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Saneamento I - 1

SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS

Evolução Histórica dos Sistemas

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Evolução Histórica dos Sistemas

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Setúbal – “canecos” à porta para recolha de “excreta”Lisboa – colectores de cascões, ou “rateiros”

Fim Séc. XIX – XX – REVOLUÇÃO TECNOLÓGICA

1. UTILIZAÇÃO DO FERRO FUNDIDO2. RAMAIS (BARRO e GRÉS)3. BETÃO CIRCULAR

Corrente higienista – Preocupação com o tratamento dos efluentes

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ESTADO DO SANEAMENTO EM PORTUGAL

. ASPECTOS HISTÓRICOS

I. SISTEMAS UNITÁRIOS

D. JOÃO II – Limpeza dos canos

1755 – Canalização metódica (colectores unitários em malha)

XX – Construção de Sistemas Separativos

1930 – Porto40as – parte do Barreiro50as – Beja, Caparica, Setúbal60as – Viseu, Tomar

60as, 70as – Lisboa, Elvas80 – Alcanena (fábricas de Curtumes)

C. Caparica – rede de fibrocimento com juntas estanque90as – C. Estoril

ETAR em Lisboa: Alcântara, Chelas e BeirolasVale do AveAlmada

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SISTEMAS DE ÁGUAS RESIDUAIS

- CONSTITUIÇÃO -

- Redes interiores dos edifícios

a1) Águas pluviais

a2) Águas residuais domésticas, industriais e comerciais

- Ramais de ligação à rede geral de drenagem

- Rede geral de drenagem incluindo: colectores, câmaras de visita, sarjetas de passeio e/ou sumidouros (em redes unitárias ou separativas de águas pluviais).

- Estações elevatórias e condutas de impulsão. Câmaras de parafusos de Arquimedes.

- Emissários e interceptores.

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- Estações de tratamento – Câmaras de retenção de areia e/ou gorduras.

- Exutores de lançamento e destino final – emissários submarinos.

- Descarregadores de tempestade.

- Sifões invertidos. Pontes – canal em viadutos.

- Obras especiais – atravessamentos.

- Túneis.

- Lagoas de amortecimento e retenção.

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Constituição dos Sistemas

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•• SISTEMA DE SANEAMENTO DA COSTA DO ESTORILSISTEMA DE SANEAMENTO DA COSTA DO ESTORIL

. . Pop. 1000 000 hab

. Interceptor ø1,5 m a ø2,5 m em 25 km

. Várias Estação Elevatórias e Emissários afluentes ao interceptor

. ETAR – Fase líquida enterrada, perto da Guia (Cascais)

. . Exutor Submarino para lançamento no mar

EXEMPLO DE SISTEMA

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Área de atendimento do Sistema de Saneamento da Costa do Estoril (Concelhos de Oeiras, Cascais e parte de Sintra e Amadora).

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Representação esquemática do Sistema de Saneamento da Costa do Estoril, com o interceptor, emissários afluentes (Jamor, Barcarena, etc.) e estações elevatórias das zonas baixas (▲).

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Classificação dos Sistemas

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Unitários

Constituídos por uma única rede de colectores onde são admitidas conjuntamente as águas residuais domésticas, comerciais e industriais, e águas pluviais; recolhem e drenam a totalidade das águas a afastar dos aglomerados populacionais.

Separativos

Constituídos por duas redes de colectores distintas, uma destinada à drenagem das águas residuais domésticas, comerciais e industriais, e uma outra à drenagem das águas pluviais ou similares.

MistosConstituídos pela conjugação dos dois tipos anteriores, em que parte da rede de colectores funciona como sistema unitário e a restante como sistema separativo.

Separativos parciais ou pseudo-separativos

Em que se admite, em condições excepcionais, a ligação de águas pluviais de pátios interiores ao colector de águas residuais domésticas.

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Classificação dos Sistemas

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Vantagens

É menos oneroso e de mais fácil construção.

Desvantagens

Os caudais em excesso quando chove e é ultrapassada a capacidade da ETAR são uma mistura de águas residuais comunitárias e pluviais, pelo que a sua rejeição no meio aquático pode acarretar problemas de poluição e contaminação.

É difícil manter condições hidráulicas de escoamento em tempo seco, (sedimentação de sólidos em suspensão, riscos de formação de gás sulfídrico, odores desagradáveis e corrosão do material dos colectores).

Quando ocorrem as primeiras chuvadas, após uma prolongada estiagem, afluem à ETAR elevadas cargas poluentes.

As sarjetas, os sumidouros e outros órgãos de entrada na rede têm, em geral, de ser sifonados.

