apostila esgotamento sanitário

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1 1. INTRODUÇÃO A importância do Sistema Predial de Esgoto Sanitário na Construção Civil relaciona- se não apenas com as primordiais necessidades relativas à higiene e saúde, mas também com as evolutivas noções de conforto, impostas por um dinâmico comportamento social. Neste cenário encontra-se o projetista, cuja missão é atender aos anseios sociais, em meio a emergentes avanços tecnológicos e à necessidade ímpar de racionalização, questões estas singulares na competitiva estrutura econômica estabelecida. Isto posto, é oportuno supor que o projetista necessite de informações básicas relativas a modernas metodologias de dimensionamento, às inovações tecnológicas, assim como dos princípios teóricos que sustentam tanto o convencional quanto o novo. Inserido nesse contexto, este Texto Técnico, cujo tema central é o Sistema Predial de Esgoto Sanitário (SPES), propõe-se a abordar, em nível de informações básicas, diversos temas pertinentes ao referido sistema. Desta forma, inicialmente é apresentado o SPES no referente a sua função, seus requisitos de desempenho e sua constituição básica. Os dois itens seguintes, 3 e 4, apresentam noções teóricas sobre escoamento dos esgotos e os respectivos fenômenos associados. No item 5, são classificados os SPES. Seguem os itens 6 e 7, os quais apresentam, respectivamente, o projeto e o dimensionamento, enquanto que o item 8 completa o texto, abordando componentes e materiais afins. Anexos acompanham o texto, ilustrando e exemplificando tópicos diversos.

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Page 1: Apostila esgotamento sanitário

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1. INTRODUÇÃO

A importância do Sistema Predial de Esgoto Sanitário na Construção Civil relaciona-se não apenas com as primordiais necessidades relativas à higiene e saúde, mas também comas evolutivas noções de conforto, impostas por um dinâmico comportamento social.

Neste cenário encontra-se o projetista, cuja missão é atender aos anseios sociais, emmeio a emergentes avanços tecnológicos e à necessidade ímpar de racionalização, questõesestas singulares na competitiva estrutura econômica estabelecida.

Isto posto, é oportuno supor que o projetista necessite de informações básicas relativasa modernas metodologias de dimensionamento, às inovações tecnológicas, assim como dosprincípios teóricos que sustentam tanto o convencional quanto o novo.

Inserido nesse contexto, este Texto Técnico, cujo tema central é o Sistema Predial deEsgoto Sanitár io (SPES), propõe-se a abordar, em nível de informações básicas, diversostemas pertinentes ao referido sistema. Desta forma, inicialmente é apresentado o SPES noreferente a sua função, seus requisitos de desempenho e sua constituição básica. Os dois itensseguintes, 3 e 4, apresentam noções teóricas sobre escoamento dos esgotos e os respectivosfenômenos associados. No item 5, são classificados os SPES. Seguem os itens 6 e 7, os quaisapresentam, respectivamente, o projeto e o dimensionamento, enquanto que o item 8 completao texto, abordando componentes e materiais afins. Anexos acompanham o texto, ilustrando eexempli ficando tópicos diversos.

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2. APRESENTAÇÃO DOS SISTEMAS PREDIAIS DE ESGOTOS SANITÁRIOS(SPES)

2.1 Função e Requisitos de Desempenho

O sistema predial de esgoto sanitário (SPES) é um conjunto de tubulações eacessórios, o qual destina-se a coletar e conduzir o esgoto sanitário a uma rede pública decoleta ou sistema particular de tratamento. Além desta função básica, o SPES deve atenderaos seguintes requisitos segundo a norma brasileira NBR 8160 “Sistemas prediais de esgotossanitár ios – Projeto e execução” (ABNT, 1999):

a) deve ser garantida a qualidade da água de consumo;

b) permitir o rápido escoamento da água utili zada e dos despejos introduzidos, evitando aocorrência de vazamentos e a formação de depósitos no interior das tubulações;

c) impedir que os gases provenientes do interior do SPES atinjam áreas de utili zação;

d) deverá haver uma separação absoluta em relação ao sistema predial de águas pluviais.

A contaminação da água de consumo deve ser evitada, protegendo-se tanto o interiordos sistemas de suprimento, como os ambientes receptores.

A necessidade de viabili zar o rápido e seguro escoamento do esgoto sanitário, assimcomo garantir o funcionamento adequado dos fechos hídricos, deve ser considerada desde aconcepção do SPES. A velocidade do escoamento nos trechos horizontais está associada àeficiência no transporte dos materiais sólidos, evitando que estes venham se depositar nofundo das tubulações. Nos trechos verticais, a velocidade do escoamento influenciasignificativamente nas pressões pneumáticas desenvolvidas no interior das tubulações.

Já os fechos hídricos funcionarão adequadamente se os mesmos não se romperem, umavez que os mesmos impedem que os gases no interior das tubulações penetrem no ambiente,conforme já comentado. Esta condição de não rompimento será garantida se as variações daspressões pneumáticas no interior do sistema forem limitadas, conforme o clássico trabalho deWILY; EATON (1965). Os fenômenos que induzem as variações das pressões pneumáticasserão discutidos posteriormente.

A separação absoluta do SPES em relação ao sistema predial de águas pluviais deveser garantida, assegurando a inexistência de ligação entre tais sistemas.

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2.2 Constituição

2.2.1 Subsistemas do Sistema Predial de Esgoto Sanitário

O SPES pode ser dividido nos seguintes subsistemas:

a) Coleta e Transporte de Esgoto S é;

b) Ventilação.

O subsistema de coleta e transporte é composto pelo conjunto de aparelhos sanitários,tubulações e acessórios destinados a captar o esgoto sanitário e conduzi-lo a um destinoadequado.

O subsistema de ventilação, por sua vez, consta de um conjunto de tubulações e/oudispositivos destinados a assegurar a integridade dos fechos hídricos, de modo a impedir apassagem de gases para o ambiente utili zado, assim como conduzir tais gases à atmosfera.

Outra classificação que tem sido freqüentemente utili zada considera o sistema deaparelhos sanitários independente do de esgoto sanitário, já que o mesmo consiste em umainterface entre aqueles dois sistemas.

Neste documento está sendo considerada a primeira classificação citada, tendo emvista que o escoamento no interior dos aparelhos sanitário influencia o escoamento no sistemade esgoto sanitário.

Na Figura 1 é apresentado um esquema do sistema predial de esgoto sanitário.

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Onde:CGD: caixa de gordura dupla; CI: caixa de inspeção;RS: ralo seco; R: ralo seco;CV: coluna de ventilação;

Figura 1: Esquema geral do SPES. Fonte: Macintyre, 1996.

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2.2.2 Componentes

2.2.2.1 Subsistema de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário

a) Aparelhos Sanitários

Com a função básica de coletar os dejetos, os aparelhos sanitários devem propiciaruma utili zação confortável e higiênica por parte do usuário. Entre os aparelhos sanitáriosusuais encontram-se a bacia sanitária, o lavatório, a banheira, o bidê, etc.b) Desconectores

Um desconector tem por função, através de um fecho hídrico próprio, vedar apassagem de gases oriundos das tubulações de esgoto para o ambiente utili zado. Talcontenção ocorre através da manutenção do referido fecho hídrico por meio do controle dasações atuantes sobre o mesmo. Entre estas ações, vale citar a auto-sifonagem, a sifonageminduzida, a sobrepressão e a evaporação. Exemplos de desconectores são a caixa sifonada, oralo sifonado e os sifões. Observar Figuras 2 e 3.

Figura 2: Bloqueio de gases no desconector.Fonte: Gonçalves et al., 2000.

Nota: h = altura do fecho hídrico

Figura 3: Tipologias dos desconectores.Fonte: Gonçalves et al., 2000.

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As caixas sifonadas recebem o esgoto de vários ramais de descarga, encaminhando-ospara o tubo de queda, através de um ramal de esgoto (estas definições são apresentadas aseguir)

Anteriormente, dispunha-se apenas de caixas sifonadas onde as entradas (3 para acaixa 100x100x50 e 7 para a caixa 150x150x50) estavam dispostas seguindo um determinadoângulo (45° ou 90°), conforme lista a Figura 4. Atualmente, existe no mercado uma caixasifonada que permite ângulos diferenciados entre as entradas e a saída da mesma, o que evitauma patologia bastante comum nos SPES no Brasil , o aquecimento das tubulações para aobtenção de desvios. Na Figura 5 é ilustrada a referida caixa sifonada.

Figura 4: Caixas Sifonadas com ângulo de 45° ou 90°.

Figura 5: Caixas Sifonadas com ângulos diferenciados.

