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Resiste a cargas externas moderadas No resiste a presses internas Grande peso Geralmente utilizado em escoamento livre Utilizado para grandes dimetros Concreto Armado Concreto Armado Materiais das tubulaes Utilizado para coletores de esgoto com dimetro igual ou maior que 400 m, principalmente nos: Coletores tronco; Interceptores e Emissrios Concreto Armado Materiais das tubulaes

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  • 1. Dissertao apresentada Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia. NELSON BEVILACQUA MATERIAIS DE TUBULAES UTILIZADAS EM SISTEMAS DE COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTOS SANITRIOS. ESTUDO DE CASO DA REA NORTE DE SO PAULO SO PAULO 2006

2. rea de Concentrao: Engenharia Hidrulica e Sanitria Orientador: Prof. Dr. MILTON TOMOYUKI TSUTIYA Dissertao apresentada Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia. NELSON BEVILACQUA MATERIAIS DE TUBULAES UTILIZADAS EM SISTEMAS DE COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTOS SANITRIOS. ESTUDO DE CASO DA REA NORTE DE SO PAULO SO PAULO 2006 3. Aos meus pais Nelson e Neuza pela formao, dedicao e apoio em todos os momentos de minha vida, minha esposa rika pelo apoio, compreenso e incentivo e aos meus filhos Yasmin e Gustavo pela alegria que trouxeram minha vida. 4. AGRADECIMENTOS Agradeo todos aqueles que direta ou indiretamente contriburam para a elaborao desse trabalho e, em especial: Aos meus pais, Nelson e Neuza, pela formao, dedicao, apoio e incentivo, sem os quais esse trabalho no seria possvel; minha esposa, rika, pela pacincia, compreenso, e incentivo durante a elaborao deste trabalho; Aos meus filhos Yasmin e Gustavo, que nasceram durante esse trabalho e vieram alegrar minha vida com a sua presena; Ao meu cunhado Hermes pela sua imensa prestatividade e incansvel ajuda; Aos meus sogros, Jlio e Marie, minhas irms Rozana e Solange, meus cunhados Francisco e Armando, meus sobrinhos, Pietro, Lucas e Bruna pelo apoio e incentivo; Ao meu orientador, professor Milton Tsutiya, que com toda dedicao e presteza me conduziu nesta jornada; Ao professor Roque Passos Pivelli, pela orientao inicial, compreenso, apoio e incentivo; Aos professores Wanderley da Silva Paganini e Lvio Abraos pelas valiosas informaes fornecidas. Aos companheiros da Sabesp, Mrio Gomes Filho, Guilherme Machado Paixo, Jos Jlio Pereira Fernandes e Mrio Alba Braghiroli por terem permitido, apoiado e incentivado a realizao deste passo importante em minha carreira; 5. Aos Sabespianos Paulo da Silva, Csar Ridolpho, Jurandir Benedito, Agustn Garcia, Paulo Guilhem, Eloy Corral, Gilberto Sinatolli, Roberto Takahashi, Waldyr Nogueira, Luiz Paulo Madureira, Jos Faria, Sylvio Zonaro, Arnaldo Cruz, Francisco Tatit, Sonia Maria M. de S. Lima, Hlinton Jos Paiva, Nelson Massahiro, Marco Aurlio Calderoni e todos colegas da Sabesp que dedicaram parte seu precioso tempo fornecendo informaes que muito contriburam para a elaborao desse trabalho. Aos funcionrios do Departamento de Hidrulica da Escola Politcnica da USP, em especial Iara, pela presteza, pacincia e profissionalismo que nos atendeu durante estes trs anos; Aos meus colegas de trabalho, pelo incentivo, encorajamento e apoio; Aos meus amigos, Eduardo Bronzatti Morelli, Snia Diniz, Leandro Nunes, Silene Baptistelli e Paula Vilela pela ajuda e companheirismo no decorrer do curso; s empresas: G-Tec e Construcap, pelo fornecimento de dados valiosos utilizados nessa pesquisa. 6. RESUMO Este trabalho descreve os diversos materiais que podem ser utilizados nas tubulaes de sistemas de esgotos sanitrios, apresenta suas principais caractersticas, a hidrulica das tubulaes, principais fabricantes, aspectos construtivos, operao e manuteno e comentam-se as normas tcnicas referentes a esses materiais. Os dados apresentados foram obtidos atravs de pesquisa na rea norte de So Paulo cujo sistema operado pela Sabesp, consultando-se as unidades funcionais de projeto, apoio tcnico, operao, manuteno e obras da Sabesp. Destaca-se a preferncia pelo uso das tubulaes de PVC para a implantao e manuteno das ligaes prediais e redes coletoras devido s vantagens de sua aplicao, tais como: facilidade de transporte e manuseio, maior produtividade, menos problemas operacionais, praticidade e segurana. Para coletores de maiores dimetros e interceptores h preferncia pelos tubos de PRFV, PVC e PEAD e pelo sistema de tubo de concreto cravado. Na escolha do melhor material a ser utilizado, deve-se considerar alm das caractersticas dos esgotos, a resistncia, a disponibilidade, a facilidade de transporte, e custos desse material . Deve-se, tambm se levar em conta, o mtodo aplicado na construo e as condies locais da obra. Como principais concluses, destaca-se a viabilidade econmica da utilizao do PVC em relao ao tubo cermico nas obras de redes e ligaes, e a tendncia da utilizao de PRFV e PEAD na implantao de novos coletores com dimetro de 300 a 500mm. Recomenda-se a utilizao de juntas elsticas nas tubulaes cermicas e a especificao do tipo de material precedida de estudos amplos de viabilidade que considerem a sua vida til, praticidade de aplicao, custos, aspectos ambientais, operao, manuteno, segurana e rapidez na implantao da obra. 7. ABSTRACT This dissertation describes the various materials used in sanitary sewer systems, presents their main characteristics, pipeline hydraulics and manufacturers. It also features construction, operational and maintenance aspects for the different materials as well as the technical regulations concerning these materials. Data were collected in the Northern area of So Paulo, whose sewer system is operated by Sabesp, through research in the following functional units: project, technical support, operations, maintenance and construction. This study highlights the operation areas preference for PVC pipes for building and maintenance of sewage connections and sewers because its advantages such as: ease of transportation and handling, greater productivity, less operational problems, practicity and safety. For large diameter trunk sewers and interceptors, FRP (Fiberglass reinforced plastic), PVC (Polyvinyl chloride) and PE (Polyethylene) pipes and Jacking Pipe system are usually the choice. In the selection of the best material, one should consider the wastewater characteristics and the material resistance, availability, ease of transportation and cost. The construction methods and local conditions should also be taken into account in this process. In conclusion, this study stresses the economical viability of PVC pipes over ceramical pipes in sewers and connections, the tendency to use FRP and PE in new 300 to 500- mm- diameter trunk sewers and recommendation for the use of elastic joints with ceramical pipes. Lastly, the specification of the type of material to be used should be preceded by broad viability studies that consider its required life, practicity, cost, environmental aspects, operational and maintenance aspects and safety in the building process. 8. SUMRIO Pgina 1 SUMRIO EXECUTIVO......................................................................... 01 2 INTRODUO.......................................................................................... 03 3 OBJETIVOS............................................................................................... 05 4 REVISO DA LITERATURA................................................................. 06 4.1 Introduo................................................................................................ 4.2 Principais caractersticas dos materiais................................................. 4.2.1 - Ao.......................................................................................................... 4.2.2 - PVC........................................................................................................ 4.2.3 - Polietileno............................................................................................... 4.2.4- Concreto................................................................................................... 4.2.5 - Ferro fundido.......................................................................................... 4.2.6 - Cermica................................................................................................. 4.2.7 - Plsticos em geral................................................................................... 4.2.8 - Fibrocimento........................................................................................... 4.3 - Hidrulica das tubulaes....................................................................... 4.3.1 Condutos livres...................................................................................... 4.3.2 Condutos forados................................................................................. 06 09 09 16 19 20 25 36 39 42 42 42 44 4.4 - Fabricantes de materiais........................................................................ 4.4.1 Cermica................................................................................................ 4.4.2 PVC........................................................................................................ 4.4.3 Ferro fundido dctil............................................................................... 4.4.4 Concreto................................................................................................. 4.4.5 Polietileno de Alta Densidade - PEAD.................................................. 4.4.6 Polister reforado com Fibras de Vidro - PRFV.................................. 4.5 - Aspectos construtivos............................................................................. 4.5.1 Escavao............................................................................................... 4.5.2 Escoramento........................................................................................... 49 49 51 53 54 56 57 59 59 59 9. 4.5.3 Assentamento......................................................................................... 4.5.4 Aterro e recobrimento de valas cavas e poos....................................... 4.5.5 Mtodos no destrutivos........................................................................ 4.6 Operao e manuteno das tubulaes............................................... 4.6.1 Cadastro do sistema............................................................................... 4.6.2 Projeto de coletores................................................................................ 4.6.3 Construo de coletores......................................................................... 4.6.4 Inspees peridicas............................................................................. 4.6.5 Registro de ocorrncias.......................................................................... 4.6.6 Educao sanitria................................................................................. 4.6.7 Infiltrao nas tubulaes de esgoto...................................................... 4.6.8 Contribuio de guas pluviais em sistemas de esgotos sanitrios........ 4.6.9 Equipamentos para a manuteno das tubulaes de esgotos............... 4.6.9.1 - Mquina de cabos helicoidais para ramais prediais Flexi cleaner.............................................................................................................. 4.6.9.2 Mini hidrojateamento Mini jet............................................... 4.6.9.3 Hidrojateamento de alta presso Sewer jet............................... 4.6.9.4 Mquina de varetas giratrias para coletores Sewer roder........... 4.6.9.5 Equipamento combinado de limpeza por hidrojateamento e suco por alto vcuo Vac- all............................................................................... 4.7 Corroso nas tubulaes ........................................................................ 4.8 Normas da ABNT e da Sabesp............................................................... 4.8.1 Normas da ABNT.................................................................................. 4.8.2 Normas da Sabesp.................................................................................. 64 72 74 82 82 82 82 82 83 83 84 86 87 87 88 89 90 90 91 95 95 99 5 MATERIAIS E MTODOS..................................................................... 5.1 Escolha da rea de pesquisa................................................................... 5.2 - Sistema de esgotos da rea de pesquisa................................................. 5.2.1- Vila Maria................................................................................................ 5.2.2 Pirituba................................................................................................... 5.2.3 Franco da Rocha..................................................................................... 5.2.4 Bragana Paulista................................................................................... 5.2.5 Coletores tronco e interceptores............................................................ 101 101 104 104 114 120 122 125 10. 5.3- Levantamentos de informaes............................................................... 6 RESULTADOS E DISCUSSO............................................................... 127 128 6.1 - Redes coletoras......................................................................................... 6.1.1- Vila Maria................................................................................................ 6.1.2 Pirituba................................................................................................... 6.1.3 Bragana Paulista.................................................................................... 6.1.4 Franco da Rocha.................................................................................... 6.2 - Ligaes prediais...................................................................................... 6.2.1- Vila Maria................................................................................................ 6.2.2 Pirituba................................................................................................... 6.2.3 Bragana Paulista.................................................................................... 6.2.4 Franco da Rocha.................................................................................... 6.3 Linhas de Recalque................................................................................. 6.3.1- Vila Maria................................................................................................ 6.3.2 Pirituba................................................................................................... 6.3.3 Bragana Paulista.................................................................................... 6.3.4 Franco da Rocha.................................................................................... 6.4 - Coletores Tronco e Interceptores........................................................... 6.5 Dimetro nominal, externo e interno das tubulaes.......................... 6.5.1 PVC........................................................................................................ 6.5.2 Cermica................................................................................................ 6.5.3 Ferro fundido......................................................................................... 6.5.4 Concreto................................................................................................. 6.5.5 Consideraes gerais.............................................................................. 6.6 Custos das tubulaes de esgotos.......................................................... 7 CONCLUSES E RECOMENDAES................................................ 8 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..................................................... 128 128 132 134 135 137 137 138 138 139 139 139 140 140 140 140 145 147 148 150 151 153 154 162 165 11. LISTA DE FIGURAS Pgina Figura 1 Tubulao de ao................................................................................ Figura 2 Junta elstica...................................................................................... Figura 3 Junta soldada..................................................................................... Figura 4 Junta flangeada................................................................................... Figura 5 Conexes e peas especiais de ao..................................................... Figura 6 Tubo de ao com revestimento de polietileno.................................... Figura 7 Tubos de PVC.................................................................................... Figura 8 Tubos de PEAD................................................................................. Figura 9 Execuo de junta pelo mtodo de solda de topo.............................. Figura 10 Conexes de PEAD.......................................................................... Figura 11 Tubos de concreto............................................................................. Figura 12 Junta elstica dos tubos de concreto............................................... Figura 13 Revestimento interno de plstico encravado.................................. Figura 14 Assentamento de tubo de ferro fundido dctil................................ 9 12 12 13 14 15 18 19 20 20 21 24 25 27 12. Figura 15 Revestimento interno do tubo de ferro fundido dctil..................... Figura 16 Junta de chumbo.............................................................................. Figura 17 Junta elstica.................................................................................... Figura 18 Junta de flanges............................................................................... Figura 19 Junta mecnica................................................................................. Figura 20 Junta travada.................................................................................... Figura 21 Conexes para tubulaes de esgotos sob presso.......................... Figura 22 Junta Dresser................................................................................... Figura 23 Junta Gibault.................................................................................... Figura 24 Tubo cermico de junta rgida e semi-rgida................................... Figura 25 Tubo cermico de junta elstica...................................................... Figura 26 Tubos e peas cermicas................................................................. Figura 27 Tubos e peas de PRFV................................................................... Figura 28 Pontaleteamento.............................................................................. Figura 29 Escoramento descontnuo................................................................ Figura 30 Escoramento contnuo..................................................................... 30 31 32 33 33 34 35 35 36 37 38 39 41 60 61 62 13. Figura 31 Escoramento especial...................................................................... Figura 32 Escoramento metlico - madeira..................................................... Figura 33 Assentamento simples..................................................................... Figura 34 Preparao do fundo da vala para o assentamento de tubo cermico........................................................................................... Figura 35 Colocao da estopa de vedao na ponta do tubo cermico.......... Figura 36 Encaixe e alinhamento da ponta na bolsa do tubo cermico........... Figura 37 Preparao do cachimbo no tubo cermico..................................... Figura 38 Enchimento do cachimbo de barro com asfalto.............................. Figura 39 Resfriamento do asfalto aps o preenchimento do cachimbo......... Figura 40 Remoo da corda alcatroada.......................................................... Figura 41 Junta deslocada da tubulao cermica, em operao..................... Figura 42 Assentamento com lastro................................................................. Figura 43 Assentamento com lastro, laje e bero............................................ Figura 44 Assentamento com lastro, laje, bero e estacas............................... Figura 45 Interceptor construdo pelo mtodo mini-shield.............................. Figura 46 Shield utilizado na escavao do tnel............................................ 63 64 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 71 75 76 14. Figura 47 Projeo de concreto sobre tela de ao............................................ Figura 48 Tnel NATM acabado..................................................................... Figura 49 Montagem de chapas em ao corrugado......................................... Figura 50 Concretagem das chapas de ao corrugado..................................... Figura 51- Equipamento para a perfurao direcional....................................... Figura 52 Poo de servio para a cravao dos tubos...................................... Figura 53 Cravao dos tubos de concreto...................................................... Figura 54- Shield utilizado na cravao dos tubos............................................ Figura 55 Flexi cleaner................................................................................. Figura 56 Mini jet......................................................................................... Figura 57 Sewer jet....................................................................................... Figura 58 Sewer roder................................................................................... Figura 59 Vac-all............................................................................................. Figura 60- Corroso de tubo de esgoto causado por sulfeto de hidrognio....... Figura 61- Representao esquemtica de desenvolvimento tpico de corroso em tubo de concreto armado............................................. Figura 62- Municpios da rea norte de So Paulo operada pela Sabesp.......... 77 77 78 78 79 80 81 81 88 89 89 90 91 92 92 102 15. Figura 63 Arco de serra utilizado para o corte dos tubos de PVC................... Figura 64 Cortador de tubos de ferro fundido dctil....................................... Figura 65 Ferramenta para o corte de tubos cermicos................................... Figura 66 Selim cermico................................................................................ Figura 67 Adaptador para a transio de material, cermico/PVC.................. Figura 68 Selim de PVC.................................................................................. Figura 69 Curvas de PVC............................................................................... Figura 70 T cermico..................................................................................... Figura 71- Curva cermica de 45..................................................................... Figura 72 Curva cermica de 90..................................................................... Figura 73 Luvas de PVC.................................................................................. Figura 74 Flex cleaner: equipamento utilizado para a desobstruo de ramal de esgoto............................................................................. Figura 75 A esquerda o sewer roder (conhecido popularmente como caminho vareta) e a direita, o sewer jet: equipamentos utilizados na desobstruo de redes coletoras.................................. Figura 76 Armazenamento dos tubos cermicos............................................. Figura 77 Armazenamento dos tubos de PVC................................................. 108 109 110 110 111 111 112 112 113 113 114 117 118 118 119 16. Figura 78 Tubos de PRFV............................................................................... Figura 79 Facilidade no transporte dos tubos de PVC..................................... Figura 80 Assentamento do tubo de PVC em locais com grande nmero de interferncias.................................................................................... Figura 81 Tubos de PEAD utilizados nos coletores da regio de Vila Maria. Figura 82 Anel segmentado danificado........................................................... Figura 83 Tubo de concreto utilizado na obra de recuperao do coletor tronco............................................................................................... Figura 84 Obra do coletor tronco executado com tubo de concreto cravado. Figura 85 Preos referenciais dos materiais das tubulaes............................ Figura 86 Preos referenciais PVC e cermica............................................ Figura 87 Preos reais de PVC e cermica...................................................... Figura 88 Comparao dos preos reais e referenciais de PVC e cermica.... Figura 89 Preos referencias do assentamento das tubulaes........................ Figura 90 Preos referenciais do assentamento das tubulaes cermicas e de PVC............................................................................................. Figura 91 Preos referenciais do assentamento e materiais das tubulaes... 126 129 129 142 144 145 145 154 155 155 156 158 158 159 17. Figura 92 Preos reais de assentamento e materiais com contrato em andamento........................................................................................ Figura 93 Preos reais de obras de prolongamento de rede coletora de esgotos.............................................................................................. 160 161 18. LISTA DE TABELAS Pgina Tabela 1 Valores do coeficiente de Manning................................................. Tabela 2 Materiais utilizados nas linhas de recalque...................................... Tabela 3 Valor do coeficiente C de Hazen Williams................................... Tabela 4 Coeficiente de rugosidade (K), em mm, para a frmula Universal............................................................................................................ Tabela 5 Profundidades mnimas de recobrimento......................................... Tabela 6- Contribuies pluviais parasitrias.................................................... Tabela 7 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos da Vila Maria......... Tabela 8 Caractersticas do ITI 8..................................................................... Tabela 9 Caractersticas do coletor tronco Cabuu de Cima.......................... Tabela 10 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos de Pirituba........... Tabela 11 Caractersticas do coletor tronco Ribeiro Vermelho e ITI 3........ Tabela 12- Macrodados do municpio de Franco da Rocha.............................. Tabela 13 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos de Franco da Rocha................................................................................................................. Tabela 14 - Macrodados do municpio de Bragana Paulista............................ 43 45 46 48 73 87 105 106 106 115 116 120 121 123 19. Tabela 15 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos do municpio de Bragana Paulista............................................................................................... Tabela 16 Dimetros das tubulaes de PVC................................................. Tabela 17 Dimetros e vazes das tubulaes de PVC.................................. Tabela 18 Dimenses dos tubos cermicos conforme a NBR 5645............... Tabela 19 Dimetros das tubulaes cermicas.............................................. Tabela 20 Dimetros e vazes das tubulaes cermicas............................... Tabela 21 Dimenses e tolerncias das tubulaes de FoFo......................... Tabela 22 Dimetros das tubulaes de FoFo................................................ Tabela 23 Dimetros e vazes das tubulaes de FoFo.................................. Tabela 24 Dimetros das tubulaes de concreto........................................... 123 147 148 148 149 149 150 150 151 152 20. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas ABTC Associao Brasileira de Tubos de Concreto a.C. Antes de Cristo Acertubos Associao Latino Americana dos Fabricantes dos Tubos Cermicos Al Alumnio BDI Benefcios e despesas indiretas cm centmetro C Grau Celsius Cetesb Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de So Paulo DC Desobstruo de coletor DD Desobstruo de ramal domiciliar DEFOFO Dimetro equivalente ao dos tubos de ferro fundido DN Dimetro nominal ETE Estao de Tratamento de Esgoto EUA Estados Unidos da Amrica FRP Fiberglass reinforced plastic FoFo Ferro fundido IORC ndice de obstruo de redes coletoras IORD ndice de obstruo de ramal predial ITI Interceptor Tiet kg quilograma 21. L Litro L/s Litro por segundo m Metro mm Milmetro m3 Metro cbico Mg Magnsio NATM New Australian Tunnelling Method NBR Norma Brasileira NTS Norma Tcnica Sabesp Pa Pascal PBA Ponta bolsa com anel de borracha PE Polyethylene PEAD Polietileno de alta densidade PI Poo de inspeo PN Presso nominal PRFV Polister reforado com fibras de vidro PV Poo de visita PVC Cloreto de polivilina RMSP Regio Metropolitana de So Paulo Sabesp Companhia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo TI Taxa de contribuio de infiltrao Zn Zinco 22. LISTA DE SMBOLOS V Velocidade mdia do escoamento RH Raio hidrulico I Declividade da linha de energia C Coeficiente de Chzy n Coeficiente de rugosidade de Manning Q Vazo D Dimetro J Perda de carga unitria C Coeficiente adimensional que depende da natureza das paredes dos tubos hf Perda de carga f Coeficiente de atrito L Comprimento da tubulao g Acelerao da gravidade K Coeficiente de rugosidade 23. 1 1 - SUMRIO EXECUTIVO O presente trabalho apresenta o estado da arte onde foram pesquisados dados referentes aos diversos materiais utilizados nas tubulaes de sistemas de esgotos sanitrios, tais como: caractersticas do material, aspectos hidrulicos, mtodos construtivos, aspectos de operao e manuteno, normas da ABNT e da Sabesp e consulta aos principais fabricantes. Pesquisou-se unidades operacionais, comerciais, administrativas de projetos e obras da rea de estudo. As reas escolhidas por meio de anlise operacional do sistema, aspectos demogrficos e sociais da regio norte de So Paulo operada pela Companhia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo (Sabesp) foram Vila Maria, Pirituba, Bragana Paulista e Franco da Rocha. Os resultados obtidos demonstram a crescente preferncia pela utilizao dos tubos de PVC para a execuo de redes coletoras e ligaes prediais. Diversos problemas operacionais so detectados devido infiltrao causada nas juntas cermicas, que na maioria das vezes executada inadequadamente com a mistura de solo-cimento conhecida popularmente como tabatinga. As linhas de recalque so todas executadas em ferro fundido dctil e apenas na regio da Vila Maria foram detectados problemas de corroso do revestimento interno da tubulao. Os coletores e interceptores so em sua maioria executados em concreto, destacando- se o mtodo no destrutivo, Jacking Pipe, que est sendo largamente utilizado na segunda etapa do programa de despoluio do rio Tiet. Novos materiais esto sendo utilizados na rea norte de So Paulo operada pela Sabesp, como o PEAD e o PRFV. A experincia operacional da utilizao desses materiais vem demonstrando uma forte aceitao dos mesmos e a ampliao de sua aplicao. 24. 2 Na manuteno de coletores destaca-se o uso dos tubos de PRFV, cuja preferncia deve-se a sua facilidade de manuseio e transporte. Apresentam-se, atravs de grficos comparativos, os custos de aquisio e assentamento de diferentes materiais das tubulaes utilizadas em sistemas de esgotos. Este trabalho concluiu que, a utilizao dos tubos de PVC em obras de ligaes prediais e redes coletoras de esgotos mais vivel economicamente que a tubulao cermica. 25. 3 2 - INTRODUO Desde os tempos mais remotos, em que os homens comearam a se agrupar em cidades, a coleta e o afastamento dos esgotos sanitrios passaram a ser uma grande preocupao. Os materiais utilizados para essa finalidade foram evoluindo concomitantemente com o crescimento das cidades. Em 3750 a.C. foram construdas com pedras as galerias de esgotos em Nipur (ndia) e na Babilnia. Em 3100 a.C. j se tem notcia do emprego de manilhas cermicas e em 2000 a.C. foi utilizado no Palcio de Minos, em Knossos, manilhas cermicas de ponta e bolsa com 0,70m de comprimento. A Cloaca Mxima de Roma, conhecida como o primeiro sistema de esgoto planejado e implantado no mundo, foi construda com pedras arrumadas em 514 a.C., apresentando uma extenso de 740m e dimetro equivalente de 4,30m (FERNANDES, 1997). No sculo XIX na Inglaterra iniciou-se a utilizao dos tubos de ferro fundido e nos Estados Unidos (Nova Iorque), tem-se a informao das primeiras instalaes de tubos de concreto para esgotos sanitrios. No sculo XX, em 1953, inicia na Inglaterra a fabricao dos tubos de PVC (NUVOLARI, 2003). No Brasil, a primeira implantao da rede de esgotos foi iniciada na cidade do Rio de Janeiro em 1857 e concluda em 1864. Desde ento, o Rio de Janeiro se tornou a quinta cidade do mundo com sistema de esgotos sanitrios, compreendendo redes coletoras e instalaes de tratamento. Posteriormente construo do sistema de esgotos do Rio de Janeiro, foram construdos os sistemas de esgotos de Recife, em 1873 e So Paulo, em 1876 (AZEVEDO NETTO, 1959 apud CHAMA NETO, 2004). O sistema de esgoto sanitrio composto de ligaes prediais, rede coletora, coletores tronco, interceptores, estaes elevatrias e estaes de tratamento. Este trabalho, apresenta os materiais das unidades lineares que compe os sistemas de 26. 4 esgotos, ou seja, as redes coletoras e seus ramais predias, os coletores tronco, os interceptores e linhas de recalque das estaes elevatrias. Os principais materiais que vm sendo utilizados em sistemas de coleta e transporte de esgotos so os tubos de cermica, plstico, concreto e ferro fundido dctil. Nas redes coletoras, observa-se uma tendncia de substituir o material cermico pelo PVC, principalmente devido a sua praticidade de instalao, manuseio e reduo de manuteno. Nos coletores e interceptores, novos materiais como a fibra de vidro, o PEAD e o concreto de alta resistncia para a cravao esto sendo empregados, e nas linhas de recalque, h uma predominncia da utilizao do ferro fundido dctil. Para a escolha dos tipos de materiais das tubulaes de esgotos h necessidade de estudos tcnicos e econmicos que relacionem custos dos materiais, hidrulica das tubulaes, custos de construo, interferncias existentes, facilidade no transporte, manuseio, estocagem, tipo de solo, profundidade do assentamento, disponibilidade e periodicidade de manuteno. 27. 5 3 - OBJETIVOS Os objetivos principais deste trabalho so: Identificar os principais materiais utilizados em sistemas de esgotos sanitrios; Apresentar dados de implantao, operao, manuteno e custos de aquisio e assentamento dos diferentes materiais das tubulaes do sistema de esgotos da rea norte de So Paulo operada pela Sabesp, destacando as suas vantagens e desvantagens; Anlise crtica da aplicao dos materiais das tubulaes na rea de pesquisa; Propor a utilizao dos materiais mais adequados para as tubulaes de coleta e transporte de esgotos. 28. 6 4 - REVISO DA LITERATURA 4.1 - Introduo A reviso bibliogrfica dessa dissertao apresenta as principais caractersticas dos materiais de tubulaes utilizadas no sistema de coleta e afastamento de esgotos. So apresentados dados de hidrulica das tubulaes, ressaltando-se a influncia do tipo de material expressa atravs dos coeficientes de rugosidade. Pesquisou-se os principais fabricantes, aspectos construtivos, operao e manuteno com nfase na corroso sofrida por essas tubulaes. Esta reviso apresenta, tambm, a pesquisa realizada em normas tcnicas da ABNT e da Sabesp relacionadas aos materiais das tubulaes de esgotos. Definies As partes que constituem os sistemas de esgotos sanitrios so (Adaptado de TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999): - Ligao predial Trecho de tubulao compreendido entre a caixa de inspeo de ligao e o coletor pblico de esgoto. - Rede coletora o conjunto de canalizaes destinadas a receber e conduzir os esgotos dos edifcios. - Coletor tronco O coletor tronco o coletor principal de uma bacia de drenagem, que recebe a contribuio dos coletores secundrios, conduzindo seus efluentes a um interceptor ou emissrio. - Interceptor 29. 7 So canalizaes que recebem coletores ao longo do seu comprimento, no recebendo ligaes prediais diretas. - Emissrios So canalizaes destinadas a conduzir os esgotos a um destino conveniente (estao de tratamento e/ou lanamento) sem receber contribuies em marcha. - Sifo Invertido So obras destinadas transposio de obstculos pela tubulao de esgoto, funcionando sob presso. - Estao elevatria o conjunto de instalaes destinadas a transferir os esgotos de uma cota mais baixa para outra mais alta. - Estao de tratamento de esgotos o conjunto de instalaes destinadas depurao dos esgotos, antes do seu lanamento no corpo receptor. As unidades que compem o sistema de esgotos so constitudas por tubulaes que podem ser fabricadas com diferentes materiais, tais como: cermica, cloreto de polivilina (PVC), ferro fundido (FoFo), concreto, polietileno de alta densidade (PEAD), polister reforado com fibras de vidro (PRFV) e ao. Escolha do material das tubulaes Os principais fatores que devem ser observados para a escolha do material a ser utilizado nas tubulaes de esgotos so: - Caractersticas dos esgotos; - Resistncia abraso e ao ataque qumico; - Resistncia a cargas externas; 30. 8 - Facilidade de transporte; - Disponibilidade de dimetros necessrios; - Custo do material; - Custo de assentamento; - Custo de transporte; - Mtodos aplicados na construo; - Condies locais. Para Sanks et al (1998), os principais fatores a serem considerados para a seleo da tubulao so: - Propriedades do fluido: propriedades corrosivas ou de formao de resduo. - Condies de servio: presso (incluindo picos e transientes), atmosfera corrosiva para tubulao exposta, carga do solo, capacidade de suporte e recalque, cargas externas e potencial corrosivo para tubulao enterrada. - Disponibilidade: tamanhos, espessuras e conexes disponveis. - Propriedades do tubo: fora esttica e fadiga, resistncia corroso, resistncia frico de fluido do tubo ou revestimento interno. - Economia: vida til, manuteno, custo (fabricao e frete ao local) e custo dos reparos. A escolha dos materiais para tubulaes de esgoto depende da natureza e do grau de corrosividade da corrente lquida. Na maioria dos casos, satisfazem os tubos de PVC e barro vidrado para os dimetros mdios, e concreto armado para os dimetros grandes. Em casos especiais pode ser necessrio o emprego de tubos de ferro fundido dctil com revestimentos internos de plsticos, borrachas, etc. (TELLES, 1987). 31. 9 Alta resistncia, rigidez, grande variedade de tamanhos, espessuras e de conexes disponveis, tornam os tubos de ao ou ferro fundido dctil as melhores escolhas para a tubulao utilizada em linhas de recalque de estaes elevatrias. As propriedades destes dois materiais so similares e na maioria das situaes o preo o fator determinante na escolha. (SANKS et al., 1998). 4.2 Principais caractersticas dos materiais 4.2.1 - Ao Os tubos de ao so recomendados nos casos onde ocorrem esforos elevados sobre a linha, como em travessias diretas de grandes vos, cruzamentos subaquticos ou ainda quando se deseja uma tubulao com pequeno peso, de absoluta estanqeidade e com grande resistncia a presses de ruptura. Devido sua grande flexibilidade os tubos de ao resistem aos efeitos de choques, deslocamentos e presses externas. (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). A Figura 1 apresenta a utilizao da tubulao de ao em obras de saneamento. Figura 1 Tubulao de ao. Fonte: (CATLOGO ALVENIUS, 2005). A tubulao de ao geralmente competitiva em comparao tubulao de ferro fundido dctil quando se trata de grandes dimetros e presses elevadas, sendo que 32. 10 suas principais vantagens so: vazamentos quase inexistentes quando soldadas; baixa fragilidade; alta resistncia s presses internas e externas; e disponveis para vrios dimetros e tipos de juntas. Como desvantagem destacam-se: maior cuidado com o transporte e armazenamento; cuidados com a dilatao trmica; dimensionamento adequado quanto ao colapso das paredes dos tubos; pouca resistncia corroso externa, necessitando de revestimentos especiais e proteo catdica (TSUTIYA, 2004). Segundo Sanks et al. (1998) as principais vantagens do tubo de ao incluem alta resistncia, capacidade de defletir sem quebrar, facilidade de instalao, resistncia a choque, peso mais leve que o ferro fundido dctil, facilidade de fabricao, disponibilidade de configuraes especiais por soldagem, variedade de tamanhos, e facilidade de modificao no campo. Os tubos de ao so disponveis no mercado, com ponta e bolsa, contendo junta elstica ou soldados, rebitados, sem costura e corrugados. No Brasil, os tubos de ao utilizados em saneamento bsico so fabricados em dimetros entre 150mm a 2500mm, sendo que pelas suas caractersticas, sua aplicao se torna mais vantajosa nas tubulaes com dimetros maiores que 800mm. Esse tipo de material utilizado principalmente em adutoras de sistemas de abastecimento de gua. Fabricao A fabricao dos tubos de ao consiste na dobra das chapas de ao e na soldagem destas, de forma retilnea ou helicoidal. Para a obteno de um tubo de qualidade, a resistncia da chapa dever estar entre 35 e 54 kgf/mm2 e um teor de carbono mximo de 0,35%, pois, quanto maior for a quantidade de carbono no ao maior ser sua resistncia de carbono, porm, a soldabilidade do ao ficar prejudicada com o acrscimo de carbono (ALAMBERT, 1997). 33. 11 Dilatao trmica As tubulaes de ao podem sofrer os efeitos da dilatao trmica, principalmente quando expostas ao sol. Essas tubulaes devem ser pintadas para a reduo da absoro de calor e devem ser utilizadas juntas de expanso ou dilatao para a absoro desses efeitos (ALAMBERT, 1997). Manuseio Os tubos de ao devem ser manuseados com grande cuidado, pois apresentam facilidade de deformao em sua montagem. Transporte e Armazenamento Os tubos devem ser colocados em pilhas, no muito altas, sobre beros de madeira acomodados entre eles, protegidos com material no abrasivo, sendo que suas pontas devem ser escoradas para que no sofram ovalizaes. O revestimento desses tubos no dever ser danificado durante o seu manuseio. Juntas - Junta elstica Utilizadas nas tubulaes ponta e bolsa (Figura 2) com dimetros variando de 150mm a 600mm. Esse tipo de junta dispensa mo-de-obra especializada, pois apresenta facilidade na montagem e permite deflexes mximas de 4,5 mantendo sua estanqeidade, alm disso, dispensa a necessidade do uso da areia na execuo da envoltria para o seu assentamento. 34. 12 Figura 2 Junta elstica. Fonte: (CATLOGO CONFAB, 1994). - Junta soldada o tipo de junta mais utilizada nas tubulaes de ao, sendo realizada atravs de solda de topo (Figura 3). Pode-se destacar como vantagem desse tipo de junta, a grande resistncia mecnica, estanqeidade perfeita, dispensa manuteno e facilidade de aplicao de revestimentos, e como desvantagens, a necessidade de mo-de-obra especializada, a impossibilidade de desmontagem e a necessidade de execuo de ancoragens. Figura 3 Junta soldada. Fonte: (ALAMBERT, 1994). 35. 13 - Junta flangeada Os flanges so soldados na prpria tubulao (Figura 4). Esse tipo de junta utilizado principalmente em estaes elevatrias, nas tubulaes de suco e no barrilete, sendo de fcil montagem e desmontagem e dispensam blocos de ancoragem (TSUTIYA, 2004). Figura 4 Junta flangeada. Fonte: (CATLOGO ALVENIUS, 2005). - Juntas especiais Essas juntas especiais podem ser do tipo Dresser, Gibault, de expanso, luvas Alvenius, etc. Conexes e peas especiais As diversas conexes e peas especiais de ao carbono (Figura5) costumam ser feitas no prprio canteiro de obra, devido a grande versatilidade do ao. Nos casos das tubulaes com ponta e bolsa com junta elstica, podem ser encontradas conexes prprias com variaes de dimetros de 150 a 600mm nas classes de presses de PN-10, PN-16, PN25, com revestimentos nas mesmas especificaes dos tubos. 36. 14 Figura 5 Conexes e peas especiais de ao. Fonte: (CATLOGO ALVENIUS, 2005). Revestimentos Os tubos de ao apresentam pouca resistncia corroso, necessitando sempre de revestimentos especiais, tais como, esmalte de betume de carvo, coaltar epxi (aplicados internamente e externamente), alumnio fenlico (aplicado externamente), argamassa de cimento (aplicado internamente) e proteo catdica que fornece uma proteo eletroqumica da superfcie da tubulao. Conforme Confab (2002) apud Tsutiya (2004) os principais revestimentos externos utilizados nas tubulaes de ao so: - FBE (Fusion Bonded Epoxy): constitudo por pintura em p a base de resina epoxy, e sua aplicao forma um filme contnuo aderido superfcie metlica, proporcionando alta resistncia qumica corroso e ao deslocamento catdico; - Polietileno tripla camada: revestimento composto por primer epoxy, adesivo e polietileno/propileno, formando uma barreira protetora entre a superfcie do tubo e o ambiente, garantindo alta eficincia contra a corroso e o deslocamento catdico; - Poliuretano tar: sua principal caracterstica a alta resistncia abraso e ao impacto; 37. 15 - Primer epoxy com alumnio fenlico: o primer epoxy confere ao tubo uma barreira qumica contra a corroso, o alumnio fenlico proporciona excelente impermeabilidade , alta reflexo luz e resistncia trmica. Para as tubulaes de ao areas utiliza-se como revestimento externo o primer epoxy com alumnio fenlico. Para tubulaes enterradas utiliza-se FBE/ polietileno tripla camada/poliuretano e para peas especiais utiliza-se o poliuretano tar. Como revestimento interno, tem sido utilizado o coalter epoxy (CONFAB, 2002 apud TSUTIYA, 2004). A Figura 6 apresenta tubulao de ao revestida de polietileno. Figura 6 Tubo de ao com revestimento de polietileno. Fonte: (CATLOGO ALVENIUS, 2005). Proteo catdica A corroso do tubo de ferro e do ao uma reao eletroqumica. A proteo catdica consiste em introduzir uma corrente contnua controlada para se opor corrente natural destrutiva. Um mtodo alternativo enterrar nodos para sacrifcio que tambm revertam a corrente. A proteo catdica de tubos de ferro e ao so comumente usados em solos agressivos ou onde hajam fugas de correntes eletrolticas. As fugas de corrente podem ocorrer prximas a linhas de transmisso de eletricidade enterradas e prximas a outras tubulaes equipadas com sistemas de 38. 16 proteo catdica. A maioria das tubulaes de petrleo e gs tem proteo catdica de corrente impressa. Qualquer metal ferroso na vizinhana torna-se um nodo, perde matria e eventualmente corri a no ser que ele tambm seja protegido. Necessidades mnimas de voltagem so determinadas pela experincia e estudos de campo de condies ambientais tais como, umidade, composio qumica e resistividade do solo (SANKS et al., 1998). Os nodos de sacrifcio, so peas de metais altamente andicos (Mg, Zn, Al), enterrados no solo, com espaamento definido e ligados eletricamente ao tubo. Na pilha galvnica que se forma, os nodos de sacrifcio so consumidos, devendo ser substitudos ao fim de um certo tempo, ficando o tubo protegido (TELLES, 1987). 4.2.2 PVC Os tubos de PVC so altamente resistentes corroso e so bastante utilizados em redes coletoras. Em regies com lenol fretico acima dos coletores de esgoto (regies litorneas) constitui como principal alternativa de utilizao (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). As vantagens citadas por Passeto (1972) na utilizao das tubulaes de PVC so: - Tubos mais longos, lisos, leves, flexveis e completamente estanques; - Grande resistncia qumica; - No sofrem perda por quebra; - Ligaes dos coletores prediais so mais simples; - Maior velocidade na obra; - Aproveitamento de mo-de-obra local. Nos EUA, tanto no servio de gua quanto de esgoto, o PVC o plstico mais comumente usado. quase inerte quando exposto maioria dos cidos, lcalis, combustveis e corrosivos, mas atacado por cetonas (e outros solventes) s vezes encontradas no esgoto industrial. Tem uma alta proporo fora-peso e durvel e 39. 17 resistente, mas no tem a rigidez necessria para operar exposto, sendo que a maioria dos tipos de tubos de PVC no deve ser exposta luz solar direta, e so suscetveis a flutuao, em condies de alto lenol fretico (SANKS et al., 1998). Composio O cloreto de polivilina (PVC) um material termoplstico, ou seja, com a elevao da temperatura o material se deforma antes de sofrer decomposio qumica, possibilitando que seja moldado. A resina de PVC a matria-prima bsica empregada na fabricao de tubos e conexes de PVC rgidos, tendo na sua composio a adio de elementos estabilizantes, anti-oxidante, lubrificantes e pigmentos. Esses elementos do resina de PVC as propriedades necessrias para resistir as aes da luz solar, presses internas e externas e variaes de temperatura. Fabricao Os tubos de PVC so fabricados atravs de dois processos: por injeo, que um processo descontnuo, pelo qual so fabricadas as conexes ou por extruso, que um processo contnuo, onde so fabricados os tubos. As bolsas so abertas por um sistema pneumtico, atravs do aquecimento e moldagem de suas pontas. Os tipos de tubos de PVC utilizados nos sistemas de esgotos so: O PBA (Ponta Bolsa com Anel de Borracha) e o DEFOFO (Dimetro equivalente ao dos tubos de ferro fundido) Resistncia Os tubos de PVC atendem aos requisitos de resistncia ao ataque de cido sulfrico, nas concentraes encontradas nos coletores de esgoto (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). 40. 18 Apesar dos tubos de PVC apresentarem uma elevada resistncia qumica, deve-se levar em conta que esse material consiste na mistura homognea de resinas e aditivos diversos, tais como, estabilizantes, lubrificantes, pigmentos e plastificantes, sendo que cada componente presente na formulao do composto apresenta um comportamento diferente diante de cada reagente qumico. Portanto, a resistncia qumica do PVC deve levar em conta a particularidade de cada formulao (RODOLFO JR.; NUNES; PESSAN, 2002). Transporte e armazenamento Como os tubos de PVC so extremamente leves quando comparados aos outros materiais h uma grande facilidade de seu manuseio, devendo-se sempre tomar os devidos cuidados para no danifica-los. Para evitar a danificao, os tubos de PVC devem ser transportados empilhados com as pontas alternadas com as bolsas. As camadas sucessivas devem ser separadas por meio de ripas para compensar o maior dimetro das bolsas (ALAMBERT, 1997). Para o armazenamento dos tubos de PVC deve-se escolher lugares cobertos, evitando-se a incidncia de raios solares. A Figura 7 apresenta as tubulaes de PVC armazenadas em local coberto. Figura 7 Armazenamento de tubos de PVC. Fonte: (CATLOGO ASPERBRAS, 2005). 41. 19 4.2.3 Polietileno Os tubos de polietileno apresentam as seguintes vantagens: alta resistncia ao impacto, maior flexibilidade, baixa rugosidade, menor nmero de juntas, alta resistncia corroso e agentes qumicos, manuseio e instalao mais fceis e rpidos. Os tubos de polietileno de alta densidade (Figura 8) so largamente utilizados em ligaes prediais de gua. Em sistemas de esgoto so utilizados em coletores e emissrios submarinos. Figura 8 Tubos de PEAD. Fonte: (CATLOGO KANAFLEX, 2005). Composio O polietileno um termoplstico obtido pela polimerizao do etileno na presena de catalizadores. Quando a polimerizao ocorre baixa presso, obtem-se o Polietileno de Alta Densidade- PEAD. Juntas As juntas utilizadas nas tubulaes de PEAD so realizadas pelos seguintes mtodos: solda de topo (Figura 9), solda por extruso, solda soquete, solda de sela e juntas mecnicas (juntas flangeadas, de encaixe e de rosca). 42. 20 Figura 9 Execuo de junta pelo mtodo de solda de topo. Fonte: (CATLOGO TIGRE, 2005). Conexes e peas especiais Para manuteno e unies com outros materiais, normalmente so utilizadas peas especiais, tais como: luva de correr, transio PEAD x PVC (ponta e bolsa), transio PEAD x FoFo (ponta x flange e bolsa x flange), transio PEAD x ao (flange x flange), luva bipartida de FoFo e torniquete. A Figura 10 apresenta algumas conexes de PEAD. Figura 10 Conexes de PEAD. Fonte: (CATLOGO TIGRE, 2005). 4.2.4 Concreto Os tubos de concreto no sistema de esgotos sanitrios so normalmente utilizados em emissrios, interceptores e coletores tronco, com dimetros maiores que 400mm e funcionando como conduto livre. 43. 