Conforme definido pela ABNT (1986, p. 1), o estudo de concepção é o “estudo de arranjos das diferentes partes de um sistema, organizadas de modo a formarem um todo integrado e que devem ser qualitativa e quantitativamente comparáveis entre si para a escolha da concepção básica” às vistas dos aspectos técnico, econômico e financeiro.
De acordo com NUVOLARI et al. (2003, p. 39) o planejamento deve ser o primeiro passo para a concepção de um sistema de esgoto sanitário. Em termos dos requisitos sobre a área estudada, devem ser avaliadas a informações “geográficas e hidrológicas, demográficas, econômicas, tanto do sistema de esgoto sanitário como de outros sistemas urbanos existentes, do uso do solo e dos planos existentes da sua ocupação”.
Para a implantação de um sistema de esgoto sanitário, é necessário o desenvolvimento de uma série de atividades, tais como: dados e características da comunidade; análise do sistema de esgoto sanitário existente; estudo demográfico e de uso e ocupação do solo; critérios e parâmetros de projeto; cálculo das contribuições; formulação das alternativas de concepção; estudo dos corpos receptores; pré-dimensionamento das unidades do sistema, como rede coletora, coletor tronco, interceptor e emissário, estação elevatória e linha de recalque e estação de tratamento de esgoto; estimativa de custo; comparação técnico- econômica e ambiental das alternativas; peças gráficas do estudo; memorial de cálculo. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
2.4.1 Critérios e parâmetros de projeto
Para a concepção de um sistema de esgotamento sanitário devem ser considerados e justificados os seguintes critérios e parâmetros:
Consumo efetivo “per capta” – em função do consumo medido, efetuar a previsão da evolução desse parâmetro;
coeficientes de variação ( , , ); coeficiente de contribuição industrial; coeficiente de retorno esgoto/água; taxa de infiltração;
carga orgânica dos despejos domésticos e industriais; níveis de atendimento no período de projeto;
alcance do estudo igual a 20 anos (justificar nos casos excepcionais);
coeficiente: habitantes/ligação. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011, p. 8) 2.4.2 Cálculo das vazões
Segundo Tsutiya e Além Sobrinho (2011) no Brasil, projeta-se o sistema de esgotamento sanitário considerando-se o tipo separador absoluto e que pode ser lançado ao sistema coletor o esgoto sanitário constituído de esgoto doméstico, águas de infiltração e despejos líquidos industriais.
2.4.2.1 Esgoto doméstico
Para o cálculo da contribuição de esgoto é necessário analisar a população de projeto, a contribuição per capita, o coeficiente de retorno esgoto/água e os coeficientes de variação de vazão. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
População da área de projeto
Nuvolari (2003, p. 49) afirma que a população “é o principal parâmetro para o cálculo das vazões de esgoto doméstico” e que “devem ser consideradas as populações atuais, de início de plano, e as futuras, de fim de plano, estimadas para o alcance do projeto”.
Para o estudo da população, de acordo com Tsutiya e Além Sobrinho (2011), é fundamental avaliar a qualidade das informações, o efeito do tamanho da área e o período de tempo projetado, e compatibilizar as projeções realizadas. Existem diversos métodos de estudos demográficos para estimar a população de projeto.
Contribuição per capita
A contribuição de esgoto está diretamente ligada ao consumo de água, o qual é um parâmetro de alta variabilidade, que depende de diversos fatores, tais como a cultura e hábito de higiene pessoal da população, a quantidade de micromedição do abastecimento, os tipos de aparelhos hidráulico-sanitários das residências, preço da tarifa, índices de industrialização, temperatura da região e outros. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
A contribuição per capita de esgoto é definida pelo Tsutiya e Além Sobrinho (2011, p. 49) como “o consumo de água efetivo per capita e o consumo de água multiplicado pelo coeficiente de retorno”.
