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ALTERNATIVAS DE TRAÇADO DA REDE COLETORA DE ESGOTO SANITÁRIO E CUSTOS DE CONSTRUÇÃO

Jaqueline Maria Soares (1) Engenheira Sanitarista pela Universidade Federal do Pará. Mestre em Engenharia Civil na Linha de Pesquisa Saneamento Ambiental e Recursos Hídricos da Universidade Federal do Pará. Mary Lucy Mendes Guimarães Valente Engenheira Civil pela Universidade Federal do Pará. Mestre em Engenharia Civil pela UFPA. José Almir Rodrigues Pereira Engenheiro Sanitarista pela UFPA.Mestre em Recursos Hídricos pela Universidade Federal da Paraíba - UFPB. Doutor em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos – EESC/USP. Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Saneamento e do Mestrado em Engenharia Civil da Universidade Federal do Pará – UFPA Endereço(1): Conjunto COHAB Travessa n-6 nº 119. Bairro Icoaraci – Belém - Pa- CEP: 66.815-420 – Brasil – Tel (91) 227-2695 e-mail: jsoares@ufpa.br RESUMO

Neste trabalho foram avaliadas alternativas de traçado e sua influência no custo de construção da rede coletora de esgoto do setor básico do Campus Guamá da Universidade Federal do Pará (UFPA) – Belém – Pará. Inicialmente foram analisadas duas alternativas de concepção para locação da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), sendo o Rio Guamá, como corpo receptor. Em seguida foram elaboradas 3 (três) diferentes alternativas de traçado da rede coletora de esgoto, tipo separador absoluto. Para possibilitar a comparação dos custos de construção entre os 3 traçados foram realizadas atividades de especificação dos materiais, levantamento dos quantitativos e elaboração das planilhas analítico – descritivas orçamentárias. Foi observado ser pequena a diferença no comprimento total das tubulações, tendo as alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentado Poço de Visita (PV) na chegada da ETE com profundidades de 4,38m, 3,42m e 3,39m respectivamente. Os custos de movimentação de terra e total foram maiores na alternativa nº 1 (R$ 163.151,00 e R$ 330.649,65) e menores na alternativa nº 3 (R$ 120.468,54 e R$ 291.311,63), tendo diferença de 26% na movimentação de terra e 12% no custo total. Assim, em razão do menor custo de construção e do atendimento das recomendações da NBR 9648/1986 e NBR 9649/1986, foi recomendada a utilização da alternativa nº 3 no projeto executivo do Sistema de Esgotamento Sanitário (SES) do setor básico do Campus Guamá da UFPA, bem como foi constatado ser indispensável o estudo de diferentes traçado nos projetos da unidade de coleta de esgoto sanitário. PALAVRAS-CHAVE: Traçado, Rede, Esgoto, Custo

