes ao meio agressivo. 3.5.2.2. Dimensionamento de filtros anaeróbios O volume útil do leito filtrante do filtro anaeróbio é obtido através da equação 3.3. Vu = 1,6 x N x C x T (3.3) Onde: Vu é o volume útil do leito filtrante (litros); N é o número de pessoas ou unidades de contribuição; C é a contribuição de esgotos (litros/dia x unidade de contribuição), ver Tabela 3.12; T é o tempo de detenção hidráulica (dias), ver Tabela 3.15; Observação: o volume útil mínimo do leito filtrante deve ser de 1000 litros. Tabela 3.15. Tempo de detenção hidráulica de esgotos (T), em dias, por faixa de vazão Vazão (litros/dia) Temperatura média do mês mais frio Abaixo de 15ºC Entre 15ºC e 25ºC Acima de 25ºC Até 1500 1,17 1,00 0,92 De 1501 a 3000 1,08 0,92 0,83 De 3001 a 4500 1,00 0,83 0,75 De 4501 a 6000 0,92 0,75 0,67 De 6001 a 7500 0,83 0,67 0,58 De 7501 a 9000 0,75 0,58 0,50 Acima de 9000 0,75 0,50 0,50 Fonte: ABNT (1997) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 34 Exercício 3.10. Dimensionar um filtro anaeróbio para o restaurante do exercício 3.8, sabendo que a temperatura média do mês mais frio do ano, para a cidade de Florianópolis, é de 13,0ºC. Exercício 3.11. Dimensionar um filtro anaeróbio para a fábrica do exercício 3.9, sabendo que a temperatura média do mês mais frio do ano, para a cidade de Cuiabá, é de 24,5ºC. 3.5.3. Vala de filtração É um sistema de tratamento biológico do efluente do tanque séptico, que consiste em um conjunto ordenado de caixa de distribuição, caixas de inspeção, tubulações superiores perfuradas na parte inferior, para distribuir o efluente sobre leito biológico filtrante (geralmente composto de areia), e tubulações inferiores perfuradas na parte superior, para coletar o efluente filtrado e encaminhá-lo à disposição final (ABNT, 1993; ABNT, 1997). A Figura 3.24 ilustra um exemplo de valas de filtração. 3.5.3.1. Requisitos gerais A seguir são apresentados alguns requisitos estabelecidos pela NBR 13969 (ABNT, 1997) para o projeto de valas de filtração. A vala de filtração se diferencia da vala de infiltração, porque suas paredes podem ser impermeabilizadas. É necessário, ainda, que seu funcionamento seja intermitente; desse modo, os intervalos de aplicação do efluente do tanque séptico na tubulação de distribuição devem ser iguais ou superiores a 6 horas. Para a aplicação intermitente de esgoto, recomenda-se o uso de uma caixa de reservação com emprego de uma pequena bomba de recalque ou dosador. O volume da caixa deve ser dimensionado de modo a permitir, no máximo, uma aplicação do efluente a cada 6 horas. A impermeabilização das UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 35 paredes laterais e do fundo da vala de filtração pode ser realizada com manta de PVC de modo a não contaminar o lençol freático. Para manutenção da condição aeróbia na vala de filtração e desobstrução dos poros do meio filtrante devem ser previstos tubos de exaustão nas linhas de tubulação e uso alternado das valas. Assim, o número mínimo de valas deve ser dois, cada um correspondendo a 100% da capacidade total necessária. As valas devem ser alternadas a cada três meses no máximo. Figura 3.24. Exemplo de valas de filtração Fonte: adaptado de FUNASA (2004) 3.5.3.2. Processo construtivo No sistema de tratamento complementar do efluente do tanque séptico, os detalhes construtivos exercem influência fundamental na durabilidade e funcionamento, devendo ser observados os seguintes aspectos: • tanto a tubulação de distribuição quanto a tubulação de coleta do efluente devem ser envoltas em camada de brita, para evitar a obstrução dos furos com a areia (meio filtrante); • a tubulação receptora do efluente filtrado deve ser assentada no fundo da vala de filtração; • nos terminais das valas de filtração devem ser instaladas caixas de inspeção; • as tubulações devem ser protegidas contra cargas rodantes, para não causar obstrução no sistema; • nos locais onde o terreno tem inclinação acentuada, como nas encostas de morro, as valas devem ser instaladas acompanhando as curvas de nível; • prever sobrelevação do solo, no reaterro da vala, de modo a evitar a erosão do reaterro com a chuva; • a camada de brita situada acima da camada de areia deve ser coberta de material permeável, tal como tela fina (tipo contra mosquito), antes do reaterro com solo, para não haver a mistura deste com a pedra. 