Departamento de Hidráulica e Saneamento

Caderno de Sistemas Prediais Hidráulicos Sanitários

Professor Daniel Costa dos Santos

Departamento de Hidráulica e Saneamento

Universidade Federal do Paraná

I SIST EM A PREDI AL D E ÁGU A FRI A E ÁGU A QUENT E

1 APRESENT AÇ ÃO D O SIST EM A

Em termos de função básica do Sistema Predial de Água Fria (SPAF), é imprescindível o atendimento de demandas relativas a vazão, a pressão e a qualidade da água nos pontos de consumo, no sentido de propiciar ao usuário um uso "confortável" da mesma. Para tanto, os seguintes requisitos de desempenho devem ser atendidos:

- O sistem a, em toda sua extensão, deve preservar a potabilidade da água, de acordo com a Portaria nº 2419,2011 do Ministério da Saúde. - O correto dim ensionam ento do sistem a deverá garantir o f ornecim ento

de água nos pontos de utilização, de acordo com a necessidade de cada aparelho sanitário, de f orm a que a distribuição seja f eita em quantidade adequada e contínua, e que suas pressões e velocidades estejam com patíveis com o sistem a. Assim , o sistem a poderá prom over a econom ia de água e energia.

- A instalação deverá ser f eita de m aneira que f acilite a m anutenção e, se possível, que evite n íveis de ruído excessivos para o am biente. - Por f im , o sistem a deverá proporcionar o conf orto e exigências

desejados pelo usuário.

Quanto a constituição geral , os sistem as prediais de água fria apresentam os seguintes com ponentes:

a) Fonte de Abastecim ento d e Água: Abastece o sistem a predial de água fria. Pode ser um sistem a público ou privado de abastecim ento, cuja água pode ter origem superf icial ou subterrânea.

b) Ram al Predial: conecta a rede pública de distribuição ao hidrôm etro, esse localizado no cavalet e.

c) Cavalete: Instalação contendo tubulações, conexões e registros na qual é instalado o hidrôm etro.

d) Hidrôm etro: dispositivo destinado a m edir o consum o de água na edif icação.

e) Alim entador Predial: conecta o hidrôm etro ao reservatório inf erior, ou ao reserva tório superior ou, diretam ente, à rede predial de distribuição.

f) Instalação Elevatória: Instalação com posta de conjunto elevatório (m oto-bom ba ou hidropneum ático) e tubulações, destinada a recalcar água de um ponto de cota inf erior, reservatório inf erior p or exem plo, a um ponto de cota superior, com o o reservatório superior.

g) Reservatórios: Caracterizam o sistem a indireto de água f ria. Reservam água para os horários de "pico" de consum o e para os intervalos de interrupção de abastecim ento da rede pública de distribuição. Podem ser inf eriores (RI) ou superiores (RS).

h) Rede Predial de Distribuição: Conectada ao reservatório superior, ou ao reservatório inf erior ou diretam ente ao alim entador predial. Na existência de reservatório superior, tal rede é com posta p or barrilete, colunas de distribuição, ram ais de distribuição e sub -ram ais. Na ausência de reservatório inf erior, a rede predial de distribuição contém o próprio alim entador predial, ram ais e sub -ram ais de distribuição. i) Barrilete: Conecta o reservatório superior às colunas de distribuição. j) Colunas de Distribuição: Conectam o barrilete aos ram ais de

distribuição.

k) Ram ais de Distribuição: Conectam as colunas aos sub -ram ais. l) Sub-Ram ais: Conectam os ram ais aos pontos de consum o.

m ) Pontos de Consum o: Constam dos aparelhos e equipam entos sanitários, com o as bacias sanitárias, bidês, lavatórios, etc.

Apresentada a constituição geral dos sistem as prediais de água f ria, a tipologia dos m esm os é a seguinte:

. Direto : a distribuição ocorre diretam ente da rede pública até o ponto de consum o. Com o neste sistem a não existem reservatórios, recomenda -se sua utilização som ente em casos em que haja conf iabilidade no sistem a de abastecim ento quanto a sua regularidade (atendim ento sem interrupções) e adequabilidade (va zão , pressão e qualidade da água distribuída). Observar f igura a seguir.

F ig u ra : Sis tem a Diret o (Belinazo, 2002)

. Indireto: Caracterizado pela existência de reservatório(s). Recom enda -se a concepção desse sistem a quando a pressão dinâm ica e, ou, a va zã o pro piciada pelo sistem a de abastecim ento não f or suf iciente para atender o RS ou, ainda, quando não houver conf iabilidade na regularidade de f ornecim ento de água pelo m esm o. Quando a pressão dinâm ica e, ou, a va zão n ão f or suf iciente, f az -se necessário um RI, instalação elevatória e RS, conjunto esse que conf igura um sistem a indireto com RI e RS. No caso da a va zão não ser suf iciente e, ou, houver irregularidade no abastecim ento de água, m as contudo houver pressão dinâm ica necessária para atender o RS, o siste m a será indireto com RS apenas. Observar que no caso específ ico de edif icações de m enor altura (casas, sobrados, etc), o sistem a de abastecim ento usual é o sistem a indireto com reservatório superior apenas, o qual é abast ecido utilizando som ente a pressã o de água f ornecida pela concessionária. O sistem a direto é norm alm ente dispensado pela irregularidade no abastecim ento de água sendo, o que conduz a adoção de reservatórios com capacidade mínim a igual ao consum o diário da edif icação. As f iguras seguintes ilustram estes sistem as.

Figura: Sistema Indireto sem Recalque (Belinazo, 2002)

Sistema Indireto com Recalque (Belinazo, 2002)

Quanto ao Sistema Predial de Água Quente (SPAQ) sua função básica é o atendimento de demandas relativas a vazão, a pressão, a temperatura e a qualidade da água nos pontos de consumo, no sentido de propiciar ao usuário um uso "confortável" da mesma. Para tanto, os seguintes requisitos de desempenho devem ser atendidos, além daqueles já apresentados para o SPAF:

- garantia de tem peratura adequada para a água no ponto de consum o; - otim izar o consum o de energia no aquecim ento de água.