21 No Brasil, os tubos de concreto simples so fabricados com dimetros variando entre 200mm e 600mm, e os tubos de concreto armado, so fabricados com dimetros de 200mm a 2000mm, atendendo a norma da ABNT NBR 8890/2003 Tubos de concreto, de seo circular, para guas pluviais e esgotos sanitrios requisitos e mtodos de ensaio. Para dimetros maiores que 500mm, os tubos de concreto so praticamente os nicos materiais utilizados no Brasil para esgoto. Para dimetros maiores que 1000mm, os condutos de esgoto podem ser moldados no local ou construdos com mtodos no destrutivos. A Figura 11 apresenta tubos de concreto estocados no canteiro de obras. Figura 11 Tubos de concreto. Fonte: (ABTC, 2002). Fabricao A norma da ABNT NBR 8890/2003 recomenda que o concreto seja dosado conforme norma NBR 12655 e sofra adensamento, de acordo com o processo de fabricao e de maneira que os tubos atendam as exigncias de resistncia, absoro e permeabilidade especificadas. Para os tubos a serem utilizados em obras de esgotos sanitrios fixada uma relao gua-cimento mxima de 0,45. A norma recomenda, ainda, o uso de cimentos resistente a sulfato, conforme a NBR 5737, o uso de 44. 22 agregados e ao que atendam as normas brasileiras vigentes e a utilizao de agregados com a dimenso mxima limitada ao valor entre 1/3 da espessura de parede do tubo e cobrimento mnimo (CHAMA NETO, 2004). As armaduras devem obedecer ao cobrimento mnimo de 20mm para armadura interna e 15mm para armadura externa, para tubos de dimetro nominal at 600mm. Para os tubos de dimetro maiores que 600mm o cobrimento interno deve ser no mnimo 30mm, e externo mnimo de 20mm. O espaamento entre espiras da armadura principal no deve ser maior que 150mm, inclusive entre a ltima espira e a extremidade do tubo (ponta) e na regio da bolsa maior que 50mm (CHAMA NETO, 2004). Na produo de tubos de concreto o processo de cura deve ser tecnicamente adequado, impedindo a perda de gua nas primeiras idades, que podem resultar em retrao e fissurao, comprometendo a vida til das tubulaes. Em termos gerais, recomenda-se que os tubos de concreto atendam as seguintes condies especficas (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999): -Tipos de cimento: Portland Pozolnico, Portland resistente ao cido sulfrico ou Portland de alto forno. -Dosagem de concreto: consumo mnimo de cimento 350kg/m3 , relao gua/cimento mxima - 0,50L/kg. - Recobrimento em contato com o meio agressivo 4cm - Resistncia caractersticas da compresso do concreto fck= 25,0 MPa Vm sendo realizados estudos visando avaliar a utilizao de novos materiais para a produo de tubos de concreto, que atualmente, so fabricados sem armao ou armados.Um exemplo de estudo desenvolvido a utilizao de tubos de concreto reforados com fibras de ao. (CHAMA NETO, 2003). 45. 23 De acordo com Chama Neto & Figueiredo (2003) h equivalncia de desempenho do tubo com fibras de ao em relao aos tubos de concreto tipo A2, notadamente quando os tubos so solicitados a menores nveis de deformao e abertura de fissuras. Verificou-se ainda que a maior resistncia mecnica da fibra facilita a obteno de equivalncia de desempenho quando da utilizao de concretos de alta resistncia. Resistncia Os tubos de concreto possuem uma alta resistncia mecnica. Deve ser dada ateno especial ao acabamento das superfcies internas e externas dos tubos, no devendo apresentar defeitos visuais, tais como fissuras e danos oriundos do manuseio e transporte, porque estes fatores afetam significativamente a durabilidade, permeabilidade e resistncia dos tubos de concreto (CHAMA NETO, 2004). Juntas As juntas dos tubos de concreto para a aplicao em esgoto sanitrio devem ser do tipo elstica (Figura 12). Quando se tratar de tubos ponta e bolsa, aps o encaixe, a ponta deve ficar centrada em relao bolsa para que o anel de borracha no se desloque da sua posio normal. 46. 24 Figura 12 Junta elstica dos tubos de concreto. Fonte: (ABTC, 2002). Revestimentos Os revestimentos normalmente utilizados nos tubos de concreto so base de resina epxi, em substituio aos feitos base de betume. As condies de controle de qualidade devem ser as mais rigorosas. Deve ser dada a ateno ao preparo da superfcie, condies de adeso, espessura, resistncia abraso e problemas de solventes, que tm levado formao de bolhas e falta de adeso. Atualmente, se dispe de epxi sem solvente (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). Esses revestimentos internos necessitam de manuteno e deveriam ser usados somente onde a tubulao possa ser removida periodicamente para inspeo e onde a tubulao grande o suficiente em dimetro para permitir pintura no local. Alternativamente, o tubo pode ser revestido internamente por fixao de folhas de plstico, conforme apresentado na Figura 13. O tubo tambm pode ser encapado em plstico para proteg-lo de solos corrosivos, ricos em sulfatos ou cidos (SANKS et al, 1998). 47. 25 Figura 13 Revestimento interno de plstico encravado. Fonte: (TAKAHASHI, 1983). Experincias tm mostrado que o revestimento deve ser perfeito para se ter sucesso. No s o revestimento em si deve ser imune ao ataque, mas no deve permitir a difuso do cido atravs da camada, atingindo o material subjacente. Isso pode acontecer nas juntas ou em pontos com falhas, mesmo efetuados na fbrica. Conforme Tsutiya & Alem Sobrinho (1999) a tecnologia existente produz revestimentos aparentemente perfeitos para tubos, mas somente a experincia ir mostrar a efetividade em condies de alta corrosividade. Em 1973, foi feita aplicao de revestimento base de epxi para a recuperao do emissrio da Vila Leopoldina, numa extenso de 8km. Com o televisionamento efetuado aps 15 anos, notou-se o destacamento deste revestimento em alguns pontos. 4.2.5 Ferro Fundido De acordo com Twort, Ratnayaka e Brandt (2000) os tubos de ferro fundido, no final do sculo XIX, eram moldados em moldes de areia verticais. Muitos sistemas de 48. 26 gua ainda tm alguns desses tubos em uso. Suas paredes eram relativamente grossas e nem sempre possuam espessura uniforme por desvio do molde do ncleo central. Nos sistemas de esgotos, os tubos de ferro fundido so utilizados principalmente em linhas de recalque e emissrios de recalque. Nos escoamentos livres, so utilizados em travessias areas, passagem sob rios, ou em situaes em que h necessidade da tubulao suportar grandes cargas, como por exemplo, tubulaes rasas, com menos de 1,00m de profundidade, sob leitos carroveis de alto trfego . Os tubos de ferro fundido so usados em servios de baixa presso, temperatura ambiente, e onde no ocorram grandes esforos mecnicos. Esses tubos tm boa resistncia corroso, principalmente corroso pelo solo, e grande durabilidade (TELLES, 1987). Existem dois tipos de tubos de ferro fundido: o cinzento e o dctil, sendo que o ferro fundido cinzento no mais fabricado, devido a sua elevada fragilidade e vulnerabilidade corroso, principalmente em terrenos agressivos. Como o ferro fundido cinzento foi amplamente utilizado no passado, ainda existem diversas tubulaes com esse tipo de material. A Figura 14 apresenta o assentamento de tubos de ferro fundido dctil. 49. 27 Figura 14 Assentamento de tubo de ferro fundido dctil. Fonte: (CATLOGO SAINT-GOBAIN, 2005). Composio O ferro fundido constitu-se basicamente de ferro e carbono, sendo que a proporo deste ltimo na liga que determina a variedade de ferro fundido. Fabricao Os tubos de ferro fundido cinzento foram produzidos no Reino Unido nos anos 20. O ferro fundido era despejado em moldes cilndricos que giravam alta velocidade de modo que as paredes do tubos eram formadas pela fora centrfuga. Aps alguns momentos de rotao, o metal solidificava e o tubo contraa levemente de modo que poderia ser retirado do molde. Era ento enviado para reaquecimento e resfriamento lento para reduzir estresses durante o resfriamento. Por esse processo, resultava um ferro mais denso e as paredes do tubo tinham espessura uniforme. Esses tubos foram utilizados em grande quantidade nos anos 30 a 60, e por isso, ainda so os tubos principais de distribuio de gua em muitos pases (TWORT; RATNAYAKA; BRANDT, 2000). 50. 28 Os tubos de ferro fundido dctil so normalmente produzidos por rotao centrfuga de ferro fundido em moldes de ao de alta qualidade. Conexes so produzidas despejando o metal em moldes de ao ou areia. Uma pequena quantidade de magnsio adicionada para transformar as formas lamelares de carbono em uma forma esfrica, logo aumentando a fora tnsil e ductibilidade do ferro. O tubo resultante mais forte e menos propenso quebra que o tubo de ferro fundido cinzento (TWORT; RATNAYAKA; BRANDT, 2000). Resistncia Os tubos de ferro fundido dctil apresentam grande resistncia corroso, elevada resistncia mecnica, resistncia ruptura pela presso interna, aproximadamente trs vezes maior do que a do ferro fundido cinzento e grande resistncia s cargas externas e ao de choques (ALAMBERT, 1997). Quando comparado aos outros materiais, os tubos de ferro fundido so mais sensveis corroso pelos esgotos cidos ou em estado sptico, e por solos cidos. Em condies desfavorveis, devem ser previstos revestimentos internos e/ou externos. Revestimentos Os tubos de ferro fundido dctil so revestidos internamente com argamassa de cimento aplicada por centrifugao, e externamente recebem uma camada de zinco metlico puro, obtida pela fuso de um fio de zinco por arco eltrico, projetado por ar comprimido. Aps a cura do cimento, uma camada de pintura betuminosa aplicada sobre a camada de zinco (TSUTIYA, 2004). Devido o revestimento interno de argamassa ser relativamente fino, alguns projetistas preferem especificar que o revestimento seja feito com dupla espessura (SANKS et al., 1998). 51. 29 Considerando seu baixo custo, grande durabilidade e superfcie lisa sustentada por longo perodo, o revestimento de argamassa tanto para tubos de ferro fundido dctil como de ao, o mais utilizado. Embora a argamassa seja geralmente muito durvel, ela pode ser lentamente atacada por guas com baixa quantidade total de slidos dissolvidos (< 40 mg/l), por guas ricas em sulfato, ou por guas subsaturadas em CaCO3. Para tais usos necessrio investigar cuidadosamente a durabilidade provvel da argamassa e considerar o uso de outros revestimentos internos (SANKS et al., 1998). Os revestimento plsticos so geralmente de cerca de 0,3mm de espessura, os revestimento interno de fibra de vidro so de cerca de 0,25mm de espessura. Em geral, o custo da argamassa cerca de 20% do custo de outros revestimentos internos, tornando outros revestimentos anti-econmicos. Para aplicar revestimento interno de fibra de vidro ao tubo, h necessidade de uma temperatura de cerca de 760o C, e que a espessura original seja equivalente a Classe 54 para tubos de 150 a 500 mm, ou Classe 56, para tubo de 100 mm. Os fabricantes podem diferir quanto s especificaes de espessura e devem ser consultados antes de se especificar um revestimento (SANKS et al, 1998). A Figura 15 apresenta em detalhe o revestimento interno de argamassa de cimento aluminoso aplicada por centrifugao, extremamente compacto. 52. 30 Figura 15 Revestimento interno do tubo de ferro fundido dctil. Fonte: (CATLOGO SAINT-GOBAIN, 2005). Transporte e Armazenamento Os tubos de FoFo devem ser calados por meio de caibros nas partes inferiores, entre camadas de tubos e nas laterais e extremidades do caminho. Os caminhes devem ser adaptados para esse tipo de carregamento de modo que seu comprimento til garanta que nenhuma parte do tubo fique sem apoio. No armazenamento dos tubos deve-se evitar choques, atritos ou contatos brutais nos tubos, de modo que no haja danificaes nos revestimentos internos e externos das tubulaes. Deve-se ainda tomar os seguintes cuidados: - Em pilhas de tubos nunca misturar tubulaes de diferentes dimetros; - Utilizao de espaadores e calos de madeira de boa qualidade; - No estocagem de tubos durante longo tempo devido ao desgaste nos revestimentos, pelas aes do sol e das chuvas. 53. 31 Juntas Os tipos de juntas das tubulaes de tubos de FoFo so: junta de chumbo, junta elstica, junta de flanges, junta mecnica e junta travada. - Junta de chumbo So utilizadas exclusivamente nas tubulaes de FoFo cinzento, que por no serem mais fabricados servem para casos de manuteno de tubulaes existentes. Essa junta executada no sistema de ligao ponta/ bolsa, com vedao feita em estopa e chumbo, conforme apresentado na Figura 16. Figura 16 Junta de chumbo. Fonte: (CATLOGO BARBAR, 1994). - Junta elstica So utilizadas nas tubulaes de FoFo dctil, sendo constituda de um anel de borracha e o conjunto formado pela ponta de um tubo com a bolsa contgua de outro tubo ou conexo, conforme apresentado na Figura 17. Por ser uma junta de montagem deslizante, sua estanqeidade obtida pela compresso do anel de borracha entre a ponta de um tubo e a bolsa, evitando deslocamentos do anel de borracha. 54. 32 Entre as vantagens da junta elstica, alm da estanqeidade, pode-se citar: a mobilidade, pois permite dilataes e deflexes que facilitam os possveis movimentos que possam ocorrer na tubulao durante a sua utilizao; o isolamento eltrico, garantido nos tubos entre si, pelos anis de borracha; e a facilidade na montagem que no exige mo-de-obra especializada. Figura 17 Junta elstica. Fonte: (CATLOGO BARBAR, 1994). - Junta de flanges composta por dois flanges entre os quais localiza-se uma junta de borracha utilizada para vedao, que comprimida pelo aperto de parafusos com porcas, garantindo sua estanqeidade. So pouco utilizadas nas tubulaes de esgotos, sendo utilizadas em tubulaes do sistema de gua no enterradas sujeitas a eventuais desmontagens. A junta de flanges, apresentada na Figura 18, apresenta as seguintes vantagens: facilidade de montagem e desmontagem, ocupao de espao mnimo e ancoragem desnecessria (ALAMBERT, 1997). 55. 33 Figura 18 Junta de flanges. Fonte: (CATLOGO BARBAR, 1994). - Junta mecnica uma junta preparada para suportar altas presses, superiores a 150 mca, podendo ser empregada em qualquer tipo de tubo, proporcionando maior firmeza entre os tubos e conexes, resistindo bem aos golpes de arete. A sua montagem simples e rpida, ligando a bolsa de uma conexo e a ponta de um tubo ou de uma conexo. Oferece a possibilidade de desmontagem e reaproveitamento do material, no caso de modificao ou desativao da tubulao. A junta mecnica apresentada na Figura 19. Figura 19 Junta mecnica. Fonte: (CATLOGO BARBAR, 1994). 56. 34 - Junta travada uma junta elstica cuja funo neutralizar esforos dinmicos que ocorrem nas tubulaes, evitando a desconexo destas, atravs do travamento de suas bolsas, conforme apresentado na Figura 20 . A principal vantagem desta junta que ela dispensa a construo de blocos de ancoragem, sendo indicada para terrenos de baixa resistncia, travessias, declividades acentuadas e em subsolos congestionados. Figura 20 Junta travada. Fonte: (CATLOGO BARBAR, 1994). Conexes As conexes fabricadas em ferro fundido dctil, so de classe nica, podendo ser utilizadas em tubos de qualquer classe de presso, nas juntas elsticas, mecnicas, travadas e de flanges. As conexes mais utilizadas em tubulaes de esgotos so as curvas, ts, luvas e as redues. A Figura 21 apresenta as principais conexes para as tubulaes de esgotos sob presso. 57. 35 Figura 21 Conexes para tubulaes de esgotos sob presso. Fonte: (CATLOGO SAINT-GOBAIN, 2005). Peas especiais para tubulaes de ferro fundido dctil Alm das juntas anteriormente citadas existem peas que facilitam as montagens das tubulaes de FoFo, podendo ser utilizadas tambm em outros tipos de tubulaes. Essas peas absorvem movimentos de dilatao e de deflexo, servindo para reparos destas tubulaes. Entre essas peas pode-se destacar as juntas Dresser (Figura 22) e as juntas Gibault (Figura 23). Figura 22 Junta Dresser. Fonte: (CATLOGO BARBAR, 1994). 58. 36 Figura 23 Junta Gibault. Fonte: (CATLOGO BARBAR, 1994). 4.2.6 Cermica Os homens primitivos endureciam argila para confeccionar objetos a fim de atender s suas necessidades. Foram descobertas em algumas escavaes, na antiga cidade da Babilnia, manilhas cermicas utilizadas 250 anos a.C. Em meados de 1800, na Inglaterra, o progresso tecnolgico revolucionou a fabricao de tubos cermicos (NINA, 1975). Ultimamente a vitrificao dos tubos cermicos tem sido dispensada, estando prevista na norma da ABNT, NBR 5645 de 1983 Tubo cermico para canalizaes Especificao. Nos tubos no vitrificados, a norma exige menor valor no ensaio absoro de gua. Como as bibliografias consultadas exaltam as qualidades dos tubos cermicos vitrificados, h necessidade de se acompanhar o comportamento dos tubos no vitrificados (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). Juntas As juntas utilizadas nas tubulaes cermicas devem atender aos seguintes requisitos (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999): impermeabilidade, facilidades de execuo, resistncia aos ataques de agentes qumicos e bacterianos, disponibilidade e menor custo. 59. 37 Existem quatro tipos principais de juntas utilizadas nas tubulaes cermicas: - Junta de argamassa de cimento e areia Preparada com cimento Portland e areia fina, no trao 1:3, em volume. Trata-se de uma junta rgida que necessita de cuidados especiais para a execuo, devido possibilidade de agresso dos esgotos e por permitir a penetrao de razes nas canalizaes. - Junta composta de betume uma junta semi-rgida. Para a sua execuo, introduz-se o betume quente na junta aps o estopeamento, ou seja, h introduo de um cordo de estopa entre a bolsa e ponta. Esse tipo de junta foi muito utilizado nos tubos cermicos. Atualmente sua utilizao est praticamente extinta. - Junta de solo cimento (tabatinga) uma junta rgida preparada com solo de caracterstica argilosa e cimento Portland. Esse tipo de junta utilizado principalmente em locais com alto nvel de lenol fretico e reas alagadas. A Figura 24 apresenta o tubo cermico de junta rgida e semi-rgida. Figura 24 Tubo cermico de junta rgida e semi-rgida. Fonte: (CATLOGO ACERTUBOS, 2005). 60. 38 - Junta elstica A junta elstica utiliza um anel de borracha toroidal entre a bolsa e a ponta de um tubo ou conexo cermica, conforme apresentado na Figura 25. Figura 25 Tubo cermico de junta elstica. Fonte: (CATLOGO ACERTUBOS, 2005). Resistncia, transporte e manuseio Os tubos cermicos, tambm chamados de manilhas apresentam excelente resistncia corroso, no sendo atacados pelo cido sulfrico. Esses tubos so inertes em relao ao solo, atmosfera e maioria dos fluidos corrosivos. A sua resistncia mecnica baixa, com facilidade de quebra durante o manuseio ou transporte. A Figura 26 apresenta tubulaes e peas cermicas. 61. 39 Figura 26 Tubos e peas cermicas. 4.2.7 Plsticos em geral H uma grande variedade de materiais conhecidos pelo nome genrico de plstico. A caracterstica qumica fundamental desses materiais a existncia de molculas longas de hidrocarbonetos. Os principais tipos de tubos plsticos utilizados no sistema de coleta e transporte de esgotos so o PVC, o polietileno de alta densidade e o polister armado com fios de vidro (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). De um modo geral os plsticos apresentam as seguintes vantagens (TELLES, 1987): - Pouco peso, densidade variando entre 0,9 e 2,2; - Alta resistncia corroso; - Facilidades de fabricao e de manuseio; - Baixa condutividade trmica e eltrica; - Cor prpria e permanente que dispensa pintura; - Alguns plsticos podem ser translcidos, permitindo a observao visual da circulao dos fluidos pelos tubos. 62. 40 Em compensao, as desvantagens so as seguintes: - Baixa resistncia ao calor, a maioria dos materiais plsticos no podem trabalhar em temperaturas superiores a 100C; - Baixa resistncia mecnica; o limite de resistncia trao da ordem de 20 a 100MPa ( 2 a 10 kg/mm2 ) para a maioria dos plsticos. Alguns plsticos termoestveis, laminados em camadas sucessivas de resina plstica e de fibras de vidro apresentam melhor resistncia mecnica, embora sempre bem inferior ao ao-carbono; - Pouca estabilidade dimensional, estando sujeitos a deformaes por fluncia em quaisquer temperaturas; - Insegurana nas informaes tcnicas relativas a comportamento mecnico e a dados fsicos e qumicos. A margem de erro que se pode esperar nessas informaes sobre materiais plsticos bem maior do que nas relativas aos metais; - Alto coeficiente de dilatao, at 15 vezes maior que o ao-carbono; - Alguns plsticos so combustveis ou pelo menos capazes de alimentar vagarosamente a combusto; Distinguem-se duas classes gerais de plsticos: os termoplsticos ( thermoplastics) e os termoestveis (thermosettings), tambm chamados de termofixos. Os primeiros amolecem completamente, com a aplicao do calor, antes de sofrerem qualquer decomposio qumica, podendo ser repetidas vezes amolecidos, moldados e reempregados. Os termoestveis, pelo contrrio, no podem ser conformados pelo calor (TELLES, 1987). Alm do polietileno e do PVC, outros plsticos so importantes para a fabricao de tubos: - Epxi: um material termoestvel de muito uso para tubos de grandes dimetros (at 900mm), com extremidades lisas ou com flanges integrais. Os tubos tm a parede de construo laminada, em camadas sucessivas da resina 63. 41 plstica e de fibras de vidro enroladas, para melhorar resistncia (tubos denominados FRP Fiberglass reinforced plastic). O epxi um material plstico, muito resistente corroso, queima-se lentamente e pode ser empregado em temperaturas de at 150C (TELLES, 1987). - Polisteres, fenlicos: Esses materiais so termoestveis de caractersticas semelhantes ao epxi. Os fenlicos podem trabalhar at 150C. Os tubos desses materiais tm tambm ampla faixa de dimetros e construo laminada, com armao de fibras de vidro (tubos FRP). Essas resinas so tambm empregadas para reforar externamente os tubos de PVC (TELLES, 1987). Os tubos de polister reforado com fios de vidro (PRFV) utilizados em esgoto sanitrio devem ser de ponta e bolsa, com junta elstica e trazer impresso na superfcie externa, o dimetro nominal, comprimento til, o seu uso e a classe a que pertence. A Figura 27 apresenta tubulaes de PRFV. Figura 27 Tubos e peas de PRFV. 64. 42 4.2.8 Fibrocimento Esses tubos no so fabricados no Brasil h vrios anos, e por isso no fazem parte deste trabalho. 4.3 - Hidrulica das tubulaes A hidrulica das tubulaes utilizadas na coleta e transporte de esgotos foi itemizada em duas partes; condutos livres e condutos forados. Estabeleceu-se nesses tpicos a relao entre a hidrulica e o tipo de material das tubulaes. 4.3.1 Condutos livres Os coletores e interceptores devem ser projetados para funcionarem como condutos livres. Os emissrios podem funcionar como condutos livres ou forados. Os principais materiais utilizados nos coletores e interceptores so: PVC, cermica e concreto. Para o dimensionamento dos coletores em conduto livre so mais utilizadas as seguintes equaes: Equao de Chzy (Regime permanente e uniforme) Chzydeecoeficient=C )m/m(energiadelinhadaedeclividad=I )m(hidrulicoraio=R )s/m(escoamentodomdiavelocidade=V :onde )1(IRC=V H H 65. 43 O coeficiente C depende no apenas da natureza e estado das paredes dos condutos, mas tambm da sua prpria forma, havendo frmulas em que seu valor relaciona-se ainda declividade. Equao de Manning A partir da equao de Chzy, Manning obteve um coeficiente de resistncia, dependente tambm do raio hidrulico. Manningderugosidadedeecoeficient=n :onde )2( n =C R 6/1 H A Tabela 1 apresenta os valores do coeficiente de Manning (n), para vrios tipos de tubos. Tabela 1 Valores do coeficiente de Manning. Material dos condutos n de Manning Cermico 0,013 Concreto 0,013 PVC 0,010 Ferro fundido com revestimento 0,012 Ferro fundido sem revestimento 0,013 Cimento amianto 0,011 Ao soldado 0,011 Polister, polietileno 0,011 Fonte: (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). No Brasil, a norma da ABNT, NBR 9649 recomenda a utilizao do coeficiente de Manning n = 0,013 para o clculo dos coletores de esgotos. Segundo Metcalf & Eddy 66. 44 (1982) o valor de 0,013 deve ser mantido, mesmo quando se utilizam materiais inicialmente menos rugosos e com comprimentos maiores do que as tubulaes tradicionais, devido ao fato de que, em sistema de esgoto, o nmero de ligaes, de poos de visita (PV), de poos de inspeo e demais singularidades permanece o mesmo, independentemente do tipo de material utilizado na tubulao. Para a norma NBR 7367 (Projeto e assentamento de tubulaes de PVC rgido para sistemas de esgoto sanitrio), o coeficiente de Manning a ser utilizado nos clculos hidrulicos de sistemas de esgotos sanitrios que utilizam tubos e singularidades em PVC n = 0,010. 4.3.2 Condutos forados Os sifes, emissrios submarinos e linhas de recalque das estaes elevatrias funcionam como condutos forados. Os materiais utilizados nas tubulaes que funcionam como condutos forados dependem do dimetro a ser utilizado, da presso de servio, das caractersticas do esgoto, da declividade do terreno, da altura de aterro, do tipo de solo, do mtodo de assentamento e de seu custo econmico. Nas linhas de recalque so comuns o uso de ferro fundido dctil com revestimento de cimento para dimetros menores que 600mm e, no caso de dimetros maiores, utiliza-se tubulaes de ao, devido s facilidades de montagem. A Tabela 2 apresenta os tipos de materiais que podem ser utilizados nas linhas de recalque. A prtica, porm, indica a utilizao de tubulaes de ferro fundido dctil com dimetro variando de 100 a 1.200mm e tubulaes de ao para os dimetros acima de 600mm. A escolha das tubulaes a serem utilizadas depende essencialmente dos problemas tcnicos e econmicos de cada projeto. 67. 45 Tabela 2 Materiais utilizados nas linhas de recalque. Material da tubulao Dimetros (mm) Tipo de junta Observaes usuais Ferro fundido dctil 100 -1200 Junta elstica Revestido internamente com cimento aluminoso e externamente com zinco e epxi vermelho Ferro fundido cinzento 100 - 600 Junta elstica Comumente utilizado no passado para dimetro de at 600mm. Tem sido substitudo por ferro fundido dctil. Fibrocimento 100 - 500 Junta elstica Pode ser sensvel a deteriorao em solos agressivos midos. PVC 100 - 300 Junta elstica Altamente resistente a produtos qumicos. Polister reforado com fibra de vidro 100 - 2500 Junta elstica Altamente resistente a temperaturas elevadas e produtos qumicos sendo funo da resina utilizada. Concreto protendido 400 - 2500 Junta elstica Pode ser sensvel deteriorao em solos agressivos midos. Ao Acima de 600 Soldada Deve ser revestido com material betuminoso ou argamassa de cimento e protegido externamente contra corroso. Pode ser substitudo por ferro fundido dctil at 1.200mm. Fonte: (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). Para o dimensionamento das tubulaes que funcionam como condutos forados, h necessidade do clculo da perda de carga. As equaes mais utilizadas so: 68. 