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Escolha do Tipo de Sistema – Unitário Versus Separativo

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Desvantagens

O emissário, em sistemas unitários, mesmo de pequena dimensão, pode atingir um diâmetro significativo; nos sistemas separativos de águas pluviais o grande desenvolvimento do emissário pode ser evitado, desde que o caudal pluvial possa ser rejeitado numa linha de água próxima.

Nos sistemas unitários, os colectores têm de ser construídos com materiais resistentes à corrosão, verificando-se nos sistemas separativos de águas pluviais a situação oposta, dado que só transportam água de escoamento superficial, praticamente sem efeitos corrosivos.

Quando existir estação de tratamento a jusante do sistema, a sua capacidade terá de ser superior no caso de um sistema unitário, o que corresponde a um investimento inicial e custos de exploração superiores, mesmo que se recorra a descarregadores de tempestade.

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Escolha do Tipo de Sistema – Unitário Versus Separativo

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TRAÇADO EM PLANTA DE

SISTEMAS DE DRENAGEM

Colectores e câmaras de visita em arruamentos no núcleo urbano

Emissários e interceptores em regra, ao longo de linhas de vale (zonasbaixas)

Traçado condicionado pelo destino final das águas residuais

PRINCÍPIOS

a) Distância aos Núcleos Urbanos

a1) traçado ao longo de vales (rios)

a2) traçado ao longo da costa, como Estações Elevatórias (vizinhança do

oceano ou mares)

b) Afastamento da rejeição em zonas balneares

c) Rejeição em locais com boas condições de diluição e dispersão

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Traçado de sistemas

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A concepção e dimensionamento de um sistema de drenagem requer o desenvolvimento de um conjunto de actividades:

recolha de elementos de base para dimensionamento;

inquérito sobre os condicionalismos locais do projecto e sobre a área urbanizada abrangida;

escolha do tipo de sistema de drenagem mais adequado e do modo como se iráprocessar o tratamento das águas residuais ou o seu destino final, assim como dos componentes do sistema;

análise de soluções alternativas técnico-economicamente viáveis, a fim de encontrar uma situação de compromisso que permita resolver os principais problemas existentes;

dimensionamento de todos os colectores, em diâmetro e inclinação, e, de um modo geral, de todos os outros componentes do sistema correspondentes ao traçado escolhido, para os caudais de projecto.

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Concepção e Dimensionamento de Sistemas

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ASPECTOS A OBSERVAR NO TRAÇADO EM PLANTA DOS COLECTORES

1- Cartografia adequada: levantamento topográfico à escala 1/1000 ou 1/2000 da zona já

urbanizada e da zona da futura expansão, onde figura toda a informação adequada

(linhas de água, etc.).

2- O traçado é feito em função da topografia da zona (o escoamento é por gravidade),

natureza do terreno, interferência com outros serviços existentes (água, luz, telefones,

7) – Consulta de cadastro.

3- Depois do primeiro traçado em gabinete, deslocação ao local para recolher

informações mais detalhadas, entre elas:

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a) Melhor localização dos ramais de ligação (fachada versus retaguarda)

b) Natureza do terreno (areia, terra ou rocha dura ou branda).

c) Tipo de acabamento dos pavimentos.

d) Modo de atravessamento de linhas de água (pontes, viadutos, 7 etc.)

e) Traçado do emissário, ou emissários.

f) Níveis freáticos (problemas na execução da obra e cálculo dos caudais de

infiltração).

g) Se estiverem previstas estações elevatórias analisar se existe energia eléctrica e

estudar a localização do colector de recurso.

h) Mesmo que o projecto não inclua o estudo da estação de tratamento, analisar a

sua possível localização.

4- Localização das caixas de visita (ver aspectos a observar na localização das caixas de

visita).

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Caudal médio de dimensionamento:

Qcomunitário = Q pop + Q ind. + Q inf.

sendo:

Qcomunitário - caudal total a drenar pelo colector

Q pop - caudal atribuível à população

Q ind. - caudal atribuível à indústria

Q inf. - caudal de infiltração de águas subterrânease de afluências pluviais


Caudal de Dimensionamento

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Caudal de dimensionamento:

Q pop = Fh x ( ∑ Kr x População x Capitação )

sendo:

Fh - factor de ponta instantâneo (variável com a população);

Kr - coeficiente de afluência que varia (normalmente) de 0,70 a 1,0, que resulta de que nem toda a água consumida édrenada (perdas, regas, lavagens, etc.);

população - do ano 0 para verificação de auto-limpeza;

capitação - do ano horizonte para verificação da capacidade.

PopFh

605,1 +=


Caudal de Dimensionamento

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1 - É obrigatória a implantação de câmaras de visita:

a) Na confluência dos colectores;

b) Nos pontos de mudança de direcção, de inclinação e de diâmetro dos colectores;

c) Nos alinhamentos rectos, com afastamento máximo de 60 m e 100 m, conforme se

trate, respectivamente, de colectores não visitáveis ou visitáveis.