Quanto a constituição geral , os sistem as prediais de água quente apresentam os com ponentes com uns com o sistem a predial de água fria, além dos seguintes com ponentes específ icos:

- Aquecedor: aparelho destinado a aquecer a água. - Misturador: utilizado para m isturar água quente e fria.

- Reservatório de água quente: destinado a reservar a água quente que será distribuída.

- Respiro: serve com o saída de ar e/ou vapor de um a instalação.

- Tubulação de retorno: tubulação que conduz água quente de volta ao reservatório ou aquecedor.

- Válvula de retenção: dispositivo que perm ite escoam ento de água e m um a única sentido.

- Válvula de segurança de tem peratura: destinado a evitar que a temperatura da água ultrapasse determinado valor.

Apresentada a constituição geral dos sistem as prediais de água quente, a tipologia dos m esm os é a seguinte:

Sistema individual:

Consiste na alimentação de um ponto de utilização, sem necessidade de uma rede de água quente. Destacam-se os aquecedores à eletricidade nos quais a resistência elétrica é acionada automaticamente pelo próprio fluxo de água. Já os aquecedores a gás combustível apresentam um queimador que é acionado por uma chama piloto quando da passagem do fluxo de água. Sistema Central Privado

Consiste de um equipamento responsável pelo aquecimento da água e uma rede de tubulações que distribuem a água aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a uma mesma unidade (ex.: apartamento). As fontes energéticas são o gás combustível, eletricidade, óleo combustível, entre outros. Os aquecedores podem ser instantâneos (ou de passagem), onde a água é aquecida à medida que passa pela fonte de aquecimento, sem requerer acumulação, ou de acumulação, onde existe a acumulação do volume de água a ser aquecido. A distribuição é constituída por ramais que conduzem a água aquecida desde o equipamento de aquecimento até os diversos pontos de consumo.

Sistema Central Coletivo

Consiste de um equipamento responsável pelo aquecimento da água e uma rede de tubulações que distribuem a água aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a mais de uma unidade (ex.: prédio de apartamentos). As fontes energéticas são gás combustível, eletricidade, óleo combustível, entre outros, como a energia solar. Uma vez que o equipamento de geração de água quente em questão abastece várias unidades, está implícita a necessidade de acumulação do volume a ser aquecido. Quanto à modalidade de distribuição, o sistema central coletivo pode ser classificado em ascendente, descendente e misto.

2 CONCEPÇ ÂO E PROJETO

Inicialmente concebe-se um SPAF estabelecendo-se uma configuração a qual deverá ter um desempenho adequado diante das diversas solicitações previstas. A concepção considerará as necessidades do usuário e as condições sob as quais estarão submetidos os sistemas como, por exemplo, as pressões dinâmicas disponibilizadas pelo sistema de abastecimento. Devem ser consideradas igualmente nesta fase fatores como a integração deste sistema com os demais da edificação, a normalização vigente, materiais e componentes disponíveis no mercado, etc.

Quanto as interações do sistema predial de água fria com os demais sistemas do edifício, observar que as mesmas impõem restrições para que haja uma certa harmonia entre os mesmos. Não obstante, a própria configuração do SPAF igualmente requer considerações. Por exemplo, pode ser recomendável a concepção de mais colunas de distribuição ao invés de adotar-se ram ais longos, assim com o deve -se conceber um a coluna de distribuição apenas para as válvulas de descarga das bacias sanitária.

Para o SPAQ constam de considerações semelhantes àquelas já abordadas para o SPAF. No entanto, questões como segurança do usuário e economia de energia devem ser imperiosas na concepção do SPAQ. A adequação da posição dos aquecedores, onde a ventilação mínima deve ser considerada, é um fator primordial para a segurança. Já o isolamento térmico das tubulações deve ser adequadamente projetado de maneira a evitar o desperdício de energia calorífica e garantir conforto ao usuário.

Para a elaboração do projeto de água fria, as seguintes etapas devem ser consideradas a concepção, o dimensionamento, a confecção dos elementos gráficos, a quantificação e o orçamento, a elaboração dos memoriais descritivos e de cálculo, as especificações e a elaboração do projeto “como construído” (as built).

Concebidos os SPAF e SPAQ e definidas as respectivas configurações, procede-se o dimensionamento dos mesmos sendo que as dimensões obtidas deverão atender as solicitações previstas. Concluído o dimensionamento do sistema, elabora-se o projeto para a produção o qual consta de simbologia utilizada, das representações gráficas e de um conjunto de documentos. A representação gráfica deve conter basicamente o seguinte:

- planta baixa da cobertura, do pavimento tipo, do térreo e do subsolo, apresentando os tubos de queda, ramais, desvios, colunas de ventilação e dispositivos diversos. - planta baixa do pavimento inferior apresentando os subcoletores, coletores, dispositivos de inspeção, pontos de emissão dos esgotos sanitários, entre outros detalhes específicos.

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

- plantas dos ambientes sanitários apresentando o traçado e diâmetros das tubulações

- detalhes específicos

Conforme BAZZO e PEREIRA (1993), o memorial descritivo deve basicamente apresentar as características da solução proposta. As justificativas dos métodos e técnicas para atingir tal solução também devem ser apresentadas. A memória de cálculo consta da apresentação de todo o dimensionamento e as respectivas referências normativas. As especificações técnicas devem conter basicamente a especificação comercial dos materiais e os detalhes construtivos, entre outras informações julgadas importantes. Na sequência realiza-se a quantificação e o orçamento dos componentes do sistema. O projeto “as built”, por fim, registrará aqueles detalhes executivos que não seguiram o projeto de produção, visando-se assim ter o registro fiel do sistema instalado.