Coeficiente de retorno
Tsutiya e Além Sobrinho (2011, p. 52) estabelecem que o coeficiente de retorno “é a relação entre o volume de esgotos recebido na rede coletora e o volume de água efetivamente fornecido à população”. O coeficiente normalmente varia entre 0,5 e 0,9, dependendo das características da região, por exemplo, as áreas residenciais pouco verticalizadas tendem a ter valores menores. A NBR 9.648 da ABNT (1986) recomenda utilizar o valor de 0,8.
Coeficientes de variação da vazão
A partir dos dados de população, consumo de água e coeficiente de retorno, é possível calcular a vazão média de esgoto doméstico. A variação da vazão ocorre de acordo com a demanda das horas do dia, dos dias, meses e estações do ano. (NUVOLARI et al., 2003)
Os coeficientes relevantes para a concepção dos sistemas de esgotos são:
, coeficiente de máxima vazão diária – é a relação entre a maior vazão diária verificada no ano e a vazão média diária anual;
, coeficiente de máxima vazão horária – é a relação entre a maior vazão observada num dia e a vazão média horária do mesmo dia;
, coeficiente de mínima vazão horária – é a relação entre a vazão mínima e a vazão média anual. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011, p. 53)
2.4.2.2 Infiltrações
Segundo Nuvolari (2003) as infiltrações são contribuições indevidas de água que chegam às redes de esgoto através das juntas das tubulações, das imperfeições das paredes condutos, ou pelas estruturas de poços de visita, estações elevatórias e outros. Tsutiya e Além Sobrinho (2011) afirmam que as infiltrações ainda podem ser oriundas de ligações acidentais ou clandestinas que encaminham a água da chuva para a rede coletora.
A NBR 9.649 sugere que somente as águas de infiltração sejam consideras no dimensionamento das redes coletoras de esgotos. E na ausência de dados locais confiáveis, a norma admite que sejam utilizados 0,05 a 1,0 l/s.km, desde que justificados. (ABNT, 1986)
Enquanto a NBR 12.207 propõe que ainda sejam consideradas as contribuições pluviais parasitárias na elaboração dos projetos dos extravasores e interceptores. “a contribuição pluvial parasitária deve ser determinada com base em medições, locais. Inexistindo tais medições, pode ser adotada uma taxa cujo valor deve ser justificado e que não deve superar 6 l/s.km de coletor contribuinte ao trecho em estudo”. (ABNT, 1992, p. 2)
2.4.2.3 Despejos industriais
Tsutiya e Além Sobrinho (2011) alertam que é fundamental analisar a contribuições e as características das indústrias localizadas na área de abrangência, bem como a qualidade e quantidade dos efluentes lançados, a fim verificar a necessidade de pré-tratamento. O efluente industrial in natura, que pode causar danos à saúde, interferência no sistema de tratamento, obstrução nas tubulações e equipamentos, que afetem a resistência das estruturas, ou apresente temperatura acima de 45°C, não deve ser lançado na rede coletora.
No caso das indústrias já existentes, as estimativas de vazão devem ser realizadas junto ao empreendimento. Entretanto, quando há necessidade de projetar vazões para indústrias que serão instaladas futuramente, adota-se valores entre 1,15 a 2,30 l/s.ha, ou 0,35 l/s.ha para aquelas indústrias que não apresentam grandes quantidades de água no seu processo de produção. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
2.4.2.4 Vazão de esgoto sanitário
De modo geral, a vazão de esgoto sanitário é definida através dos dados de população, contribuição per capita ou por economia, coeficiente de retorno, coeficientes de variação da
vazão, águas de infiltração e rejeitos líquidos industriais. O cálculo da vazão é dado através da Equação 1. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
Equação 1 - Vazão de esgoto sanitário
Onde:
Q = vazão de esgoto sanitário (l/s); Qd = vazão doméstica (l/s);
Qinf = vazão de infiltração (l/s);
Qc = vazão concentrada (l/s).