46 Equao de HazenWilliams: tubosdosparedesdas )estadoematerial(naturezadadependequeensionaldimaetcoeficien=C )m/m(unitriaaargcdeperda=J )m(dimetro=D )s/m(vazo=Q :onde )3(DCQ643,10=J 3 87,485,185,1 Para o clculo das perdas de carga, quando se utiliza a equao de Hazen-Williams, podem ser adotados os coeficientes de rugosidade, conforme indicados na Tabela 3. Tabela 3 Valor do coeficiente C de Hazen Williams. Condies das tubulaes Material da tubulao Novo 25 anos de uso 50 anos de uso Mau estado PVC 150 140 140 130 Concreto com superfcie interna lisa 150 130 120 100 Ao galvanizado com revestimento betuminoso 150 130 100 60 Ferro fundido 130 110 90 50 Ao revestido, vitrificado 120 - 80 45 Fonte: (WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION, 1984). Recomenda-se, em geral, a utilizao de C=100 para tubos de ferro fundido sem revestimento, e C=120 para tubos de ferro fundido revestidos, tubos de plstico (PVC), tubos de concreto e tubos de ao com dimetro maior ou igual a 500mm (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). 69. 47 As tubulaes de ferro fundido cinzento, que no possuem revestimento interno, apresentam com o passar do tempo uma reduo no coeficiente C da frmula de Hazen- Willians, com conseqente diminuio de vazo, devido corroso interna da tubulao com formao de incrustaes. Para melhorar as condies internas dessas tubulaes h necessidade de retirar essas incrustaes e de se executar um revestimento interno (ALAMBERT, 1997). Frmula Universal )s/m81,9(gravidadedaacelerao=g )m(tubulaodadimetro=D )s/m(mdiavelocidade=V )m(tubulaodaocompriment=L atritodeetcoeficien=f )m(aargcdeperda=h :onde )4( g2 V . D L f=h 2 f 2 f Os coeficientes indicados na Tabela 4 podem ser utilizados quando se aplica a frmula Universal para o clculo das perdas de carga. Azevedo Netto et al (1998) citam que a experincia francesa recomenda a adoo de K=1 mm para tubos no sujeitos corroso e incrustao, e K = 2mm para tubos sujeitos a esses fenmenos de deteriorao. 70. 48 Tabela 4 Coeficiente de rugosidade (K), em mm, para a frmula Universal. Material Coeficiente de rugosidade (mm) 0,025 - 0,125Tubos de ao com revestimento especial ou esmalte 0,125(*) 0,04 - 3,0 0,30(*) Tubos de concreto sem revestimento especial 0,06 - 2,1 0,25(*) 0,1 - 0,20 Tubo de ferro fundido com revestimento especial 0,125(*) 0,03 - 0,20Tubos de cimento amianto 0,05(*) 0,06 - 0,24Ferro galvanizado 0,15(*) < 0,03Tubos lisos, chumbo, cobre, lato, etc. 0,02(*) 0,02 - 0,12PVC 0,10(*) 1,0 - 3,0Tubos cermicos 1,5(*) Fonte: (AZEVEDO NETTO et al., 1998). (*) Valor sugerido por Azevedo Netto, para tubulaes em servio. Para Fernandes (1996), na Inglaterra utilizada a frmula Universal no dimensionamento dos coletores de esgoto, com K=1,5mm para qualquer material. Conforme a Water Pollution Control Federation - WPCF (1970), havendo formao de pelcula de limo, as paredes da tubulao tornam-se uma superfcie uniforme e permanecem constantes ao longo do tempo, portanto, a rugosidade nas tubulaes de esgoto a mesma independentemente do material da tubulao. 71. 49 4.4 - Fabricantes de materiais Atravs da pesquisa realizada em feiras especializadas e no setor de fornecedores da Sabesp, obteve-se a relao dos principais fabricantes dos materiais mais utilizados nas tubulaes de coleta e afastamento de esgotos. A relao de fabricantes, as principais caractersticas dos materiais e recomendaes contidas nos catlogos tcnicos esto discriminadas a seguir, itemizadas por tipo de material. 4.4.1- Cermica Os principais fabricantes de tubos cermicos do Brasil encontram-se associados em entidade representativa do setor, denominada Associao Latino Americana dos Fabricantes de Tubos Cermicos AcerTubos. Esto cadastradas nessa associao as seguintes empresas: Cermica Santa Maria, Cermica Parapuan Ltda., Cermica Cerquetani e Viella, Inctam Indstria Cermica Tamba Ltda., Cermica Maristela Ltda., Tubos Cermicos Tamba Ltda. e Organizao Videira Ind. e Comrcio Ltda. As tubulaes so fabricadas com as seguintes dimenses: - Comprimento (m): 600, 800, 1000, 1250, 1500, 1750 e 2000 . - Dimetro nominal dos tubos (mm): 100, 150, 200, 250, 300, 350, 375, 400, 450, 500 e 600. As juntas utilizadas nessas tubulaes podem ser: rgidas, como a argamassa de areia e cimento, que deve ser feita no trao de 1:3 (1 poro de cimento para 3 pores de areia, em volume) e a tabatinga mistura de argila e cimento (trao 1:1), recomendada para valas com gua, onde pode ocorrer a lavagem do cimento. Essas juntas trincam facilmente com a movimentao dos tubos, acarretando infiltraes e vazamentos indesejveis e a danificao da rede; semi-rgidas como a betuminosa, composta de corda alcotroada e asfalto, que permitem pequenas movimentaes da tubulao sem perder a estanqeidade; e elstica que resiste melhor aos movimentos dos tubos. 72. 50 As principais conexes fabricadas e suas respectivas dimenses so: o selim (100 e 150)mm , o t e as curvas de 45 e 90(100, 150, 200, 250 e 300mm). As caractersticas mais relevantes do material cermico, mencionadas nos catlogos dos fabricantes so: - Resistncia mecnica: o tubo cermico apresenta boa resistncia mecnica aos esforos que o solicitam quando assentado. Por ser rgido, no sofre o risco de sofrer ovalizaes sob ao das cargas externas, mantendo sua seco circular com o decorrer do tempo. No sofre incrustaes, conservando portanto suas condies hidrulicas inalteradas; - Resistncia qumica: o tubo cermico, constitudo por argila, imune ao dos elementos agressivos existentes nos esgotos residenciais e industriais, bem como ao dos gases que se formam nas redes coletoras. Por ser constitudo por argila no sofre ataques dos solos onde assentado; - Resistncia a temperaturas elevadas: o tubo cermico submetido, durante sua fabricao, a temperaturas que atingem 1.200C, no podem portanto ser afetados por eventuais despejos industriais quentes, que dificilmente ultrapassam 100C; - Custo do tubo: o tubo cermico apresenta o custo mais baixo entre todos os tipos de tubos existentes no mercado. As principais recomendaes dos fabricantes dos tubos cermicos esto descriminadas a seguir: - Durante o assentamento, para garantir o adequado funcionamento da tubulao necessrio contar com um apoio em solo natural ou, no mximo, em uma camada de areia compactada. Apenas em condies muito adversas, como a ocorrncia de solos muito moles e a presena de gua do lenol 73. 51 fretico, poder ser exigida a introduo de um lastro de pedra britada, sobre o qual a tubulao ser diretamente apoiada. - importante que se observe que para todo o tipo de assentamento, o aterro das valas poder ser feito, na maioria dos casos, com o prprio material escavado, exigindo material selecionado apenas quando o solo local for de pssima qualidade. Esta tipificao permite recobrimentos de 0,8 a 8,0m. 4.4.2- PVC As principais empresas fabricantes dos tubos de PVC so: Tigre, Hidro Ferpaulo Industria e Comrcio e Amanco Brasil S.A. As tubulaes so fabricadas com comprimento de 6,0 m, com juntas elsticas e dimetro nominal de: 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350 e 400mm. As principais conexes fabricadas e suas respectivas dimenses, em mm, so: Selim (150X100, 200X100, 250X100, 300X100, 400X100), t (100X100, 125X125, 150X100, 150X150, 200X150, 200X200, 250x200, 250x250, 300x 300, 400x400), curva de 45 (100, 150, 200, 250, 300, 350, 400), curva de 90 (100, 150, 200, 250, 300, 350, 400), adaptador tubo cermico x ponta (100 e 150) e luva de correr (100, 150, 200, 250, 300, 350, 400). As caractersticas vantajosas do PVC, descriminadas pelos principais fabricantes, so: - Junta elstica que assegura perfeita estanqeidade; - Facilidade de manuseio e instalao; - Melhor desempenho hidrulico; 74. 52 - Variada gama de conexes; - Praticidade do sistema de ligaes prediais; - Superfcie interna lisa com baixo coeficiente de rugosidade; - Leveza; - Perdas por transporte, manuseio e estocagem so praticamente nulas; - Alta resistncia qumica; - Menor dependncia da qualificao da mo-de-obra. So recomendados pelos fabricantes das tubulaes de PVC os itens a seguir: - A profundidade mnima de assentamento dos tubos de PVC no dever ser inferior a 1m; - No recomendvel o envolvimento dos tubos com concreto; - A profundidade mxima de assentamento uma funo da carga de terra, que no deve provocar deformaes diametrais superiores a 7,5% em condies normais de assentamento; - Quando os tubos ficarem estocados por longos perodos, devem permanecer ao abrigo do sol, evitando possveis deformaes, provocadas pelo aquecimento excessivo; - Deve-se impedir o arrasto dos tubos no cho, durante o transporte de descida dos tubos na vala; 75. 53 - Os tubos devem ser assentados com a sua geratriz inferior coincidindo com o eixo do bero, de modo que as bolsas fiquem nas escavaes previamente preparadas, assegurando um apoio contnuo do corpo do tubo. 4.4.3- Ferro fundido dctil O principal fabricante dos tubos de ferro fundido dctil para esgotos sanitrios a empresa Saint-Gobain Canalizao. O comprimento dos tubos fabricados de 6,0m, com junta elstica e dimetro nominal de: 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 e 2000mm. As principais conexes fabricadas, utilizadas na coleta e afastamento de esgotos, e seus respectivos dimetros, em mm, so: curva de 45(100, 150, 200) curva de 2230, curva de 1115 e luvas de ligao (100, 150, 200, 250, 300). As principais caractersticas dos tubos de ferro fundido dctil, descriminadas pelo fabricante, so: - Resistncia mecnica: so tubos semi rgidos com comportamento intermedirio entre os materiais flexveis e os materiais rgidos. Do ponto de vista mecnico, beneficiam-se dos dois. A sua resistncia garante que os tubos no se deformem e mantenham a sua linearidade nos casos de eventuais movimentos do terreno; - Paredes internas perfeitamente lisas: a argamassa de cimento aluminoso aplicada por centrifugao, extremamente compacta, facilita o escoamento, resiste a fermentaes spticas e a ataques cidos ocasionais; - Resistncia presso: o alto coeficiente de segurana do ferro fundido dctil e o desempenho das juntas em elastmero, permitem fabricar as canalizaes para recalque, incluindo regimes de funcionamento acidental; 76. 54 - Estanqeidade e impermeabilidade: as juntas desses tubos foram projetadas para garantir a estanqeidade das instalaes; - Os comprimentos dos tubos e sua parede interna lisa facilitam a autolimpeza; - As conexes, com seo interna igual dos tubos, e o anel da junta em elastmero, assegurando a autocentragem, evitam eventuais acmulos de detritos. Conforme os principais fabricantes, as recomendaes para a utilizao dos tubos de ferro fundido dctil so: - Devido o risco de formao de sulfetos na sada dos trechos em recalque, quando o fludo retoma o escoamento por gravidade, convm adotar algumas medidas para limitar os efeitos dos ataques do cido sulfrico, tais como: tratamento qumico apropriado (sulfato ferroso oxigenao perxido de hidrognio) ou a instalao de trechos de canalizao com uma proteo reforada contra ataques de cidos. - Nas tubulaes com dimetro acima de 200mm e altura de recobrimento acima de 6m h necessidade de apoio e envolvimento da tubulao com material granular. 4.4.4- Concreto A Associao Brasileira de Tubos de Concreto (ABTC) uma entidade que conta com 57 empresas, de representao nacional e formada por fabricantes de tubos, fornecedores de insumos, fabricantes de equipamentos, projetistas e representantes de rgos consumidores. Entre as empresas associadas esto os seguintes fabricantes de tubos: Brasicon Indstria Brasileira de Concreto Ltda., Tecnopref Indstria Ltda e Grupo Mideo. 77. 55 Os associados da ABTC identificaram, em meados de 2002, a necessidade de atualizar as normas que regem os tubos de concreto. A nova norma da ABNT NBR 8890:2003 Tubo de concreto, de seo circular, para guas pluviais e esgotos sanitrios requisitos e mtodos de ensaio, entrou em vigor em 30/06/2003. Os tubos de concreto para esgotos sanitrios so fabricados com comprimento de 2,0m, junta elstica, e dimetro nominal de: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1500, 1750 e 2000mm. De acordo com os principais fabricantes dos tubos de concreto, as suas principais caractersticas so: - Resistncia mecnica: material rgido, no sujeito ocorrncia de ovalizao ou esmagamento sob ao de cargas, garantindo a estabilidade de aterros e condies favorveis de escoamento hidrulico; - Facilidade para a execuo das juntas elsticas pelo sistema ponta e bolsa; - Excelente comportamento no transporte de lquidos agressivos de vrias procedncias, como efluentes industriais, lquidos aquecidos e corrosivos; - Baixo custo. As principais recomendaes dos fabricantes referem-se ao assentamento e aterro dos tubos e so a seguir descriminadas: - Antes do assentamento dos tubos deve ser verificado se as extremidades dos mesmos esto perfeitamente limpas; - Nos tubos ponta e bolsa, aps o encaixe, a ponta deve ficar centrada em relao bolsa para que o anel de borracha no se desloque da sua posio normal; 78. 56 - Nas valas sob leito carrovel, a camada at 30cm imediatamente acima do coletor dever ser apiloada manualmente e o restante do aterro at a superfcie do terreno dever ser executado e controlado com proctor normal ou compacidade relativa, dependendo do material utilizado, em camadas de 20cm de espessura. 4.4.5- Polietileno de Alta Densidade - PEAD Os principais fabricantes dos tubos de PEAD so: Kanaflex S/A Indstria de Plsticos, Polierg Indstria e Comrcio LTDA. Os tubos so fabricados com comprimentos de 6 e 12m e dimetro nominal de: 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350 e 400mm. As principais conexes fabricadas, utilizadas nos sistemas de coleta de esgotos e suas respectivas dimenses, em mm, so: selim (150X100, 200X100, 300x100, 150x150, 200x150 e 300x150), t (100X100, 150X100 e 150X150), curva de 45(100 e 150), curva de 90 (100 e150), luva de correr (100 e 150) e adaptador para manilha (100 e 150). As principais caractersticas citadas pelos fabricantes de PEAD so: leveza e flexibilidade; baixo coeficiente de rugosidade (coeficiente de rugosidade de Manning, n= 0,010), permitindo maior vazo com menor declividade; elevada resistncia ao impacto, resistncia qumica e abraso; elevada imunidade a corroses; tima soldabilidade; grande impermeabilidade a gases e vapores; facilidade de transporte, manuseio e instalao sem perigo de fissuras ou quebras; baixssimo efeito de incrustaes; elevada vida til. As principais recomendaes dos fabricantes das tubulaes de PEAD, esto a seguir descriminadas: - Durante o transporte e/ou manuseio dos tubos e seus acessrios, deve-se evitar que ocorram choques ou contatos com elementos que possam 79. 57 comprometer a integridade dos mesmos, tais como: objetos cortantes ou pontiagudos com arestas vivas, pedras, etc; - Os tubos e conexes devem ser armazenados em locais cobertos; - No caso de execuo de soldas entre os tubos, a regio a ser soldada deve ser protegida contra intempries. 4.4.6- Polister reforado com Fibras de Vidro - PRFV Os principais fabricantes dos tubos de polister reforado com fibras de vidro so: Amitech Brazil Tubos S.A. e EDRA. Os tubos so fabricados com 6,0m de comprimento, junta elstica e rgida e dimetro nominal de: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400mm. As conexes mais utilizadas para o transporte dos esgotos sanitrios so as luvas, com dimetro nominal de: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200 e 2400mm. As principais caractersticas especificadas pelos principais fabricantes so: - Resistncia corroso: elevada vida til; no necessita de revestimento ou proteo; baixo custo de manuteno; dimetro interno til constante, no sofre incrustaes; - Baixo peso: menor custo de transporte e manuseio; - Superfcie interior lisa: menor custo para bombeamento; - Junta elstica integrada: montagem mais simples, segura e econmica; 80. 58 - Flexibilidade no fornecimento: tubos fornecidos com junta elstica integrada, flangeados ou com ponta para solda de topo e peas especiais atendendo qualquer projeto; - O sistema de acoplamento, tipo junta elstica, dos tubos proporciona deflexes para ajustes do alinhamento e traado durante a montagem, possibilitando a formao de curva de grande raio sem utilizar conexes. Alm da flexibilidade de montagem, a deflexo angular absorve possveis movimentos do solo sem comprometer a estanqeidade; - Perfeito acoplamento em tubos de ferro fundido dctil, PVC, DEFOFO e outros materiais. As recomendaes gerais dos fabricantes dos tubos de PRFV so: - Fluidos muito agressivos ou a temperaturas elevadas requerem a aplicao de resinas especiais; - Os tubos no devem ser apoiados sobre arestas ou objetos pontudos, que gerem concentraes de tenses; - Equipamentos pesados como vlvulas e outros, devem ter apoios independentes da tubulao; - Limpar a ponta e a bolsa dos tubos a serem acoplados; - Os tubos devem ser estocados sobre madeiras ou terrenos de superfcie plana. 81. 59 4.5 - Aspectos construtivos Os mtodos construtivos independem do tipo de material utilizado, ou seja, as etapas a seguir, que visam aplicao dos materiais das tubulaes utilizadas em sistemas de esgotos sanitrios, so executadas independentemente do material utilizado. 4.5.1- Escavao A largura da escavao da vala ir depender do dimetro e da profundidade da tubulao e do tipo de escoramento a ser utilizado. Esses dados devem ser fornecidos nas especificaes tcnicas do projeto. 4.5.2- Escoramento O escoramento necessrio sempre que as paredes laterais da vala, poos e cavas forem constitudas por solo possvel de desmoronamento, bem como nos casos em que, devido aos servios de escavao, seja constatada a possibilidade de alterao da estabilidade do que estiver prximo a regio dos servios. Conforme a Portaria n 18 de 1983, do Ministrio do Trabalho, obrigatrio o escoramento para valas de profundidades superiores a 1,25m. (SABESP, 1997). O tipo de escoramento a ser adotado depende da profundidade da tubulao, das condies de acesso e do tipo de solo. Os principais tipos de escoramentos utilizados na Sabesp so: pontaleteamento, descontnuo, contnuo, especial e metlico madeira. A Figura 28 apresenta o escoramento por pontaleteamento onde a superfcie lateral contida por tbuas verticais de peroba espaadas e travadas por estroncas de eucalipto. 82. 60 Figura 28 Pontaleteamento. Fonte: (SABESP, 1997). A Figura 29 apresenta o escoramento descontnuo onde a superfcie lateral contida por tbuas verticais de peroba espaadas e travadas por longarinas de peroba. 83. 61 Figura 29 Escoramento descontnuo. Fonte: (SABESP, 1997). A Figura 30 apresenta o escoramento contnuo onde a superfcie lateral contida por tbuas verticais de peroba encostadas umas nas outras e travadas por longarinas de peroba. 84. 62 Figura 30 Escoramento contnuo. Fonte: (SABESP, 1997). A Figura 31 apresenta o escoramento especial onde a superfcie lateral contida por pranchas verticais de peroba tipo macho e fmea, travadas por longarinas de peroba. 85. 63 Figura 31 Escoramento especial. Fonte: (SABESP, 1997). 86. 64 A Figura 32 apresenta o escoramento metlico - madeira onde a superfcie lateral contida por perfis verticais de ao tipo I, pranches de peroba, longarinas de perfil de ao e estroncas de perfis de ao ou de eucalipto. Figura 32 Escoramento metlico - madeira. Fonte: (SABESP, 1997). 4.5.3- Assentamento O assentamento das tubulaes de esgotos deve ser feito sempre de jusante para montante. As bolsas das tubulaes devem ser assentadas sempre para montante, verificando se os tubos no apresentam defeitos de fabricao ou trincas, devendo-se ainda observar a limpeza dos mesmos. Sempre que for interrompido o trabalho de assentamento da tubulao, o ltimo tubo dever ser tamponado evitando-se a entrada de elementos estranhos. Para o assentamento das tubulaes de esgotos normalmente utilizam-se gabaritos denominados visores e cruzetas. 87. 65 Os tipos de assentamento podem ser: simples; com lastro; com lastro, laje e bero, e ainda, com lastro, laje, bero e estacas. A utilizao de cada tipo depender da presena ou no de gua e do tipo de solo. A Figura 33 apresenta o assentamento simples da tubulao diretamente no solo. Deve-se fazer um rebaixo no fundo da vala para alojar o tubo. Isto possvel em terreno seco onde no haja rocha. Figura 33 Assentamento simples. Fonte: (SABESP, 1997). Como o assentamento das tubulaes cermicas com junta asfltica uma atividade artesanal e arcaica, ser apresentado neste item, atravs de ilustraes seqenciais, o assentamento desse material. A Figura 34 apresenta a limpeza cuidadosa do fundo da vala antes do assentamento. 88. 66 Figura 34 Preparao do fundo da vala para o assentamento de tubo cermico. A Figura 35 apresenta a colocao da estopa alcatroada na ponta do tubo. Deve-se tomar o devido cuidado com a sua centralizao e introduo na bolsa de espera. Figura 35 Colocao da estopa de vedao na ponta do tubo cermico. A estopa deve ser ajustada no fundo da bolsa, de modo a proporcionar um espao vazio de 5 cm a contar da extremidade da bolsa. A Figura 36 apresenta esse estgio. 89. 67 Figura 36 Encaixe e alinhamento da ponta na bolsa do tubo cermico. A Figura 37 apresenta a execuo de uma espcie de anel (cachimbo) utilizando barro. Esse anel impede a extravaso do asfalto. Figura 37 Preparao do cachimbo no tubo cermico. O asfalto deve ser lanado de uma s vez com recipiente apropriado, somente em um dos lados do cachimbo at a extravaso total do lado oposto, garantindo, assim o perfeito enchimento (Figura 38). Aps o preenchimento deve-se aguardar o resfriamento do asfalto (Figura39). 90. 68 Figura 38 Enchimento do cachimbo de barro com asfalto. Figura 39 Resfriamento do asfalto aps o preenchimento do cachimbo. Retira-se o cachimbo da junta para a verificao do seu total enchimento (Figura 40). O nivelamento das geratrizes inferiores internas dos tubos deve ser avaliado, para que seja evitado o desalinhamento dos tubos (Figura 41). 91. 69 Figura 40 Remoo da corda alcatroada. Figura 41 Junta deslocada da tubulao cermica, em operao. Quando no for possvel ser feito o rebaixo no terreno natural, dever ser executado em colcho de material granular fino, normalmente areia ou p e pedra, perfeitamente adensada, na espessura mnima, abaixo da geratriz externa inferior, de 0,10m e de 0,20m, no caso do leito apresentar-se, respectivamente, em solo e rocha. A Figura 42 apresenta o assentamento com lastro. 92. 70 Figura 42 Assentamento com lastro. Fonte: (SABESP, 1997). A Figura 43 apresenta o assentamento da tubulao sobre um bero de concreto apoiado em laje de concreto armado, executada sobre lastro de pedra britada n 2 e n 4. Figura 43 Assentamento com lastro, laje e bero. Fonte: (SABESP, 1997). Nos trechos onde a camada de solo, adequado para a sustentao da tubulao, estiver localizada a uma profundidade relativamente grande e que no torne aconselhvel a substituio do terreno de fundao, recomenda-se a utilizao de estacas de modo a transmitir a carga da estrutura para a camada de solo de maior capacidade. A Figura 44 apresenta esse tipo de assentamento. 93. 71 Figura 44 Assentamento com lastro, laje, bero e estacas . Fonte: (SABESP, 1997). Para o assentamento de tubulaes de PVC rgido, quando o trecho se desenvolver em curva, o coletor pode ser projetado, aproveitando-se a flexibilidade dos tubos com ngulo variando de 440 at 2530 para 12m de coletor e dimetro nominal de 75 a 400mm (NBR 7367, 1988). Nos trechos em que o recobrimento da tubulao for mnimo (inferior a 1 m), e/ou quando a tubulao for assentada em ruas com pesadas cargas mveis, e/ou quando a tubulao for assentada em valas muito profundas, em condies em que a carga de terra provocaria deformaes diametrais superiores a 7,5% em condies de assentamento normal, devem ser tomadas medidas especiais para a sua proteo. Esta proteo pode ser feita embutindo-se a tubulao de esgoto dentro de tubos com DN superiores e apropriados para receber cargas mveis, ou mediante lajes. Nestes casos, o tubo deve ser envolvido em material granular ou p de pedra. No recomendvel o envolvimento dos tubos com concreto. No caso do assentamento em valas profundas a proteo pode ser feita simplesmente envolvendo a tubulao em material granular (NBR 12266, 1989). Quando os assentamentos das tubulaes de PVC forem areos prefervel assentar a tubulao em uma viga com seo em U com dimenses tais que permitam envolv-la em material granular. A tubulao poder tambm, ser apoiada por abraadeiras (NBR 7367, 1988). 94. 72 4.5.4 - Aterro e recobrimento de valas, cavas e poos O aterro das valas dever ser executado de modo a oferecer condies de segurana s tubulaes e bom acabamento da superfcie. A compactao da vala no deve ser efetuada com pneus de retro escavadeiras e caminhes. Caso o material proveniente da escavao no servir para o aterro, h necessidade de utilizar material adequado, importado de outra rea. O material do aterro dever ser isento de pedras e corpos estranhos. O procedimento para o aterro de valas varia de acordo com o seu local de abertura. A seguir apresentada a seqncia de execuo do aterro para valas localizadas sob o passeio e sob a via carrovel (SABESP, 1997): - Vala sob o passeio Nas valas abertas sob o passeio, o espao compreendido entre a base de assentamento e a cota definida pela geratriz superior do tubo, acrescida de 20cm, dever ser preenchido com solo compactado, com soquetes manuais, em camadas no superiores a 20cm at atingir a profundidade de 1,00m em relao a cota do passeio. O restante do aterro dever ser executado de maneira que resulte densidade aproximadamente igual do solo que se apresenta nas paredes das valas, utilizando- se de preferncia o mesmo tipo de solo, isento de corpos estranhos. - Vala sob via carrovel Para tubulaes assentadas sob via carrovel, cuja vala deva ser recomposta com solos coesivos, o espao compreendido entre a base de assentamento e a cota definida pela geratriz externa superior, acrescida de uma altura de 30 cm, deve ser preenchido com aterro compactado com soquetes manuais, em camadas no superiores a 20cm at atingir a profundidade de 1,00m em relao ao nvel do leito carrovel. O restante do aterro dever ser feito com compactao mecnica, 95. 