3 DIM ENSION AM ENTO

Quanto ao aspecto do requisito "quantidade de água", o dim ensionam ento considera a seguinte sequência: Estimativa do Consumo Diário (Cd), Dimensionamento do Ramal e Alimentador Predial, Dimensionamento do Hidrômetro e Cavalete (Definido pela Concessionária), Dimensionamento dos Volumes dos Reservatórios, Dimensionamento do Sistema Elevatório, Dimensionamento da Rede de Distribuição, Determinação do Nível Mínimo de Água (NAmin) no Reservatório Superior, Verificação das Pressões no Sistema de Distribuição.

3.1 Caracterização e Estimativa do Consumo Diário de Água

A Caracterização do Consumo Diário de Água trata do estabelecimento e da organização de um conjunto de procedimentos visando a caracterização temporal e funcional do consumo de água. A caracterização temporal baseia-se no levantamento do histórico do consumo, enquanto a funcional é aqui admitida como a parametrização do consumo em função dos diversos usos e desperdícios pertinentes na edificação.

O levantamento do histórico do consumo é de extrema importância pois permite avaliar, ao longo do tempo, as influências do comportamento do consumidor, do desempenho dos sistemas prediais de água fria e quente, da sazonalidade, entre outras variáveis, sobre o consumo de água. Para tanto, com base no levantamento em questão, existem modelos estatísticos de previsão de demanda de água, os quais possibilitam previsões de curto, médio e longo prazo (BILLINGS; JONES, 1996). A parametrização do consumo de água na edificação conta da discriminação do consumo por uso. No Documento Técnico de Apoio A1, do PNCDA (1998), é apresentado uma caracterização do consumo para um apartamento apenas situado em conjunto residencial para população de baixa renda, onde na Tabela 1 são apresentados os respectivos dados desta parametrização.

Tabela 1: Parametrização do Consumo da Água nas Edificações Domiciliares

Aparelho Sanitário* AWWA (%) PNCDA (%)

Bacia Sanitária 26,1 5,0

Chuveiro 17,8 55,0

Banheira 1,8 -

Lavatório e Pia de Cozinha 15,4 26,0

Lavadora de Pratos 1,4 -

Lavadora de Roupas 22,7 11,0

Perdas Físicas 12,7 -

Outros 2,1 3,0

* Tabela adaptada de dados apresentados em GELT (2001) e PNCDA (1998)

Não obstante, a American Water Works Association (AWWA), conforme WATERCASA (2001), apresenta dados sobre domicílios americanos, conforme Tabela 2.

Tabela 2: Parametrização do Consumo em Domicílios Americanos (galões/hab.dia) Aparelhos Sanitários* Sem Conservação Com Conservação

Bacia Sanitária 19,3 9,3

Chuveiro 17,2 11,1

Lavatório e Pia da Cozinha 11,4 11,1

Banheira 1,3 1,3 Lavadora de Pratos 1,0 1,0 Lavadora de Roupas 16,8 11,8 Perdas 9,4 4,7 Outros usos 1,6 1,6 Total 74,0 51,9

capita diário de água e da população do prédio. A Tabela 3 apresenta um exemplo de um conjunto de valores que relaciona o consumo diário per capita de água “qe” com o tipo de edificação. Assumido um valor para qe e para uma dada população é possível estimar o consumo diário de água.

Tabela 3: Consumo Diário per Capita

Tipo de Edificação qe (l/per capita/d)

Alojamentos 80

Casas Populares 120

Residências Padrão Médio 150

Apartamentos 200 Hotéis 120 Escolas 50 Edifícios Comerciais 50 Edifícios Públicos 50 Escritórios 50 Fonte: CREDER, 1995.

3.2 Ramal e Alimentador predial

O dimensionamento do ramal e alimentador predial depende do consumo diário e da faixa de velocidade do escoamento na tubulação, a qual usualmente adotada estende-se de 0,6 a 1,0 m/s. O dimensionamento do diâmetro do ramal predial é dado pela equação da continuidade, a saber, Drp = ( 4 . Q /  . V ) 0,5 . Para o diâmetro do alimentador predial, por sua vez, é adotado aquele dimensionado para o ramal predial.

3.3 Hidrômetro e Cavalete

A especificação do hidrômetro, assim como as especificações do cavalete, são dados pela concessionária. Para tais especificações são considerados o consumo diário e os diâmetros definidos para o ramal e alimentador predial.

3.4 Volumes dos Reservatórios

Pela abordagem prática, o dimensionamento dos volumes dos reservatórios considera o consumo diário, o volume de incêndio e o volume de emergência. O equacionamento usual é o seguinte:

Vrs = 0,4 Cd + Vi; Vri = 0,6 Cd + Nd . Cd; Sendo,

Vrs: Volume do Reservatório Superior; Vri: Volume do Reservatório Inferior; Cd: consumo diário;

Vi: volume de reserva de incêndio;

Nd: Número de dias sem abastecimento á edificação.

Já conforme o Corpo de Bombeiros do Estado do Paraná, o volume de reserva de incêndio deve ser estimado pela seguinte equação:

Vi = (0,93 . C . A0,5) Sendo,

A: área total sob risco de incêndio (m2)

Para a definição do coeficiente C da equação anterior faz-se necessário inicialmente definir a classe de risco da edificação sob estudo. Para uma edificação multifamiliar de uso residencial, por exemplo, sua classificação é Grupo A, Divisão A2, conforme Tabela 01 do Anexo do CÓDIGO DE SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO E PÂNICO (CSCIP) do Corpo de Bombeiros do Paraná. Não obstante, no mesmo Código e Anexo, a Tabela 03, a seguir reproduzida como Tabela 4, apresenta a classificação dos riscos.