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c) Tubulações

As tubulações do sistema predial de esgoto sanitário compreendem os ramais dedescarga e de esgoto, tubos de queda, subcoletores e coletores. Suas respectivas definições sãoas seguintes:

- Ramal deDescarga:

Tubulação que recebe diretamente os efluentes dos aparelhossanitários;

- Ramal de Esgoto: Tubulação, usualmente horizontal, que recebe os efluentes dos ramaisde descarga, diretamente, ou através de um desconector (caixasifonada, por exemplo);.

- Tubo de Queda: Tubulação vertical para a qual se dirigem os efluentes dos ramais deesgoto e de descarga;

- Subcoletor: Tubulação horizontal que recebe efluentes dos tubos de queda e/oudos ramais de esgoto; e

- Coletor: É a tubulação horizontal que se inicia a partir da última inserção dosubcoletor (ou ramal de descarga ou ramal de esgoto) e estende-se atéo coletor público ou sistema particular de tratamento e disposição deesgoto.

d) Conexões

Elementos cuja função é interligar tubos, tubos e aparelhos sanitários, tubos eequipamentos, além de viabili zar mudanças de direção e diâmetro da tubulação. São exemploso Tê, o cotovelo, a junção simples, curvas, etc., nos mais variados diâmetros, conforme ilustraa Figura 6.

Figura 6: Conexões do sistema predial de esgoto sanitário.

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Os desvios na horizontal das tubulações do sistema de esgoto sanitário devem serefetuados com peças com ângulo central igual ou inferior a 45°. Em função disso, as conexõesdisponíveis no mercado possibilit avam desvios a 45° ou a 90° (vertical ou horizontal).Atualmente, dispõe-se de algumas conexões que permitem desvios em ângulos variáveis,sempre inferiores a 45°, tal como a representada na Figura 7. Este tipo de conexão evita oaquecimento de tubos para a obtenção de desvios.

Figura 7: Curvar.

e) Caixas de Gordura

Trata-se de um dispositivo complementar, cuja finalidade é a retenção de substânciasgordurosas contidas no esgoto. Na Figura 8 é apresentado um esquema de uma caixa degordura pré-fabricada, em material plástico e na Figura 9 ilustra-se uma caixa de gordura emargamassa.

Figura 8: Caixa de gordura pré-fabricada em material plástico.

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Figura 9: Caixa de gordura em argamassa.

f) Dispositivos de Inspeção

São elementos complementares, através dos quais tem-se acesso ao interior do sistema,de maneira a possibilit ar inspeções e desobstruções eventuais. A caixa de inspeção e asconexões com uma das derivações com um plug ou com um cap são dispositivos de inspeçãobastante usados. A Figura 10 ilustra uma junção simples com um plug.

Figura 10: Junção simples com plug.

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A Figura 11 mostra uma caixa de inspeção em argamassa e a Figura 12 mostra umacaixa de inspeção pré-fabricada, em material plástico.

Figura 11: Caixa de inspeção em argamassa.

Figura 12: Caixa de inspeção pré-fabricada em material plástico

2.2.2.2 Subsistema de Ventilação

O subsistema de ventilação pode ser composto apenas de ventilação primária ou peloconjunto de ventilação primária e secundária. A ventilação primária constitui-se noprolongamento do tubo de queda além da cobertura do prédio, denominado tubo ventiladorprimário, enquanto que a ventilação secundária consiste de ramais e colunas de ventilação oude apenas colunas de ventilação. Não obstante, a ventilação secundária pode ser configuradatambém pela utili zação de dispositivos de admissão de ar, os quais podem substituir ramais ecolunas de ventilação, conforme FERNANDES (1993). A eficiência deste subsistema serásatisfatória na medida em que os fechos hídricos sejam preservados. As definições destescomponentes são as seguintes (ver Figura 13):

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- Tubo Ventilador Primário: É o prolongamento do tubo de queda além dacobertura do prédio, cuja extremidade deve ser abertaà atmosfera;

- Ramal de Ventilação: Tubulação que conecta o desconector, ramal dedescarga ou ramal de esgoto à coluna de ventilação;

- Coluna de Ventilação: Tubulação vertical que abrange um ou mais andares,com a extremidade superior aberta ou conectada a umbarrilete de ventilação;

- Barrilete de Ventilação: Consta de uma tubulação horizontal aberta àatmosfera, na qual são conectadas as colunas deventilação, quando necessário;

- Dispositivos de Admissão de Ar: Elementos cuja finalidade é a atenuação dasflutuações das pressões pneumáticas desenvolvidas nointerior das tubulações.

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Figura 13: Componentes do subsistema de ventilação.

3. TIPOS DE ESCOAMENTOS NO SPES

Os tipos de escoamentos que se estabelecem em um sistema predial de esgoto sanitáriovariam por trechos da configuração. Com relação ao subsistema de coleta e transporte doesgoto sanitário, nos trechos horizontais (ramais de descarga e de esgoto, subcoletores ecoletores) admite-se que o escoamento seja em canal (ver Figura 14). Nos trechos verticais(tubo de queda), o escoamento é anular, isto é, uma lâmina de água escoa pelas paredes dotubo em forma de anel e, no interior deste, há escoamento de ar (ver Figura 15). Quanto aosubsistema de ventilação, admite-se que o escoamento de ar desenvolva-se sob regimepermanente e forçado.

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Figura 14: Trechos horizontais.

Figura 15: Trechos verticais.

4. FENÔMENOS OCORRENTES NO SISTEMA PREDIAL DE ESGOTOSANITARIO

4.1 Estabelecimento da Velocidade Terminal

Conforme já comentado no item anterior, o escoamento de esgoto no tubo de queda éconsiderado anular, isto é, o esgoto escoa no formato de um cili ndro oco, aderido à parede dotubo. A velocidade de escoamento deste cili ndro é crescente até atingir um valor máximo econstante, a qual é denominada velocidade terminal.

A distância ao longo do eixo do tubo de queda, entre o ramal mais a jusante que estácontribuindo (de cima para baixo) e o ponto onde o escoamento atinge a velocidade terminal édenominado compr imento terminal. Este comprimento é relativamente curto, situando-senormalmente entre 3,0 e 4,0 m.

A determinação da velocidade e comprimento terminais é importante para a estimativadas vazões de ar no núcleo do tubo de queda, conforme será abordado posteriormente. AFigura 16 apresenta o perfil de distribuição de velocidades na seção transversal.

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Figura 16: Perfil de distribuição de velocidades.

4.2 Ações sobre os Fechos Hídr icos

4.2.1 Ações Decorrentes do Escoamento

O escoamento do esgoto nas tubulações horizontais deve ser a conduto livre e nostrechos verticais deve ser anular, uma vez que deve ser evitado o desenvolvimento de cargashidrostáticas no interior das tubulações, conforme WILY; EATON (1965). Estas restriçõestambém podem evitar distúrbios excessivos das pressões pneumáticas no interior do sistema,que podem ter origem nos fenômenos de auto-sifonagem, sifonagem induzida e sobrepressão,de acordo com a AMERICAN SOCIETY OF PLUMBING ENGINEERS (ASPE, 1991).

A auto-sifonagem atua sobre um fecho hídrico quando através deste ocorre umadescarga. Nesta situação, desenvolve-se uma depressão a jusante do fecho hídrico, o qualpoderá ser rompido, dependendo da magnitude desta depressão. A figura 17 ilustra odesenvolvimento deste fenômeno.

a) cuba cheia de água

b) inicio do escoamento

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c) estabelecimento da pressão negativa doescoamento

d) o fecho hídrico é aspirado e o ar passa aborbulhar através do sifão. Oborbulhamento arrasta a água do fechohídrico

e) restabelecimento do fecho hídrico, como equilíbrio de pressões, o fecho hídricooscila;

f) estabelecimento do fecho hídricoresidual.

Figura 17: Desenvolvimento da auto – sifonagem

A sifonagem induzida, igualmente, impõe depressões a jusante de um determinadofecho hídrico, com a diferença que o escoamento não se desenvolve através deste fechohídrico, mas sim ao longo de outras tubulações conectadas a ele, conforme se observa naFigura 18. Por outro lado, quando a jusante do fecho hídrico forem desenvolvidas pressõespositivas, ocorre a sobrepressão. Este fenômeno pode fazer com que os gases borbulhematravés do fecho hídrico e atinjam o ambiente. A Figura 19 apresenta tais fenômenos, ondepercebe-se que a sobrepressão surge em regiões próximas ao encontro do tubo de queda como subcoletor, devido à mudança de direção do escoamento.