3.5.3.3. Dimensionamento de valas de filtração a) Volume de contribuição de esgoto A vala de filtração deve ser dimensionada considerando o mesmo volume de contribuição adotado para o cálculo do tanque séptico, cujo valor é obtido através da equação 3.4. Vc = N x C (3.4) Onde: Vc é o volume de contribuição diário (litros/dia); N é o número de pessoas ou unidades de contribuição; C é a contribuição de esgotos (litros/dia x unidade de contribuição), ver Tabela 3.12. b) Área de filtração UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 36 A área de filtração da vala é a equivalente à superfície horizontal de apoio da tubulação receptora do efluente filtrado e pode ser calculada através da equação 3.5. Km VcAv = (3.5) Onde: Av é a área de filtração da vala (m²); Vc é o volume de contribuição diário (litros/dia); Km é a taxa máxima de aplicação diária (litros/m² x dia). Observação: a taxa de aplicação adotada não deve ser superior a 100 litros/m² x dia (ABNT, 1997). Figura 3.25. Seção transversal de uma vala de filtração Fonte: adaptado de ABNT (1997) e FUNASA (2004) Exercício 3.12. Dimensionar valas de filtração para o restaurante do exercício 3.8. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 37 3.5.4. Vala de infiltração É um sistema de disposição final do efluente do tanque séptico, que orienta sua infiltração no solo, através de um conjunto de tubulações assentado a uma determinada profundidade. Como utiliza o solo como meio filtrante, seu desempenho depende do grau de saturação por água e de características do solo do local onde será implantado o sistema (ABNT, 1997). A Figura 3.26 mostra valas de infiltração em planta e, também, em corte. Figura 3.26. Exemplo de valas de infiltração Fonte: adaptado de FUNASA (2004) A instalação de valas de infiltração deve ser precedida de avaliação técnica, de modo a não haver contaminação do aqüífero utilizado na região. Para tanto, o número máximo de sistemas tanque séptico / vala de infiltração deve ser limitado a 10 unidades (ABNT, 1997). 3.5.4.1. Requisitos gerais A seguir são apresentados alguns requisitos estabelecidos pela NBR 13969 (ABNT, 1997) para o projeto de valas de infiltração. Deve ser mantida uma distância mínima vertical de 1,50 m entre o fundo da vala de infiltração e o nível do lençol freático. Caso exista poço para captação de água, as valas de infiltração deverão manter uma distância horizontal de modo a permitir tempo de percurso do fluxo de água de três dias até atingir o poço. Para manutenção da condição aeróbia no interior da vala de infiltração devem ser previstos tubos de exaustão nas linhas de tubulação (Figura 3.26) e uso alternado das valas. Assim, o número mínimo de valas deve ser dois, cada um correspondendo a 100% da capacidade total necessária. É permitido optar por três valas, cada uma com 50% da capacidade total. As valas devem ser alternadas a cada seis meses no máximo. 3.5.4.2. Processo construtivo No sistema de disposição final do efluente no solo, os detalhes construtivos exercem influência fundamental na durabilidade e funcionamento, devendo ser observados os seguintes aspectos: • o fundo e as laterais da vala não devem ser compactados durante a sua construção; • as tubulações devem ser protegidas contra cargas rodantes, para não causar obstrução no sistema; • nos locais onde o terreno tem inclinação acentuada, como nas encostas de morro, as valas devem ser instaladas acompanhando as curvas de nível; • prever sobrelevação do solo, no reaterro da vala, de modo a evitar a erosão do reaterro com a chuva (Figura 3.27a); • a camada de brita deve ser coberta de material permeável, tal como tela fina, antes do reaterro com solo, para não haver a mistura deste com a pedra. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 38 Em local de alto índice pluviométrico deve ser evitado o ingresso de água pluvial nas valas de infiltração para não causar o desprendimento dos agentes patogênicos retidos, sendo necessário prever uma cobertura com material impermeável sobre a camada de pedra britada antes do aterro. Deve-se prever, também, sistema de drenagem da água pluvial em torno do campo de infiltração. (a) dimensões (b) comprimento de infiltração Figura 3.27. Seção transversal de uma vala de infiltração Fonte: adaptado de ABNT (1997) 3.5.4.3. Dimensionamento de valas de infiltração a) Volume de contribuição de esgoto A vala de infiltração deve ser dimensionada considerando o mesmo volume de contribuição adotado para o cálculo do tanque séptico, cujo valor é obtido através da equação 3.6. Vc = N x C (3.6) Onde: Vc é o volume de contribuição diário (litros/dia); N é o número de pessoas ou unidades de contribuição; C é a contribuição de esgotos (litros/dia x unidade de contribuição), ver Tabela 3.12. b) Taxa de percolação do solo (Kp) O dimensionamento do sistema de infiltração do efluente no solo depende, basicamente, das características do solo onde é instalada a vala de infiltração. No item 3.5.6 é apresentado um procedimento para estimar a taxa de percolação do solo (Kp). Depois de realizado o ensaio e obtido o coeficiente Kp, deve-se buscar junto a Tabela 3.16 a taxa máxima de aplicação diária (Km) para prosseguir o cálculo. Tabela 3.16. Conversão de valores de taxa de percolação em taxa de aplicação diária Taxa de percolação (Kp) - (min/m) Taxa máxima de aplicação diária (Km) - (litros/m² x dia) Taxa de percolação (Kp) - (min/m) Taxa máxima de aplicação diária (Km) - (litros/m² x dia) 40 ou menos 200 400 65 80 140 600 53 120 120 1200 37 160 100 1400 32 200 90 2400 24 Fonte: adaptado de ABNT (1997) c) Comprimento da vala de infiltração UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 39 O comprimento da vala de infiltração é determinado através da equação 3.7. CsxKm VcCv = (3.7) Onde: Cv é o comprimento da vala de infiltração (m); Vc é o volume de contribuição diário (litros/dia); Km é a taxa máxima de aplicação diária (litros/m² x dia); Cs é o comprimento da seção de infiltração, obtido conforme mostra a Figura 3.27b (m). Além do comprimento da vala de infiltração é importante atender os seguintes requisitos: • os tubos de distribuição devem ter diâmetro de 100 mm, com furos laterais de 10 mm de diâmetro; • a declividade do tubo de distribuição deve ser de 0,003 m/m para escoamento por gravidade; • o material de enchimento da vala pode ser pedra brita (do no 1 ao no 4) ou pedras com características correspondentes; • a distância, em planta, dos eixos centrais das valas de infiltração paralelas não deve ser inferior a 2 m. Exercício 3.13. Dimensionar valas de infiltração para o restaurante do exercício 3.8, sabendo que no teste para estimar a capacidade de percolação do solo, a diferença entre as duas últimas leituras foi de 10 mm em um intervalo de tempo de 10 minutos. 3.5.5. Sumidouro O sumidouro ou poço absorvente é uma unidade de depuração e de disposição final do efluente do tanque séptico. Por ser verticalizado, seu uso é recomendado somente nas áreas onde o lençol freático é profundo, de forma que possa ser garantida uma distância mínima de 1,50 m entre o seu fundo e o nível máximo do lençol freático (ABNT, 1997; SANEPAR, 2000). O sumidouro funciona de maneira contrária ao poço de água. Recebe o esgoto líquido no seu interior e através de suas paredes permite a infiltração no terreno, onde a maior parte das bactérias são retidas e eliminadas. Para a construção do poço, pode ser utilizada alvenaria de tijolos ou anéis de concreto, com juntas livres ou furos vazados, que permitam a infiltração do efluente do tanque séptico no solo com facilidade (SANEPAR, 2000). A Figura 3.28 ilustra um sumidouro projetado com anéis de concreto. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 40 Figura 3.28. Sumidouro com anéis de concreto 3.5.5.1. Dimensionamento de sumidouros O dimensionamento do sumidouro é semelhante ao da vala de infiltração. No entanto, se a taxa de percolação do solo (Kp) for menor que 500 min/m (solo arenoso), deve ser prevista uma camada filtrante para o sumidouro, executada com solo com Kp maior que 500 min/m (ABNT, 1997). De acordo com Silva (2004), no município de Florianópolis, a Divisão de Vigilância Sanitária recomenda que ao redor do sumidouro seja utilizada uma camada de, no mínimo, 50 cm de brita (paredes laterais e fundo). A altura útil e o diâmetro do sumidouro não devem levar em consideração a espessura dessa camada, como mostra a Figura 3.29. a) Volume de contribuição de esgoto O sumidouro deve ser dimensionado considerando o mesmo volume de contribuição adotado para o cálculo do tanque séptico, cujo valor é obtido através da equação 3.6, apresentada no item 3.5.4.3. b) Taxa de percolação do solo (Kp) No item 3.5.6 é apresentado um procedimento para estimar a taxa de percolação do solo (Kp). Depois de realizado o ensaio e obtido o coeficiente Kp, deve-se buscar junto à Tabela 3.16, apresentada no item 3.5.4.3, a taxa máxima de aplicação diária (Km) para prosseguir o cálculo. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 41 Figura 3.29. Sumidouro com camada de brita nas paredes laterais Fonte: adaptado de FUNASA (2004) c) Altura útil A altura útil do sumidouro deve ser determinada de modo a manter distância vertical mínima de 1,50.m entre o fundo do poço e o nível máximo do aqüífero. O valor a ser considerado, é a diferença entre a cota da geratriz inferior do tubo de entrada de esgoto no sumidouro e a cota no nível de fundo do poço. Caso haja necessidade de reduzir a altura útil devido à proximidade do aqüífero, pode-se reduzir tanto o diâmetro quanto a altura do sumidouro, aumentando, porém, o número unidades a fim de atender a área de infiltração necessária, como mostra a Figura 3.30. Figura 3.30. Exemplo de instalação de diversos sumidouros d) Área de infiltração A área de infiltração do sumidouro é a soma da área lateral, obtida através da altura útil, com a superfície de fundo do poço e pode ser calculada através da equação 3.8. Km VcA = (3.8) Onde: A é a área de infiltração do sumidouro (m²); Vc é o volume de contribuição diário (litros/dia); UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 42 Km é a taxa máxima de aplicação diária (litros/m² x dia). Observação: o menor diâmetro interno do sumidouro deve ser de 0,30 m. Exercício 3.14. Dimensionar um sumidouro para o restaurante do exercício 3.8, sabendo que no teste para estimar a capacidade de percolação do solo, a diferença entre as duas últimas leituras foi de 10 mm em um intervalo de tempo de 10 minutos. 3.5.6. Procedimento para estimar a capacidade de percolação do solo (Kp) O ensaio para estimar a capacidade de percolação, preconizado no Anexo A da NBR 13969 (1997), deve ser feito cuidadosamente, tendo em mente que o modo de execução pode resultar em valores bastante distintos para um mesmo tipo de solo. Previamente à realização do ensaio é necessário realizar a saturação do solo conforme será indicado no procedimento. Deve-se conhecer também, o nível máximo do aqüífero na área prevista para locação das valas de infiltração ou do sumidouro. Os instrumentos e materiais necessários para realizar o ensaio são: • relógio; • cronômetro; • régua; • trado com diâmetro de 150 mm; • dispositivo para medição do nível d’água no buraco de inspeção; • água em abundância. 3.5.6.1. Procedimento para vala de infiltração Os procedimentos para a etapa preliminar de saturação do solo são os seguintes: a) selecionar pelo menos 3 pontos para realizar o ensaio, distribuídos de modo a cobrir áreas aproximadamente iguais no local indicado para as valas de infiltração; b) com auxílio do trado, escavar um buraco, de modo que o fundo do buraco esteja aproximadamente no mesmo nível previsto para o fundo das valas; c) retirar os materiais soltos no fundo do buraco e colocar 5 cm de pedra brita; d) encher o buraco até a profundidade de 0,30 m do fundo, complementando com água na medida em que o nível desce, por um período de pelo menos 4 horas (este período deve ser prolongado para 12 horas caso o solo seja