Tabela 4: Classificação das edificações e áreas de risco quanto à carga de incêndio J/m2 Risco Leve Risco Moderado Risco Elevado até 300MJ/m² Entre 300 e 1.200MJ/m² Acima de 1.200MJ/m² Fonte: Corpo de Bombeiros do Paraná

Na sequência, na Tabela 02 “Aplicabilidade dos Tipos de Sistemas”, da Norma de Procedimento Técnico “Sistemas de hidrantes e de mangotinhos para combate a incêndio” (NPT 022) do Corpo de Bombeiro do Paraná, são apresentadas as classificações das edificações em função do tipo de risco. No caso de uma edificação multifamiliar de classificação A2, por exemplo, o risco é considerado leve. Diante destas condições de contorno, o coeficiente C é dado conforme Tabela 04 da NPT 022, a seguir reproduzida como Tabela 5:

Tabela 5: Valores de “C” para a determinação do volume do reservatório de incêndio

Classe do Risco Construções

Risco Leve Risco Moderado Risco Elevado

Combustíveis* Resistentes ao Fogo Incombustíveis 1,04 0,38 0,26 1,39 0,65 0,41 1,44 0,78 0,50

*Combustíveis: edificações construídas em madeira; Resistentes ao fogo: edificações construídas em alvenaria de tijolos ou outros materiais que opõem resistência ao fogo; Incombustíveis: edificações construídas totalmente em concreto.

Fonte: Corpo de Bombeiros do Paraná

Observar que admitindo uma edificação multifamiliar construída em alvenaria de tijolos, tem-se que a construção é resistente ao fogo e que o risco é leve, condicionantes estas que convergem para o valor de 0,38 para o coeficiente C, de acordo com a Tabela 5.

Para o SPAQ Quanto ao aspecto do requisito "quantidade de água", o dimensionamento apresenta a mesma sequência já apresentada para o dimensionamento do SPAF. No entanto deve ser abordado ainda a questão do dimensionamento dos aquecedores. Neste caso, tem-se a mesma situação do sistema predial de água fria, apenas levando-se em conta que, em termos de sistemas prediais de água quente, importa não somente a vazão unitária, mas também a temperatura de utilização. Neste sentido, deve ser considerada a equação das misturas, qual seja:

m1 . ti1 + m2 . ti2 = (m1 + m2) tf       VAQ TAQ VAF TAF VMIST TMIST

onde:

TAQ = temperatura da água quente no aquecedor. (Ex: 70 o

C) VAQ = volume de água quente para consumo diário a 70

o

C (incógnita) TAF = temperatura da água fria no inverno. (Ex:15

o

C) VAF = volume de água fria

TMIST = temperatura da água morna no ponto de consumo. (Ex: 42 o

C)

VMIST = volume de água morna utilizada, o qual o próprio consumo diário de água morna.

Então, 70 . VAQ + 15 (VMIST - VAQ) = 43 . VMIST

Ou, VAQ = 0,51 V MIST

Ou seja, neste exemplo observa-se que aproximadamente 50% do consumo diário de água morna deve ser reservado como água quente.

Quanto ao aspecto "qualidade", a temperatura da água nos reservatórios também é um fator importante a ser considerado pois é sabido que em águas mornas, fato este corrente nos reservatórios superiores, há possibilidade de crescimento da bactéria Legionella, a qual é patogênica. (DAUGHERTY, 2000).

3.5 Sistema Elevatório

O sistema é composto pelo poço de sucção, tubulação de sucção, conjunto moto-bomba, tubulação de recalque e reservatório elevado. A figura abaixo ilustra tal configuração.

Figura: Sistema Elevatório (afogado)

As bombas são máquinas hidráulicas são sistemas que podem fornecer energia ao escoamento. Especificamente, sistemas de bombeamento são equipamentos que transformam energia elétrica em energia mecânica e esta em energia hidráulica (energia cinética e de pressão). São muito usadas no Saneamento, em especial para os sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário, e em sistemas prediais.

Para a especificação da bomba, considerando que deva ser priorizado o critério de eficiência na transformação da energia mecânica, oriunda do rotor, em energia hidráulica, a ser disponibilizada à tubulação de recalque, faz-se necessária a definição do ponto de trabalho desta bomba. Assim, conforme figura a seguir, observa-se que a interseção entre as curvas de do sistema e da bomba ocorre no denominado ponto de trabalho do sistema bomba-conduto de recalque. Neste ponto de trabalho a operação ocorre na vazão Q0 e a pressão AMT0, para um rendimento  e uma potência P consumida pela bomba. No entanto, a bomba não operará sempre no ponto ótimo em função de condicionantes como o envelhecimento dos tubos, a variação da velocidade de rotação e do diâmetro do rotor, a variação nos níveis do líquido, a operação de registros e a variação de demanda. Assim sendo, admite-se que a bomba funcione dentro de uma faixa Q1 x AMT1 até Q2 x AMT2, onde, fora desta, o rendimento

operacional diminui.

2

B 1

AMTs=DGs-PCs

(pressão na entrada da bomba)

linha piezomé

tric_a

PCs DGs

Outro aspecto importante nos sistemas elevatórios é a cavitação. Este fenômeno ocorre quando na tubulação de sucção a pressão absoluta for menor que a pressão de vapor da água (PABS < PVAPOR). Assim, as bolhas de vapor formadas no interior explodirão em função

justamente da pressão no interior da bolha (Pvapor) ser maior que a pressão absoluta que a envolve. Esta explosão projetará gotículas de água sobre a superfície interna da bomba, erodindo-a e danificando-a.

Quanto ao dimensionamento do sistema elevatório deve ser considerado sua configuração, o tempo de funcionamento da bomba e a vazão aduzida. Dadas estas variáveis introdutórias, é possível dimensionar os diâmetros das tubulações e a altura manométrica total. Para a determinação do diâmetro de recalque dimensiona-se o diâmetro econômico pela Equação de Bresse, a qual é Dr = 1,3 . Qr 0,5. 0,25 sendo Qr a vazão de recalque e  = t / 24 horas cuja variável t é o tempo de funcionamento da bomba. A NBR 5626 recomenda t entre 01 e 06 horas. Estimado o diâmetro de recalque admite-se o diâmetro de sucção sendo 01 diâmetro comercial superior aquele.