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INTRODUÇÃO

Os sistemas de saneamento são diretamente relacionados com a melhoria da qualidade e expectativa de vida da população, com a proteção do meio ambiente e com o desenvolvimento urbano. Contudo, a maioria das cidades brasileiras ainda não apresenta sistemas de coleta de esgoto sanitário, sendo os efluentes lançados no sistema de drenagem, no solo ou nos corpos d’água, contribuindo para aumento da degradação dos mananciais de água (superficiais e subterrâneos) e, conseqüentemente, para elevação dos custos com o tratamento da água. Segundo a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico - 2002 (PNSB), publicada no ano 2002, pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, apenas 42% dos municípios brasileiros apresentam coleta de esgotos, sendo que do total coletado somente 35% são tratados. Na mesma pesquisa foi observado que os atuais déficits de atendimento por sistemas de esgotamento sanitário são mais acentuados na região Norte, pois 92,9% dos municípios da região não possuem rede coletora de esgoto. Por apresentar os menores índices em termos de volume de esgoto coletado, a região Norte também possui o menor volume de esgotos tratados do país, sendo ainda preciso analisar as atuais condições operacionais de qualidade e eficiência dos processos empregados na região Norte. Segundo Pereira (2003), o número expressivo de municípios que não dispõem de coleta e tratamento de esgotos ocorre em razão de o saneamento não ser encarado como prioridade e, portanto, faltar política eficaz para direcionar as ações nesse setor. Isso faz com que os programas de saneamento acabem tendo caráter individual e localizado em municípios específicos, sendo que algumas questões político-partidário-administrativas dificultam a formulação de política única de implantação de infra-estrutura sanitária nos municípios brasileiros, o que naturalmente, prejudica a obtenção de recursos para esse tipo de investimento. Além disso, o mesmo autor explica que, a falta de planejamento na forma de plano diretor do município, a insuficiente articulação e mobilização popular e os altos custos de construção dos sistemas de esgotamento sanitário não favorecem a implantação dessa infra-estrutura urbana. Alem Sobrinho e Tsutiya (2000) citam a seguinte distribuição do custo de construção de um sistema de esgoto sanitário: redes coletoras (75%) coletores tronco (10%), elevatórias (1%) e estações de tratamento (14%).

Os elevados custos de construção de redes coletoras dificultam a implantação e universalização desse serviço e contribuem para o déficit de atendimento com essas unidades (FERNANDES, 1997). Entre as alternativas de redução dos custos estão os estudos detalhados da concepção do sistema e do traçado da rede coletora de esgoto, que devem utilizar sempre que possível a topografia natural do terreno. Segundo Soares (2004), apesar da noção geral de que devem ser realizados diferentes traçados da rede coletora, normalmente isso não é realizado nos projetos de engenharia, o que resulta em tubulações profundas e/ou no emprego de Estações Elevatórias. Vale observar que a redução nas profundidades dos coletores é acompanhada pela minimização nos custos da unidade de elevação e/ou tratamento. Desse modo, no presente trabalho foi relacionado o traçado da rede coletora de esgoto com o custo de construção das obras para implantação do projeto, tendo sido estudadas diferentes alternativas de traçado da rede coletora de esgoto do setor básico da Universidade Federal do Pará (UFPA), para definição da alternativa mais econômica para essa área.

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MATERIAIS E MÉTODOS

A pesquisa foi realizada no Setor Básico do Campus Guamá, da Universidade Federal do Pará, na Região Metropolitana de Belém (RMB), devido à necessidade de elaboração de projeto de Sistema de Esgotamento Sanitário (SES) para coletar, transportar, tratar e destinar adequadamente os efluentes gerados no Setor Básico. Na Fotografia 1 é mostrada a área do projeto SES. Fotografia 1 - Campus Básico da UFPA. Fonte: Companhia de Desenvolvimento e Administração da Área Metropolitana de Belém (1978). Foram realizados 3 (três) diferentes traçados da rede coletora de esgoto do Setor Básico, para definir o traçado mais exeqüível para implantação dessa unidade, sendo utilizado o Programa Auto Cad® Microsoft Corporation 2000 na elaboração das plantas, perfis e detalhes da rede coletora de esgoto. Na elaboração do projeto do sistema coletor de esgoto foi adotado o tipo separador absoluto, sendo a atividade inicial a concepção do SES, para definição da localização da ETE e do ponto de lançamento do efluente tratado no corpo receptor. Para isso foram realizados estudos de concepção para locação da ETE e, conseqüentemente, escolha do corpo receptor destinado a receber o efluente tratado.