73 controlada com proctor normal ou compacidade relativa, dependendo do material utilizado, em camadas de 20cm de espessura. A Tabela 5 apresenta as profundidades mnimas de recobrimento em funo da localizao da tubulao. Esse recobrimento considerado a partir da geratriz superior dos tubos. Nos casos em que no for possvel manter os recobrimentos mnimos devem ser previstas estruturas para proteo destas tubulaes. Tabela 5 Profundidades mnimas de recobrimento. Localizao da tubulao Recobrimento mnimo (m) No passeio 0,60 No tero da via: - com trfego leve 0,80 - com trfego intenso e pesado 1,20 Sob ferrovias 1,50 Fonte: (ALAMBERT, 1997). Os tubos enterrados devem suportar cargas externas estruturais incluindo o peso do solo acima do tubo e demais cargas acima do solo, como por exemplo, cargas referentes s rodas de veculos. As duas grandes categorias de tubos utilizados em projetos estruturais so os tubos rgidos e flexveis. O tubo rgido suporta cargas externas por causa da fora do prprio tubo. O tubo flexvel distribui as cargas externas para o solo ao redor e/ou para o material de assentamento da tubulao. Considera-se tubos flexveis o ferro fundido dctil, o ao e o PVC e tubos rgidos, o cimento-amianto e o concreto. O plstico reforado com fibra de vidro tambm considerado um tubo rgido (SANKS et al., 1998). Para Twort, Ratnayaka e Brandt (2000) os tubos podem ser classificados como rgidos, semi-rgidos e flexveis. Os tubos rgidos incluem concreto e cimento amianto, os tubos flexveis incluem ao de paredes finas (proporo dimetro- espessura maior que 120) e plsticos, e os tubos de ferro fundido dctil so classificados como semi-rgidos. 96. 74 As foras de suporte para tubos flexveis so geralmente dadas como cargas necessrias para produzir a deflexo expressa como porcentagem do dimetro. O tubo de ferro fundido dctil pode ser projetado para deflexes de at 3% do dimetro do tubo. Alguns fabricantes de tubos plsticos sugerem que as deflexes de at 7% so permissveis. Muitos engenheiros, entretanto, acreditam que esses valores so muito altos e adotam 2 a 3% para seus projetos (SANKS et al., 1998). Tubos flexveis requerem mais cuidados na seleo e controle do reaterro do que em outros tipos de tubo, mas oferecem solues econmicas e so conseqentemente mais utilizados (TWORT; RATNAYAKA; BRANDT,2000). O projeto da tubulao para resistir cargas externas bastante abrangente, pois depende de diversas variveis, como a rigidez do tubo, a largura e a profundidade da vala, o tipo de assentamento, o tipo de solo e as dimenses do tubo. 4.5.5 - Mtodos no destrutivos Nos grandes centros urbanos, os tneis tm importncia decisiva na execuo de obras, porque se apresentam como soluo para vencer mltiplos obstculos, evitando a interrupo de trnsito, desapropriaes de terrenos e edificaes e facilitando a transposio de interferncias (CHAMA NETO, 2004). Os principais mtodos utilizados so o mini shield, NATM, tunnel liner, perfurao direcional e tubo cravado, cujos detalhes so apresentados a seguir. Observa-se que o sistema de tubo cravado utiliza tubos de concreto de alta resistncia, enquanto que os demais mtodos utilizam tubos de concreto moldados in loco. Mini shield O processo consiste em executar tneis circulares pelo assentamento de anis de concreto com equipamento de avano, constitudo por um cilindro de ao, ou 97. 75 carcaa, dotado de macacos hidrulicos independentes. A escavao do solo, dentro do cilindro, feita medida que se faz a sua cravao. medida que a escavao prossegue, o tnel aberto deve ser revestido. O revestimento feito montando, dentro da carcaa, anis de concreto justapostos que formam o minitnel. Cada anel constitudo de segmentos dotados de orifcios para possibilitar a injeo de preenchimento, aps sua montagem, entre o solo e a face externa dos anis. Esse mtodo no mais utilizado pela Sabesp devido aos diversos problemas estruturais nas tubulaes executadas, causados devido s infiltraes nas juntas dos anis segmentados de concreto. A Figura 45 apresenta o tnel revestido com placas de concreto e a Figura 46 apresenta o equipamento utilizado na escavao. Figura 45 Interceptor construdo pelo mtodo mini-shield. Fonte: (SABESP, 1993). 98. 76 Figura 46 Shield utilizado na escavao do tnel. Fonte: (SABESP, 1993). NATM A escavao de tnel, em solo ou rocha, pelo NATM New Australian Tunnelling Method baseia-se na capacidade de auto-sustentao do material circundante cavidade. A velocidade de avano da frente de escavao, em funo do tipo de solo encontrado, determina a eventual necessidade de escoramento. O acompanhamento sistemtico das medidas de convergncia das seces transversais determina a utilizao de escoramentos necessrios estabilizao de deformaes. Durante a execuo ser assegurada a sustentao da cavidade atravs da aplicao de concreto projetado sobre tela de ao e da aplicao, simultnea ou no, de cambotas de ao, chumbadores, tirantes e enfilagem. A Figura 47 apresenta a projeo de concreto na parede do tnel e a Figura 48 apresenta o tnel acabado, executado pelo mtodo NATM. 99. 77 Figura 47 Projeo de concreto sobre tela de ao. Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). Figura 48 Tnel NATM acabado. Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). Tunnel liner O tnel implantado pela escavao e montagem simultnea do revestimento metlico. Esse revestimento constitudo por anis de chapas de ao corrugado e galvanizados a fogo. Os anis so solidarizados entre si, por parafusos e porcas galvanizadas nas bitolas convenientes e distribudas ao longo das flanges laterais destes. 100. 78 O revestimento estrutural interno do tnel deve ser de concreto impermevel a infiltraes e resistir aos esforos externos. As Figuras 49 e 50 apresentam etapas da execuo do tnel pelo mtodo tnel- linner. Figura 49 Montagem de chapas em ao corrugado. Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). Figura 50 Concretagem das chapas de ao corrugado. Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). 101. 79 Perfurao direcional Esse mtodo consiste na perfurao utilizando equipamentos especficos dirigveis ou fixos em caminhes. Inicialmente, faz-se uma perfurao piloto que depois aumentada no dimetro desejado da tubulao. O mtodo de perfurao direcional executa extenses de at 300m e de dimetro at 355mm. A Figura 51 apresenta o equipamento que foi utilizado para a execuo de interligaes a coletores tronco, em PEAD, com dimetro de 300mm, na rea de pesquisa. Figura 51 Equipamento para a perfurao direcional. Tubo cravado Dentre os mtodos existentes para a cravao de tubos, um dos resultantes de desenvolvimento tecnolgico recente o sistema Jacking Pipe, que vem crescendo nos ltimos anos no Brasil. Esse sistema consiste na execuo de tneis, em vrios dimetros, atravs da cravao de tubos de concreto de alta resistncia (50 a 80 MPa), destinados a canalizaes em geral, apresentando vantagens, tais como, tipos e versatilidade dos equipamentos de cravao, que permitem a execuo dos tneis em macios arenosos e argilosos, com ou sem capacidade portante, na presena ou no de gua (CHAMA NETO, 2004). 102. 80 Esse sistema foi utilizado nas obras de despoluio da Baa da Guanabara no Rio de Janeiro, nos dimetros de 1200mm, 1500mm e 2000mm, e vem sendo utilizado pela Sabesp, nas obras do programa de despoluio do rio Tiet. A Figura 52 apresenta o poo de servio com as dimenses compatveis com o tipo de equipamento de cravao. Figura 52 Poo de servio para a cravao dos tubos. Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). A Figura 53 apresenta o processo de cravao dos tubos atravs de macacos hidrulicos. Na parede oposta direo de cravao do tubo, deve ser construdo um quadro rgido para a reao do macaco hidrulico, que pode ser em madeira de peroba ou em concreto. 103. 81 Figura 53 Cravao dos tubos de concreto. Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). Na primeira seo deve ser adaptada uma carcaa de ao denominada shield, com a finalidade de servir como cmara de trabalho, proteger o primeiro tubo e facilitar o corte do terreno na cravao. A Figura 54 apresenta a foto do shield. Figura 54 - Shield utilizado na cravao dos tubos. Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). 104. 82 4.6 - Operao e manuteno das tubulaes Vrios fatores influenciam na operao e manuteno das tubulaes de esgotos, tais como (OLIVEIRA; DE ANGELLIS; MORAES, 1993): 4.6.1- Cadastro do sistema A operao e a manuteno dos coletores de esgotos exigem um completo conhecimento de sua localizao e de seus acessrios, bem como, dimetros e sentido do fluxo. 4.6.2- Projeto de coletores Declividades inadequadas provocam deposio de sedimentos nas tubulaes e, conseqentemente, constantes obstrues, enquanto, redes subdimensionadas causam afogamento dos coletores e refluxo em imveis. O excesso de caixas de passagem entre poos de visita, principalmente em reas perifricas da Regio Metropolitana de So Paulo, a causa de constantes obstrues devido o difcil acesso de equipamentos de desobstruo e limpeza. 4.6.3- Construo de coletores Falhas na locao das tubulaes e no assentamento, podem resultar em baixas declividades e at declividades invertidas, alterando as condies de operao dos coletores. Juntas imperfeitas nas tubulaes facilitam a penetrao de razes de rvores e infiltrao de gua em excesso. As razes provocam obstrues, enquanto a infiltrao carreia o solo volta da junta, podendo causar recalque na tubulao e abaixamento no pavimento das ruas. 4.6.4- Inspees peridicas As inspees peridicas com foco na identificao de ligaes clandestinas de guas pluviais e na deteco de produtos grxeos e demais produtos qumicos lanados 105. 83 irregularmente so de extrema importncia para o perfeito funcionamento das redes coletoras, pois o nmero de manutenes aumenta na medida que diminuem as inspees peridicas. 4.6.5- Registro de ocorrncias Um banco de dados contendo as manutenes efetuadas com a descrio do problema encontrado, permite a identificao de coletores problemticos e possibilita aes planejadas. 4.6.6- Educao sanitria A correta utilizao das instalaes sanitrias fator importante na reduo das manutenes. A proposta para um programa de manuteno preventiva de sistemas de coleta de esgotos, baseia-se em inspees peridicas de rotina, avaliao das infiltraes no sistema atravs de medies de vazo em pocas secas e com chuvas , investigaes de campo e avaliao econmica da reabilitao (OLIVEIRA; DE ANGELLIS; MORAES, 1993). Para Brienza (1986), os tipos de manuteno em redes coletoras de esgotos so: - Manuteno de emergncia: servio que funciona devido aos acidentes ocorridos na rede coletora, inesperadamente. No programado, pois ocorre com maior ou menor intensidade de freqncia, devido aos defeitos de construo, deficincia das instalaes hidrulicas, ou inexistncia de manuteno preventiva ou corretiva. Ocorre, tambm, devido s interferncias com os sistemas de outras companhias e/ou concessionrias; - Manuteno corretiva: esse servio compreende substituies, remanejamentos ou melhoramento das caractersticas funcionais de uma rede coletora de esgotos, visando superar defeitos construtivos, ampliao da 106. 84 eficincia operacional ou aumento da capacidade de atendimento da demanda; - Manuteno preventiva: a que se antecipa s interrupes e ao desgaste das partes da rede. Implantando um real controle das ocorrncias na rede e suas correspondentes anlises, a administrao pode estabelecer um programa de manuteno. o tipo de manuteno ideal. Programas de educao ambiental e sanitria, atravs de palestras e reunies peridicas com as comunidades so essenciais para a conscientizao da populao em relao utilizao correta dos equipamentos sanitrios, diminuindo assim a quantidade de manuteno necessria. Atualmente a Sabesp vem desenvolvendo estudos de otimizao em subbacias da Regio Metropolitana de So Paulo, que prevem a inspeo no sistema de esgotos, inspeo em galerias de guas pluviais, reavaliao hidrulica, diagnstico do sistema e propostas de melhorias no sistema atravs da criao de planos de ao e programas de manuteno preventiva. Esses dados so utilizados para calibrar um modelo matemtico de simulao hidrodinmica utilizando softwares especificos. Como servios de apoio para o estudo de otimizao pode-se citar: medies de vazo e pluviometria, testes de fumaa e corante, deteco, descobrimento e nivelamento de singularidades, filmagem e lavagem dos coletores. Esses estudos de otimizao alm de possibilitar a criao de programas de manuteno preventiva, indicam a necessidade de intervenes estruturais e no estruturais que possibilitem a despoluio de crregos localizados em zonas urbanas altamente adensadas. 4.6.7- Infiltrao nas tubulaes de esgoto A quantidade de infiltrao nas redes de esgoto sanitrio depende da qualidade dos materiais empregados, do estado de conservao, dos cuidados necessrios para a 107. 85 execuo das obras, bem como das caractersticas do solo, nvel do lenol fretico, tipo de solo, permeabilidade, etc. Pode-se considerar que as redes de esgoto e coletores executados em PVC, PEAD e PRFV, devido a menor quantidade de juntas e da maior impermeabilidade do material, apresentam menos problemas de manuteno que as redes e coletores executados em cermica e concreto. As contribuies indevidas nas redes coletoras de esgoto podem ser originrias do subsolo, genericamente chamadas de infiltraes, ou podem provir do encaminhamento acidental ou clandestino de guas pluviais. A NBR 9649 da ABNT recomenda que apenas a infiltrao seja considerada na elaborao dos projetos hidrulico-sanitrios das redes coletoras de esgotos. As guas do subsolo penetram nos sistemas atravs dos seguintes meios (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999): - juntas das tubulaes; - paredes das tubulaes; - atravs das estruturas dos poos de visita, tubos de inspeo e limpeza, terminal de limpeza, caixas de passagem, estaes elevatrias, etc. Os ramais prediais tambm contribuem significativamente para a infiltrao, devido aos seguintes fatores (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999): - extenso das ligaes prediais geralmente maior do que a extenso total da rede coletora; - na maioria das vezes, execuo dos coletores prediais no to cuidadosa como a da rede coletora. A norma NBR 9649 refere-se da seguinte maneira em relao ao coeficiente de infiltrao: 108. 86 TI, Taxa de contribuio de infiltrao, depende de condies locais tais como: NA do lenol fretico, natureza do subsolo, qualidade da execuo da rede, material da tubulao e tipo de junta utilizado. O valor entre 0,05 a 1,0 L/s.km adotado deve ser justificado. Conforme Tsutiya & Bruno (1983) a taxa de infiltrao de 1,0 L/s.km relativamente alta, pois os dados obtidos por vrios pesquisadores nacionais resultaram sempre em valores inferiores, prope-se portanto, os seguintes coeficientes de infiltrao: - Para os coletores situados acima do lenol fretico: 0,020 L/s.km. - Para os coletores situados abaixo do lenol fretico: 0,10 L/s.km. 4.6.8- Contribuio de guas pluviais em sistemas de esgotos sanitrios A contribuio de guas pluviais nos sistemas de esgotos a causa de grande parte dos problemas de refluxo de esgotos, nos perodos chuvosos. Essa situao gera diversas solicitaes de manuteno de redes coletoras e de ligaes prediais. A contribuio pluvial parasitria deve ser determinada, com base em medies locais. Inexistindo tais medies, pode ser adotada uma taxa cujo valor deve ser justificado e que no deve superar 6L/s.km de coletor contribuinte ao trecho em estudo (NBR 12207, 1989). A NBR 12207 recomenda o acrscimo da contribuio pluvial parasitria apenas na anlise de funcionamento dos interceptores e no dimensionamento de seus extravasores. Pesquisa realizada por Tsutiya et al. (2003) na cidade de Franca, estado de So Paulo, demonstrou que quantidades significativas de guas indevidas so introduzidas nos coletores e nas ETEs devido ocorrncia de chuvas, podendo comprometer o processo de tratamento, provocando o arraste de slidos ou causando problemas ambientais devido as extravases nos corpos receptores. Foi obtida uma 109. 87 taxa de contribuio de esgotos mais guas pluviais afluentes a ETE de Franca de 2,60 a 2,72L/s.km e exclusivamente para guas pluviais, descontando-se a vazo mdia de esgoto tratado de 2,13 a 2,26 L/s.km, confirmando-se a existncia de considervel contribuio de guas pluviais ao sistema de esgotamento sanitrio. A Tabela 6 apresenta as principais indicaes sobre vazo parasitria , no Brasil e nos Estados Unidos. Observa-se que todos os valores no ultrapassam o valor limite de 6L/s.km, citado na NBR 12207. Tabela 6- Contribuies pluviais parasitrias. Fonte Local Ano L/s.km DES, SURSAN Rio 1959 6,0 Greeley & Hansen So Paulo 1952 3,9 Hanzen & Sawyer So Paulo 1965 4,1 G.M.Fair USA 1945 3,6 G.M. Fair e G.C. Geyer USA 1959 3,4 Nova Iorque USA 1945 4,2 NBR 12207 Brasil 1989 at 6,0 Fonte: (NUVOLARI, 2003). 4.6.9- Equipamentos para a manuteno das tubulaes de esgotos Os principais equipamentos utilizados na Sabesp para a manuteno das tubulaes de esgotos so: 4.6.9.1- Mquina de cabos helicoidais para ramais prediais Flexi cleaner Esse equipamento utilizado para desobstruo, em tubulao com dimetro de 75mm a 150mm (Figura 55). Para que a desobstruo seja possvel, usam-se cabos denominados helicoidais. 110. 88 Dependendo da obstruo, o operador pode emendar os cabos at o comprimento mximo de 32m, equivalente a quatro cabos. Figura 55 Flexi cleaner. 4.6.9.2- Mini hidrojateamento Mini jet As mquinas de Mini jet (Figura 56) foram concebidas para fazer lavagem e limpeza de material sedimentrio em ramais e redes de 100mm at 150mm de dimetro com boa eficincia. Devido ao seu tamanho reduzido, podem ser empregadas em locais onde haja restries virias locais e/ou de espao fsico. Este equipamento utilizado para limpar o sistema de esgoto, remover e carrear sedimentos e detritos para a singularidade de jusante, onde so retirados. 111. 89 Figura 56 Mini jet. 4.6.9.3- Hidrojateamento de alta presso Sewer jet So utilizados na lavagem e limpeza de coletores de esgotos a partir de 150mm de dimetro e com presses reduzidas no caso de ligaes domiciliares de esgoto de 100mm (Figura 57). Figura 57 Sewer jet. O servio consiste em limpar o sistema de esgotos atravs de bombeamento de gua a alta presso em seu interior, de modo a remover a obstruo e carrear os sedimentos e/ou detritos para a singularidade a jusante. Dependendo do tamanho do detrito, o mesmo pode ser retirado por um equipamento de suco ou manualmente. 112. 90 4.6.9.4- Mquina de varetas giratrias para coletores Sewer roder A mquina de varetas utilizada para desobstrues de coletores de esgoto de dimetro entre 150mm a 300mm (Figura 58). O equipamento pode romper e eliminar obstrues causadas por panos, razes, graxas e outros materiais que penetram nas tubulaes de esgotos. Figura 58 Sewer roder. 4.6.9.5- Equipamento combinado de limpeza por hidrojateamento e suco por alto vcuo Vac- all Trata-se de equipamento de alta presso por turbinas dinamicamente balanceadas (Figura 59), que promovem a suco e limpeza de resduos slidos de vrias espcies, inclusive paraleleppedos e pedras, que se depositam em locais como: poos de visitas, estaes elevatrias e caixas de gordura. 113. 91 Figura 59 Vac-all. 4.7 - Corroso nas tubulaes Quando a areia contida nos esgotos fluem com baixas velocidades e baixa tenso de arraste, mesmo nas horas de pico, ocorre a sua deposio nas tubulaes e a formao de depsitos que retm matria orgnica e propiciam o desenvolvimento de bactrias anaerbias, resultando em condies adequadas para a gerao de sulfetos. O sulfeto de hidrognio (H2 S) ou gs sulfdrico o mais importante gs observado em sistemas de coleta e transporte de esgoto sanitrio, associado produo de odores desagradveis, corroso e toxidez. O H2 S tem odor caracterstico de ovo podre, extremamente txico e corrosivo a metais como ferro, zinco, cobre, chumbo e cdmio, bem como precursor para a formao de cido sulfrico (H2 SO4), que corroe o concreto, pintura base de chumbo, metais e outros materiais, conforme apresentado nas Figuras 60 e 61. (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). 114. 92 Figura 60- Corroso de tubo de esgoto causado por sulfeto de hidrognio. Fonte: (METCALF & EDDY, 1982). Figura 61- Representao esquemtica de desenvolvimento tpico de corroso em tubo de concreto armado. Fonte: (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). 115. 93 Segundo Takahashi (1983), na fase de projeto, alguns cuidados podem ser tomados para minimizar a formao de sulfetos, mantendo os esgotos em condies aerbias, tais como: - Garantia da tenso trativa, para vazes mnimas, de 1,5 Pa; - Adoo intencional de grande nmero de degraus na rede coletora de dimetro mnimo, em trechos no crticos de profundidade, para favorecer a aerao; - Concepo do sistema que procure diminuir o tempo de percurso do esgoto. Takahashi (1983), apresenta comentrios relativos resistncia dos principais materiais utilizados nos sistemas de esgotos ao efeito da corroso causada pelo sulfeto: - Tubos cermicos: os vitrificados so os mais resistentes aos ataques ocorridos em esgoto e, em especial ao cido sulfrico. Para os tubos cermicos sem vitrificao h necessidade de mais estudos sobre sua resistncia; - Tubos de concreto: apesar de serem susceptveis ao ataque do cido sulfrico, so largamente utilizados pelo seu custo relativamente baixo em relao aos demais materiais. O controle da qualidade do concreto, em conjunto com o aumento do cobrimento do tubo, pois quaisquer fissuras ou junta mal feitas ou inadequadas so caminhos preferenciais de ocorrncia de corroso, e a substituio do agregado grantico pelo agregado de calcrio, pois a alcalinidade do concreto pode passar de 16 a 24% para 100%, so maneiras de aumentar a vida til da tubulao; - Tubos de ferro fundido: esto sujeitos ao ataque por grafitizao pelo prprio sulfeto, sendo os cristais de ferro puro dissolvidos, resultando na formao de sulfeto de ferro, deixando uma massa porosa de carbonetos e silicietos de ferro. A pior condio para isso ocorrer quando o tubo est parcialmente cheio, pois alm do ataque de sulfeto, ele sofre o ataque de cido sulfrico. 116. 94 Quando trabalha completamente afogado a um pH acima de 6,5 e com cloreto abaixo de 500mg/L, o ferro fundido comporta-se satisfatoriamente. Se o tubo for revestido com argamassa de cimento e areia e trabalhar sempre afogado, estar protegido, pois o H2S dissolvido pode atacar o ferro, mas no o cimento. - Tubos PRFV e PVC: podem ser utilizados em determinados casos, onde h comprovao de atividade excessiva, devido a determinado agente agressivo. Cada caso deve ser estudado considerando a natureza do agente agressivo, a propriedade intrnseca de resistncia do material, assim como custos e facilidades de execuo de assentamento e de execuo. - Juntas: do ponto de vista de resistncia qumica, o neoprene um dos elastmeros mais resistentes e, portanto, indicado para interceptores que recebero efluentes industriais, apesar do custo mais elevado. Nos condutos sob presso, recomenda-se a borracha butlica, havendo necessidade de maiores pesquisas com outros elastmeros. A adoo da camada de sacrifcio para condutos de concreto, utilizando calcrio para o aumento de alcalinidade, baseia-se no fato de a corroso se dar de forma uniforme entre o cimento e o agregado, onde o agregado serviria para neutralizar o cido sulfrico formado, no deixando s por conta do ataque ao cimento. Desse modo o avano da corroso seria retardado. Alm desse mtodo, outra maneira de prolongar a vida til dos condutos de concreto a adoo de cimento mais resistente ao ataque do H2SO4 e de medidas que diminuam a porosidade do concreto. A utilizao de cimento Portland de escria de alto forno ou cimento pozolnico aumenta a resistncia ao cido sulfrico. A diminuio de porosidade pode ser conseguida aumentando convenientemente o consumo de cimento e limitando o fator gua- cimento (TSUTIYA; ALEM SOBRINHO, 1999). Para o dimensionamento hidrulico dos interceptores utiliza-se tenso trativa igual ou maior que 1,5Pa, pois essa tenso alm de atender as condies de autolimpeza, 117. 95 diminui a formao da pelcula de limo nas paredes das tubulaes e, conseqentemente, a gerao de sulfetos. Como os materiais dos interceptores so geralmente de concreto, que so atacados pelo cido sulfrico, de fundamental importncia prevenir a formao de sulfetos. Quanto aos revestimentos, de maneira geral, o seu uso no recomendvel devido principalmente ao fato de que qualquer falha, por menor que seja, pode provocar o descolamento do revestimento como um todo, comprometendo o resultado final. Por ser normalmente executado em condies precrias, o controle de qualidade de execuo muito difcil (TAKAHASHI, 1985). Alm das corroses internas mencionadas nesse item, ressaltamos as corroses eletroqumicas e eletrolticas que ocorrem principalmente na parte externa das tubulaes metlicas. 4.8 - Normas da ABNT e da Sabesp Para o desenvolvimento desse item foram pesquisadas todas as normas da ABNT (NBR) e da Sabesp (NTS) relacionadas s tubulaes de esgotos sanitrios, focando- se os comentrios quanto aos materiais e dimetros recomendados. Apesar de todas as normas terem sido pesquisadas, sero apresentadas nesse item, apenas aquelas relacionadas ao objeto desse trabalho. A itemizao adotada separa as normas da ABNT e as normas da Sabesp, citando separadamente as normas referentes a projetos e agrupando as demais normas por tipo de material. 4.8.1 - Normas da ABNT Projetos - NBR 9649 - Projeto de redes coletoras de esgoto sanitrio: os dimetros a empregar devem ser os previstos nas normas e especificaes brasileiras relativas aos diversos materiais, o menor no sendo inferior a DN 100; deve- 118. 96 se considerar o coeficiente de Manning, n = 0,013, independente do tipo de material, para o dimensionamento hidrulico. Qualquer outro valor adotado, dever ser justificado. - NBR 12207 Projeto de interceptores de esgoto sanitrio: os efeitos de agitao excessiva devem ser sempre evitados, no sendo permitidos degraus e alargamentos bruscos; quando necessrio, devem ser projetados dispositivos especiais de dissipao de energia e estudadas a formao de sulfetos, suas conseqncias, medidas de proteo do conduto e a utilizao de materiais resistentes sua ao; para o dimensionamento hidrulico, deve-se considerar o coeficiente de Manning, n = 0,013, independente do tipo de material. Quando outro valor de n for adotado, dever ser justificado. - NBR 12208 Projeto de estaes elevatrias de esgoto sanitrio: os componentes dos registros, vlvulas e comportas sujeitos a desgaste devem ser de bronze ou ao inoxidvel. As tubulaes devem ter revestimento interno e externo resistentes s caractersticas adversas do esgoto. PVC - NBR 7362-1 Sistemas enterrados para conduo de esgoto Parte 1: Requisitos para tubos de PVC com junta elstica: os tubos so dimensionados para trabalhar enterrados, conduzindo, sem presso hidrosttica interna, esgoto sanitrio e despejos industriais no agressivos ao PVC, cuja temperatura no exceda 40C; cada tubo deve ter cor uniforme e ser livre de corpos estranhos, bolhas, rachaduras ou outros defeitos visuais que indiquem descontinuidade do material e/ou do processo de extruso; os tubos devem ser fabricados com comprimento total de 6,0m com tolerncia de +1,0% e 0,5%, dependendo do acordo prvio entre fabricante e comprador, os tubos podem ser fornecidos com comprimento diferente do estabelecido. Quaisquer que sejam as formas e dimenses dos anis e das bolsas, deve-se garantir a 119. 