Portanto, para uma dada vazão de recalque, estando definidos os diâmetros do sistema elevatório, assim como todas as conexões e válvulas pertinentes, é possível estimar a altura manométrica total. Esta estimada é possível definir a potência necessária ao conjunto motobomba para o qual se deve obter o maior rendimento energético possível. A potência do conjunto elevatório é dada pela seguinte equação:





.

75

H

Q

P







Onde, : Peso específico da água (água bruta ou esgoto  = 1000 kgf/m3); Q: Vazão da água (m3/s); HMAN.: Altura manométrica (mca) ; : Rendimento global do conjunto elevatório, sendo 

= motor. bomba . Observar que a equação acima, na realidade é a potência fornecida pelo motor.

Portanto, para estimar a potência da bomba é necessário apenas a equação que segue:

Bomba MAN B

H

Q

P





.

75







3.6 Rede de Distribuição

Quanto a rede predial de distribuição, para definir os diâmetros dos ramais, colunas e barrilete pelo Método dos Pesos ou Método Estatístico. O consumo máximo provável é usualmente dimensionado pelo método dos Pesos Relativos, conforme preconizado pela norma "Instalação Predial de Água Fria - NBR 5626". Porém, é consenso que este método normalmente superestima a vazão do projeto e, consequentemente, superestima os diâmetros das tubulações. Todavia, existe uma série de modelos estatísticos que podem possibilitar uma estimativa mais realista da vazão de projeto, fato este que poderia atenuar as superestimativas Os pesos preconizados pela NBR 5626 encontram-se reproduzidos na figura.a seguir.

Figura: da NBR 5626 para Pesos relativos para os pontos de utilização (ABNT)

Estimada a vazão de projeto, para o dimensionamento das tubulações da rede de distribuição admite-se inicialmente V= Vmáx = 3,0 m/s, onde este valor é estabelecido na NBR 5626 e conduz a diâmetros menores. Assim sendo, os valores dos respectivos diâmetros (D) é o diâmetro calculado por D = (4 . Q /  . V) 0,5 .

3.7 Determinação do Nível Mínimo de Água (NAmin) no Reservatório Superior e Verificação das Pressões no Sistema de Distribuição

Outra questão importante é a determinação do NAmin no RS, pois é através deste nível que são determinadas as pressões disponíveis na rede de distribuição. Tais pressões disponíveis devem atender, conforme a NBR 5626, as pressões admissíveis no sistema de distribuição (aparelhos sanitários e rede de distribuição). As pressões admissíveis são as seguintes: Pressão Dinâmica Mínima:

Caixa de Descarga: 0,5 mca ; Válvula de Descarga: 1,5 mca Demais Aparelhos: 1,0 mca ; Rede de Distribuição: 0,5 mca Pressão Estática Máxima: Em qualquer ponto da rede o admitido é 40 mca.

As pressões disponíveis nos pontos de consumo devem superar as pressões dinâmicas mínimas enquanto as pressões estáticas não devem ultrapassar a pressão estática máxima. Para tanto, a definição de volumes e cotas dos reservatórios superiores, o cálculo adequado dos diâmetros das tubulações, o atendimento das pressões dinâmicas mínimas de cada aparelho sanitário, entre outras variáveis, é de fundamental relevância na confecção do projeto. Para o caso de pressões estáticas superiores a 40 mca podem ser utilizadas válvulas redutoras de pressão, conforme o exemplo ilustrado na figura a seguir.

3.8 Condicionantes referentes a qualidade da água

Em relação ao aspecto qualitativo, o dim ensionam ento deve considerar f enôm enos relacionados ao im pacto à qualidade da água potável. No caso da qualidade da água, cumpre inicialmente comentar que água potável é definida como aquela que atende aos padrões de potabilidade preconizados pela recente Portaria 2419/2011 do Ministério da Saúde. Em linhas gerais, deve apresentar as propriedades de ser clarificada (sem cor e turbidez), inodora e agradável ao paladar, de temperatura razoável, nem corrosiva e nem produtora de crostas, isenta de minerais de efeito fisiológico indesejável e livre de organismos que produzam doenças.

Nesse sentido admite-se, em princípio, que a água fornecida pela concessionária às habitações seja potável. No entanto, o fato da água encontrar-se potável na entrada da edificação, não garante que a mesma esteja potável no ponto de consumo. Isto ocorre porque existem pontos potenciais de contaminação da água no referido trajeto. Ou seja, a água pode contaminar-se nas peças de utilização, nas canalizações e nos reservatórios. Nas peças de utilização (aparelhos e equipamentos sanitários), pode ocorrer contato da água servida com a água potável. É o caso, por exemplo, da bacia sanitária e da torneira de jardim.

A contaminação da água nas tubulações pode ser motivada pela entrada de líquidos Figura: Válvulas Redutoras de Pressão (Macintyre,1996)

e válvulas. A entrada de água contaminada para o interior das tubulações pode ocorrer através de falhas de vedação ou através dos pontos de utilização.

Cabe citar neste sentido o trabalho de HIGGINS (1997), onde o autor destaca a importância do controle da retrossifonagem nos aparelhos sanitários e hidrantes. RAZOUK (1996) igualmente destaca uma série de fatores, entre os quais a questão da insuficiente circulação da água em alguns trechos da rede de distribuição, fato este que pode causar a proliferação de microrganismos patogênicos. No caso dos reservatórios, é fato que os mesmos são os locais mais frágeis quanto à possibilidade de contaminação. As principais causas desta consistem em falhas construtivas (de projeto e execução) e na deficiência dos trabalhos de manutenção. Especificando, as formas de contaminação mais comuns ocorrem por infiltração de águas servidas, pela entrada de pequenos animais através das aberturas de acesso e extravasão, pela falta de limpeza periódica e a consequente acumulação de matéria orgânica no fundo do reservatório que consome grande parte do cloro residual da água, pela poluição atmosférica devida ao ar contaminado por elementos tóxicos e partículas em suspensão no ar, entre outras. Cumpre salientar também que a norma brasileira “Instalação Predial de Água Fria – NBR 5626/1998” apresenta uma série de recomendações para viabilizar a proteção sanitária da água potável, onde questões como a utilização de materiais adequados, o refluxo de águas servidas e a interligação entre as tubulações condutoras de água potável e água não potável são abordadas. Isto p osto, conform e a NBR 5626, m edidas que evitem a retrossif onagem devem ser previstas no projeto, com o a separação atm osf érica o dispositivos quebradores de vácuo.

EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA FRIA

Dimensionar o SPAF de um prédio multifamiliar popular de 04 andares, sendo 02 apartamentos por andar. O referido sistema atende 01 banheiro, 01 cozinha e 01 área de serviço, onde o banheiro contém 01 lavatório, um chuveiro e uma bacia sanitária com caixa descarga; a cozinha contém 01 pia e a área de serviço contém um tanque. A pressão dinâmica da água disponibilizada pela Concessionária na região do edifício é de 10 mca, condição esta que implica no uso de um sistema indireto. Considerar 05 pessoas por apartamento, 100 m2 a área do apartamento e pé direito de 3,2 m. Observar a Figura a seguir.

1 Estimativa do Consumo Diário (Cd)

a) Tipo de Residência: Multifamiliar, em alvenaria, de padrão popular;

b) Consumo Per Capita = 120 L/hab.dia (Apartamentos Populares conforme adaptação a partir da Tabela 03);

c) População do Prédio = 40 habitantes; d) Consumo Diário: Cd = 4800 L = 4,80 m3

e) Vazão de Abastecimento: Q = 4,80 m3 / dia = 5,56 . 10-5 m3/s 2 Dimensionamento do Ramal e Alimentador Predial

a) Condição de Contorno: Abastecimento Indireto

b) Dimensionamento: Drp = ( 4 . Q /  . V ) 0,5 ; Drp = Dap = 11 mm ( verificar no item 3); Drp: m ; Q: m3/s ; V: m/s ; Obs: V = 0,6 a 1,0 m/s, onde se adotou V = 0,6 m/s.

3) Dimensionamento do Hidrômetro e Cavalete: Definido pela Sanepar a) Dado: Q = 4,8 m3 / dia = 144 m3 / mês

b) Especificação do Hidrômetro, conforme Tabela 09 (SANEPAR) a seguir:

Qnom = 1,5 m3 / h, DN = 20 mm = ¾”, sendo Qnom a vazão nominal e DN o diâmetro do hidrômetro.

Tabela 6: Definição de Hidrômetro (SANEPAR)

Fonte: SANEPAR

c) Verificação do Drp, Dap e Dcav. (tabela Sanepar): Conforme Tabela para Definição de Hidrômetro, SANEPAR, e conforme Desenho No 4, Módulo 17, sobre ligações prediais, do Manual de Obras de Saneamento da SANEPAR, têm-se Drp = Dap = Dcav = 20 mm = ¾”, (PVC), sendo Dcav o diâmetro do cavalete. Observar que este valor supera aquele definido no Item 2, devendo ser, portanto, considerado a especificação da SANEPAR para projetos confeccionados no Estado do Paraná.

4) Dimensionamento dos Volumes dos Reservatórios: a) Consumo Diário = 4,8 m3 ( idem item 01)

b) Volume de Reserva Vr

b.1) Volume de Reserva pelo Corpo de Bombeiros do Paraná:

Para a equação previamente apresentada, Vr = (0,93 . C . A0,5), e conforme a Tabela A: área total sob risco de incêndio (m2)

C: coeficiente função do risco de incêndio, tipo de ocupação e tipo de construção. Logo, para A = 1000 m2 e C = 0,38, VrCB = 11,17 m3  12,0 m3.

b.2) Volume de Reserva pela Abordagem Prática:

Volume do Res. Superior: Vrs = 0,4 Cd + VrCB /3 = 1,92 m 3

+ 4,0 m3 6,0 m3

Volume do Res. Inferior: Vri = 0,6 Cd + Nd . Cd ; Nd = 0,5 dia ; Vri = 5,28 m3 5,5 m3. Volume de Reserva pela Abordagem Prática: VrAP = Vrs + Vri = 11,5 m3.

c) Considerando que a estimativa pelo Corpo de Bombeiros deve ser atendida, o Vr será admitido de 12,0 m3.

5) Dimensionamento do Sistema Elevatório:

a) Determinação do Diâmetro de Recalque: Calcula-se o diâmetro econômico pela Equação de Bresse, a qual é Dr = 1,3 . Qr 0,5. 0,25 onde,

.  = t / 24 horas, sendo t : tempo de funcionamento da bomba.

OBS: NBR 5626 recomenda t entre 01 e 06 horas, onde admite-se aqui t = 06 horas. . Qr ( vazão de recalque) = Cd / t = 0,00022 m3/s ;

Portanto, Dr = 13,60 mm e DNr ( Diâmetro Nominal de Recalque) em Aço Galvanizado é de 20 mm e o correspondente DIr ( Diâmetro Interno de Recalque) é de 20,4 mm, conforme Tabela 7. Tabela 7: Diâmetros Comerciais de Tubos em AG

DN DE Espessura “e” DI (pol.) (mm) (mm) (mm) (mm) ½ 15 21,30 3,25 14,80 ¾ 20 26,90 3,25 20,40 1 25 33,70 4,05 25,60 1 ¼ 32 42,40 4,05 34,30 1 ½ 40 48,30 4,05 40,20 2 50 60,30 4,50 51,30 2 ½ 65 76,10 4,50 67,10 3 80 88,90 4,85 79,20 4 100 114,30 5,40 103,50

Para PVC os diâmetros constam na Tabela 8.