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Fases da pesquisa A pesquisa foi dividida em 4 (quatro) fases, conforme mostrado no Esquema 1:

Esquema 1 – Fases da Pesquisa Na Fase 1 foram realizadas visitas para reconhecimento preliminar e identificação das principais características da área de estudo. Em planta planialtimétrica, na escala de 1:1000, foram indicados os prédios que seriam atendidos pelo sistema de esgotamento sanitário, assim como identificados os corpos receptores disponíveis, possíveis obstáculos/interferências e delimitada a bacia de esgotamento. Na Fase 2 foram realizados os procedimentos necessários a elaboração das 3 (três) alternativas de traçados da rede coletora do Setor Básico do Campus Guamá da UFPA. Com o conhecimento da topografia da área foi possível traçar, em planta A1, diferentes alternativas de traçado da rede coletora de esgoto, sendo observadas as recomendações da Norma Brasileira 9648 (1986) - Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário. Para realização do traçado dos coletores foi necessária a identificação dos órgãos acessórios da rede em planta, dos trechos de tubulação que unem os órgãos acessórios, sendo indicado sentido de escoamento com seta no traçado da rede coletora. É importante destacar que no estudo foi definida a utilização de tubulações de PVC vinilfort, como tipo de material da rede de esgoto e Poços de Visita (PV) como órgãos acessórios. A Fase 3 foi desenvolvida com intuito de dimensionar a rede coletora para as 3 alternativas de traçado de acordo com os parâmetros hidráulicos estabelecidos pela NBR 9649 (1986) - – Projeto de Redes Coletoras de Esgoto Sanitário. Na Tabela 1 são apresentados os parâmetros de projeto utilizados no dimensionamento das alternativas das redes coletoras de esgoto.

Fase 2 - Estudo de concepção do traçado da rede coletora de esgoto

Fase 3 - Dimensionamento hidráulico da rede coletora de esgoto

Fase 4 - Elaboração de planilhas analítico-descritivas orçamentárias

Fase 1 - Levantamento de dados da área de implantação do projeto

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Tabela 1 - Parâmetros de projeto

Plano População (hab)

Consumo efetivo per capita (l/hab.dia)

Coeficiente de retorno K1 K2

Inicio 1566 250 0,8 1,2 - Final 2000 250 0,8 1,2 1,5

Fonte: Soares (2004). Foram utilizados os critérios hidráulicos recomendados pela NBR 9649/1986, como vazão mínima de dimensionamento, diâmetro mínimo, taxa de infiltração, recobrimento mínimo, tensão trativa, velocidade crítica, velocidade máxima, relação Y/D e declividade mínima. Na Tabela 2 são apresentados os critérios e valores recomendados na NBR 9649/1986. Tabela 2 - Critérios Hidráulicos e Valores.

Critérios hidráulicos Unidade Valores Vazão mínima l/s 1,5

Diâmetro mínimo mm 150 Taxa de Infiltração l/s.km 0,5

Recobrimento mínimo m 0,65 Tensão Trativa Pa 1,0

Velocidade máxima m/s 5,0 Declividade mínima m/m 0,0045

Lâmina líquida - 0,75 Fonte: Soares (2004). Na Fase 4 foram elaboradas planilhas analítico-descritivas orçamentárias para as 3 alternativas de traçado. Essas planilhas subsidiaram a comparação dos custos de construção, a definição do traçado da rede coletora de esgoto mais exeqüível para o Setor Básico. Para elaboração das planilhas foram utilizados valores médios (em reais) obtidos em pesquisas com fornecedores de materiais na cidade de Belém e levantamento do custo de mão-de-obra, custos de implantação de sistemas de esgotamento sanitário da Fundação Nacional de Saúde (FUNASA) e preços divulgados na Revista Construção Mercado - PINI/junho de 2004. Os resultados obtidos foram apresentados na forma de gráficos e tabelas, com o intuito de melhor representar os dados alcançados no trabalho.

RESULTADOS

Para possibilitar a elaboração das alternativas de traçado da rede coletora, foi necessária a escolha da área destinada à instalação da ETE, o que ocorreu com a análise das seguintes concepções:

• Concepção 1: ETE em área ao lado da Biblioteca Central tendo o Rio Guamá, como corpo receptor, conforme mostrado na Figura 1.