Em ASPE (1991) é salientado também o problema gerado pela formação de espumas,devido ao uso de detergentes. A espuma dificulta a ventilação do sistema e tende a propagar-se através das tubulações nos primeiros andares, podendo atingir os fechos hídricos e,conseqüentemente, penetrar nos ambientes.

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Figura 18: Sifonagem induzida. Fonte: Graça, 1985.

Figura 19: Sifonagem induzida e sobrepressão. Fonte: Graça, 1985.

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4.2.2 Ações Independentes do Escoamento

A evaporação, a tiragem térmica e a ação do vento no topo do tubo de queda sãofenômenos que podem atuar nos fechos hídricos independentemente do sistema estar emuso.

A tiragem térmica é função da diferença entre as temperaturas do ar no interiordas tubulações (temperatura interna) e no meio ambiente (temperatura externa). Se atemperatura interna for superior à externa, se desenvolverão depressões pneumáticas nointerior do tubo de queda, uma vez que neste caso o ar tende a sair do tubo de quedapara atingir o meio ambiente. Sendo a temperatura interna inferior à externa, inverte-seo sentido do fluxo do ar e sobrepressões se estabelecerão no interior do tubo de queda.(Figura 20).

Nota: htq= altura do tubo de queda.ρi = densidade do ar interno.ρe = densidade do ar externo.

Figura 20: Tiragem térmica no tubo de queda.Fonte: Graça, 1985.

A ação do vento no topo do tubo de queda pode gerar depressões ousobrepressões no interior do sistema, o que depende da posição da ponta do tubo dequeda em relação à cobertura da edificação. A Figura 21 ilustra o fenômeno.

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Nota: Vê = velocidade do vento.Figura 21: Efeito do vento em terminais do tubo de queda.

Fonte: Graça, 1985.

As perdas de fecho hídrico por evaporação dependem do tempo de exposição domesmo ao ambiente (maior tempo de exposição causa maior perda), temperatura eumidade relativa do ar ambiental e do coeficiente de evaporação do sifão. Em locaisonde associam-se altas temperaturas e baixos valores de umidade relativa do ar, maioressão as perdas por evaporação. Outro fenômeno ainda a ser citado é o congelamento dofecho hídrico que pode ocorrer em regiões de baixa temperatura, inviabili zando assim oescoamento, não sendo comum no Brasil .

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5. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS PREDIAIS DE ESGOTOS SANITÁRIOS

5.1 Cr itério de Classificação

O critério básico de classificação do Sistema Predial de Esgoto Sanitáriorefere-se ao tipo de ventilação existente no mesmo. Assim, tem-se as seguintes tipologiasbásicas:

a) SPES com ventilação primária e secundária;b) SPES apenas com ventilação primária.

Todavia, existem tipologias alternativas, dentre as quais salientam-se:

a) SPES com dispositivos de admissão de ar;b) Sistema Sovent;c) Sistema Gustavsberg.

5.2 Tipologias Básicas

5.2.1 SPES com ventilação primária e secundária

a) Ventilação através do tubo ventilador primário, coluna e ramais de ventilação.

Esta tipologia encontra-se ilustrada na Figura 22. A linha contínua representa osubsistema de coleta e transporte de esgotos sanitários (aparelhos sanitários, ramais dedescarga e de esgoto, tubo de queda, subcoletores e coletores). Já a linha pontilhada representao subsistema de ventilação. O subsistema de ventilação desta tipologia divide-se em pr imár ioe secundár io. A ventilação pr imár ia é basicamente a extensão do tubo de queda além doramal conectado mais elevado; esta extensão é denominada tubo ventilador primário e suaextremidade fica em contato com a atmosfera. Já a ventilação secundár ia é composta decolunas e ramais de ventilação.

b) Ventilação através do tubo ventilador primário e coluna de ventilação.

Esta tipologia, conforme Figura 23, diferencia-se da tipologia anterior apenas pelo fatode não apresentar ramais de ventilação, isto é, a ventilação secundária consta somente de umacolunas conectadas ao tubo de queda.

5.2.2 SPES apenas com ventilação primária

Nesta tipologia, há apenas previsão da ventilação primária, através do prolongamentodo tubo de queda, conforme anteriormente comentado (Figura 24).

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Figura 22: SPES com ventilação através do tubo primário, coluna e ramais de ventilação.

Figura 23: SPES com ventilação através do tubo ventilador primário e coluna de ventilação.

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Figura 24: SPES apenas com ventilação primária.

5.3 Tipologias Alternativas

5.3.1 SPES com Dispositivos de Admissão de Ar

Conforme FERNANDES (1993), os dispositivos de admissão de ar são utili zados nointuito de substituir os ramais e colunas de ventilação, equili brando as pressões pneumáticasque normalmente se estabelecem no interior do sistema quando sob solicitação.

Quanto à concepção, há dois tipos básicos de dispositivos de admissão de ar:

• válvulas de admissão de ar

• sifões auto-ventilados

a)Válvulas de Admissão de Ar

As válvulas de admissão de ar, em função de suas dimensões e pontos de instalação,dividem-se em dois tipos:

- válvulas de topo de tubo de queda;

- válvulas para ramais.

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As válvulas de topo de tubo de queda possuem dimensões maiores em relação às pararamais e são instaladas de forma a evitar a perfuração dos telhados para a passagem deventilação. a Figura 25 ilustra uma válvula para topo de tubo de queda.

Figura 25: Válvulas de topo de tubo de queda.Fonte: Fernandes, 1993.

As válvulas para ramais podem ser instaladas no topo do tubo de queda, porém, para ainstalação no tubo de queda há limitações a serem observadas quanto a somatória dasUnidades de Contribuição de Hunter (UHCs) e do diâmetro do tubo de queda. A Figura 26apresenta a estrutura da válvula para ramais. A Figura 27 apresenta os posicionamentospossíveis das válvulas.

Figura 26: Componentes da válvula para ramais. Fonte: Fernandes, 1993.

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Figura 27: Posicionamento das válvulas. Fonte: Catálogo da Studor .

Ambos os tipos de válvulas apresentam o mesmo mecanismo de funcionamento,conforme pode ser observado na Figura 28. Quando ocorrem depressões pneumáticas nointerior da tubulação, o diafragma abre-se, possibilit ando, assim, o acesso de ar para o interiorda mesma equili brando, consequentemente, a pressão pneumática. Atingido tal equilíbrio, odiafragma fecha-se e obstrui a saída dos gases.

Figura 28: Princípio de funcionamento das válvulas de admissão de ar.Fonte: Fernandes, 1993.

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b) Sifões Auto-Ventilados

Consta de um sifão ao qual é acoplado um mecanismo que viabili za sua auto-ventilação quando surgem depressões pneumáticas no interior dos respectivos ramais,conforme FERNANDES (1993).

5.3.2 Sistema SOVENT

Este sistema, segundo ASPE (1991), é composto, basicamente, pelos seguintescomponentes (ver Figura 29):

- um ramal de descarga por andar;- tubo de queda único;- uma conexão aeradora por andar;- uma conexão deaeradora nas mudanças de direção.

Figura 29: Componentes do sistema SOVENT. Fonte: Fernandes, 1993.

Tanto a conexão aeradora, assim como a deaeradora possuem a função de equili brar aspressões pneumáticas no interior da tubulação. A conexão aeradora equili bra as pressõesnegativas, enquanto os deaeradores aliviam as sobrepressões. Estas conexões encontram-seesquematizadas na Figura 30.

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Figura 30: Conexões do sistema “Sovent” . Fonte: Fernandes, 1993.

5.3.3 Sistema Gustavsberg

O objetivo deste sistema é atender os requisitos básicos de um SPES, viabili zandoconcomitantemente economia no consumo de água e redução das quantidades e diâmetros dastubulações. Os componentes deste sistema são os seguintes:

- Bacia sanitária com caixa acoplada de volume reduzido de descarga;

- Diafragma instalado entre a bacia sanitária e o ramal de descarga, cuja função éaumentar a capacidade de sifonagem da bacia;

- Tubulações em PVC, cujos diâmetros são reduzidos em conformidade aos volumesreduzidos de descarga;

- Reservatório com sifão, no qual um certo volume de esgoto será acumulado,viabili zando posterior carregamento dos dejetos, de maneira a garantir a auto-limpeza das tubulações.

A Figura 31 ilustra o detalhe da bacia sanitária com caixa acoplada, reservatório comsifão e diafragma. O nível a indica o limite de reservação de águas residuais oriunda dediversos aparelhos sanitários. A Figura 32 demonstra o funcionamento do referido sistema.

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Figura 31: Componentes do sistema Gustavsberg.Fonte: Graça, 1985.