97 intercambialidade e desempenho das juntas elsticas entre os diversos tipos de tubos fornecidos por diferentes fabricantes. - NBR 7362-2 - Sistemas enterrados para conduo de esgoto - Parte 2: Requisitos para tubos de PVC com parede macia: os tubos de PVC com parede macia devem ser fabricados nos dimetros DN 100, DN 150, DN 200, DN 250, DN 300, DN 350 e DN 400; as bolsas dos tubos devem ser fabricadas com sulco apropriado para alojamento do anel de borracha e as pontas dos tubos devem ser convenientemente chanfradas. - NBR 7362-3 - Sistemas enterrados para conduo de esgoto - Parte 3: Requisitos para tubos de PVC com dupla parede: os tubos de PVC com dupla parede devem ser fabricados nos dimetros nominais DN 100, DN 150, DN 200, DN 250, DN 300, DN 350 e DN 400; as nervuras dos tubos com dupla parede devem ser apropriadas para alojamento do anel de borracha. - NBR 14486 - Sistemas enterrados para conduo de esgoto sanitrio - Projeto de redes coletoras com tubos de PVC: em trechos curvos, o coletor pode ser assentado aproveitando-se a flexibilidade dos tubos, devendo-se observar que as juntas elsticas no permitem deflexes pronunciadas, devendo ser consultado o fabricante dos tubos; sempre que possvel, deve-se prever que as ligaes prediais sejam executadas em conjunto com a rede coletora atravs de conexo tipo junta de 45. Cermica - NBR 5645 - Tubo cermico para canalizaes: os dimetros nominais indicados nessa norma para os tubos cermicos so DN 75, DN 100, DN 150, DN 200, DN 250, DN 300, DN 350, DN 375, DN 400, DN 450 e DN 600 e os comprimentos nominais so: 600, 800, 1000, 1250, 1500 e 2000 mm; a superfcie interna da bolsa e a externa da ponta devem apresentar pelo menos trs estrias, com profundidade mxima de 4mm, sendo que falhas no 120. 98 contorno, em cada estria, no devem exceder 15% do seu permetro; as estrias podem ser eliminadas, no entorno ou em parte, quando isto for conveniente para a aplicao da junta a ser utilizada. Concreto - NBR 8889 - Tubo de concreto simples, de seo circular, para esgoto sanitrio: o comprimento til do tubo deve ser no mnimo de 2000mm para os tubos de dimetro nominal igual ou superior a 500mm e de 1000mm para os tubos de dimetro nominal inferior a 500mm; de acordo com o mesmo item, a junta dos tubos deve ser elstica. - NBR 8890 - Tubo de concreto, de seo circular, para guas pluviais e esgotos sanitrios Requisitos e mtodos de ensaio: os dimetros nominais dos tubos destinados a esgotos sanitrios so: DN 200, DN 300, DN 400, DN 500, DN 600, DN 700, DN 800, DN 900, DN 1000, DN 1100, DN 1200, DN 1300, DN 1500, DN 1750 e DN 2000, com comprimento til mnimo de 2000mm. Ferro fundido - NBR 9651 - Tubo e conexo de ferro fundido para esgoto: os dimetros mencionados nessa norma so: DN 50, DN 75, DN 100, DN 150, DN 200 e DN 250. Polister reforado com fibras de vidro - NBR 10845 - Tubo de polister reforado com fibras de vidro, com junta elstica, para esgoto sanitrio: os tubos devem ser fabricados nos tipos ponta e bolsa ou duas pontas e luva, com junta elstica (JE), nos dimetros nominais de DN 50, DN 75, DN 100, DN 150, DN 200, DN 250 DN 300, DN 121. 99 350, DN 400, DN 450, DN 500, DN 600, DN 700, DN 800, DN 900, DN 1000, DN 1200, DN 1300, DN 1400 e DN 1500. 4.8.2 - Normas da Sabesp Projetos - NTS 217 Ramal predial de esgoto os tubos utilizados na execuo do ramal predial de esgoto devem ser de PVC, cermica, ferro fundido ou de concreto armado, as conexes devem ser de PVC, cermica ou ferro fundido e as juntas de vedao devem ser de anel de borracha ou junta asfltica (estopa alcatroada + piche), aplicado em tubos cermicos. O dimetro mnimo permitido de 100mm. - NTS 025 - Redes coletoras de esgotos o dimetro mnimo para coletores deve ser de 150mm; a critrio da Sabesp, o dimetro mnimo poder ser diferente, em funo das condies locais; deve ser adotado coeficiente de Manning de 0,013, nos clculos hidrulicos, independentemente do material de que for feito o coletor. - NTS 026 Coletores tronco, interceptores e emissrios por gravidade Elaborao de projetos: os projeto de coletores tronco, interceptores e emissrios por gravidade deve ser equiparado ao de redes coletoras, submetendo-se quele procedimento quando seu caminhamento percorrer vias publicas e ocorrerem, simultaneamente, as seguintes condies: dimetro menor ou igual a 300mm e inexistncia de interferncias, como dutos e tubulaes de energia eltrica, telefone, gs, esgotos, guas pluviais,etc.; deve ser adotado o dimetro mnimo de 200mm. 122. 100 Concreto - NTS 045 Tubo de concreto armado para esgoto sanitrio: os tubos devem ser fabricados nas dimenses apresentadas nos projetos do fabricante. 123. 101 5- MATERIAIS E MTODOS Os dados apresentados foram obtidos atravs de pesquisa efetuada nas reas de projeto, apoio tcnico, operao, manuteno e obras da Sabesp. Foram consultados os registros de dados cadastrais, contratuais, operacionais, bancos de preos, e entrevistados os encarregados e gerentes da rea de pesquisa. oportuno destacar que, quanto aos aspectos operacionais das tubulaes de esgotos ser considerado apenas a manuteno pois no existe, propriamente, uma operao desses elementos do sistema. 5.1 Escolha da rea de pesquisa A rea norte de So Paulo operada pela Sabesp compreende, alm da zona norte da cidade de So Paulo, mais 13 municpios divididos da seguinte forma: - Na regio de Bragana Paulista: Bragana Paulista, Vargem, Pedra Bela, Piracaia, Nazar Paulista, Joanpolis, Pinhalzinho e Socorro; - Na regio denominada extremo norte: Mairipor, Franco da Rocha, Francisco Morato, Caieiras e Cajamar. A Figura 62 apresenta todos os municpios que compem a rea norte de So Paulo operada pela Sabesp, com destaque da rea de estudo. 124. 102 Figura 62 - Municpios da rea norte de So Paulo operada pela Sabesp. Fonte: (SABESP, 2004). A extenso total do territrio da rea norte operada pela Sabesp alcana 8.762 km2 . A sua populao atingiu 2,771 milhes de habitantes no ano de 2000, tendo apresentado uma taxa mdia de crescimento de 1,39% ao ano, para o perodo de 1991 2000, conforme descrito no relatrio denominado Planos Integrados Regionais (PIR), elaborado pela Sabesp em 2002. 125. 103 Devido a grande extenso da rea norte de So Paulo, escolheu-se locais representativos dentro dessa rea. Esses locais compreendem a regio da Vila Maria e Pirituba na cidade de So Paulo e os municpios de Franco da Rocha e Bragana Paulista. A escolha das reas de Pirituba e Vila Maria foi feita devido aos seguintes motivos: - Essas reas abrangem localidades urbanizadas de renda mdia, dotados de infra-estrutura consolidada de servios pblicos, reas consolidadas de renda baixa e reas de expanso que esto sendo ocupadas por diversos loteamentos, alguns precrios e irregulares. - A regio de Vila Maria apresenta reas planas prximas a margem direita do rio Tiet, que so consideradas reas criticas quanto operao de esgotos, devido ao elevado ndice de refluxo, obstrues de redes e ramais. - As reas em questo possuem em execuo obras de porte que foram ou esto sendo executadas na segunda etapa do programa de despoluio do rio Tiet, como o Interceptor 8 (ITI8), o Interceptor 3 (ITI3) e o coletor tronco Ribeiro Vermelho. Os municpios de Franco da Rocha e Bragana Paulista foram escolhidos devido aos seguintes fatores: - Esses municpios contrastam scioeconomicamente, sendo que Bragana Paulista considerada um centro econmico sub-regional, constituindo um ncleo urbano destacadamente mais expressivo que os demais municpios vizinhos. - Os municpios so os maiores e mais expressivos da regio a que pertencem. 126. 104 - Nos ltimos anos, foram implantadas nesses municpios, quantidades expressivas de redes coletoras de esgotos. 5.2 - Sistema de esgotos da rea de pesquisa 5.2.1- Vila Maria A regio de Vila Maria compreende, principalmente, reas consolidadas como os bairros de Vila Guilherme, Vila Gustavo, Vila Maria, Jardim Japo e bairros predominantemente industriais como o bairro Parque Novo Mundo. Na reviso do Plano Diretor de Esgotos da Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP), elaborado no ano de 2000, a regio da Vila Maria apresentou os maiores ndices de obstruo de redes coletoras (IORC) e de ramais domiciliares (IORD). O IORD consiste na relao entre a quantidade e desobstrues de ramais realizada no perodo e o nmero de imveis ligados rede, e o IORC consiste na relao entre a quantidade de desobstrues de redes coletoras e a sua extenso em quilmetros. A topografia dessa regio predominantemente plana, concentrando 14 estaes elevatrias de esgotos. A regio apresenta, ainda, problemas constantes de refluxo de esgotos e caracteriza-se como a mais crtica das reas da regio norte operada pela Sabesp. As bacias de esgotamento dos bairros da regio drenam para o rio Tiet. Os principais corpos dgua da regio so, o crrego Divisa, o crrego Cabuu de Cima, o crrego Jardim Japo e o crrego Carajs. O crrego Carajs atravessa o Parque da Juventude, inaugurado em 2004, localizado em rea onde funcionava a casa de deteno do Carandiru. Esse crrego passa por um intenso programa de despoluio iniciado em 2004, com previso de trmino em 2006. 127. 105 A Tabela 7 apresenta as extenses, dimetros e materiais das tubulaes de esgotos cadastradas na regio de Vila Maria. Tabela 7 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos da Vila Maria. Dimetro (mm) Ferro Fundido (FoFo) (m) Cermico (m) Cloreto de polivilina (PVC) (m) TOTAL (m) 75 74 - - 74 100 725 - - 725 150 - 504.879 48.870 553.749 200 450 44.878 9.200 54.528 300 - 11.219 3.012 14.231 TOTAL (m) 1.249 560.976 61.082 623.307 Fonte: (SABESP, 2005). Os dimetros mais utilizados variam de 100mm a 350mm, sendo os tubos de 100mm e 150mm utilizados nos ramais prediais. O dimensionamento do ramal predial funo da vazo mxima instantnea de descarga do prdio, podendo ser determinada atravs da estimativa de descarga de aparelhos sanitrios ou pelo nmero de unidades habitacionais. Os tubos de 150, 200, 250 e 300mm so utilizados nas redes coletoras. A regio de Vila Maria possui, ainda, 300m de tubulaes em polietileno de alta densidade (PEAD), que foram aplicados em trecho executado em mtodo no destrutivo, atravs de equipamento de perfurao direcional. O interceptor ITI 8, que conduzir os esgotos da regio da Vila Maria para a estao de tratamento de esgoto (ETE) Parque Novo Mundo, cujas caractersticas so descritas na Tabela 8, no se encontra em operao devido problemas estruturais em alguns trechos, havendo a necessidade de execuo de obras de recuperao. 128. 106 Tabela 8 Caractersticas do ITI 8. Interceptor Dimetro (mm) Material Extenso (m) Mtodo construtivo ITI8 1.200 Concreto anel segmentado 2.238 Mini-shield Fonte: (SABESP, 2005). O principal coletor da regio o Cabuu de Cima, cujas caractersticas esto descritas na Tabela 9. Tabela 9 Caractersticas do coletor tronco Cabuu de Cima. Coletor Dimetro (mm) Material Extenso (m) Mtodo construtivo 350 Cermico 175 Vala 375 Cermico 712 Vala 450 Cermico 673 Vala 700 Concreto anel segmentado 338 Mini-shield 800 Concreto anel segmentado 175 Mini-shield Cabuu de Cima 1000 Concreto anel segmentado 551 Mini-shield Fonte: (SABESP, 2005). Nas Tabelas 7, 8 e 9 verifica-se a predominncia do material cermico nas redes e coletores at 450mm e da utilizao de concreto nos coletores de maiores dimetros e interceptores. 129. 107 Execuo de rede coletora As novas obras de prolongamento de rede coletora de esgotos para o atendimento do crescimento vegetativo e reas de expanso, quase em sua totalidade, so executadas em PVC. Esporadicamente utiliza-se a tubulao cermica. Em cerca de 80% das obras novas de redes coletoras, so executadas apenas a regularizao do fundo da vala e em apenas 20% utiliza-se brita n 3 como lastro. Para que a tubulao fique bem apoiada no solo, enterra-se uma parte da junta da tubulao no fundo da vala, evitando que o trecho de tubulao prximo junta fique suspenso, podendo ocasionar danos no material. O reaterro da vala efetuado em camadas. Na primeira camada, com cerca de 50cm acima da geratriz superior do tubo, feito o apiloamento manual. A partir dessa primeira camada utiliza-se o compactador mecnico em camadas sucessivas de 50 a 70 cm. Para o assentamento do material cermico toma-se maior cuidado, evitando- se danificar os tubos e juntas. Manuteno de rede coletora A regio de Vila Maria considerada a principal rea crtica da Regio Norte, apresentando uma mdia mensal de 360 desobstrues de coletores (DC) e 450 desobstrues de ramais domiciliares (DD). Em poca de chuva, esses nmeros aumentam de 30 a 40%. Os trabalhos de manuteno so feitos com mo-de-obra prpria da Sabesp e atravs de contratos de terceiros. Os materiais sujeitos a manuteno so o PVC e o cermico, pois so os principais materiais utilizados no sistema de coleta e afastamento de esgotos. 130. 108 Os tubos de ferro fundido dctil so pouco utilizados, alm de serem aplicados nas linhas de recalque so assentados em travessias sob crregos, em tubulaes aparentes e em casos excepcionais, como por exemplo, em tubulaes muito rasas localizadas em vias carroveis. Os reparos nas redes coletores so efetuados com o mesmo material da tubulao existente. Nas tubulaes cermicas so utilizadas juntas rgidas, compostas de argamassa de areia e cimento ou pela mistura de solo-cimento conhecida popularmente como tabatinga. Em cerca de 80% dos servios de manuteno em rede coletora utiliza-se a tabatinga e em 20% utiliza-se argamassa de areia e cimento. A mistura solocimento utilizada principalmente quando h presena de gua na vala. O solo utilizado para a execuo da tabatinga o prprio solo escavado da vala, sem critrio de avaliao de sua qualidade. Nas tubulaes de PVC e FoFo dctil utilizam-se juntas elsticas. A Figura 63 apresenta o arco de serra que a ferramenta utilizada para o corte das tubulaes de PVC na rea da Vila Maria, sendo que as lminas de corte dessa ferramenta so substitudas depois de desgastadas pelo uso. Essa ferramenta no requer mo-de-obra especializada, devido facilidade de sua utilizao. Figura 63 Arco de serra utilizado para o corte dos tubos de PVC. 131. 109 A Figura 64 apresenta a ferramenta utilizada para o corte dos tubos de ferro fundido dctil. Essa ferramenta no exige grande esforo para efetuar o corte dos tubos e apresenta uma boa eficincia na execuo dos servios. Figura 64 Cortador de tubos de ferro fundido dctil. A Figura 65 apresenta a ferramenta utilizada no corte dos tubos cermicos. Essa ferramenta est sendo utilizada recentemente nos plos de operao, com grande aceitao dos funcionrios operacionais da Sabesp. Trata-se de uma corrente especial que quando posicionada ao redor do tubo e pressionada efetua o seu corte regularmente, sem causar trincas e quebras no material. 132. 110 Figura 65 Ferramenta para o corte de tubos cermicos. Execuo de ligao predial As novas ligaes avulsas em redes existentes so executadas predominantemente com tubos de PVC. Entende-se por ligaes avulsas aquelas executadas em diversos locais diferentes, no seqenciais, como por exemplo, ligaes executadas em diferentes ruas de um bairro ou cidade. No caso da rede existente ser de material cermico utiliza-se o selim, apresentado na Figura 66, um pequeno pedao de tubo cermico, um adaptador que permite a transio para o PVC e a curva de 45 ou de 90. A Figura 67 ilustra o adaptador mencionado. Figura 66 Selim cermico. 133. 111 Figura 67 Adaptador para a transio de material, cermico/PVC. Nas ligaes efetuadas com material cermico ou em PVC utiliza-se o selim (Figura 68) e a curva de 45 ou de 90. Figura 68 Selim de PVC. A utilizao da curva de 45 ou de 90 para a execuo da ligao depende principalmente da profundidade da rede coletora em relao cota da soleira do imvel a ser atendido. Em redes onde a geratriz superior dos tubos possui uma profundidade de at 1,50m, utiliza-se a curva de 45, e com profundidades maiores que 1,50m, utiliza-se a curva de 90. A Figura 69 apresenta as curvas de PVC utilizadas nas ligaes de esgotos. 134. 112 Figura 69 Curvas de PVC. Em novos prolongamentos executados com material cermico ou PVC, utilizam-se para a derivao dos ramais prediais, o t (Figura 70) e a curva de 45(Figura 71) ou de 90 (Figura 72). O dimetro do ramal de 100mm ou 150mm, dependendo do seu dimensionamento. Figura 70 T cermico. 135. 113 Figura 71 Curva cermica de 45. Figura 72 Curva cermica de 90. Manuteno de ligao predial Os reparos nas ligaes so efetuados com o mesmo material da tubulao existente. H preferncia pela tubulao de PVC. A Figura 73 apresenta as luvas de PVC, muito utilizadas nos servios de manuteno. 136. 114 Figura 73 Luvas de PVC. Em cerca de 70% dos consertos dos ramais prediais cermicos de esgotos utiliza-se a argamassa e em 30% utiliza-se a tabatinga. Linhas de recalque das estaes elevatrias de esgoto As linhas de recalque das estaes elevatrias de esgoto da regio da Vila Maria e das demais reas pesquisadas so de ferro fundido dctil. 5.2.2- Pirituba A regio de Pirituba, engloba bairros com consolidao urbana como Fiat Lux e Pirituba, e grandes reas de expanso como Parque Anhanguera, Morro Doce, Perus e Jaragu, que nos ltimos anos vem apresentando grandes taxas de crescimento. As bacias de esgotamento dos bairros da regio drenam, parte para o rio Juqueri e parte para o rio Tiet. Alm desses dois rios, os principais corpos dgua da regio so o Ribeiro Vermelho, o crrego Cintra e o crrego Pirituba. 137. 115 A regio possui 6 estaes elevatrias de esgotos, sendo na sua maioria localizadas em loteamentos. Na Tabela 10 encontram-se detalhados as extenses, dimetros e materiais das tubulaes de esgotos da regio de Pirituba. Observa-se a predominncia do material cermico. Tabela 10 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos de Pirituba. Dimetro (mm) FoFo (m) Cermico (m) PVC (m) TOTAL (m) 75 8 - - 8 100 187 - - 187 150 - 537.496 55.478 592.974 200 79 48.010 8.956 57.045 300 - 11.712 1.650 13.362 TOTAL (m) 274 597.218 66.084 663.576 Fonte: (SABESP, 2005). Encontra-se em execuo, atravs da segunda etapa do programa de despoluio do rio Tiet, o coletor tronco Ribeiro Vermelho e o interceptor ITI 3, cujas caractersticas esto descritas na Tabela 11. 138. 116 Tabela 11 Caractersticas do coletor tronco Ribeiro Vermelho e ITI 3. Coletor Dimetro (mm) Material Extenso (m) Mtodo construtivo 1.000, 1.200 e 1.500 Concreto moldado in loco 1.583 Tunnel linner 1.000, 1.200 e 1.500 Concreto moldado in loco 695 Tunnel linner 300, 400, 500, 1.000 e 1.200 Concreto para cravao (Jacking Pipe) 6.798 Tubos cravados Coletor tronco Ribeiro Vermelho 300, 400, 500, 1.000 e 1.200 Concreto A3 3.116 Vala ITI 3 2.500 Concreto moldado in loco 3.803 NATM Fonte: (CONSTRUCAP, 2005). Execuo de rede coletora Todos os prolongamentos de redes coletoras de esgotos implantados com mo-de- obra prpria so executados com tubos de PVC. Os mtodos construtivos de implantao das redes coletoras so similares aos verificados na regio de Vila Maria. Manuteno de rede coletora Na regio de Pirituba so realizadas uma mdia mensal de 407 desobstrues de coletores (DC) e 270 desobstrues de ramais domiciliares (DD). Em perodos chuvosos esses valores mdios aumentam para 550 e 350, respectivamente. 139. 117 Os servios de manuteno so executados com mo-de-obra prpria da Sabesp e atravs de contratos de terceiros. Os principais materiais utilizados nas tubulaes de esgotos so o PVC e o cermico. Os reparos em redes so efetuados com o mesmo material da tubulao existente. As juntas utilizadas para a manuteno das redes cermicas so a argamassa de areia e cimento e a mistura de solo-cimento conhecida como tabatinga. Em cerca de 80% dos servios de manuteno em rede coletora utiliza-se a tabatinga e em 20% utiliza- se argamassa de areia e cimento. Nas Figuras 74 e 75 so apresentados os principais equipamentos utilizados na manuteno das redes coletoras das quatro reas de pesquisa. Figura 74 Flex cleaner: equipamento utilizado para a desobstruo de ramal de esgoto. 140. 118 Figura 75 A esquerda o sewer roder (conhecido popularmente como caminho vareta) e a direita, o sewer jet: equipamentos utilizados na desobstruo de redes coletoras. A Figura 76 apresenta o armazenamento das tubulaes cermicas na rea operacional de Pirituba. Peas e tubos so separados por dimetros. As demais reas armazenam os tubos de maneira similar . Figura 76 Armazenamento dos tubos cermicos. A Figura 77 apresenta o armazenamento das tubulaes de PVC na rea operacional de Pirituba. Esse sistema suspenso de armazenagem tambm utilizado nas demais reas operacionais. As peas de PVC so armazenadas em almoxarifados cobertos. 141. 119 Figura 77 Armazenamento dos tubos de PVC. Nos casos de manuteno de redes coletoras a regularizao do fundo da vala feita com o prprio solo. A execuo de lastro para o assentamento no usual. Execuo de ligao predial As novas ligaes avulsas em redes existentes so em sua maioria executadas com tubos de PVC, como na regio da Vila Maria. Em perodos de restrio oramentria utiliza-se, mais freqentemente, o material cermico, por apresentar menor preo comparado ao PVC. As coneces utilizadas nas novas ligaes prediais e os mtodos construtivos so similares aos verificados na regio de Vila Maria. Manuteno de ligao predial Os reparos nas ligaes prediais so efetuados com o mesmo material da tubulao existente. Ocorre na rea de Pirituba, assim como na Vila Maria, a preferncia pelo PVC para a execuo de reparos. 142. 120 5.2.3 - Franco da Rocha O municpio de Franco da Rocha localiza-se no extremo norte da RMSP. Os seus limites fsicos so: ao norte Francisco Morato, Jundia e Vrzea Paulista; ao sul Caieiras; a leste Mairipor; e a oeste Cajamar. O municpio conta apenas com a malha de redes coletoras, cujos efluentes so despejados diretamente nos rios e crregos que cortam a cidade. Parte da rede existente antiga, com nmero de poos de visita ou caixas de inspeo insuficientes para uma adequada operao e manuteno. Essas redes lanam o esgoto nos crregos afluentes do rio Juqueri, como o gua Vermelha ou mesmo diretamente no rio Juqueri, havendo necessidade de implantao de coletores, interceptores e estao de tratamento de esgotos para a complementao e adequao do sistema de esgotos sanitrios do municpio. A situao sanitria decorrente desse lanamento agravada quando ocorrem inundaes na vrzea do rio Juqueri, principalmente em Franco da Rocha. Nessas ocasies, toda a parte baixa da cidade, cerca de 5% da rea urbana fica inundada, ocorrendo riscos de epidemias para toda a populao. A Tabela 12 apresenta os macrodados do municpio e a Tabela 13, os materiais utilizados nas tubulaes de esgotos. Tabela 12- Macrodados do municpio de Franco da Rocha. Atendimento (%) Extenses de rede (m) Municpio Populao (hab) Abastecimento de gua Coleta de esgoto gua Esgoto Franco da Rocha 107.997 99 56 289.184 142.606 Fonte: (SABESP, 2005). 143. 121 Tabela 13 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos de Franco da Rocha. Dimetro (mm) FoFo (m) Cermico (m) PVC (m) TOTAL (m) 100 145 79 - 224 150 195 97.167 32.433 129.795 200 128 9.690 2.279 12.097 300 - 482 - 482 400 - 8 - 8 TOTAL (m) 468 107.426 34.712 142.606 Fonte: (SABESP, 2005). A regio de Franco da Rocha foi a primeira localidade dentro da rea de pesquisa, a substituir a tubulao cermica pelo PVC, para os novos prolongamentos de rede coletora. Na Tabela 13, verifica-se que aproximadamente 25% das tubulaes de esgotos do municpio so de PVC. Essa substituio de materiais iniciou-se em 1986, aps a verificao das vantagens da aplicao do PVC em redes coletoras executadas na cidade de Guarulhos, fazendo com que a gerncia local passasse a adotar o PVC na execuo da maioria dos prolongamentos de redes de esgotos. Devido disponibilidade em estoque, o seu menor custo e a experincia na sua aplicao, 75% das redes coletoras do municpio, conforme apresentado na Tabela 13, so de material cermico. Execuo de rede coletora Todos os novos prolongamentos de rede coletora so executados em PVC. O FoFo dctil utilizado em redes com baixas profundidades, menores que 1,00m, em vias com trfego intenso e pesado, em travessias sob crregos e em linhas de recalque. 144. 122 Manuteno de rede coletora O municpio de Franco da Rocha possui uma mdia mensal de 105 desobstrues de coletores (DC) e de 4 desobstrues de ramais domiciliares (DD), nos perodos chuvosos esses valores mdios aumentam aproximadamente 25% a 150%, respectivamente. Os consertos de redes e ramais executados no municpio so feitos atravs de contrato especfico e as DDs e DCs so executadas com mo-de-obra prpria. Para os servios de manuteno utilizado principalmente o PVC e apenas em pequenos trechos utiliza-se o tubo cermico. As juntas das tubulaes cermicas so feitas 100% em tabatinga. Execuo de ligao predial Todas as ligaes de esgoto do municpio so executadas em PVC. Manuteno de ligao predial Utiliza-se o PVC para a manuteno das ligaes prediais. 5.2.4 - Bragana Paulista Os principais corpos dgua do municpio de Bragana Paulista, como o Ribeiro Lavaps, que atravessa longitudinalmente a cidade, e o rio Jaguari recebem lanamentos de esgotos in natura. O sistema de esgoto constitudo principalmente por redes coletoras com dimetros de 150mm. A Tabela 14 apresenta os macrodados do municpio e a Tabela 15, os materiais utilizados nas tubulaes de esgotos. 145. 123 Tabela 14 - Macrodados do municpio de Bragana Paulista. Atendimento (%) Extenses de rede (m) Municpio Populao (hab) Abastecimento de gua Coleta de esgoto gua Esgoto Bragana Paulista 124.888 97 85 265.644 142.445 Fonte: (SABESP, 2005). Tabela 15 Materiais utilizados nas tubulaes de esgotos do municpio de Bragana Paulista. Dimetro (mm) FoFo (m) Cermico (m) PVC (m) TOTAL (m) 100 150 - - 150 150 6 122.779 3.596 126.381 200 - 7.074 375 7.449 250 - 1.258 - 1.258 300 - 3.211 1.188 4.399 400 - - 2.357 2.357 500 - 451 - 451 TOTAL (m) 156 134.773 7.516 142.445 Fonte: (SABESP, 2005). A Tabela 15 mostra que apenas 5% da extenso total de rede coletora implantada no municpio de PVC. A partir de 2003, a maior parte dos prolongamentos de rede coletora passou a ser executado em PVC, sendo que essa percentagem tende a aumentar com o passar dos anos. As extenses das tubulaes em ferro fundido, apresentadas nas Tabelas 7, 10, 13, e 15, referem-se a trechos rasos de rede coletora em reas de alto trfego, travessias sob crregos e linhas de recalque. Esse material utilizado nessas condies devido 146. 