Tabela 8: Diâmetros Comerciais de Tubos em PVC DN (mm) DE (mm) Espessura “e” (mm) DI (mm) 20 20 1,5 17,0 25 25 1,7 21,6 32 32 2,1 27,8 40 40 2,4 35,2 50 50 3,0 44,0 60 60 3,3 53,4 75 75 4,2 66,6 85 85 4,7 75,6 110 110 6,1 97,8

. Verificação da Velocidade Máxima: NBR 5626 recomenda o valor de 3,0 m/s. Portanto, V = Qr / A = 0,67 m/s , onde A é a área correspondente a Dir = 20,40 mm ; Verifica !

b) Determinação do Trecho de Sucção (Ds): Usar o primeiro maior diâmetro comercial que o Dr. Logo, DNs ( Diâmetro Nominal de Sucção ) = 25 mm e DIs ( Diâmetro Interno de Sucção ) = 25,6 mm.

c) Determinação da Altura Manométrica H:

H = Hr + Hs, sendo Hr a altura manométrica de recalque e Hs a altura manométrica de sucção

c1) Hr = Ar + hpr , sendo Ar a altura geométrica do recalque e hpr a perda de carga no recalque

. Ar = 17,00 m (medir no esquema vertical)

. hpr = Lr . Jr , sendo Lr o comprimento total de recalque e Jr a perda de carga unitária no recalque

. Lr = Lrr + Ler, sendo Lrr o comprimento real de recalque e Ler o comprimento equivalente de recalque

. Lrr: (medir no esquema vertical); Lrr = 22,00 m

. Ler: função das conexões e peças, conforme tabela da NBR 5626*, páginas 29 e 30. Composição de Ler: 04 Joelhos de 90o , 01 Tê de Passagem, 02 Registros de Gaveta

Abertos e 01 Válvula de Retenção. Logo, Ler = 5,52 m.

. Jr : utilizar equação J = 0,002021 Q 1,88.D-4,88 para tubos rugosos ( caso do aço galvanizado), onde Q em m3/s e D em m. ( Fair, Whipple,Hsiao). Observar que para tubos lisos ( caso do PVC), utilizar a equação J = 0,000869 Q 1,75.D-4,75 ;

Portanto, Jr = 0,04768 mca/m, Lr = 27,52 m , hpr = 1,31 mca e Hr = 18,31 mca.

c2) Hs = As + hps, sendo As a altura geométrica da sucção e hps a perda de carga na sucção . As = 2,0 m (medir no esquema vertical)

. hps = Ls . J , sendo Ls o comprimento total de sucção e J a perda de carga unitária

. Ls = Lrs + Les, sendo Lrs o comprimento real de sucção e Les o comprimento equivalente de sucção

. Lrs: (medir no esquema vertical); Lrs = 2,0 m.

. Les: função das peças e conexões, conforme tabela da NBR 5626*, páginas 29 e 30. Composição da Les: válvula de pé com crivo e curva de 90o . Logo, Les = 8,0

. Js : utilizar equação J = 0,002021 Q 1,88.D-4,88 para tubos rugosos, onde Q em m3/s e D em m. ( Fair, Whipple,Hsiao);

Portanto, Js = 0,0157 mca/m, Ls = 10,00 m , hps = 0,16 mca e Hs = 2,16 mca.

* Observar que para registros a norma em questão recomenda uma equação específica para o cálculo da perda de carga localizada. No entanto, neste trabalho serão utilizados valores tabelados apresentados em anexo.

c3) Enfim, determinados Hr e Hs, tem-se: H = 20,47 mca.

d) Especificação da Bomba e Verificações Complementares: Dados são Qr = 0,00022 m3/s e H: 20,47 mca, com os quais, procede-se a especificação em catálogos específicos. Logo, especificar Marca, Potência, Vazão, Altura Manométrica, Potência.

6) Dimensionamento da Rede de Distribuição

Admitindo a rede de distribuição em PVC e velocidade de 3,0 m/s, a qual é a máxima admitida por norma conforme já comentado.

Tabela 9: Diâmetros Mínimos

Trecho Peso Diâmetro

Mínimo (mm)* a - LV 0,3 b - CD 0,3 b - CH 0,1 9 - PIA 0,7 9 - TQ 0,7

b) Ramais: Dimensionar, conforme NBR 5626, pelo consumo máximo provável através do Método dos Pesos. Observar Tabela 10.

Tabela 10: Estimativa dos Diâmetros dos Ramais

Trecho Peso Acumulado (P) Vazão (L/s) Q=0,3.(P)0,5 Diâmetro Calculado (mm) * Diâmetro Interno (mm) * Diâmetro Nominal (mm) * 6 - a 0,7 a - b 0,4

* vide item “e: Observações”.

c) Colunas : Dimensionar, conforme NBR 5626, pelo consumo máximo provável através do Método dos Pesos. Respectivas estimativas na Tabela 11.

Tabela 11: Estimativas dos Diâmetros das Colunas Coluna e Trecho Peso Acumulado (P) Vazão (L/s) Q=0,3.(P)0,5 Diâmetro Calculado Diâmetro Interno Diâmetro Nominal AF1 5 - 6 2,8 6 - 7 2,1 7 - 8 1,4 8 - 9 0,7 AF2 5 - 10 5,6 10 - 11 4,2 11 - 12 2,8 12 - 13 1,4

d) Barrilete : Dimensionar, conforme NBR 5626, pelo consumo máximo provável através do Método dos Pesos. Na Tabela 12 constam as estimativas.