Atingido o nível a, na seguinte descarga o sifão b é preenchido de esgoto, a ponto de gerar uma auto-sifonagem no reservatório.

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A ação de auto-sifonagem esvazia o reservatório; na seqüência, mais ar é succionado, ventilandodesta forma o sistema.

Figura 32: Funcionamento do sistema Gustavsberg.Fonte: Graça, 1985.

6. PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ESGOTO SANITÁRIO

Neste capítulo é apresentada, inicialmente, a estrutura básica de um projeto do sistemapredial de esgoto sanitário. Posteriormente, encontram-se algumas recomendações técnicasrelacionadas ao desenvolvimento do projeto propriamente dito.

6.1 Estrutura Básica

As etapas do projeto do SPES são as seguintes:

1º) concepção;

2º) dimensionamento;

3º) elaboração do projeto de produção;

4º) quantificação e orçamentação;

5º) elaboração do projeto “como construído” (as built).

Inicialmente, concebe-se o SPES estabelecendo-se uma configuração que deverá terum desempenho adequado diante das diversas solicitações previstas. Devem ser consideradas,igualmente nesta fase fatores como a integração deste sistema com os demais sistemas daedificação, a normalização vigente, materiais e componentes disponíveis no mercado, etc.

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Concebido o SPES e definida uma configuração, procede-se o dimensionamento domesmo, onde as dimensões obtidas deverão atender às solicitações previstas. Concluído odimensionamento do sistema, elabora-se o projeto para a produção, o qual consta desimbologia utili zada, representações gráficas e um conjunto de documentos. A representaçãográfica deve conter, basicamente, o seguinte:

- planta baixa da cobertura, do pavimento tipo, do térreo e do subsolo, apresentandoos tubos de queda, ramais, desvios, colunas de ventilação e dispositivos diversos;

- planta baixa do pavimento inferior, apresentando os subcoletores, coletores,dispositivos de inspeção, pontos de emissão dos esgotos sanitários, entre outrosdetalhes específicos;

- esquema vertical (fluxograma) sem escala, no qual serão apresentados os principaiscomponentes do sistema;

- plantas dos ambientes sanitários apresentando o traçado e diâmetros dastubulações, normalmente em escala 1:20;

- detalhes específicos.

No Anexo B são apresentadas a simbologia e algumas representações gráficasusualmente empregadas no projeto dos SPES.

A documentação básica, por sua vez, é a seguinte:

a) memorial descritivo;

b) memória de cálculo;

c) especificações técnicas;

d) quantificação; e,

e) orçamentação.

Conforme BAZZO e PEREIRA (1993), o memorial descritivo deve apresentar,basicamente, as características da solução proposta. As justificativas dos métodos e técnicaspara atingir tal solução também devem ser apresentadas. A memória de cálculo consta daapresentação de todo o dimensionamento e as referências normativas. As especificaçõestécnicas devem conter, basicamente, a especificação comercial dos materiais e os detalhesconstrutivos, entre outras informações julgadas importantes.

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Na seqüência realiza-se a quantificação e a orçamentação dos componentes do sistema.O projeto “as built” , por fim, registrará aqueles detalhes executivos que não seguiram oprojeto de produção visando-se, assim, ter o registro fiel do sistema instalado.

6.2 Recomendações Gerais

As seguintes recomendações são de caráter geral e estão em conformidade com aNBR-8160 (ABNT,1999). Recomendações mais específicas devem ser observadas na normacitada.

a) Todos os aparelhos sanitários devem ser protegidos por desconectores, os quais podematender apenas um aparelho ou a um conjunto de aparelhos de um mesmo ambiente.

b) As caixas sifonadas podem ser utili zadas para a coleta dos despejos de conjuntos deaparelhos sanitários (lavatórios, bidês, chuveiros) de um mesmo ambiente, além de águasprovenientes de lavagens de pisos; neste caso as caixas sifonadas devem ser providas degrelhas. Quanto às bacias sanitárias, as mesmas já são providas internamente de umdesconector, devendo, assim, ser ligadas diretamente ao tubo de queda (Figura 33).

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Figura 33: Bacia sanitária ligada diretamente ao tubo de queda Fonte: Belinazo, 1993.

c) Devem ser previstos dispositivos de inspeção nos ramais de descarga de pias de cozinha emáquina de lavar louças (ver Figura 34).

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31

Figura 34: Dispositivos de inspeção nos ramais de descarga das pias de cozinha e Máquina de Lavar Roupas.

d) Os tubos de queda devem, sempre que possível, ser instalados em um único alinhamento.Quando necessários, os desvios devem ser feitos com peças com ângulo central igual ouinferior a 90º, de preferência com curvas de raio longo ou duas curvas de 45º.

e) Para edifícios de dois ou mais andares, quando os tubos de queda recebem efluentescontendo detergentes geradores de espuma, pelo menos uma das seguintes soluções, a fim deevitar o retorno de espuma para os ambientes sanitários, deve ser adotada:

- não conectar as tubulações de esgoto e de ventilação nas regiões de ocorrência desobrepressão;

- atenuar a sobrepressão através de desvios do tubo de queda para a horizontal,utili zando uma curva de 90º de raio longo ou duas curvas de 45º;

- instalar de dispositivos que evitem o retorno de espuma.São consideradas regiões de sobrepressão (ver Figura 35):

- o trecho, de comprimento igual a 40 diâmetros, imediatamente a montante dedesvio para horizontal, o trecho de comprimento igual a 10 diâmetrosimediatamente a jusante do mesmo desvio e o trecho horizontal de comprimentoigual a 40 diâmetros imediatamente a montante do próximo desvio;

- o trecho, de comprimento igual a 40 diâmetros, imediatamente a montante da basedo tubo de queda e o trecho do coletor ou subcoletor imediatamente a jusante damesma base;

- os trechos a montante e a jusante o primeiro desvio na horizontal do coletor ousubcoletor, com comprimento igual a 40 diâmetros e a 10 diâmetros,respectivamente;

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- o trecho da coluna de ventilação, para o caso de sistemas com ventilaçãosecundária, com comprimento igual a 40 diâmetros, a partir da ligação da base dacoluna com o tubo de queda ou ramal de esgoto.

f) Para pias de cozinha e máquinas de lavar louças, devem ser previstos tubos de quedaespeciais com ventilação primária; estes tubos devem descarregar em uma caixa de gorduracoletiva.

g) Recomenda-se o uso de caixas de gordura para efluentes que contenham resíduosgordurosos.

h) As pias de cozinha e/ou máquinas de lavar louças instaladas superpostas em váriospavimentos devem descarregar em tubos de queda exclusivos, os quais conduzem os esgotospara caixas de gordura coletivas; sendo vetado o uso de caixas de gordura individuais nosandares.

i) O interior das tubulações deve ser sempre acessível através de dispositivos de inspeção.

j) Desvios em tubulações enterradas devem ser feitos empregando-se caixas de inspeção.

l) A extremidade aberta de um tubo ventilador primário ou coluna de ventilação:

Figura 35: Regiões de sobrepressão.

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- deve elevar-se verticalmente pelo menos 0,30 m acima da cobertura; todavia,quando esta atender outros fins além de simples cobertura, a elevação verticaldeve ser, no mínimo, de 2,00 m (ver Figura 36); não sendo conveniente o referidoprolongamento, pode ser usado um barrilete de ventilação.

- deve conter um terminal tipo chaminé, tê ou outro dispositivo que impeça aentrada das águas pluviais diretamente ao tubo de ventilação.

Figura 36: Prolongamento do tubo de queda e/ou coluna de ventilação.

m) O projeto do subsistema de ventilação deve ser feito de modo a impedir o acesso de esgotosanitário ao interior do mesmo.

n) O tubo ventilador primário e a coluna de ventilação devem ser verticais e, sempre quepossível, instalados em uma única prumada.

o) Todo o desconector deve ser ventilado. A distância máxima de um desconector até o pontoonde o tubo ventilador que o serve está conectado consta na Tabela 1.

Tabela 1: Distância máxima de um desconector ao tubo ventilador.