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Figura 1 – Concepção 1

• Concepção 2: ETE localizada na área do estacionamento entre o prédio da reitoria e o ginásio de esportes, tendo o igarapé Tucunduba como corpo receptor, conforme mostrado na Figura 2.

Área da Biblioteca

Rio Guamá

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Figura 2 – Concepção 2 Apesar da Concepção 1 apresentar conformação topográfica mais favorável para escoamento e destino dos esgotos coletados no Campus, a área proposta para a instalação da ETE já estava destinada à expansão da biblioteca, o mesmo não sendo verificado para a área da Concepção 2, que estava sendo utilizada apenas como estacionamento de carros, o que resultou a escolha desta última concepção para localização da ETE. No projeto das alternativas de traçado da rede coletora de esgoto foi considerado o atendimento de todos os prédios existentes no Setor Básico. Esses prédios são relacionados por tipo de atividade principal no Quadro 1.

Área do Estacionamento

Igarapé Tucunduba

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Quadro 1– Prédios do Setor Básico

PRÉDIOS

Centro de Letras e Artes Laboratório de Psicologia Experimental

Centro de Filosofia e Humanas Laboratório Ciências Biológicas Ensino

Centro de Exatas e Naturais Biotério

Centro de Agropecuária Auditório Básico

Centro de Ciências Biológicas Biblioteca Central

Laboratório de Química Biblioteca Geociências

Laboratório de Química Pesquisa 13 Blocos de sala de aula

Laboratório de Geociências Ginásio de Esportes

Laboratório de Física Ensino Restaurante Universitário

Laboratório de Física Pesquisa Prefeitura

Laboratório de Biofísica Reitoria

Laboratório de Linguagem 24 prédios administrativos e suprimentos

Para o estudo do traçado da rede coletora de esgoto foi necessária a utilização de planta topográfica na escala de 1:1000, conforme mostrado na Figura 3. ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.

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Figura 3 – Cotas do Terreno. Foi possível observar que a área do Campus Básico da UFPA possui as seguintes características: a) tipicamente plana, ou seja, com conformação topográfica sem grandes desníveis; b) solos moles; c) lençol freático alto. O sistema de coleta selecionado para o Setor Básico foi do tipo separador absoluto, sendo o tratamento dos esgotos definido com tratamento preliminar (grade,caixa de areia e calha parshall) 2 reatores anaeróbios, um tipo RALF (Reator anaeróbio de leito fluidificado) e o outro tipo UASB (Reator anaeróbio de fluxo ascendente) compartimentado, seguidos de sistema de flotação por ar dissolvido e leito de secagem. Com a definição da concepção e do levantamento topográfico foram elaboradas 3 alternativas de traçado da rede coletora, sendo indicadas as singularidades e o sentido do escoamento dos esgotos, seguindo, sempre que possível, o caimento natural do terreno. Preferencialmente, as redes coletoras de esgoto foram definidas nos passeios, para evitar sempre que possível à travessia das tubulações nas ruas asfaltadas, em razão do custo da recomposição desse tipo de pavimento. Para atender as recomendações da NBR 9649/1986, proteção das ligações prediais e das tubulações e minimização dos custos com movimentação de terra, o recobrimento do coletor assentado no passeio foi estabelecido em 0,65m. Foi estabelecido que a rede coletora de esgoto seria assentada em locais que permitissem contribuição de áreas destinadas a ocupação futura no setor básico, conforme mostrado na Figura 4.

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Figura 4 – Áreas previstas futuros prédios. Para facilitar a identificação e comparação dos diferentes trechos entre as 3 alternativas, foi definida a alternativa 1 como base, sendo os trechos comuns nas 3 alternativas identificados pela cor azul e os trechos diferentes em relação à alternativa 1 (base) pela cor vermelha. Nas Figuras 5, 6 e 7 são apresentadas as 3 (três) alternativas de traçado da rede coletora de esgoto sanitário.