2 - Os afastamentos máximos referidos na alínea c) do número anterior podem ser aumentados em função dos meios de limpeza, no primeiro caso, e em situações excepcionais, no segundo.


Localização das Caixas de Visita

Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 155º / Câmaras de visita

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Caixas de Visita

Caixas de visita normalizadas

Caixas de visita para grandes

Diâmetros

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1 - A profundidade de assentamento dos colectores não deve ser inferior a 1 m, medida entre o seu extradorso e o pavimento da via pública.

2 - O valor referido no número anterior pode ser aumentado em função de exigências do trânsito, da inserção dos ramais de ligação ou da instalação de outras infra-estruturas.

3 - Em condições excepcionais, pode aceitar-se uma profundidade inferior à mínima desde que os colectores sejam convenientemente protegidos para resistir a sobrecargas.

3 - A implantação das condutas [de distribuição de água] deve ser feita num plano superior ao dos colectores de águas residuais e a uma distância não inferior a 1 m, de forma a garantir protecção eficaz contra possível contaminação, devendo ser adoptadas protecções especiais em caso de impossibilidade daquela disposição.

Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 137º


2 - Nas alterações de diâmetro [dos colectores] deve haver sempre a concordância da geratriz superior interior dos colectores, de modo a garantir a continuidade da veia líquida.



Localização e Traçado de Colectores

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em planta, o traçado dos colectores das duas redes deve apresentar sempre a mesma posição relativa, ou seja, o colector de águas residuais comunitárias sempre àdireita ou à esquerda do pluvial (refere-se que o Decreto Regulamentar nº 23/95, estipula, no ponto 5 do seu artigo 135.º, que “- para minimizar os riscos de ligações

indevidas de redes ou ramais, deve adoptar-se a regra de

implantar o colector doméstico à direita do colector

pluvial, no sentido do escoamento -”);

em perfil longitudinal, a soleira do colector pluvial deve ser localizada a uma cota superior à do extradorso do colector de águas residuais comunitárias;

em perfil transversal, devem ser fixadas distâncias mínimas, na horizontal e na vertical, entre os extradorsos dos colectores pluvial e de águas residuais comunitárias;

nas confluências, nos cruzamentos e nas mudanças de direcção, as caixas de visita devem ser implantadas com a disposição que se apresenta na Figura.

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Traçado de colectores / planta e perfil longitudinal


Localização e Traçado de Colectores

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1. Deverão ser observadas as características dos caudais a escoar, a sua variação, os seus valores extremos e as características dos sólidos transportados;

2. Caudais característicos de dimensionamento:

a) de ponta no início de exploração da rede, para a verificação das condições de auto-limpeza;

b) de ponta no ano horizonte de projecto, para avaliar da capacidade máxima do escoamento.

3. Auto-limpeza: condições de escoamento para o caudal de ponta (início de exploração da rede), tais que os sólidos depositados nas horas mortas possam ser arrastadas em horas de ponta.


Critérios de Dimensionamento Hidráulico-Sanitário

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4. Diâmetro mínimo (Art. 134)

D mín = 200 mm

5. Altura máxima do escoamento:

a) colectores domésticos

D ≤≤≤≤ 500 mm y máx / D = 0,50

D > 500 mm y máx / D = 0,75

b) colectores unitários e separativos pluviais

y máx / D = 1

6. Velocidade máxima de escoamento:

V máx = 3 ms-1 para colectores domésticos

V máx = 5 ms-1 para colectores unitários ou separativos

pluviais



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7. Inclinações mínimas e máximas por razões construtivas:

J mín = 0,3 % Regulamento Nacional (admitem-se inclinaçõesinferiores desde que seja garantido o nivelamento e o

poder de transporte);

J mín = 1/ D (mm) Norma Europeia;

J máx = 15% Regulamento Nacional (salvo dispositivosespeciais de ancoragem do colector)

8. Critério de auto-limpeza: Velocidade do escoamento para o caudal de ponta no início de exploração:

V ALimpeza = 0,6 ms-1 para colectores domésticos

V ALimpeza = 0,9 ms-1 para colectores unitários ou

separativos pluviais

Sendo inviáveis os limites referidos anteriormente, como sucede nos

colectores de cabeceira, devem estabelecer-se declives que assegurem

estes valores limites para o caudal de secção cheia.



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Perfil Longitudinal dos Colectores

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Se i ideal < i mínimo ⇒⇒⇒⇒ i mínimo(*)

Se i mínimo < i ideal < i máximo ⇒⇒⇒⇒ i ideal

(*) I ideal - inclinação que se obtém unindo a cota de soleira da caixa de visita de montante, com a cota da caixa de visita de jusante a que corresponde a profundidade mínima.