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Diâmetro nominaldo ramal dedescarga DN

Distânciamáxima

(m)40 1,0050 1,2075 1,80100 2,40

p) Toda coluna de ventilação deve ter:

- diâmetro uniforme;

- a extremidade inferior ligada a um subcoletor ou a um tubo de queda, em pontosituado abaixo da ligação do primeiro ramal de esgoto ou de descarga, ou nesteramal de esgoto ou de descarga;

- a extremidade superior situada acima da cobertura do edifício, ou ligada a um tuboventilador primário a 0,15 m, ou mais, acima do nível de transbordamento da águado mais elevado aparelho sanitário por ele servido.1

q) Quando não for conveniente o prolongamento de cada tubo ventilador até acima dacobertura, pode ser usado um barrilete de ventilação.

r) As ligações da coluna de ventilação aos demais componentes do sistema de ventilação oudo sistema de esgotos sanitários devem ser feitas com conexões apropriadas:

- quando feita em uma tubulação vertical, a ligação deve ser executada por meio dejunção a 45°;

- quando feita em uma tubulação horizontal, deve ser executada acima do eixo datubulação, elevando-se o tubo ventilador de uma distância de até 0,15 m, ou mais,acima do nível de transbordamento da água do mais alto dos aparelhos sanitáriospor ele ventilados, antes de ligar-se a outro tubo ventilador, respeitando-se o que sesegue:

• a ligação ao tubo horizontal deve ser feita por meio de tê 90° ou junção 45°,com a derivação instalada em ângulo, de preferência, entre 45° e 90° em relaçãoao tubo de esgoto, conforme a Figura 37;

1 Entende-se por nível de transbordamento da água do mais alto dos aparelhos sanitários aquele referente aosaparelhos sanitários com seus desconectores ligados a tubulação de esgoto primário (bacias sanitárias, pias decozinha, tanques de lavar, etc) excluindo-se aparelhos sanitários que despejem em ralos sifonados de piso. Nãodevem ser considerados como pontos mais altos de transbordamento as grelhas dos ralos sifonados de piso,quando o ramal a ser ventilado serve também para outros aparelhos não ligados diretamente aos mesmos.

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• quando não houver espaço vertical para a solução apresentada no item acima,podem ser adotados ângulos menores, com o tubo ventilador ligado somente porjunção 45° ao respectivo ramal de esgoto e com seu trecho inicial instalado emaclive mínimo de 2%;

• a distância entre o ponto de inserção do ramal de ventilação ao tubo de esgoto eo cotovelo de mudança do trecho horizontal para a vertical deve ser a mais curtapossível.

s) Quando não for possível ventilar o ramal de descarga da bacia sanitária ligada diretamenteao tubo de queda, o tubo de queda pode ser ventilado imediatamente abaixo da ligação doramal da bacia sanitária (ver Figura 38).

t) É dispensada a ventilação do ramal de descarga de uma bacia sanitária ligada através deramal exclusivo a um tubo de queda a uma distância máxima de 2,40m, desde que essetubo de queda receba, do mesmo pavimento, imediatamente abaixo, outros ramais de esgotoou de descarga devidamente ventilados, conforme Figura 39.

u) Bacias sanitárias instaladas em bateria devem ser ventiladas por um tubo ventilador decircuito ligando a coluna de ventilação ao ramal de esgoto na região entre a última e apenúltima bacia sanitária, conforme a Figura 40. Deve ser previsto um tubo ventiladorsuplementar a cada grupo de, no máximo, oito bacias sanitárias, contadas a partir da maispróxima ao tubo de queda.

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Figura 37: Ligação de ramal de ventilação.

Figura 38: Ligação de ramal de ventilação. Impossibili dade de ventilação do ramal dedescarga da bacia sanitária.

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Figura 39: Dispensa de ventilação de ramal de descarga de bacia sanitária.

Figura 40: Ventilação em circuito.

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7. DIMENSIONAMENTO

As tubulações do SPES podem ser dimensionadas pelo Método das Unidades deHunter de Contribuição (UHC) ou pelo Método Racional devendo, em qualquer um dos casos,ser respeitados os diâmetros mínimos dos ramais de descarga apresentados na Tabela 2,apresentada na seqüência.

7.1 Método das Unidades de Hunter de Contr ibuição (UHC)

Este método baseia-se na atribuição de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC)para cada aparelho sanitário integrante do SPES em questão. Tais unidades constam na NBR8160/1999, e encontram-se reproduzidos na Tabela 2. Definidas as UHC dos aparelhossanitários integrantes do sistema, inicia-se o dimensionamento dos demais componentes,conforme será apresentado a seguir. No anexo C encontra-se um exemplo dedimensionamento.

7.1.1 Subsistema de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário

a) Tubulações

- Ramais de Descarga:

Para os ramais de descarga devem ser adotados, no mínimo, os diâmetros apresentadosna Tabela 2. Para aparelhos não relacionados nesta tabela, devem ser estimadas as UHCcorrespondentes e o dimensionamento deve ser feito pela Tabela 3.

- Ramais de esgoto:

Neste caso, deve ser utili zada a Tabela 4. Recomenda-se ainda, com relação àsdeclividades mínimas:

- 2% para tubulações com diâmetro nominal (DN) igual ou inferior a 75, e- 1% para tubulações com diâmetro nominal (DN) igual ou superior a 100.

- Tubos de Queda

Os tubos de queda devem ser dimensionados pela somatória das UHC conforme aTabela 5.

Todavia, quando apresentarem desvios da vertical, os tubos de queda devem serdimensionados da seguinte forma:

I) quando o desvio formar ângulo inferior a 45º com a vertical, o tubo de queda édimensionado pela Tabela 5;

II) quando o desvio formar ângulo superior a 45º com a vertical, deve-se dimensionar:

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• a parte do tubo de queda acima do desvio como um tubo de queda independente,com base no número de unidades Hunter de contribuição dos aparelhos acima dodesvio, de acordo com a Tabela 5; e a parte horizontal do desvio de acordo com aTabela 6, uma vez que, neste caso, o trecho é tratado como subcoletor;

• a parte do tubo de queda abaixo do desvio com base no número de unidades Hunterde contribuição de todos os parelhos que descarregam neste tubo de queda, deacordo com a Tabela 5, não podendo o diâmetro adotado, neste caso, ser menor doque o da parte horizontal. Ver a figura 33, a qual il ustra a geometria dos desvios eopções de ventilação.

Figura 33: Desvios do tubo de queda. Fonte: ABNT, 1999.

- Coletor Predial e Subcoletores

O coletor predial e os subcoletores podem ser dimensionados pela somatória das UHCconforme a Tabela 6. O coletor predial deve ter, no mínimo, um DN igual a 100.

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40

No dimensionamento do coletor predial e dos subcoletores em prédios residenciais,deve ser considerado apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro para a somatóriado número de unidades Hunter de contribuição. Nos demais casos, devem ser consideradostodos os aparelhos contribuintes para o cálculo do número de UHC.

Tabela 2: Unidades de Hunter de Contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetronominal mínimo dos ramais de descarga.

Aparelho sanitár ioNúmero deUnidades deHunter de

Contr ibuição

Diâmetro nominalmínimo do ramal de

descargaDN

bacia sanitária 6 100(1)

banheira de residência 2 40

bebedouro 0,5 40

bidê 1 40

chuveiro de residência 2 40

coletivo 4 40

lavatório de residência 1 40

de uso geral 2 40

mictório válvula de descarga 6 75

caixa de descarga 5 50

descarga automática 2 40

de calha 2 (2) 50

pia de cozinha residencial 3 40

pia de cozinha industrial preparação 3 40

lavagem de panelas 4 50

tanque de lavar roupas 3 40

máquina de lavar louças 2 50(3)

máquina de lavar roupas 3 50 (3)

(1) O diâmetro nominal DN mínimo para o ramal de descarga de bacia sanitária pode ser reduzido para DN75, casojustificado pelo cálculo de dimensionamento efetuado pelo método hidráulico apresentado no anexo B e somentedepois da revisão da norma NBR 6452:1985 (aparelhos sanitários de material cerâmico) pela qual os fabricantesdevem confeccionar variantes das bacias sanitárias com saída própria para ponto de esgoto de DN75, semnecessidade de peça especial de adaptação.

(2) Por metro de calha – considerar como ramal de esgoto (ver Tabela 5)

(3) Devem ser consideradas as recomendações dos fabricantes.

Fonte: ABNT, 1999.

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Tabela 3: Unidades de Hunter de contribuição paraaparelhos não relacionados na Tabela 2.

Diâmetro nominal mínimodo ramal de descarga

Número de unidades deHunter de contr ibuição

(DN) (UHC)

40 2

50 3

75 5

100 6

Fonte: ABNT, 1999.

Tabela 4: Dimensionamento de ramais de esgoto.

Diâmetro nominal do tubo(DN)

Número máximo deUnidades de Hunter de

Contr ibuição(UHC)

40 3

50 6

75 20

100 160

Fonte: ABNT, 1999.

Tabela 5: Dimensionamento de tubos de queda.