argiloso); UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 43 e) se toda a água colocada inicialmente infiltrar no solo dentro de 10 minutos, pode-se começar o ensaio imediatamente; f) exceto para solo arenoso, o ensaio para estimar a capacidade de percolação não deve ser feito depois de 30 horas após o início da etapa de saturação do solo; Os procedimentos para determinar a capacidade de percolação do solo são os seguintes: a) nos 3 buracos escavados anteriormente, colocar 0,15 m de água acima da pedra brita, cuidando para que durante todo o ensaio, não seja ultrapassado esse nível de água; b) imediatamente após o enchimento, determinar o abaixamento do nível d’água no buraco a cada 30 minutos e, após cada determinação, colocar mais água para retornar ao nível de 0,15 m; c) o ensaio deve prosseguir até que se obtenha diferença de rebaixamento dos níveis entre duas determinações sucessivas inferior a 0,015 m, em pelo menos três medições necessariamente; d) no solo arenoso, quando a água colocada se infiltrar em período inferior a 30 minutos, o intervalo entre as leituras deve ser reduzido para 10 minutos, durante 1 hora; assim o valor da queda a ser utilizado no cálculo será o da última leitura realizada; e) calcular a taxa de percolação para cada buraco, a partir dos valores apurados, dividindo-se o intervalo de tempo entre determinações pelo rebaixamento lido na última determinação (por exemplo: se o intervalo utilizado é de 30 minutos e o desnível apurado é de 0,03 m, tem-se a taxa de percolação de 30 / 0,03 = 1000 min/m); f) a taxa de percolação para o local analisado é a média aritmética dos valores obtidos para os buracos ensaiados. 3.5.6.2. Procedimento para sumidouro O sumidouro é uma unidade de infiltração vertical, que atravessa freqüentemente algumas camadas de solos com características distintas. Neste caso, o ensaio para estimar a capacidade de infiltração do solo deve ser feito por camada (desde que estas camadas sejam consideradas áreas de infiltração no sumidouro, ou seja, abaixo da tubulação de entrada do esgoto). Os procedimentos para a realização do ensaio são idênticos aos elencados para a vala de infiltração, conforme descritos a seguir: a) a cota do fundo do buraco para ensaio deve ser aproximadamente igual a do fundo do sumidouro; b) quando o ensaio for realizado para diversas camadas, seu resultado é obtido através da equação 3.9. ∑ ∑ = )(H )Hx(K Kp i ii (3.9) Onde: Kp é a taxa de percolação do solo para o sumidouro (min/m); Ki é a taxa de percolação para cada camada de solo (min/m); Hi é a altura de cada camada de solo (m). Exercício 3.15. Um hotel contratou um engenheiro para elaborar o projeto de disposição final de efluentes sanitários, após ter sido notificado pela prefeitura por estar lançando os despejos em um fundo de vale. Em um primeiro momento, não se descartou a hipótese de executar valas de infiltração ou sumidouro. Para a determinação da taxa de percolação prevendo a execução de valas de infiltração, fez-se 3 furos no terreno com 1,50 m de profundidade, e para a execução de sumidouros, fez-se 1 furo com profundidade total de 8,00 m. Os resultados das leituras de rebaixamento (realizadas a cada 30 minutos) são disponibilizados abaixo. Determinar a taxa de percolação (Kp) para dimensionamento das valas de infiltração e para o sumidouro. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 44 Leituras para valas de infiltração (cm) Leituras para sumidouro (cm) Furo L1 L2 L3 L4 L5 Camada Espessura (m) L1 L2 L3 1 6,5 6,1 4,0 3,5 3,0 1 0,70 5,0 3,5 2,0 2 1,50 8,0 7,0 5,8 2 6,0 4,4 3,7 2,3 3 2,00 3,9 3,0 2,0 4 3,20 6,5 5,5 4,7 3 8,0 6,1 3,5 2,0 1,0 5 0,60 4,0 2,8 2,0 Exercício 3.16. Dimensionar um tanque séptico e um sumidouro para o edifício residencial do exercício 3.6, considerando 2 apartamentos por andar, 1 dormitório por apartamento, 2 pessoas por dormitório, edificação de padrão alto, período de detenção de 12.horas, intervalo entre limpezas de 1 ano, nível máximo do lençol freático igual a 4,50 m da superfície do terreno, taxa máxima de aplicação diária de 100 litros/m² e temperatura do média do mês mais frio do ano de 19,9ºC. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 45 Exercício 3.17. Dimensionar um tanque séptico e um sumidouro para a residência do exercício 3.3, considerando 2 pessoas por dormitório, residência de padrão médio, período de detenção de 24.horas, intervalo entre limpezas de 3 anos, nível máximo do lençol freático igual a 3,50 m da superfície do terreno e taxa de percolação do solo de 600 min/m. A cidade onde será construída a edificação localiza-se no planalto serrano catarinense e possui clima com temperaturas médias mensais conforme o gráfico abaixo. Locar as unidades de tratamento e disposição final na planta de situação, definindo as cotas de amarração. 16,3 18,9 20,2 25,7 22,8 27,2 26,4 21,3 12,2 11,0 19,2 22,5 0 5 10 15 20 25 30 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mês Te m pe ra tu ra m éd ia (ºC ) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 46 Exercício 3.18. Dimensionar valas de infiltração para o exercício 3.3. Considerar alternância de uso total e a seção abaixo esquematizada (seção do material filtrante 40 x 40 cm). Locar o tanque séptico, a caixa de distribuição, as caixas de inspeção e as valas na planta de situação. 3.6. Apresentação do projeto O projeto de instalações prediais de esgoto sanitário deve contemplar: • Planta baixa da cobertura, pavimento tipo, térreo e subsolo(s) com a indicação dos tubos de queda, ramais e desvios, colunas de ventilação e dispositivos em geral; • Planta baixa do pavimento inferior, com traçados e localização dos subcoletores, coletor predial, dispositivos de inspeção, local de lançamento do esgoto sanitário e suas respectivas cotas; UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 47 • Esquema vertical (ou fluxograma geral) apresentado em separado ou em conjunto com o sistema predial de águas pluviais, sem escala, indicando os componentes do sistema e suas interligações; • Plantas detalhadas, em escala conveniente, dos ambientes sanitários, com a indicação do encaminhamento das tubulações; • Outros detalhes (plantas, cortes, perspectivas, etc.) que se fizerem necessários para melhor compreensão do sistema; • Memorial descritivo, especificações técnicas e orçamento. Todas as pranchas devem possuir legenda e selo. No selo devem estar identificados a obra e seu endereço de localização, o nome do proprietário, o nome, a formação e o número de registro junto ao CREA do responsável técnico, o conteúdo da prancha e a escala dos desenhos. O espaço acima do selo deve ser reservado para carimbos de aprovação pelos órgãos competentes. 3.7. Detalhe de tanque séptico utilizado em projeto Planta Corte AB UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 48 Corte CD 3.8. Referências bibliográficas ABNT. NBR 7229: Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos. Rio de Janeiro,.1993. ABNT. NBR 8160: Instalação predial de esgoto sanitário - Procedimento. Rio de Janeiro, 1983. ABNT. NBR 8160: Sistemas prediais de esgoto sanitário - Projeto e execução. Rio de Janeiro, 1999. ABNT. NBR 13969: Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Rio de Janeiro, 1997. ANDRADE FILHO, A.G. Apostila de tratamento de águas residuárias. Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa, 2003. AZEVEDO NETTO, J.M.; OLIVEIRA MELO, V. DE. Instalações prediais hidráulico-sanitárias. 1ª.ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1988. FUNASA. FUNDAÇÃO NACIONAL DE SAÚDE. Manual de saneamento. Orientações Técnicas. Brasília, 2004. MACINTYRE, A.J. Instalações hidráulicas prediais e industriais. 3ª ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1996. SANEPAR. Companhia de Saneamento do Paraná. Folheto explicativo sobre disposição final de esgoto doméstico. Curitiba, 2000. SILVA, G.H. Sistema de alta eficiência para tratamento de esgoto residencial - Estudo de caso na Lagoa da Conceição. 2004. 88p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2004. TIGRE. Catálogo eletrônico de produtos. Disponível em: <http://www.tigre.com.br>. Acesso em: janeiro de 2007.
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