Figura 5– Alternativa 1 Figura 6 – Alternativa 2 Figura 7 – Alternativa 3

Fonte: Soares (2004). Fonte: Soares (2004). Fonte: Soares (2004). Na Tabela 3 são apresentadas informações do comprimento, número de poços de visita, número de trechos e profundidade da última singularidade (PV) nas 3 alternativas de traçado. Tabela 3 - Informações das 3 Alternativas

Na Tabela 4 são apresentadas as variações dos critérios de projeto no dimensionamento hidráulico das 3 alternativas. Tabela 4 - Informações das 3 Alternativas

Variação dos Valores Parâmetros

Unidade Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3

Vazão de projeto L/s; 0,103 e 8,60 0,067 e 8,69 0,067 e 8,69 Declividade m/m; 0,0045 a 0,0171 0,0045 a 0,0155 0,0045 a 0,0159

Lâmina líquida - 0,26 a 0,66; 0,24 a 0,66 0,18 a 0,67 Tensão trativa Pa 1,00 e 2,71 1,00 e 3,92 1,00 e 2,57

Alternativa

Comprimento

(m)

Nº de poços

de visita

Nº de

trechos

Profundidade da última

singularidade (m)

1 3.304,94 56 55 4,38 2 3.475,79 59 58 3,42 3 3.585,01 63 62 3,39

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Velocidade crítica m/s 2,38 e 3,69 2,46 e 3,93 2,46 e 3,93 Diâmetro mm 150. 150 150

Com os resultados obtidos a partir do dimensionamento hidráulico, foram relacionados e quantificados os serviços referentes à construção da rede coletora de esgoto. Na Tabela 5 são apresentados os custos dos serviços relacionados com a implantação da rede coletora de esgoto em cada alternativa, sendo enfocado os custos com os serviços de movimentação de terra (escavação, reaterro e escoramento), pois os mesmos representam maior percentual em relação ao custo total da obra.

Tabela 5 - Comparação entre os custos com os serviços da rede coletora de esgoto

Alternativa nº 1 Alternativa nº 2 Alternativa nº 3SERVIÇOS Custo % Custo % Custo %

Mobilização e instalação do canteiro 4.947,34 1,50 4.947,34 1,69 4.947,34 1,70 Sinalização e proteção 1.241,38 0,38 1.241,38 0,42 1.241,38 0,43

Serviços técnicos 4.931,98 1,49 5.140,48 1,76 5.273,70 1,81 Escavação, reaterro e escoramento 163.151,00 49,34 126.402,70 43,17 120.468,54 41,35

Carga, transporte e descarga 7.955,71 2,41 7.955,71 2,72 7.955,71 2,73 Esgotamento e drenagem 106,00 0,03 106,00 0,04 106,00 0,04

Pavimentação 55.591,24 16,81 57.498,56 19,64 58.940,76 20,23Poços de visita 45.205,13 13,67 39.824,48 13,60 41.315,28 14,18

Forn. Assent. de tubos PVC 41.951,87 12,69 44.109,17 15,06 45.494,92 15,62Ligações prediais 5.568,00 1,68 5.568,00 1,90 5.568,00 1,91

Total 330.649,65100,00292.793,82100,00291.311,63 100,00 Nas alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 foi observado que a soma dos custos de escavação, reaterro e escoramento de valas representaram 49,34%, 43,17% e 41,35% do custo total da obra, respectivamente, ou seja, os serviços relacionados com movimentação de terra constituem fatores de maior peso no custo total da rede coletora, o que naturalmente, é ocasionado pela profundidade de assentamento dos coletores. Na Tabela 6 são apresentadas as diferenças em reais e em percentual dos custos construtivos das alternativas estudadas.