124 sua alta resistncia, evitando desse modo, que a rede seja danificada pelo excesso de carga proveniente de veculos pesados. Execuo de rede coletora Nos novos prolongamentos utilizam-se os materiais disponveis. Atualmente, estima- se que em aproximadamente 90% dos casos usa-se o PVC e em 10% dos casos usa- se o material cermico. Manuteno de rede coletora O municpio de Bragana Paulista apresenta uma mdia mensal de 60 desobstrues de coletores (DC) e de 40 desobstrues de ramais domiciliares (DD), nos perodos chuvosos esses valores mdios aumentam de 30 a 40%. Execuo de ligao predial As ligaes avulsas so efetuadas com o mesmo material da rede coletora. Utiliza-se a tabatinga para a execuo das juntas do ramal predial cermico. As coneces mais utilizadas para a execuo das ligaes so o selim, o t e a curva de 45. Manuteno de ligao predial Os reparos so executados conforme o material da rede coletora, ou seja, em material cermico ou PVC. 147. 125 5.2.5 - Coletores tronco e interceptores Execuo de coletores tronco e interceptores Para a execuo de coletores e interceptores, os mtodos no destrutivos so bastante utilizados, principalmente, em reas com grande quantidade de interferncias, sob vias de alto trfego, trechos profundos, travessias de rios e crregos e em reas onde no h viabilidade de execuo de valas abertas. Geralmente a partir de 6,0m de profundidade, dependendo da resistncia do solo e das caractersticas locais, o mtodo no destrutivo passa a ser a alternativa vivel do ponto de vista econmico. Nos coletores e interceptores com dimetros acima de 1.200mm h predominncia de tubos de concreto moldados in loco com a utilizao de anis segmentados, que foram largamente utilizados nos perodos de 1970, at 2002. Porm, devido a diversos problemas de manuteno, principalmente decorrente de infiltrao entre os segmentos dos tubos, esse mtodo vem sendo substitudo pelos sistemas Jacking Pipe, NATM e tunnel liner. Os mtodos NATM e liner substituem o sistema Jacking Pipe em extenses menores que 80m ou quando detectadas interferncias como rochas. Segundo Chama Neto (2004), os tubos de concreto continuam sendo uma alternativa importante que merece sempre ser avaliada, pelos projetistas e executores de obras, devido relao custo-benefcio, domnio tcnico das propriedades do concreto, flexibilidade na produo de tubos de vrios dimetros, facilidade de execuo das obras e maior garantia de qualidade da obra, mesmo em situaes onde a execuo no atende as especificaes de projeto relativas ao assentamento, porque os tubos de concreto, diferentemente dos tubos flexveis, dependem fundamentalmente da resistncia do prprio tubo, enquanto os tubos flexveis dependem do sistema solo- tubo. 148. 126 Em obras convencionais, com a abertura de valas, verifica-se a preferncia pela tubulao de PVC em dimetros at 400mm (dimetro mximo de fabricao do PVC). Na Sabesp, h tendncia de utilizao dos tubos de PRFV e de PEAD, em dimetros de 300 e 400mm. Manuteno Atualmente usual na Sabesp a utilizao de PRFV (Polister Reforado com Fibras de Vidro) para a substituio dos trechos danificados dos coletores de esgoto para dimetros de 300 mm e 400mm. Os coletores danificados so geralmente de material cermico e de concreto. A junta para a substituio do trecho danificado executada com tabatinga, onde se adiciona um acelerador de cura. A Figura 78 apresenta em detalhe o tubo de PRFV utilizado na manuteno de coletores. Figura 78 Tubo de PRFV. Em alguns casos, h necessidade de abertura de furos na regio da geratriz superior dos tubos de concreto visando a sua desobstruo. Para o tamponamento desses furos utiliza-se chapa de ao e concreto. 149. 127 5.3 Levantamentos de informaes As informaes relativas aos principais materiais utilizados nas redes coletoras e ligaes prediais, mtodos executivos, transporte, armazenamento, manuseio, preferncia de utilizao, custos de obras e dados relativos manuteno, operao e implantao de novas obras foram obtidas nos plos de operao e manuteno e nas reas comerciais de Bragana, Franco da Rocha, Vila Maria e Pirituba. Os dados referentes aos coletores tronco, linhas de recalque e interceptores foram obtidos na rea de projetos e obras do programa de despoluio do rio Tiet, na rea operacional de tubulaes com dimetros iguais ou superiores a 400mm, da Sabesp, e na empresa Construcap, responsvel pela execuo das obras do interceptor ITI3 e do coletor tronco Ribeiro Vermelho. Obteve-se, nos catlogos dos fabricantes e normas tcnicas da ABNT e da Sabesp, dados das dimenses dos principais materiais utilizados no sistema de coleta e transporte de esgotos, com o objetivo de comparar o dimetro nominal, interno e externo das tubulaes. Comparou-se, ainda, atravs da aplicao da equao de Manning, a vazo nominal e a vazo real das principais tubulaes utilizadas na rea de estudo. Os preos referenciais dos materiais e servios foram obtidos no departamento de valorao de empreendimentos da Sabesp, responsvel pela elaborao, atualizao e reviso do banco oficial de preos da Companhia, com data base de junho de 2005. Esses preos so calculados com base em pesquisas efetuadas em fornecedores qualificados (preo de balco). Os preos reais dos materiais e servios pagos pela Sabesp, com data base de outubro de 2005, foram obtidos no departamento de operao e manuteno da rea de estudo e os dados cadastrais e tcnicos do sistema de esgotamento sanitrio foram obtidos no departamento de engenharia de operao. 150. 128 6- RESULTADOS E DISCUSSO Os resultados sero discutidos na medida em que forem apresentados, itemizados por unidades componentes do sistema de esgoto e de acordo com o local de ocorrncia. Destaca-se a comparao entre dimetro nominal, externo e interno e a apresentao e discusso dos custos das tubulaes de esgotos. 6.1- Redes Coletoras 6.1.1- Vila Maria Execuo de rede coletora Para a execuo de obras de implantao de rede coletora de esgotos, h preferncia da utilizao dos tubos de PVC. Essa preferncia deve-se aos seguintes fatores: - Facilidade no transporte (Figura 79) e no manuseio; - Fragilidade dos tubos cermicos que trincam com facilidade durante a execuo das obras; - Maior produtividade no assentamento quando comparado ao material cermico; - Menor quantidade de juntas representando menos pontos de acmulo de detritos; - Facilidade de assentamento em locais com grande nmero de interferncias (Figura 80); - Facilidade na manuteno das tubulaes; - Menos problemas causados por infiltraes que ocasionam o solapamento dos tubos; - Ocorrncia menor de solicitaes de desobstrues e manuteno em geral. 151. 129 Figura 79 Facilidade no transporte dos tubos de PVC. Figura 80 Assentamento do tubo de PVC em locais com grande nmero de interferncias. A produtividade na execuo das obras de redes coletoras com a utilizao de tubulaes em PVC de aproximadamente 80m por dia incluindo os servios preliminares de limpeza, abertura de vala mecanizada, escavao, escoramento, preparo da vala, assentamento e execuo de uma singularidade ( PV ou PI ). Considerando apenas o assentamento da tubulao, pois o restante das atividades no sofre variaes com a alterao do tipo de material, a produtividade do PVC cerca de 70% maior do que o material cermico. 152. 130 O reaterro em camadas, com a devida compactao das mesmas, no prtica adotada regularmente nas reas estudadas. Esse fato, somado a falta de preparo do fundo da vala contribuem significativamente para os problemas de manuteno das tubulaes, principalmente nas tubulaes cermicas cujas juntas so facilmente suscetveis aos recalques diferenciais. H uma maior tendncia execuo ideal do preparo do fundo de vala e do reaterro, obedecendo s normas de assentamento e especificaes tcnicas, quando da presena constante da fiscalizao da Sabesp. Manuteno notria a preferncia pela tubulao de PVC para a execuo de reparos. Essa preferncia deve-se a: - Facilidade no reparo do trecho danificado com substituio apenas do trecho comprometido. No h necessidade da troca de uma tubulao inteira, como no caso do material cermico cujos comprimentos variam de 1,00m a 1,50m para as tubulaes utilizadas nas ligaes e redes coletoras, respectivamente; - Facilidade no manuseio do material e menor necessidade de abertura de vala, devido praticidade da execuo das juntas elsticas e pela possibilidade de substituir apenas o trecho comprometido e no toda a tubulao, como no caso da manilha cermica. As juntas semi-rgidas compostas por betume, popularmente chamadas de pixe no so utilizadas pela rea norte da Sabesp, para os servios de manuteno de redes, desde meados de 1990, pois a utilizao desse tipo de junta uma prtica arcaica, insegura para o trabalhador que corre o risco de sofrer graves queimaduras e improdutiva quando comparada junta elstica, alm disso, diversos problemas operacionais so causados devido ao desalinhamento dos tubos cermicos assentados com essa junta. 153. 131 A preferncia pela utilizao dos equipamentos de desobstruo, como o caminho vareta (Sewer roder) e o Sewer jet, nas tubulaes em PVC foi constatada. Essa preferncia ocorre, pois: - Os tubos de PVC possuem comprimento em torno de 6m, gerando menos juntas para o acmulo de detritos que os tubos cermicos, com comprimento em torno de 1,5m; - Os equipamentos de desobstruo deslizam mais facilmente no interior dos tubos de PVC, possibilitando que o servio seja concludo mais rapidamente e seja mais eficaz. Na rea desta pesquisa, h uma preferncia pelo armazenamento das tubulaes de PVC, pois apesar dos tubos de PVC possurem comprimentos maiores que os tubos cermicos, a rea necessria para o armazenamento da tubulao cermica maior que para a tubulao de PVC. A principal desvantagem do armazenamento do PVC a fragilidade do material quando exposto aos raios solares, exigindo que a rea de estocagem seja coberta. Cuidados no armazenamento das tubulaes e coneces devem ser tomados, pois se dispostos de maneira inadequada podem servir de criadouros de diversos vetores prejudiciais sade, dentre os quais destaca-se o mosquito da Dengue. O transporte e manuseio dos tubos cermicos devem ser efetuados com maior cuidado, devido fragilidade desse material em relao aos materiais plsticos e o ferro fundido. A diferena de peso dos materiais plsticos em relao ao cermico um dos fatores que vem contribuindo para a disseminao do seu uso. Os cortes das tubulaes cermicos exigem equipamentos especiais e apresentam maior probabilidade de danificar o material. Os cortes dos tubos plsticos no exigem equipamentos especiais e so feitos com o arco de serra. 154. 132 6.1.2- Pirituba Execuo de rede coletora Em meados de 2003 e 2004, atravs de contrato pertencente segunda etapa do programa de despoluio do rio Tiet, foi implantado na zona de expanso conhecida como Parque Anhanguera e Morro Doce, grande quantidade de redes coletoras em material cermico com a utilizao de junta composta de betume. Esse fato uma exceo quando comparado ao restante da rea de estudo, cuja tendncia de adoo do PVC em todas as obras de prolongamento. A junta base de betume uma prtica arcaica, insegura e improdutiva quando comparada junta elstica, alm disso, responsvel pela maioria dos problemas operacionais, destacando-se casos de infiltrao excessiva e de desalinhamento dos tubos. As vantagens da utilizao dos tubos cermicos so: - um material inerte e por ser constitudo por argila no sofre ataque dos solos onde assentado; - Resistncia a temperaturas elevadas, pois submetido, durante sua fabricao a temperaturas que atingem 1200C; - Alta resistncia a meios cidos e corroso, no sendo atacado pelo cido sulfrico; - Baixo custo do material; - Quando assentados com junta elstica, oferecem estanqueidade que minimizam infiltraes e vazamentos, permitem flexibilidade suficiente para acompanhar pequenas movimentaes das tubulaes, oferecem um engate rpido de menor custo que o das juntas rgidas de argamassa ou betuminosas, 155. 133 permitem montagem e desmontagem, e o imediato reaterro da vala aps a sua execuo. No foi evidenciada a utilizao de junta elstica em tubulaes cermicas, nas quatro reas de estudo. Em algumas reas verifica-se o desconhecimento dessa possibilidade. A preferncia pela utilizao do PVC na regio de Pirituba deve-se a fatores similares aos descritos na regio da Vila Maria. A produtividade mdia observada na regio da Vila Maria, ou seja, de 80m de rede coletora implantada em PVC por dia, contra 45m de rede coletora em material cermico por dia, foi confirmada na regio de Pirituba. A preocupao com o reaterro das valas, evitando a presena de pedras e outros materiais estranhos que danificam as tubulaes, independentemente do material utilizado, evidenciada na regio. Manuteno H menor incidncia de manuteno e de utilizao de equipamentos de desobstruo nas tubulaes de PVC em relao s tubulaes cermicas. Destacou-se a durabilidade e resistncia da tubulao cermica nas reas cujos esgotos so predominantemente industriais, sendo a utilizao desse material preferida nessas reas. A quantidade aproximada de reparos, considerando uma profundidade mdia de 1,50m, executados em redes coletoras de PVC de 8 servios por dia, e quando se trata de redes com material cermico esse nmero diminui para 5 servios por dia. H aumento de produtividade nos servios de manuteno quando utilizado o tubo de PVC. 156. 134 Alm dos mesmos motivos mencionados na rea de Vila Maria, destacou-se as seguintes vantagens no uso do PVC: - Poucas emendas quando comparado ao material cermico; - Melhor vedao das juntas, com menos infiltraes; - Menos problemas de manuteno quando comparados as tubulaes cermicas. Os problemas de manuteno dos tubos cermicos so causados principalmente pelas trincas nas juntas e na prpria tubulao devido movimentao do solo e conseqentes infiltraes; - Rapidez na execuo do servio; - Segurana dos trabalhadores. Menor taxa de acidentes de trabalho quando comparado ao material cermico, devido principalmente aos cortes causados com a manipulao desses tubos; - Facilidade no transporte; - Maior resistncia que o material cermico com menos perdas de materiais; - Facilidade na limpeza do fundo da vala aps o assentamento e antes da execuo do reaterro; - No h necessidade de ferramentas especiais para o corte dos tubos; O armazenamento das tubulaes similar ao descrito na rea de Vila Maria. 6.1.3- Bragana Paulista Execuo de rede coletora Os mesmos itens mencionados nas reas de Vila Maria e Pirituba so aplicados na rea de Bragana Paulista, acrescentando-se o seguinte tpico: uma das vantagens citadas da utilizao de PVC a diminuio da declividade da rede coletora a ser implantada, pois a rugosidade do tubo de PVC menor que do tubo cermico, tornando possvel conduzir a mesma vazo com a mesma velocidade, diminuindo a declividade da rede e conseqentemente a sua profundidade, possibilitando a execuo de redes coletoras mais rasas, com profundidades mdias de 1,50m. 157. 135 Entretanto, na prtica essa vantagem no considerada, pois as normas de ABNT e da Sabesp recomendam uma rugosidade mdia para todo o sistema de coleta e transporte independentemente do tipo de material utilizado. Manuteno Os resultados obtidos na pesquisa realizada em Bragana Paulista que merecem destaque em relao s reas estudadas anteriormente so: - Maior facilidade na utilizao de equipamentos para limpeza e desobstruo da rede com material em PVC devido ao menor nmero de juntas e facilidade de deslizamento dos detritos que causam a obstruo; - Devido topografia favorvel da cidade para o atendimento dos principais bairros com redes de esgotos por gravidade, a profundidade mdia das redes existentes de 1,50m; - As juntas mais utilizadas para a tubulao cermica so a tabatinga, e a argamassa de cimento e areia, em alguns casos. A utilizao de juntas rgidas inadequada, pois trincam facilmente com a movimentao dos tubos, provocando infiltraes, vazamentos e a danificao da rede. 6.1.4- Franco da Rocha Execuo de rede coletora Os itens pesquisados no municpio de Franco da Rocha que merecem destaque em relao s reas estudadas anteriormente so: 158. 136 - Destacou-se a preferncia da utilizao do PVC em terrenos instveis, facilmente erodidos e de alta declividade, devido a maior durabilidade das tubulaes assentadas com esse tipo de material; - Nos locais muito acidentados, quando se utiliza os tubos de PVC, substitui-se o poo de visita pela curva 45, para as mudanas de declividade da rede coletora. Essa substituio ocorre devido instabilidade dos poos de visita executados nesses locais, tornando-se necessrio reparos constantes nos mesmos; - Um dos motivos da preferncia da utilizao do tubo de PVC que os mesmos podem sofrer pequenas curvaturas durante seu assentamento adequando-se melhor ao caminhamento desejado e deslocando-se singularidades para posies de melhor acessibilidade. Verificou-se a preocupao no atendimento curvatura mxima permitida pelo fabricante que de 1720 / 12m de coletor para tubos com dimetro de 100mm, de 1200 /12m para o dimetro de 150mm e de 930/ 12m para o dimetro de 200mm; - A produtividade na execuo dos novos prolongamentos em torno de 50m/dia. Essa quantia inferior as demais reas pesquisadas devido ao solo de Franco da Rocha ser caracterizado por rochas em decomposio, dificultando a escavao. - Em aproximadamente 99% dos casos, so efetuados apenas a regularizao do fundo da vala antes do assentamento. Em casos excepcionais, como por exemplo, na presena de gua utiliza-se a brita como lastro. - A maiorias das redes existentes do municpio possuem uma profundidade mdia de 1,50m. Esse fato deve-se a topografia 159. 137 acidentada da regio que propicia o escoamento por gravidade sem a necessidade de aprofundar a rede. - A compactao do reaterro feita apenas no ltimo metro superficial da vala em camadas variando de 30 a 50cm. Manuteno H menor incidncia de manuteno nas tubulaes de PVC. Nessa regio o armazenamento dos tubos de PVC efetuado em local descoberto, sofrendo a ao dos raios solares. Essa maneira de armazenagem condenada pelos fabricantes e normas, porm conforme constatao da rea operacional no ocorreram casos conhecidos de tubos danificados ou com algum tipo de problema nas redes em operao. 6.2- Ligaes Prediais 6.2.1- Vila Maria Execuo de ligao predial . H preferncia pela utilizao do PVC para a execuo de novas ligaes. Manuteno As juntas compostas por betume, no so utilizadas pela rea norte da Sabesp para os servios de manuteno nos ramais prediais desde meados de 1990. Utiliza-se a argamassa de cimento e areia e a tabatinga. 160. 138 6.2.2- Pirituba Execuo de ligao predial A execuo de lastro para o assentamento dos tubos da ligao predial no prtica usual. Manuteno Ocorre na rea de Pirituba, assim como na Vila Maria, a preferncia pelo PVC para a execuo de reparos devido aos seguintes motivos: - Agilidade na execuo de servios de ligaes prediais em vias de alto trfego, com a execuo da obra em trechos com a abertura de vala alternada, ou seja, interdita-se a via de alto trfego em trechos, sem que seja necessrio direcionar o trnsito para caminhos alternativos. - Nas ligaes executadas com material cermico as juntas exigem um maior cuidado de execuo a fim de evitar infiltraes que acarretem o solapamento da tubulao e constantes problemas de manuteno. 6.2.3- Bragana Paulista Execuo de ligao predial Os fatores da preferncia do PVC nas novas ligaes so similares aos citados nos itens execuo de rede coletora, das reas anteriormente pesquisadas. Manuteno H preferncia pela utilizao do PVC na manuteno. Em locais com problemas constantes de manuteno, efetua-se a substituio do material cermico pelo PVC. 161. 139 6.2.4- Franco da Rocha Execuo de ligao predial Tanto para as ligaes avulsas como para as ligaes em marcha, os principais materiais utilizados so o selim, a curva de 45 e em alguns casos a curva de 90. Entende-se como ligao em marcha quelas executadas seqencialmente e concomitantemente com a implantao da rede coletora em determinado local. Mesmo quando a rede de cermica, utiliza-se o selim cermico, um adaptador cermico/PVC e a curva de 45 ou de 90, dependendo da localizao e da profundidade da rede. Utiliza-se a tabatinga para a execuo das juntas do ramal predial cermico. Em Franco da Rocha notou-se maior afinidade na aplicao do PVC, utilizando-se mtodos construtivos e peas diferentes do restante da rea de pesquisa na execuo das ligaes. Em todas as ligaes utiliza-se o selim, diferentemente das demais reas que nas ligaes em marcha utilizam o t. Manuteno H preferncia pela utilizao do PVC na manuteno e em novas ligaes, devido aos mesmos fatores citados nas demais reas anteriormente pesquisadas. 6.3 Linhas de recalque das estaes elevatrias de esgoto 6.3.1- Vila Maria Foram detectados em duas linhas de recalque da regio, com extenso de 1000m e 600m e dimetros de 200mm e 150mm, respectivamente, problemas de corroso na proteo interna dos tubos de ferro fundido. Esses tubos, apesar de qualificados pela Sabesp, demonstram problemas de desgaste da argamassa utilizada no revestimento 162. 140 interno. Aps anlises efetuadas, constatou-se que os esgotos bombeados por essa linha apresentam caractersticas de esgotos domsticos, no sendo detectadas causas tcnicas que justificassem essa corroso. 6.3.2- Pirituba As linhas de recalque da regio so de ferro fundido dctil, localizam-se em reas de recente expanso e apresentam pequenas extenses. No h ocorrncias registradas quanto manuteno dessas linhas. 6.3.3- Bragana Paulista O municpio de Bragana possui apenas duas linhas de recalque, nos bairros Santa Helena e Cedro, executadas com ferro fundido dctil e que at momento no apresentam problemas operacionais. 6.3.4- Franco da Rocha O municpio de Franco da Rocha possui apenas uma linha de recalque de ferro fundido dctil, com aproximadamente 200m de extenso. Essa linha at momento no apresenta problemas operacionais. 6.4 - Coletores Tronco e Interceptores Execuo de coletores tronco e interceptores Em tubulaes de dimetros maiores que 400mm, e em grandes profundidades, a adoo do sistema Jacking Pipe visto como a melhor alternativa. Esse sistema est sendo utilizado na construo das principais obras da rea de estudo, e tambm na segunda etapa do programa de despoluio do rio Tiet, como o interceptor ITI3 e o coletor tronco do Ribeiro Vermelho. 163. 141 O sistema Jacking Pipe apresenta as seguintes vantagens e desvantagens: Vantagens: - Maior rapidez e segurana na execuo dos servios, quando comparado aos demais mtodos no destrutivos; - Versatilidade dos equipamentos de cravao, permitindo a execuo de tneis em solos arenosos e argilosos, com boa resistncia ou no, e com ou sem a presena de gua; - Diminuio dos problemas decorrentes de infiltrao. Desvantagens: - Em solos rochosos no se recomenda a sua utilizao; - Necessidade de abertura de poos de trabalho para o acesso de equipamentos ao local da cravao com grandes dimetros (dimetro aproximado de 6m); - Custo elevado do tubo de concreto para cravao; - Para a execuo de trechos pequenos (menores que 80m), seu custo elevado; - Necessidade de colocao de macacos hidrulicos adicionais em extenses maiores que 50m para auxilio na cravao dos tubos de concreto. Os coletores tronco localizados nos bairros mais antigos da rea de estudo foram executados principalmente com tubulaes cermicas e dimetros variando de 300mm a 450mm. Nos locais com ocupaes mais recentes, verifica-se uma maior utilizao dos tubos de concreto armado nas tubulaes de 400mm a 1.200mm. Esse fato, ocorre devido aos problemas operacionais relacionados resistncia das tubulaes cermicas (dimetros de 400mm e 450mm), no manuseio, transporte e suporte a altas cargas, que inferior aos tubos de concreto armado. 164. 142 Os coletores tronco mais recentes implantados no municpio de Bragana Paulista, o coletor tronco Anhumas com 2.600m e 300mm de dimetro e o coletor tronco Tor com 1.500m de dimetro de 300mm e 3.050m de dimetro 400mm, foram executados em PVC. O municpio de Franco da Rocha possui apenas um coletor tronco implantado com cerca de 1.200m de extenso, 300mm de dimetro e em PVC. Apesar do estgio inicial dessa utilizao, nota-se que h uma tendncia favorvel na adoo de PEAD e PRFV. Na regio da Vila Maria, em meados de 2004, teve inicio a utilizao de tubos de PEAD em pequenos trechos de interligaes de coletores com dimetros de 300mm. Esses tubos foram assentados atravs do mtodo de perfurao direcional. A Figura 81 apresenta o armazenamento dos tubos de PEAD no canteiro de obras das interligaes executadas na regio de Vila Maria. Figura 81 Tubos de PEAD utilizados nos coletores da regio de Vila Maria. Especial ateno deve ser dada na utilizao do mtodo de perfurao direcional em grandes extenses e pequenas declividades, com escoamento por gravidade, devido preciso do equipamento. As obras recm implantadas em PEAD vm apresentando 165. 143 bons resultados operacionais, sendo uma tima alternativa para travessias em vias de alto trfego e com grande nmero de interferncias. Verifica-se no assentamento das tubulaes de grandes dimetros, assim como no assentamento das tubulaes de redes coletoras e ligaes prediais, que em diversas obras, no so obedecidas s especificaes tcnicas e normas vigentes, quanto aos itens recomendados para o preparo do fundo de vala e reaterro. Esses fatores contribuem significativamente para os problemas de manuteno das tubulaes, principalmente nas tubulaes cermicas com juntas rgidas e semi - rgidas que so facilmente suscetveis aos recalques diferenciais. Manuteno H preferncia na manuteno de tubulaes com dimetros de 300mm e 400mm de PVC e PRFV devido facilidade de manuseio, transporte e rapidez na concluso dos servios. A improvisao nos reparos emergenciais das tubulaes constatada pela utilizao de tubos de PRFV com dimetros maiores que o da tubulao danificada, onde os espaos vazios gerados pela diferena de dimetros so preenchidos com a tabatinga, originando um degrau no trecho substitudo. Os tubos de PRFV esto sendo utilizados pela manuteno, devido aos seguintes motivos: - Peso menor que os tubos cermicos e de concreto, facilitando o manuseio; - Alta resistncia; - Facilidade de corte; - Facilidade de transporte; - Disponibilidade dos tubos. 166. 144 Nos coletores e interceptores executados atravs de mtodo no destrutivo utilizando anis segmentados, verificou-se a presena de trechos danificados devido s infiltraes. Esse tipo de problema foi detectado no coletor tronco Braz Leme e no interceptor (ITI8). O mtodo no destrutivo executado com anis segmentados de concreto, no mais utilizado em obras de coletores e interceptores. O principal fator da restrio de sua utilizao, a grande incidncia de problemas na estrutura desses tubos, ocasionados pelas infiltraes entre os segmentos, carreando partculas de solo para o seu interior e causando o seu assoreamento, obstruo e recalque. A Figura 82 apresenta trecho do coletor tronco Braz Leme danificado devido ao problema de infiltrao entre os anis segmentados de concreto. Figura 82 Anel segmentado danificado. A alternativa adotada para a recuperao desses trechos danificados foi cravao de tubos de concreto atravs do sistema Jacking Pipe. A Figura 83 apresenta o armazenamento dos tubos de concreto no canteiro de obras, ilustrando em detalhe as juntas metlicas dos tubos. 