Número máximo de Unidades de Hunter de Contr ibuição(UHC)

Diâmetronominal do tubo

(DN) Prédio de até 03 pavimentosPrédio com mais de 03

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.

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Tabela 6: Dimensionamento de subcoletores e coletor predial.

Diâmetro nominaldo tubo

(DN)

Número máximo de Unidades Hunter de Contr ibuição emfunção das declividades mínimas

(%)

0,5 1 2 4

100 --- 180 216 250

150 --- 700 840 1000

200 1400 1600 1920 216

250 2500 2900 3500 840

300 3900 4600 5600 1920

400 7000 8300 10000 3500

Fonte: ABNT, 1999.

b) Desconectores

Os desconectores devem atender aos seguintes requisitos:

I) ter fecho hídrico com altura mínima de 0,05 m;

II) apresentar orifício de saída com diâmetro igual ou superior ao do ramal de descarga a eleconectado.

As caixas sifonadas devem ser dimensionadas conforme a Tabela 7.

Tabela 7: Dimensionamento das caixas sifonadas.

Diâmetro Nominal – DN(mm)

Valor máximo deUHC a montanteda caixa sifonada

100 06125 10150 15

Fonte: ABNT, 1999.

No caso das caixas sifonadas especiais, o fecho hídrico deve ter altura mínima de 0,20m; as mesmas devem ser fechadas hermeticamente com tampa facilmente removível e oorifício de saída deve ter o diâmetro nominal, de no mínimo 75.

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c) Dispositivos Complementares

c.1) Caixas de Gordura

As caixas de gordura são dimensionadas em função do número de cozinhas por elasatendidas. Desta forma, assim procede-se:

- para a coleta de apenas uma pia de cozinha pode ser usada a caixa de gordurapequena;

- para a coleta de uma ou mais cozinhas deve ser usada, pelo menos, a caixa degordura simples;

- para a coleta de duas a doze cozinhas deve ser usada, pelo menos, a caixa degordura dupla;

- para a coleta de mais de doze cozinhas, ou ainda, para cozinhas de restaurantes,escolas, hospitais, quartéis, etc. devem ser previstas caixas de gordura especiais.

A tipologia das caixas de gordura em função de suas dimensões características éapresentada na Tabela 8.

Tabela 8: Tipologia das caixas de gordura em função das dimensões características

TipologiaCaracterísticasCaixa deGorduraPequena(CGP)

Caixa deGorduraSimples(CGS)

Caixa deGordura

Dupla(CGP)

Caixa deGorduraEspecial(CGE)

diâmetro interno(m) 0,30 0,40 0,60 ----

parte submersa dosepto (m) 0,20 0,20 0,35 0,40

capacidade deretenção

( l )18,00 31,00 120,00

diâmetro nominal datubulação de saída

(mm)75 75 100 100

Fonte: ABNT, 1999.

Com relação a caixa de gordura especial (CGE), prismática de base retangular, asseguintes características devem ainda ser apresentadas:

- o volume da câmara de retenção de gordura obtido pela fórmula:

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V = 2N + 20

Onde:

N - número de pessoas servidas pelas cozinhas que contribuem para a caixa de gordura

V - volume em litros

- a altura molhada deve ser de 0,60 m;

- a distância mínima entre o septo e a saída deve ser de 0,20 m.

b) Dispositivos de Inspeção

b.1) Caixas de Inspeção:

A caixa de inspeção é um dispositivo destinado a permitir a inspeção, limpeza,desobstrução das canalizações, a junção de coletores e a mudança de declividade.

b.2) Caixas de Passagem:

Caixas de passagem são dispositivos que permitem a inspeção, limpeza e desobstruçãodas canalizações de esgoto. São caixas de inspeção com apenas uma entrada e uma saída parao esgoto. Quando cilíndricas, devem ter diâmetro mínimo de 0,15 m e, quando prismáticas debase poligonal, permitir na base a inscrição de um círculo de diâmetro mínimo de 0,15 m; asmesmas devem possuir grelha ou tampa cega, e uma altura mínima de 0,10 m.

c) Instalação de Recalque

Esta instalação é utili zada para recalcar os esgotos acumulados em caixas coletorassituadas abaixo do nível da rede pública de esgoto, provenientes de aparelhos sanitários e dedispositivos instalados nesse nível. A caixa coletora, é disposta de modo a receber todo oesgoto por gravidade, sendo que, a partir dela, recalca-se o esgoto para o coletor predial oudispositivo de tratamento de esgotos por meio de bombas.

O dimensionamento da instalação de recalque deverá considerar aspectos como acapacidade da bomba, que deverá atender à vazão máxima provável de contribuição dosaparelhos e dispositivos instalados que possam estar em funcionamento simultâneo, o tempode detenção do esgoto na caixa e o intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas domotor.

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Quanto ao dimensionamento da caixa coletora, a mesma deve ter a sua capacidadecalculada de modo a evitar a freqüência exagerada de partidas e paradas das bombas por umvolume insuficiente, bem como a ocorrência de estado séptico por um volume exagerado.

O volume útil da caixa coletora (Vu), ou seja, o volume compreendido entre o nívelmáximo e o nível mínimo de operação da caixa (faixa de operação da bomba), pode serdeterminado através da seguinte expressão:

Q x tVu = ---------------

4Onde:

Q = capacidade da bomba, em m3 / min, determinada em função da vazão afluente de esgotosà caixa coletora;

t = intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas do motor, em min.

O tempo de detenção do esgoto na caixa coletora (d) pode ser determinado a partir daseguinte equação:

Vt d = ----------

q

Onde:

d = tempo de detenção, em min.

Vt = volume total da caixa coletora, em m3.

q = vazão média de esgoto afluente, em m3 / min.

O tempo de detenção do esgoto na caixa não deve ultrapassar 30 minutos. Quandoreceber efluentes de bacias sanitárias, a caixa coletora, deve possuir uma profundidademínima de 0,90 m, a contar do nível da geratriz inferior da tubulação afluente mais baixa. Ofundo deve ser suficientemente inclinado para impedir a deposição de materiais sólidosquando a caixa for esvaziada completamente. A caixa coletora também deve ser ventilada porum tubo ventilador primário, independente de qualquer outra ventilação utili zada no edifício.Por outro lado, caso a caixa coletora não receba efluentes de bacias sanitárias, a profundidademínima a ser considerada é de 0,60 m.

As tubulações de sucção devem ser uma para cada bomba e possuir diâmetro uniformee nunca inferior aos das tubulações de recalque. Já as tubulações de recalque devem atingir

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um nível superior ao da rede de maneira que impossibilit e o refluxo dos esgotos, devendo serprovidas de dispositivos para este fim.

É recomendável que a capacidade da bomba seja considerada como sendo igual a duasvezes a vazão afluente de esgotos sanitários e que o intervalo entre duas partidas consecutivasdo motor não seja inferior a 10 minutos, no sentido de se preservar os equipamentoseletromecânicos de freqüentes esforços de partida.

7.1.2) Componentes do Subsistema de Ventilação

São apresentados a seguir os critérios a serem coletados para o dimensionamento dosistema de ventilação secundária.

a) Ramal de Ventilação: os diâmetros mínimos a serem utili zados constam na Tabela 9;

b) Coluna de Ventilação: Os diâmetros nominais mínimos são apresentados na Tabela 10, emfunção das UHC e do comprimento. Este comprimento é medido desde a extremidadesuperior da coluna, que se encontra em contato a com atmosfera até sua base, no encontro como tubo de queda;

c) Barrilete de Ventilação: Os diâmetros nominais mínimos são apresentados na Tabela 10. Onúmero de UHC de cada trecho é a soma das unidades de todos os tubos de queda servidospelo trecho e o comprimento a considerar é o mais extenso, da base da coluna de ventilaçãomais distante da extremidade aberta do barrilete até essa extremidade;

Tabela 9: Dimensionamento de ramais de ventilação

Grupo de aparelhos sem baciassanitár ias

Grupo de aparelhos com bacias sanitár ias

Número deUnidades Hunterde Contr ibuição

Diâmetro nominaldo ramal deventilação

Número de UnidadesHunter de

Contr ibuição

Diâmetro nominaldo ramal deventilação

até 12 40 até 17 50

13 a 18 40 18 a 60 75

19 a 36 50 --- ---

Fonte: ABNT, 1999.

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Tabela 10: Dimensionamento de colunas e barriletes de ventilação

Diâmetro nominal mínimo do tubo de ventilação

40 50 75 100 150 200 250 300

Diâmetronominal do

tubo de quedaou do ramal de

esgoto(DN)

Número deUnidadesHunter de

Contr ibuição(UHC) Compr imento 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 43 171 -- --

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.

