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  • Sistemas de drenagem de guas residuais sob vcuo

    Yohann David Leboeuf

    Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

    Engenharia Civil

    Mestrado Integrado em Engenharia Civil

    Orientador: Prof. Jos Manuel de Saldanha Gonalves Matos

    Jri

    Presidente: Prof. Antnio Alexandre Trigo Teixeira

    Orientador: Prof. Jos Manuel de Saldanha Gonalves Matos

    Vogal: Prof. Filipa Maria Santos Ferreira

    Novembro 2015

  • Resumo

    Os sistemas de drenagem de guas residuais sob vcuo so sistemas no convencionais que se

    caracterizam por uma rede de coletores, em regra de pequeno dimetro, em que o escoamento

    garantido atravs de diferenciais de presso com emulso de ar e gua. O transporte das guas

    residuais por intermdio do vcuo possibilita que a rede de coletores tenha troos ascendentes e

    descendentes, permitindo que o perfil acompanhe o andamento natural do terreno, o que diminui

    consideravelmente os volumes de escavao. A rede de coletores composta, em regra, por tubagens

    de PVC de pequeno dimetro e permite que o investimento inicial deste tipo de solues possa ser

    inferior ao de uma soluo gravtica. Em terrenos planos, permitem uma reduo do nmero de

    estaes elevatrias, podendo traduzir-se numa melhor eficincia energtica. Do ponto de vista

    ambiental, estas solues tambm garantem a no infiltrao das guas residuais evitando eventuais

    riscos de contaminao dos solos. Esta dissertao pretende contribuir para a divulgao e discusso

    desta tecnologia, apresentando as suas condies de aplicao, modo de funcionamento, princpios

    de dimensionamento e exemplos de aplicao. Estes sistemas tm grande potencial de aplicao em

    Portugal, em particular nas zonas ribeirinhas, como foi objeto de anlise no caso de estudo apresentado

    sobre a aplicao de um sistema sob vcuo na frente ribeirinha Algs-Alcntara, em Lisboa.

    Palavras-Chave: vcuo, sistemas no convencionais, drenagem, guas residuais, vlvulas de

    interface, estao de vcuo

  • Abstract

    Vacuum sewer systems are non-conventional systems characterized by a network, tipically of small

    diameter collectors, in which flow occurs due to pressure differentials with air/water emulsion.

    Wastewater transportation using vacuum systems enables the existence of ascending and descending

    stretches in the networks, allowing its outline to follow the natural profile of the terrain, which reduces

    considerably the excavation volumes. The collector network is constituted by small diameter PVC pipes,

    which, together with the reduction of the excavation volumes, allows that the initial investment in these

    types of solutions is inferior to what it would be in a gravity solution. In plain areas, these allow the

    reduction in the number of necessary pumping stations, which can be translated into a better energy

    efficiency. From the environmental point of view, these solutions ensure that wastewater does not

    infiltrate, thus avoiding the risk of soil contamination. This thesis aims to disseminate this technology,

    presenting its application conditions, operation method, design principles and application examples in

    Portugal, particularly in riverfront areas, as it was analysed in the case study here presented, that studies

    the application of a vacuum sewer system in the Algs-Alcntara riverfront, in Lisbon.

    Keywords: vacuum, non-conventional systems, drainage, wastewater, vacuum valve, vacuum station

  • Agradecimentos

    Dedico esta dissertao aos meus avs e em especial ao meu av Amadeu Abreu, que sempre me

    incentivou, inspirou e ajudou para que este desfecho fosse possvel.

    Agradeo aos meus pais pela educao que me deram e por todo o esforo que fizeram para que

    pudesse ter a melhor formao possvel. Tambm quero deixar o meu agradecimento Ana Rosa que

    sempre me apoiou e deu foras para ultrapassar as dificuldades.

    Quero deixar o meu reconhecimento e agradecimento ao Prof. Jos Saldanha Matos pelo

    acompanhamento na realizao desta dissertao, pela transmisso de conhecimentos e pela

    confiana depositada. Agradeo tambm ao representante da FLOVAC em Portugal, o Eng. Hugo

    Marques, pela sua disponibilidade em realizar a visita ao sistema de drenagem sob vcuo da Herdade

    da Aroeira e pelas informaes e esclarecimentos prestados.

    Por ltimo, gostaria de agradecer a todos os meus colegas que me acompanharam ao longo do meu

    percurso acadmico e que tornaram esta caminhada muito mais agradvel.

  • i

    ndice do texto

    1. Introduo ..................................................................................................................................... 1

    1.1. Enquadramento e apresentao do tema ........................................................................... 1

    1.2. Objetivo e estrutura da dissertao ..................................................................................... 2

    2. Descrio dos sistemas de drenagem de guas residuais sob vcuo ........................................ 3

    2.1. Enquadramento geral .......................................................................................................... 3

    2.2. Apresentao dos sistemas de drenagem de guas residuais sob vcuo ......................... 4

    2.3. Componentes do sistema .................................................................................................... 6

    2.3.1. Dispositivo de interface .................................................................................................. 7

    2.3.2. Rede de coletores ........................................................................................................ 10

    2.3.3. Estao de vcuo ........................................................................................................ 12

    2.4. Princpio de funcionamento ............................................................................................... 14

    2.5. Operao e manuteno dos sistemas ............................................................................. 16

    2.5.1. Operao do sistema e apoio tcnico ......................................................................... 16

    2.5.2. Manuteno e monitorizao do sistema .................................................................... 17

    3. Critrios de dimensionamento ....................................................................................................21

    3.1. Dimensionamento hidrulico ............................................................................................. 21

    3.1.1. Caudais de projeto ....................................................................................................... 21

    3.1.2. Verificao hidrulica ................................................................................................... 25

    3.2. Implantao da rede de coletores ..................................................................................... 31

    3.2.1. Consideraes gerais .................................................................................................. 31

    3.2.2. Traado em planta ....................................................................................................... 32

    3.2.3. Traado em perfil ......................................................................................................... 33

    3.3. Dimensionamento da estao de vcuo ........................................................................... 38

    3.3.1. Consideraes gerais .................................................................................................. 38

    3.3.2. Grupos de bombagem de guas residuais .................................................................. 38

    3.3.3. Bombas de vcuo ........................................................................................................ 39

    3.3.4. Reservatrio de guas residuais com reserva de vcuo............................................. 41

    4. Conceo de sistemas ...............................................................................................................43

    4.1. Metodologia ....................................................................................................................... 43

    4.1.1. Recolha e anlise de informao de base .................................................................. 43

    4.1.2. Determinao de parmetros de projeto ..................................................................... 44

    4.1.3. Traado preliminar da rede .......................................................................................... 45

    4.1.4. Verificao hidrulica e dimensionamento da estao de vcuo ................................ 46

    4.2. Desenvolvimento de instrumentos de clculo ................................................................... 47

    4.2.1. Enquadramento geral .................................................................................................. 47

    4.2.2. Instrumento para verificao hidrulica do sistema sob vcuo ................................... 47

    4.2.3. Instrumento para o pr-dimensionamento dos rgos da estao de vcuo ............. 50

  • ii

    5. Aplicao ao caso de estudo do sistema Algs - Alcntara ......................................................53

    5.1. Apresentao do caso de estudo ...................................................................................... 53

    5.1.1. Enquadramento geral .................................................................................................. 53

    5.1.2. Deficincias do sist

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