167. 145 Figura 83 Tubo de concreto utilizado na obra de recuperao do coletor tronco. A Figura 84 apresenta o novo tubo j cravado no interior do antigo coletor assoreado e danificado. Figura 84 Obra do coletor tronco executado com tubo de concreto cravado. 6.5 Dimetro nominal, externo e interno das tubulaes. Aps pesquisa efetuada nas normas tcnicas (NBR e NTS), obteve-se na NBR 5645 a definio mais completa de dimetro nominal, interno e externo: - Dimetro nominal: nmero que classifica, em dimenses, os elementos de tubulao (tubos e conexes) e que corresponde aproximadamente ao seu 168. 146 dimetro interno em milmetros. O dimetro nominal (DN) no deve ser objeto de medio, nem ser utilizado para fins de clculo. - Dimetro interno: valor da distncia, em milmetros, entre dois pontos quaisquer, diametralmente opostos, da superfcie interna de uma mesma seo reta do tubo. - Dimetro externo: valor da distncia, em milmetros, entre dois pontos quaisquer, diametralmente opostos, da superfcie externa de uma mesma seo reta do tubo. Utiliza-se o dimetro interno para o dimensionamento das tubulaes de esgotos, entretanto, na prtica, o dimetro interno definido nos clculos hidrulicos, o mesmo especificado para compra, ou seja o dimetro nominal, portanto, h um subdimensionamento quando esse dimetro coincidir com o dimetro externo do tubo ou quando a diferena do dimetro externo e a espessura do tubo for menor que o dimetro nominal. Os resultados e discusso da comparao dos dimetros nominais, externos e internos das principais tubulaes do sistema de coleta e transporte, assim como o clculo comparativo entre a vazo nominal e real foram itemizados por tipo de material. Para esse clculo foi utilizada a equao de Manning considerando-se o coeficiente n= 0,013, declividade i= 0,007m/m e altura da lmina dgua a 75% do dimetro do tubo (y/D = 0,75). Para os tubos de cermica, PVC e FoFo analisou-se os dimetros de 100, 150 e 200 mm e para os tubos de concreto analisou-se os dimetros de 200, 400, 500mm, pois tais dimetros, com exceo do tubo de concreto de 200mm, que ser analisado para a comparao com os demais materiais de mesmo dimetro, so os mais utilizados na rea de estudo. 169. 147 6.5.1- PVC Verificou-se que os dimetros nominais, externos e internos especificados nos catlogos dos principais fabricantes so iguais aos relacionados na norma NBR 7362- 2. Conforme a NBR 7362-2 a tolerncia do dimetro externo mdio pode variar de +0,3 a +0,7mm. Esse dimetro considera a espessura da parede do tubo, que varia de acordo com o tipo de material e coincide, no caso dos tubos de PVC de 200, 250 e 400mm, com o seu dimetro nominal. De acordo com a NBR7362-1 e NBR 7362-2 entende-se por dimetro externo mdio a relao entre o permetro externo do tubo e o nmero 3,1416, aproximada para o dcimo de milmetro mais prximo. A Tabela 16 apresenta os dimetros nominais, externos e internos dos tubos de PVC mais utilizados na rea de estudo. Tabela 16 Dimetros das tubulaes de PVC. Dimetro nominal (mm) Dimetro externo mdio (mm) Dimetro interno (mm) 100 110 105 150 160 152,8 200 200 191 Fonte: (CATLOGOS TIGRE; AMANCO, 2005). Observa-se na Tabela 16 que apenas no dimetro de 200mm apresenta condies hidrulicas desfavorveis, pois o dimetro nominal coincide com o dimetro externo do tubo, com uma reduo de 9mm em relao ao dimetro interno. A Tabela 17 apresenta as simulaes realizadas para o clculo comparativo entre a vazo nominal e real dos tubos de PVC. Utilizou-se para esse clculo, respectivamente, o dimetro nominal e o dimetro interno do tubo. 170. 148 Tabela 17 Dimetros e vazes das tubulaes de PVC. Dimetro nominal (mm) Dimetro interno (mm) Vazo nominal (L/s) Vazo real (L/s) Divergncia entre vazo real e nominal (%) 100 105 3,94 4,49 14 150 152,8 11,61 12,20 5 200 191 25,02 22,12 -12 Verifica-se na Tabela 17 a divergncia negativa de 12% para o dimetro de 200mm no clculo da vazo real em relao vazo nominal. Nos dimetros de 100 e 150mm essa divergncia positiva. 6.5.2- Cermica Verificou-se que os dimetros nominais, externos e internos especificados nos catlogos dos principais fabricantes, na Acertubos e na NBR 5645 so os mesmos. A NBR 5645, define para as diversas dimenses dos tubos um dimetro interno mnimo, um dimetro externo mximo e uma espessura mnima, conforme apresentado na Tabela 18. Tabela 18 Dimenses dos tubos cermicos conforme a NBR 5645. Dimetro nominal (mm) Dimetro interno mnimo (mm) Dimetro externo mximo (mm) Espessura mnima (mm) 100 94 132 12 150 140 190 15 200 188 246 17 Verifica-se na Tabela 18 que a NBR 5645 estabelece tolerncias para os dimetros de 100 a 200mm, que variam de 14 a 24mm, respectivamente. 171. 149 A Tabela 19 apresenta os dimetros nominais, externos e internos dos tubos cermicos mais utilizados na rea de estudo. Tabela 19 Dimetros das tubulaes cermicas. Dimetro nominal (mm) Dimetro externo (mm) Dimetro interno (mm) 100 132 94 150 190 140 200 246 188 Fonte: (CERMICA MARISTELA, 2005). Observa-se na Tabela 19 que todos os dimetros apresentam condies hidrulicas desfavorveis, resultando em redues do dimetro interno que variam de 6 a 12 mm em relao ao dimetro nominal. A Tabela 20 apresenta as simulaes realizadas para o clculo comparativo entre a vazo nominal e real dos tubos cermicos. Tabela 20 Dimetros e vazes das tubulaes cermicas. Dimetro nominal (mm) Dimetro interno (mm) Vazo nominal (L/s) Vazo real (L/s) Divergncia entre vazo real e nominal (%) 100 94 3,94 3,34 -15 150 140 11,61 9,66 -17 200 188 25,02 21,21 -15 Verifica-se na Tabela 20 a divergncia negativa de 15% e 17% no clculo da vazo real em relao vazo nominal, representando um subdimensionamento da tubulao implantada em relao tubulao projetada. 172. 150 6.5.3- Ferro fundido Os dados utilizados nesse item foram obtidos na NBR 9651, pois os catlogos da empresa Saint-Gobain, no apresentam dados suficientes que permitam a determinao do dimetro interno do tubo. A Tabela 21 apresenta as dimenses e tolerncias, definidas na NBR 9651, dos tubos de ferro fundido mais utilizados na rea de estudo. Tabela 21 Dimenses e tolerncias das tubulaes de FoFo. Dimetro nominal (mm) Dimetro externo (mm) Tolerncia sobre o dimetro externo (mm) Espessura normal (mm) Espessura mnima (mm) 100 103 1 4,0 2,5 150 151 1 5,0 3,0 200 222 +1 -3,5 4,2 2,7 Conforme apresenta a Tabela 21, no so fixados valores limites mximos da espessura dos tubos e a maior tolerncia nas dimenses d-se na tubulao de 200mm. A Tabela 22 apresenta os dimetros nominais, externos e internos dos tubos de ferro fundido. Tabela 22 Dimetros das tubulaes de FoFo. Dimetro nominal (mm) Dimetro externo (mm) Dimetro interno (mm) 100 103 98 150 151 145 200 222 216,6 Fonte: (NBR 9651, 1986). 173. 151 A Tabela 22 mostra que os dimetros de 100 e 150mm apresentam condies hidrulicas desfavorveis, resultando em redues do dimetro interno que variam de 2 a 5 mm em relao ao dimetro nominal. Apenas o dimetro nominal de 200mm possui um dimetro interno superdimensionado. A Tabela 23 apresenta as simulaes realizadas para o clculo comparativo entre a vazo nominal e real dos tubos de FoFo. Tabela 23 Dimetros e vazes das tubulaes de FoFo. Dimetro nominal (mm) Dimetro interno (mm) Vazo nominal (L/s) Vazo real (L/s) Divergncia entre vazo real e nominal (%) 100 98 3,94 3,73 -6 150 145 11,61 10,61 -9 200 216,6 25,02 30,94 24 A Tabela 23 mostra a divergncia negativa de 6% e de 9% no clculo da vazo real em relao vazo nominal para as tubulaes de 100 e 150mm, respectivamente, e um superdimensionamento de 24% para os tubos de 200mm. 6.5.4- Concreto Os dados utilizados nesse item foram obtidos na NBR 8890, pois os catlogos dos principais fabricantes citam a referida norma na especificao das dimenses dos tubos de concreto. De acordo com a NTS 045 as variaes do dimetro interno em qualquer seo transversal no devem exceder 1% do dimetro para mais ou para menos, nos tubos de dimetro interno mdio nominal igual ou inferior a 1000mm, e 0,75% nos de dimetros nominal maior. O dimetro interno mdio em qualquer seo transversal do tubo no dever ser inferior ou superior a 98% do dimetro nominal. Entende-se por dimetro mdio o valor da mdia de trs dimetros internos medidos segundo 174. 152 trs direes de uma mesma seo transversal, defasadas entre si de um ngulo de 60. Sero toleradas variaes na espessura dos tubos, para mais ou para menos, at 7,5% da espessura nominal declarada pelo fabricante. A NBR 8890 cita que o dimetro interno mdio no deve diferir mais de 1% do dimetro nominal. A referida norma define dimetro interno mdio como o valor da mdia de quatro dimetros internos, medidos segundo quatro direes de mesma seo transversal, defasados entre si em 45%. A Tabela 24 apresenta os dimetros nominais e internos dos tubos de concreto. A NBR 8890 no cita valores referentes ao dimetro externo da tubulao. Tabela 24 Dimetros das tubulaes de concreto. Dimetro nominal (mm) Dimetro interno mdio (mm) 200 200 400 400 500 500 Fonte: (NBR 8890, 2003). A Tabela 24 mostra que para as tubulaes de concreto o dimetro nominal e o interno so iguais, conforme disposto na NBR 8890. Como a tolerncia entre esses dimetros no deve exceder a 1%, no h discrepncias significativas entre o dimetro projetado atravs dos clculos hidrulicos e a tubulao em operao. 175. 153 6.5.5- Consideraes gerais Verifica-se que as maiores divergncias ocorrem com o material cermico, variando entre 15 e 17% a vazo nominal em relao vazo real para os dimetros de 100/200mm e 150mm, respectivamente, representando os piores casos de subdimensionamento. Para os tubos de PVC, o pior caso ocorre no dimetro de 200mm, com uma divergncia negativa (subdimensionamento) de 12%. O maior caso de superdimensionamento ocorre nos tubos de FoFo de 200mm com uma divergncia positiva (superdimensionamento) de 24%. No caso dos tubos de concreto, devido s definies contidas na norma da ABNT NBR 8890, que citam a necessidade de similaridade das dimenses do dimetro interno com o dimetro nominal, as divergncias verificadas nos demais materiais no se aplicam. Para a adequao dessa situao torna-se necessrio o estabelecimento de dimetros internos padres, coincidentes com os dimetros nominais dos tubos, regulamentados atravs de normas tcnicas para todos os tipos de materiais, porm, essa definio contraria os interesses dos fabricantes de tubos, pois representa custos adicionais para o aumento do dimetro externo da tubulao, que dever variar de acordo com o tipo do material utilizado. Salienta-se, ainda, a necessidade de padronizao de definies da NBR com a NTS, como por exemplo, a definio de dimetro interno mdio para os tubos de concreto, que difere nas duas normas. 176. 154 6.6 - Custos das tubulaes de esgotos Materiais Na Figura 85 so apresentados os preos referenciais dos materiais das tubulaes utilizadas nos sistemas de esgotos sanitrios da rea norte de So Paulo. Os dados relativos ao material cermico, PVC, concreto A3, ferro fundido dctil, PRFV, concreto para cravao e PEAD foram obtidos no banco de preos oficial da Sabesp, com data de referncia de junho de 2005, e so utilizados na montagem dos processos de licitao para a contratao de obras. Verifica-se que o custo dos tubos de cermica e de concreto so os mais econmicos, e os tubos de PEAD e de ferro fundido dctil, apresentam os maiores custos. Figura 85 Preos referenciais dos materiais das tubulaes. Fonte: (SABESP, 2005). A Figura 86 apresenta o detalhe das curvas de custo dos tubos de PVC e cermica, que so os materiais mais utilizados na rea de estudo. Verifica-se que a diferena de preos entre esses dois materiais aumenta medida que o dimetro das tubulaes tambm aumenta. 177. 155 Figura 86 Preos referenciais de PVC e cermica. Fonte: (SABESP, 2005). A Figura 87 apresenta os preos reais dos materiais pagos pela Sabesp, com referncia de junho de 2005. Figura 87 Preos reais de PVC e cermica. Fonte: (SABESP, 2005). A Figura 88 apresenta o agrupamento das curvas da Figura 86 e 87. Verifica-se que h uma divergncia de valores de preos reais dos tubos cermicos e do PVC pagos pela Sabesp e o seu banco referencial de preos. 178. 156 Figura 88 Comparao dos preos reais e referenciais de PVC e cermica. Fonte: (SABESP, 2005). A rea responsvel pela publicao do banco de preos da Sabesp foi comunicada dessa divergncia, principalmente quanto aos preos dos tubos de PVC, que se encontram de 50 a 75% mais caros que os preos reais pagos pela Sabesp, sem considerar a incidncia recomendada de 20% de benefcios e despesas indiretas (BDI) sobre os preos do banco de insumos. A referida rea informou que esses preos referenciais, calculados atravs de pesquisas realizadas em fornecedores qualificados (preos de balco), variam em torno de 15% a 20% acima do preo real de compra do material e que a discrepncia verificada com os valores do contrato de compra de materiais da rea de pesquisa, deve-se ao fato do fornecedor possuir o produto em estoque e do material ter sido comprado em grande quantidade, possibilitando que o mesmo concedesse grandes descontos nos preos referenciais da licitao. O banco de preos oficial da Sabesp fornece preos mximos referenciais que so utilizados como parmetros para o oramento de sistemas projetados, podendo inviabilizar a execuo das obras em PVC devido aos altos custos envolvidos. 179. 157 Portanto, uma reviso adequada desses preos compatibilizando-os aqueles realmente pagos pelos diferentes materiais prioritrio e essencial. Assentamento Na execuo de obras de ligaes, redes, coletores, linhas de recalque e interceptores os principais custos envolvidos referem-se ao movimento de terra (escavao e aterro), escoramento, assentamento, pavimentao e o fornecimento de material. Desses itens, os nicos que variam de acordo com o tipo de material so o seu fornecimento e assentamento, e representam em mdia 15% do custo total da obra. A Figura 89 apresenta apenas os custos do assentamento das tubulaes, sem considerar as demais etapas da execuo da obra. Observa-se que o assentamento das tubulaes cermicas o mais caro, devido ao pequeno comprimento do tubo, normalmente com 1,50m, necessitando de grande quantidade de juntas que devem ser cuidadosamente alinhadas. O baixo custo do assentamento dos tubos de PVC refletem a facilidade de seu manuseio e aplicao. Os preos do assentamento foram obtidos no banco de preos de obras da Sabesp, com data de referncia de junho de 2005. Verifica-se a necessidade de criao de preo especfico para o assentamento da tubulao de PRFV, pois o custo do fornecimento desse material j se encontra no banco de preos. 180. 158 Figura 89 Preos referencias do assentamento das tubulaes. Fonte: (SABESP, 2005). A Figura 90 apresenta o custo do assentamento dos principais materiais utilizados nas redes de esgotos: o cermico e o PVC. Figura 90 Preos referenciais do assentamento das tubulaes cermicas e de PVC. Fonte: (SABESP, 2005). 181. 159 Obras e materiais Verifica-se que o assentamento representa aproximadamente 4% do custo das obras, excluindo-se o fornecimento dos materiais, que representam aproximadamente 10% do custo total das obras. Esses so valores mdios, pois os mesmos variam de acordo com o material utilizado. No caso das tubulaes com dimetros de 100mm e 150mm, que so as mais utilizadas em sistemas de esgotos, o custo do assentamento dos tubos cermicos maior que o do fornecimento do material. J no caso do PVC, essa situao inverte-se. A Figura 91 ilustra os preos dos materiais somados aos do assentamento. Os preos dos materiais e do assentamento foram obtidos no banco de preos da Sabesp, com data de referncia de junho de 2005. Verifica-se a vantagem econmica na utilizao do tubo cermico sobre o tubo de PVC, a partir do dimetro de 150mm . Figura 91 Preos referenciais do assentamento e materiais das tubulaes. Fonte: (SABESP, 2005). A Figura 92 apresenta os preo dos materiais somados aos do assentamento das tubulaes cermicas e de PVC. Verifica-se, que neste caso, h vantagem econmica na utilizao do tubo de PVC sobre o tubo cermico nos dimetros mais utilizados, ou seja, 100, 150 e 200mm. Esse fato demonstra claramente a incompatibilidade 182. 160 entre os preos de referncia do banco oficial da Sabesp e os preos reais pagos pela Companhia. Figura 92 Preos reais de assentamento e materiais com contrato em andamento. Fonte: (SABESP, 2005). A Figura 93 apresenta os preos obtidos em contrato em andamento, reajustados para setembro de 2005, e referem-se ao conjunto dos servios necessrios implantao de rede coletora com dimetros de 150 a 200mmm de PVC e cermica. Foram considerados na composio dos custos, vala com profundidade padro de 1,50m e pavimento asfltico. Incluem-se nesses servios o escoramento (pontaleteamento), o movimento de terra, a pavimentao, o assentamento e o fornecimento de materiais. 183. 161 Figura 93 Preos reais de obras de prolongamento de rede coletora de esgotos. Fonte: (SABESP, 2005). As Figuras 92 e 93 apresentam que alm das vantagens do uso do PVC, a execuo de obras de esgotos com tubulaes de 100mm a 200mm em PVC mais vantajosa financeiramente que a utilizao do material cermico. 184. 162 7. CONCLUSES E RECOMENDAES As principais concluses e recomendaes desse trabalho so: Existe uma forte tendncia substituio do material cermico por PVC, para ramais prediais e redes coletoras, com dimetros que variam de 100mm a 200mm, devido s vantagens do PVC referentes ao manuseio, transporte, armazenamento, reduo da freqncia de servios de manuteno, praticidade na execuo desses servios e menor divergncia entre o dimetro e vazo nominais e reais ; Para as tubulaes de cermica e PVC utilizadas nas redes coletoras e ligaes prediais, dimetros de 100, 150 e 200mm, h diferenas significativas entre preos referenciais de concorrncia e os preos reais pagos. Essas diferenas variam de 50 a 70% para tubos de PVC, inviabilizando economicamente a adoo desse material em determinados projetos; Recomenda-se a utilizao de tubos de PVC para execuo dos ramais prediais e redes coletoras, com dimetro variando entre 100mm a 200mm, devido suas vantagens tcnica e econmica quando se considera o custo das obras e de manuteno das tubulaes; As tubulaes cermicas so utilizadas principalmente em substituio s antigas. A tabatinga, por tratar-se de uma junta rgida, inadequada para a aplicao nas tubulaes, porm, o principal tipo de junta utilizada para o assentamento das tubulaes cermicas. A execuo da junta betuminosa uma prtica arcaica e insegura ao trabalhador, tendendo a extino. Recomenda-se a utilizao de juntas elsticas nas tubulaes cermicas, afim de que se evitem constantes problemas operacionais causados pelo uso das juntas rgidas e semi-rgidas; 185. 163 As linhas de recalque das estaes elevatrias de esgoto so todas executadas em ferro fundido e de modo geral, apresentam poucos problemas operacionais; Nos coletores tronco e interceptores, o principal material utilizado o concreto devido sua relao custo benefcio, diversidade de dimetros e alta resistncia. O sistema de tubo de concreto cravado, Jacking Pipe, vem sendo amplamente utilizado em obras de grande relevncia do programa de despoluio do rio Tiet. As principais vantagens desse mtodo so a sua rapidez, segurana e versatilidade em relao aos demais mtodos no destrutivos; H tendncia, na rea de estudo e nas demais reas da regio Metropolitana de So Paulo operadas pela Sabesp, de utilizao dos tubos de PRFV e PEAD na implantao de novos coletores com dimetro de 300 a 500mm, devido facilidade de manuseio e versatilidade desses materiais. Os tubos de PRFV so os preferidos pela equipe de manuteno; Recomenda-se o estudo detalhado das discrepncias entre os dimetros internos e nominais das tubulaes de diferentes materiais utilizados nos sistemas de coleta e transporte de esgoto com o objetivo de subsidiar a ABNT na elaborao de normas tcnicas que regulamentem as dimenses de fabricao dos tubos, contribuindo para a reduo da divergncia entre o dimensionamento hidrulico e as condies reais de operao das tubulaes; As normas e procedimentos indicados para cada tipo de material utilizado na execuo das obras das redes coletoras, ligaes prediais, linhas de recalque, coletores, interceptores e emissrios no esto sendo seguidos, ocasionando problemas operacionais nas tubulaes. H necessidade de uma fiscalizao mais efetiva na execuo dessas obras; 186. 164 Recomenda-se que a especificao do tipo de material deve ser precedido de estudos amplos de viabilidade que considerem a vida til do material, praticidade de aplicao, custos, aspectos ambientais, operao, manuteno, segurana do trabalhador e rapidez na implantao da obra. 187. 165 8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ABTC. Tubos de concreto: catlogo. So Paulo, 2002. ACERTUBOS. Tubos cermicos: catlogo. So Paulo, 2005. ACERTUBOS Associao Latino Americana dos Fabricantes de Tubos de Cermicos, disponvel em , acesso em: 22 abril 2006. ALAMBERT JNIOR, N. Manual prtico de tubulaes para abastecimento de gua: informaes prticas e indispensveis para projetos, obras e saneamento. Rio de Janeiro: ABES, 1997. 176p. AMANCO. Tubos de PVC: catlogo. Santa Catarina, 2005. ALVENIUS. Tubos de ao: catlogo. So Paulo, 2005. ASPERBRAS. Tubos e conexes em PVC: catlogo. So Paulo, 2005. AZEVEDO NETTO, J.M. Manual de hidrulica, 8.ed. So Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, 1998. 670p. BARBAR. Canalizaes presso; vlvulas e aparelhos: catlogo. Rio de Janeiro, 1994. BRIENZA,D.O. Manuteno das redes coletoras de esgotos. So Paulo: CETESB, 1986. CERMICA MARISTELA S.A. Tubos cermicos: catlogo. So Paulo, 2005. 188. 166 CHAMA NETO, P.J. Avaliao de desempenho de tubos de concreto reforados com fibras de ao. In: Congresso Brasileiro do Concreto, 45., Esprito Santo,2003.Esprito Santo:Instituto Brasileiro do Concreto-IBRACON;2003. 1CD- ROM. CHAMA NETO, P.J. Tubos de concreto: projeto, dimensionamento, produo e execuo de obras, 1.ed. So Paulo, 2004. 116p. CONFAB. Tubos de ao soldados; tubos de ao ponta e bolsa: catlogo. So Paulo, 1994. CONSTRUCAP. Mtodos no destrutivos. So Paulo, 2005. Relatrio fotogrfico. FERNANDES, C. Esgotos sanitrios, 1.ed. Joo Pessoa: Editora Universitria/ UFPB, 1997. 435p. KANAFLEX. Tubo coletor de esgoto: catlogo. So Paulo, 2005. METCALF & EDDY INC. Wastewater engineering: collection and pumping of wastewater. Nova York: McGraw-Hill, 1982. NINA,A.D. Construo de redes de esgotos sanitrios. 1 ed. So Paulo: CETESB, 1975. NUVOLARI, A. Esgoto sanitrio, coleta, transporte, tratamento e reso agrcola, 1.ed. So Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, 2003. 519p. OLIVEIRA, A.B.S.; ANGELIS, J.A.; MORAES, J.B. Manuteno preventiva em redes coletoras de esgotos. In: Encontro Tcnico da AESABESP, 3.,So Paulo, 1993. Anais. So Paulo: Associao dos Engenheiros da SABESP AESABESP,1993. p. 30-32. 189. 167 PASSETO,W. Tubos de PVC coletores de esgotos prediais e despejos industriais. In: Congresso Interamericano de Engenharia Sanitria, 13.,Paraguai, 1972. So Paulo:SABESP,1972. RODOLFO JUNIOR, A.; NUNES, L.R.; PESSAN, L.A. Tecnologia do PVC, 18.ed. So Paulo: ProEditores Associados Ltda, 2002. 400p. SABESP; CETESB. Estudo de reduo de custos de implantao de redes de esgotos sanitrios da Regio Metropolitana de So Paulo. So Paulo, 1979. Relatrio final. SABESP. Primeira etapa do programa de despoluio do Rio Tiet. So Paulo, 1993. Apostila tcnica. SABESP. Sistemas de esgotos sanitrios. So Paulo, 1997. Apostila tcnica. SABESP & Consrcio Engevix-Latin Consult. Reviso e atualizao do plano diretor de esgotos da RMSP. So Paulo, 2000. (Tomo 1, Tomo 2 e Tomo 3). SABESP & Consrcio JNS, Cobrape e CNEC. Planos integrados regionais. So Paulo, 2002. SABESP & CH2MHILL. Plano de melhoria operacional do sistema integrado de coletores tronco da RMSP. So Paulo, 2003. Relatrio 3. SABESP & Consrcio Cobrape-BBL. Prestao de servios tcnicos especializados de engenharia para o diagnstico do sistema de interceptao de esgotos da RMSP, atravs do monitoramento de coletores principais. So Paulo, 2004. Relatrio RS03. SABESP Cia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo, disponvel em , acesso em: 10 agosto 2005. 190. 168 SABESP Cia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo, disponvel em , acesso em: outubro 2005. SABESP. Valorao de produtos e servios. In: Evento tcnico do departamento de valorao de empreendimentos, 1., So Paulo, 2006. 1CD-ROM. SAINT-GOBAIN. Canalizaes integral para esgoto: catlogo. Rio de Janeiro, 2005. SANKS, R.L. et al. Pumping station design, Boston: Butterworth-Heinemann, 1998. SOLANO, J.M.; MIQUEL, V.S.F.; GARCIA,R.P. Ingenieria hidraulica aplicada a los sistemas de distribucion de agua, Espaa: Universidad Politcnica de Valencia, 1996. v.1. TAKAHASHI, A. Sulfetos em interceptores de esgotos: ocorrncia, medidas preventivas e corretivas. 1983. Dissertao (Mestrado) Escola Politcnica da USP, Universidade de So Paulo. So Paulo. TAKAHASHI, A. Controle de formao de sulfeto em sistemas de coleta de esgoto. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitria e Ambiental, 13., Macei, 1985. Alagoas: Associao Brasileira de Engenharia Sanitria e Ambiental ABES; 1985. TELLES, P.C.S. Tubulaes industriais: clculo, 7.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1987. TELLES, P.C.S. Tubulaes industriais: materiais, projeto e desenho, 7.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1987. TIGRE. Polietileno: produtos e instrues de montagem: catlogo. So Paulo, 2005. 191. 169 TIGRE Dados tcnicos, disponvel em , acesso em: 22 abril 2006. TSUTIYA, M.T.;BRUNO, D.P. Infiltrao de gua em coletores de esgotos sanitrios. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitria e Ambiental, 12., Santa Catarina,1983. Anais. Santa Catarina: ABES, 1983. TSUTIYA, M.T.; ALEM SOBRINHO, P. Coleta e transporte de esgoto sanitrio, 1.ed. So Paulo: Departamento de Engenharia Hidrulica e Sanitria da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, 1999. 548p. TSUTIYA, M.T.et al. Contribuio de guas pluviais em sistemas de esgotos sanitrios. Estudo de caso da cidade de Franca, estado de So Paulo.In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitria e Ambiental, 22., Santa Catarina,2003. Anais. Santa Catarina: ABES, 2003. p.123-124. TSUTIYA, M.T. Abastecimento de gua, 1 ed. So Paulo: Departamento de Engenharia Hidrulica e Sanitria da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, 2004. 643p. TWORT, A.C.; RATNAYAKA,D.D.; BRANDT, M.J. Water supply, 5.ed. London: IWA Publishing, 2000. WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION WPCF. Design and construction of sanity and storm sewer. Washington, D.C. Manual of Practice n9, 1970.