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7.2 Dimensionamento Racional

(Texto elaborado a partir de ILHA; SANTOS (1994))

O dimensionamento racional visa flexibili zar a atuação do projetista do SPES,outorgando ao mesmo um poder de decisão maior do que aquele proporcionado pelametodologia convencional. Acredita-se que tal flexibili zação auxili e substancialmente asemergentes necessidades de racionalização e otimização na Construção Civil .

Este dimensionamento racional consta basicamente em estabelecer, em princípio, umaconfiguração inicial para o SPES apenas com ventilação primária; na seqüência, segue-se coma determinação probabilística das vazões de projeto, caracterização das vazões de descargados aparelhos sanitários, dimensionamento das tubulações e a verificação da suficiência daventilação primária. Caso esta não seja suficiente, altera-se a geometria da configuraçãoinicial proposta ou concebe-se para a mesma a ventilação secundária. Caberá ao projetista adefinição da melhor solução. A idéia é que esta metodologia racional seja suficientementeabrangente, oferecendo ao projetista condições de trabalhar as diversas variáveis de projeto,isto é, flexibili dade. A escolha do tipo de bacia sanitária, por exemplo, poderá estar definindoo nível de ventilação necessária.

7.2.1) Apresentação do Dimensionamento Racional

A seguir será abordada a determinação probabilística da vazão de projeto e oequacionamento racional propriamente dito, onde equações básicas da hidráulica e algumas desuas variantes são utili zadas. Diversas formulações específicas desenvolvidas porpesquisadores do assunto são consideradas como, por exemplo, a determinação da velocidadee comprimento terminais, a capacidade do tubo de queda , entre outras. Por último seráapresentada a idéia básica do modelo matemático para verificar a necessidade da ventilaçãosecundária, este desenvolvido por GRAÇA (1985).

a) Vazão de Projeto

Uma postura adequada para determinar a vazão de projeto é considerá-la como funçãoda simultaneidade de uso e da tipologia dos aparelhos sanitários. Há diversos métodosprobabilísticos desenvolvidos para determinar a simultaneidade de uso, muitos deles baseadosnas distribuições normal, binomial e multionomial. Entre estes métodos, pode-se citar ostrabalhos de Hunter, Webster, Courtney, Konen e Murakawa, conforme GONÇALVES(1986). Este autor também desenvolveu um modelo probabilístico o qual é aberto para aentrada de diversos dados específicos da realidade de cada projeto. É importante tambémsalientar que tais métodos estatísticos permitem ao projetista estabelecer qual o nível deconfiança que o mesmo deseja trabalhar. Quanto ao levantamento da tipologia dos aparelhossanitários, mais especificamente as bacias sanitárias, cresce em importância a escolhas debacias eficientes mas de reduzido consumo de água, conforme ROCHA (1992).

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b) Equacionamento

b.1) Dimensionamento o Subsistema de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário.

O escoamento no tubo de queda é considerado anular, isto é, o esgoto escoando pelasparedes do tubo de queda na forma de um cili ndro ôco onde circula ar. Em qualquer seçãotransversal deste escoamento, a razão entre a seção de água e a seção de ar deve situar-se entre1/4 e 1/3, de maneira a evitar que o escoamento preencha totalmente a seção transversal,condição esta que perturbaria sensivelmente as pressões de ar no interior do sistema.

O diâmetro do tubo de queda pode ser determinado a partir da seguinte equação:

0,116 n3/8 Qtq3/8

dtq = --------------------------- (01) to5/8

Onde:

dtq = diâmetro interno do tubo de queda, em m;

Qtq = vazão de projeto no tubo de queda, em l/s;

n = coeficiente de Manning, em s/m1/3 ;

to = taxa de ocupação de água durante o escoamento no tubo de queda.

Esta equação é uma variante da equação de Manning para escoamento anular epermanente, onde o valor de Qtq é aquele onde ocorre a velocidade terminal. Sendo oescoamento no tubo de queda anular, o valor do to pode ser expresso da seguinte forma:

to = Se / Stq (02)

Onde:

Se = área da seção transversal da coroa circular por onde escoa a água no tubo de queda;

Stq = área da seção transversal do tubo de queda

A fim de se garantir a manutenção do escoamento anular no tubo de queda,recomenda-se utili zar to entre 1/4 e 1/3 conforme, comentado anteriormente. A velocidadeterminal tem a seguinte formulação, conforme SWAFFIELD; CAMPBELL (1995):

Vt = 13 (Qtq / dtq) 2/5

(03)

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Onde:

Vt = velocidade terminal, em m/s;

dtq = diâmetro interno do tubo de queda, em mm.

Com relação à vazão de projeto, a mesma pode ser obtida através das diversasmetodologias citadas no item 3.4. Utili zando-se, por exemplo, a distribuição binomial, a qualfoi incorporada no texto da NBR-8160 conforme ILHA; SANTOS (1994), tem-se a seguinteformulação básica:

)(1

i

N

i qmQtq ∗= ∑ (04)

Onde:

Qtq = a vazão de projeto no trecho considerado (l/s);

i = índice representativo do tipo de aparelho sanitário;

N = número de tipos de aparelhos sanitários no trecho considerado;

mi = número de aparelhos sanitários do tipo i a serem considerados em uso simultâneo, entre J aparelhos instalados, para um dado fator de falha;

J = número de aparelhos sanitários do tipo i instalados no trecho considerado;

qi = vazão unitária do aparelho sanitário do tipo i (l/s).

A distribuição binomial estabelece, para um dado nível de confiança a ser estipuladopelo projetista, o número de aparelhos sanitários do tipo i em uso simultâneo (mi) entre ototal instalado ao trecho considerado (J). O tipo de aparelho sanitário em questão determinaráas respectivas vazões a serem fornecidas pelos fabricantes, assim como as freqüências de usoe durações das descargas, as quais são dados de campo.

O diâmetro dos ramais de descarga, ramais de esgoto, sub-coletores e coletor predialpode ser calculado a partir da seguinte equação, considerando-se escoamento à meia seção:

n3/8 Qe3/8 I-3/16

de = ---------------------- (05) 6,644

Onde:

de = diâmetro do trecho considerado, em m;

n = coeficiente de Manning, em s/m1/3 ;

Qe = vazão no trecho considerado, em l/s;

I = declividade do trecho considerado em m/m.

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A vazão em cada trecho, no caso do ramal de descarga, será dada por:

Qe = qi (06)

A vazão em cada trecho, no caso do ramal de esgoto, será dada por:

)(1

i

N

i qmQe ∗= ∑ (07)

Onde:

N = número de tipos de aparelhos sanitários no trecho considerado;

mi = número de aparelhos sanitários do tipo i a serem considerados em uso, simultâneo, paraum dado fator de falha;

qi = vazão de contribuição do aparelho sanitário do tipo i.

A vazão em cada trecho, no caso dos sub-coletores, será dada por:

Qe = Qtq (08)

A vazão em cada trecho, no caso do coletor predial, será dada por:

)(1

i

N

i qmQe ∗= ∑ (09)

A declividade I adotada na equação 05 para o dimensionamento dos sub-coletores ecoletores deve ser testada quanto as condições de arraste do material sólido através doprincípio da tensão trativa:

Tr = γ Rh I ≥≥ 1,0 Pa (10)

Onde:

Rh = raio hidráulico, em m;

Tr = tensão trativa, em Pa;

γ = peso específico, em N/m2 .

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b.2) Dimensionamento do Subsistema de Ventilação

O subsistema de ventilação pode ser composto por tubulações ou dispositivos deventilação ou, ainda, uma combinação de ambos. O equacionamento da ventilação primária,isto é, o valor do diâmetro do tubo de queda que propicie uma vazão de ar que equili bre aspressões pneumáticas, no interior do sistema, em torno da pressão atmosférica, é dado pelaseguinte equação, conforme GRAÇA (1985):

Qar = c Qtq2/5 - 1,5 Qtq (11)

Onde:

Qar = vazão de ar que escoa pelo núcleo de ar no tubo de queda, em l/s;

c = coeficiente adimensional;

Qtq = vazão de projeto no tubo de queda, em l/s.

Já para o dimensionamento das tubulações da ventilação secundária, a seguinteequação é utili zada considerando-se uma perda de carga máxima de 25mmca edesconsiderando-se a perda de carga nas singularidades de acordo ASPE (1991):

Dv = 4,06 [f Lv (Qar')2)]1/5 (12)

Onde:

Dv = diâmetro da tubulação de ventilação, em mm;

Lv = comprimento da tubulação de ventilação, em mm;

f = coeficiente de perda de carga distribuída, adimensional;

Qar’ = vazão de ar na tubulação de ventilação, em l/s.