Tabela 6: Custo total por alternativa

Alternativa Custo Total (R$)

Comparação

Diferença (R$)

Percentual (%)

1 330.649,65 (1 e 2)

37.855,63 11

2 292.793,82 (1 e 3) 39.338,02 12

3 291.311,63 (2 e 3) 1.482,19 1

É possível observar que as alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram custos totais de R$ 330.649,65, R$ 292.793,82 e R$ 291.311,63, respectivamente, sendo possível perceber redução de 12% entre as alternativas 1(base) e 3. No Gráfico 1 são comparados os custos com movimentação de terra e total observados nas alternativas estudadas.

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Gráfico 1 – Comparação dos custos com movimentação de terra e total

CONCLUSÕES

Com o trabalho foi possível concluir que o estudo de diferentes traçados da rede coletora de esgoto sanitário influencia na redução dos custos de construção da unidade de coleta bem como, da estação elevatória e estação de tratamento de esgoto. Além disso, foi possível verificar que:

• As 3 alternativas tiveram extensão da rede coletora da ordem de 3.000m e que a profundidade da última singularidade é relacionada com a disposição dos trechos da rede coletora, sendo que as alternativas nº1, nº 2 e nº 3 apresentaram PV de chegada na ETE com profundidades de 4,38m, 3,42m e 3,39m, respectivamente.

• As alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram custos com movimentação de terra de

R$163.151,00, R$126.402,70 e R$120.468,54, respectivamente, sendo observada diferença de R$ 42.682,46 (26%) entre as alternativas 1 e 3.

• Na alternativa nº 3 foram obtidos os menores volumes de serviços com movimentação de

terra indicando que a redução no custo com os serviços de escavação, reaterro e escoramento de valas influencia na redução do custo da rede coletora de esgoto.

• As alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram custos totais de R$ 330.649,65, R$

292.793,82 e R$ 291.311,63, respectivamente, sendo observada diferença de R$ 39.338,02 (12%) entre as alternativas 1 e 3.

• A partir da comparação do custo com movimentação de terra e custo total entre as

alternativas, foi possível verificar que a alternativa nº 3 apresentou menor custo de construção sendo esta última utilizada no projeto executivo do sistema de coleta de esgoto sanitário do setor básico do Campus Guamá da UFPA;

0.00

50.000.00

100.000.00

150.000.00

200.000.00

250.000.00

300.000.00

350.000.00

1 2 Alternativas

Custo (R$)

Custo Total

Movimentação de Terra

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• Os projetistas devem estudar mais de uma alternativa de traçado da rede para a área que será beneficiada, já que o tipo de traçado mais adequado a cada caso depende, fundamentalmente, das condições particulares da área a esgotar.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. A SOBRINHO E TSUTIYA. Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário. Ed. São Paulo: Winner

Graph. São Paulo, 1999. 2. COMPANHIA DE DESENVOLVIMENTO E ADMINISTRAÇÃO DA ÁREA METROPOLITANA

DE BELÉM (CODEM). Plantas e fotografias de levantamentos fotogramétricos: 1973 e 1977. [Belém], 1978. Escalas: 1 : 2.000; 1 : 10.000; 1 : 50.000.

3. FERNANDES, C. Esgotos Sanitários. 1ª ed. Ed. Universitária. Paraíba, 1997. 4. NORMA BRASILEIRA 9648. Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto.1986. 5. NORMA BRASILEIRA 9649. Projeto de Rede Coletora de Esgoto.1986. 6. PEREIRA, J.A.R. Saneamento em Áreas Urbanas.In: PEREIRA, J.A.R. Saneamento

Ambiental em Áreas Urbanas: Esgotamento Sanitário na Região Metropolitana de Belém. Belém: Ed. UFPA. p. 23 - 35.2003.

7. SOARES, J.M. Importância do Traçado no Custo de Construção da Rede Coletora de Esgoto

Sanitário.Belém.2004.Dissertação de Mestrado.Universidade Federal do Pará.2004.