Selecção da Inclinação dos Colectores

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Se i ideal > i máximo ⇒⇒⇒⇒ i máximo

e recorrer a uma câmara de visita com queda.

Se colector a montante estiver a uma profundidade superior à mínima, adoptar um declive que traga o colector, a jusante, para a profundidade mínima regulamentar ou a exequível, face ao i mínimo aceitável.


Selecção da Inclinação dos Colectores

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Trechos com que arrancam com a profundidade mínima

i terreno < i mímima ⇒⇒⇒⇒ i mínimo

Regra geral:

i ideal < i mínimo ⇒⇒⇒⇒ i mínimo


Selecção da Inclinação dos Colectores / Exemplos

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Trechos com que arrancam com a profundidade mínima e

i mímima < i terreno < i máxima

Adoptar ⇒⇒⇒⇒ i terreno

Regra geral:i mínimo < i ideal < i máximo Adoptar ⇒⇒⇒⇒ i ideal



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Adoptar ⇒⇒⇒⇒ i mínimo

Adoptar ⇒⇒⇒⇒ i máximo



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inserção de um colector noutro deve ser efectuado no sentido do escoamento;

alinhar geratrizes interiores superiores (evitar regolfose entupimentos e garantir a continuidade da veia líquida);

quedas simples (se desnível ≤≤≤≤ 0,50 m) ou guiadas (se > 0,50 m);

se a profundidade da câmara de visita exceder os 5 m, construir um patamar de segurança a meio, com passagens não coincidentes.

1 - Nas redes separativas domésticas, a secção de um colector nunca pode ser reduzida para jusante.

2 - Nas redes unitárias e separativas pluviais, pode aceitar-se a redução de secção para jusante, desde que se mantenha a capacidade de transporte.


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Diâmetro e Outras Regras do Perfil Longitudinal

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1º cada troço entre duas caixas de visita deve ser dimensionado iniciando-se os cálculos por uma das caixas de visita de cabeceira, caminhando de montante para jusante e não se passando a qualquer troço de jusante sem ter concluído o dimensionamento de todos os troços a montante;

2º a determinação do diâmetro e da inclinação dos colectores deve ser feita em estreita ligação com o perfil longitudinal do terreno, em função das regras práticas enunciadas;

Critério

não Imperativo

3º a altura e a velocidade de escoamento devem ser inferiores ou iguais às máximas admissíveis, para o caudal de ponta no ano horizonte de projecto (Q fi);

4º a velocidade ou o poder de transporte devem ser superiores ou iguais aos mínimos exigidos (auto-limpeza), para o caudal de ponta no início de exploração da rede (Q in);

5º as inclinações dos colectores devem estar compreendidas entre limites mínimos e máximos por razões construtivas.


Procedimento e Metodologia de Dimensionamento

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Conhecidos I colector , D e Q dim :

a) calcular Q f e V f

b) determinar a relação Q dim / Q f

c) utilizar o ábaco das propriedades hidráulicas das secções circulares:

curva de QQ dim / Q f y / D ⇒⇒⇒⇒ y

curva de Vy / D V / V f ⇒⇒⇒⇒ V

d) utilizar o ábaco das propriedades hidráulicas das secções circulares:


Dimensionamento Hidráulico de cada Trecho de Colector

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Características Hidráulicas do Escoamento

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Q = Ks x S x R 2/3 x J 1/2

Q = 2 -13/3 x Ks x θθθθ-2/3 ( θθθθ – sin θθθθ ) 5/3 x D 8/3 x J 1/2

4,06,1

6,0

1 063,6 n

s

nn DJK

Qsen θθθ

−

+

+=



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...

2-3

1-2

[m/s][L/s][N/m2][m/s][-][m/m][mm][L/s][L/s][-][L/s]AcumuladaAfluente[-]

V sc

Q sc

τReal

V real

h/DIDQ pt

Q inf

f p

Q m

População [hab]Trecho

• Um Quadro para Dimensionamento com Qponta do Ano 40;

• Um Quadro para Verificação para Qponta do Ano 0.

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Câmaras com diâmetro interior (D i) função da profundidade (H):

H < 2,5 m D i = 1,00 m

H > 2,5 m D i = 1,25 m

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Caixas de Visita / Corpo e Coberturas

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Caixas de Visita / Soleiras, Quedas Suaves e Quedas Bruscas

Saneamento I - 43


Caixas de Visita / Soleiras, Quedas Suaves e Quedas Bruscas

Saneamento I - 44


Caixas de Visita / Dispositivos de Fecho e Degraus Normalizados

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Câmaras de Corrente de Varrer

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