A vazão de ar na coluna de ventilação é estimada como sendo igual a 2/3 da vazão dear no interior do tubo de queda, chegando-se, então, a seguinte relação:

Qar' = 40 Qar (13)

Onde

Qar = neste caso é a vazão de ar na coluna de ventilação, sendo obtida em l / min.

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Caso a ventilação secundária seja composta por dispositivos de ventilação, serãonecessárias as especificações dos fabricantes, de acordo com FERNANDES (1993).

c) Modelo para Verificação da Necessidade da Ventilação Secundária

A verificação da necessidade da ventilação secundária em um SPES com tubo dequeda único (sistema sem ramais e colunas de ventilação) é possível através da utili zação deum equacionamento desenvolvido por GRAÇA (1985), onde são determinadas, a partir doconhecimento das características geométricas do sistema e das condições climáticas doambiente , as magnitudes estimadas e admissíveis das variáveis referentes às perdas de alturado fecho hídrico assim como as pressões desenvolvidas no interior do sistema. O conjunto deinequações a seguir, se obedecido, indica não ser necessária a ventilação secundária:

a) Ha,i ≥ Hr,i b) Da,s ≥ Dr c) Sa,s ≥ Sr

Onde :

Ha,i = perda de altura do fecho hídrico admissível para o desconector i (mm);

Hr,i = perda de altura do fecho hídrico provocada por auto-sifonagem (mm);

Da,s = depressão admissível no sistema (N/m2);

Dr = depressão máxima provocada pelos efeitos de sifonagem induzida, tiragem térmica eação do vento e das variações da pressão ambiental (N/m2);

Sa,s = sobrepressão admissível no sistema (N/m2);

Sr = sobrepressão máxima no sistema ( N/m2).

As variáveis Ha,i , Da,s e Sa,s dependem das características geométricas do sistema,enquanto as variáveis Hr,i , Dr e Sr dependem das condições ambientais dos fenômenosassociados ao escoamento. Todas as equações envolvendo estas variáveis, as quais formamum equacionamento bastante extenso e complexo, estão detalhadamente apresentadas emGRAÇA (1985).

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8. MATERIAIS E COMPONENTES DO SISTEMA PREDIAL DE ESGOTOSANITÁRIO

Neste capítulo são apresentados alguns materiais e componentes normalmenteutili zados no SPES.

8.1 Tubos e Conexões

Os tubos e conexões comerciais encontram-se em vários tipos de materiais, entre eleso PVC rígido, a cerâmica vidrada, o fibrocimento e o ferro fundido os quais serãoapresentados na seqüência. Em função da grande diversidade de recomendações existentesrelativas à execução, as mesmas não serão apresentadas neste item. Todavia, taisrecomendações devem ser observadas nos catálogos dos respectivos fabricantes.

8.1.1 PVC Rígido

Existem duas séries de tubos de PVC: Série normal (tubos com parede de menorespessura) e série reforçada (tubos com parede de espessura maior).

A produção de tubos e conexões em PVC rígido deve atender às especificaçõescontidas na NBR-5688 e NBR-7362. Para utili zação deste material, a NBR 8160 prescreve osseguintes requisitos básicos a serem atendidos:

a) os tubos e conexões devem ser protegidos contra choques e esforços de compressão;

b) o referido material não deve ser exposto a temperaturas recomendadas pelos fabricantes.

8.1.2 Cerâmica Vidrada

Os tubos e conexões de cerâmica vidrada devem atender os requisitos da NBR-5645.Quanto à sua utili zação, a NBR-8160 não permite o uso deste material em instalaçõesaparentes ou embutidas. É importante também salientar que as tubulações deste material nãodevem ser expostas à choques e perfurações, tampouco serem utili zados em terrenos ondedesenvolvam-se recalques.

8.1.3 Fibrocimento

Segundo a NBR-8160/1999, a utili zação de tubos e conexões de fibrocimento eminstalações aparentes ou embutidas são possíveis apenas quando forem utili zadas juntaselásticas. Além disso, faz-se também necessário o uso de proteção adequada contra choques.

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8.1.4 Ferro Fundido

Os tubos e conexões desse material devem atender os requisitos da NBR-8161. Comrelação à sua utili zação entretanto, os requisitos a serem atendidos constam na NBR-8160, aqual basicamente expressa que o ferro fundido deve apresentar revestimento adequado.

Neste sentido, os fabricantes oferecem revestimentos betuminosos, tintas asfálticas,tintas à base de borracha clorada, tintas à base de resinas epóxicas, entre outros, segundoMACINTYRE (1996). Convém também salientar que este material pode ser enterrado, desdeque adequadamente protegido, conforme já comentado. Os tubos de ferro fundido devemapresentar as seguintes características (Empacotando Sistemas Prediais,1999):

• alta resistência contra choques;• alta resistência a produtos químicos;• baixo nível de ruído na condução dos esgotos;• serem incombustíveis; e• alta durabili dae.

8.2 Aparelhos Sanitários

Exemplos de aparelhos sanitários, cuja função básica é a coleta das águas servidas são:bacia sanitária, lavatório, banheira, mictório, etc. Há também equipamentos como a máquinade lavar roupas, a máquina de lavar pratos, entre outros.

As bacias sanitárias podem ser utili zadas com à caixas de descarga (suspensas ouacopladas) ou à válvulas de descarga.

Devido a grande variedade de modelos dentro de cada tipo de aparelhos/equipamentossanitários, as cotas dos pontos de alimentação de água fria e quente e também de esgotosanitário podem diferir de forma significativa . É recomendável consultar a especificaçãotécnica de cada aparelho para que a locação destes pontos seja precisa e não ocasioneretrabalho na obra. No anexo D encontram-se as distâncias dos pontos de esgoto dos aparelhossanitários.

No Brasil , foi lançado um programa setorial da Qualidade (PSQ) de louças sanitáriaspara sistemas prediais, que faz parte do Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade(PBPQ), lançado em 1998, o qual possuía como objetivo especifico relacionado ao usoracional água, prevendo a qualidade evolutiva das bacias sanitárias (e dispositivos dedescarga) limitando o volume máximo de descarga em torno de 6 lit ros até o ano de 2002, ouem valor que implicasse menor consumo de água (MPO/SEPURB-PBPQ-H, 1998).

Existem outros componentes economizadores que representam uma grande parcela deconsumo em determinadas tipologias de edifícios como: restritor de vazão para chuveiros;registro regulador de vazão para lavatórios e chuveiros, pias, tanques, etc.; arejador; torneirashidromecânicas; etc (ver Figuras 35 e 36).

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Torneira de acionamento automático com o pé.

Torneira de acionamento automático de lavatório

Registro regulador de vazão de lavatório

Figura 35: Equipamentos economizadores

Arejador Restritor de vazão parachuveiro

Regulador de vazão parachuveiro

Figura 36: Equipamentos economizadores

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9. BIBLIOGRAFIA

ABNT. Sistema Predial de Esgoto Sanitár io – Projeto e execução - NBR 8160,

Brasil ,1999.

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ASPE. Vents & Venting. ASPE DATA BOOK . Chapter 1, USA, 1988.

BAZZO, W.A.; PEREIRA, L.T.V. Introdução à Engenhar ia. Editora da UFSC,

Florianópolis, 1993.

BELINAZO, H. J. Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitár ias. Santa Maria, 1993.

Empacotando Sistemas Prediais – CD-ROM da Serie Empacotando Edifícios.

São Paulo, 1999.

FERNANDES, V. M. C. Influência do Uso de Dispositivos de Admissão de Ar no

Comportamento Hidráulico-Pneumático dos Sistemas Prediais de Coleta de Esgotos

Sanitár ios de Edifícios Residenciais. PCC -EPEUSP, São Paulo, 1993.

GRAÇA, M. E. A. Formulação de modelo para a avaliação das condições determinantes

da necessidade de ventilação secundár ia em sistemas prediais de coleta de esgotos

sanitár ios. PCC -EPUSP, São Paulo, 1985.

GONÇALVES, O. M. Formulação de modelo para o estabelecimento de vazões de projeto

em sistemas prediais de distr ibuição de água fr ia, São Paulo, 1986.

GOLNÇALVES, O. M. Execução e manutenção de sistemas hidráulicos prediais. Editora

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MACINTYRE, A.J. Instalações Hidráulicas Prediais e Industr iais. Livros Técnicos e

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nacionais. PROGRAMA BRASILEIRO DA QUALIDADE E PRODUTIVIDADE

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Reprinted with correction in 1965).