Tabela 12: Estimativas do Diâmetro dos Barrilete

Trecho Peso Acumulado (P) Vazão (L/s) Q=0,3.(P)0,5 Diâmetro Calculado Diâmetro Interno Diâmetro Nominal 1-3 ou 2-3 16,8 3 - 4 16,8 4 - 5 8,4 4 - 5` 8,4

e) Observações: Algumas considerações são importantes neste item:

1o ) O diâmetro mínimo dos sub-ramais de alguns aparelhos sanitários são os seguintes, de acordo com a Tabela 13:

Tabela 13: Diâmetros Mínimos (NBR 5626) Aparelhos Sanitários DN mínimo (mm) Caixa de Descarga 20 Válvula de Descarga 40 Lavatório 20 Chuveiro 20 Pia de Cozinha 20 Tanque 25

2o) Para definir os diâmetros dos ramais, colunas e barrilete pelo Método dos Pesos, admite-se inicialmente V= Vmáx = 3,0 m/s , onde este valor é estabelecido na NBR 5626 e conduz a diâmetros menores. Assim sendo, D é o diâmetro calculado por D = ( 4 . Q /  . V ) 0,5 . O diâmetro interno (útil) DI e o diâmetro nominal DN são fornecidos pelos fabricantes e constam nas tabelas 01 e 02 já apresentadas. Observar que impõe-se ser D  DI e, portanto, adota-se o DN cujo DI seja o primeiro maior que D.

7) Determinação do Nível Mínimo de Água ( NAmin) no Reservatório Superior

A determinação do NAmin no RS é importante pois é através deste nível que são determinadas as pressões disponíveis na rede de distribuição. Isto posto, considerando Vri = 6,0 m3 e Vrs = 6,00 m3, conforme Corpo de Bombeiros (item 4.c), arbitra-se as dimensões do Vrs sendo uma base quadrada de 2,00 m de lado (convém ressaltar que o Vrs é o volume útil do reservatório, uma vez que o volume real será superior ao útil em função de espaços vazios a serem previstos). Portanto, para Vrs = 6,0 m3 e a área da base do reservatório igual a 4,0 m2, a altura máxima de água no mesmo é 1,5 m.

8) Verificação da Pressão Disponível no Ponto Crítico

Nesta etapa é definido o ponto crítico que é aquele aparelho sanitário para o qual prevê-se a ocorrência da menor pressão dinâmica na rede predial de distribuição. Definido este ponto, estima-se a pressão dinâmica disponível para o mesmo no intuito de verificar se a mesma superará a pressão mínima de trabalho requerida para o adequado funcionamento de tal aparelho sanitário. Nesta aplicação o ponto crítico é considerado sendo o chuveiro do último andar. Dada esta definição de ponto crítico, segue a rotina de cálculo para a definição da pressão dinâmica disponível supracitada.

1o) Identificação do trecho;

2o) Medir o comprimento real da tubulação;

3o) Somar os pesos relativos as peças atendidas pelo trecho em questão; (já somado) 4o) Estimar Vazão : Q = 0,3 ( P)0,5 (L/s) (já calculado)

5o) Diâmetro do Tubo: Para definir os diâmetros dos ramais, colunas e barrilete admite-se inicialmente V= Vmáx = 3,0 m/s , onde este valor é estabelecido na NBR 5626 e conduz a diâmetros menores. Assim sendo , D = ( 4 . Q /  . V ) 0,5 , e D é o diâmetro útil do tubo, e não o nominal DN. Calculado D portanto, adota-se o DN cujo diâmetro útil seja o primeiro maior que D; (já calculado)

6o) Definir o comprimento equivalente para cada conexão presente no trecho e somar todos estes comprimentos para obter o comprimento equivalente total Le do trecho. A figura a seguir apresenta valores para a estimativa do comprimento equivalente;

7º) Estimar o comprimento virtual Lv do trecho que é a soma dos respectivos comprimento real e virtual;

8º) Estimar a Perda de Carga Unitária J pela equação J = 8,69.106. Q 1,75.D-4,75 , sendo J em KPa/m, Q em L/s e D em mm. ( Fair, Whipple,Hsiao);

9o) Estimar a perda de carga do trecho ΔH pela equação ΔH = J . Lv;

10o) Anotar a pressão estática Pe a qual sendo o desnível entre o nível mínimo de água no reservatório e o ponto em questão, tanto para montante quanto para jusante do trecho; 11º) Estimar a pressão disponível Pd pela equação Pd = Pe – Σ ΔH, tanto para montante

Estimada a pressão disponível no ponto crítico, observar se a mesma supera a pressão mínima de trabalho do respectivo aparelho sanitário. No entanto, algumas observações são pertinentes:

a) caso ocorra em algum ponto que a pressão disponível seja inferior ao mínimo admissível, conforme item 8.1, faz-se necessário aumentar os diâmetros dos trechos do percurso, de maneira a diminuir a perda de carga;

b) caso contrário ao anterior, se a pressão estática ultrapassar em algum ponto do sistema o valor de 40 mca, faz necessário prever a instalação de válvulas redutoras de pressão ou reservatórios intermediários;

c) observar que neste exemplo a altura do reservatório já foi previamente fixada; quando porém o projetista do SPAF tiver liberdade para fixar a altura do reservatório, o mesmo terá consequentemente maior flexibilidade e recursos para o dimensionamento otimizado do mesmo.

A Tabela 14 apresenta a tabulação dos dados conforme rotina apresentada. Tabela 17: Rotina de Verificação do Atendimento do Ponto Crítico.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Trecho L (m) P Q (l/s)  (mm) Le (m) Lv (m) J (m/m) ΔH (m.c.a.) Pe (m) M J Pd (mca) M J 1-3 1,8 16,8 0,0 1,2 0,0 1,2 - Σ ΔH 3-4 0,8 16,8 1,2 1,8 1,2 - Σ ΔH 1,8 – Σ ΔH 4-5 2,0 8,4 1,8 1,8 5-6 1,0 2,8 6-a 2,0 0,7 a-b 0,5 0,4 b-CH 2,7 0,1

II SISTEMA PREDIAL DE ESGOTO SANITÁRIO

1 APRESENTAÇÃO DO SISTEMA

Sistema predial de esgotos sanitários (SPES) é um conjunto de tubulações e acessórios, o qual se destina a coletar e conduzir os esgotos sanitários a uma rede pública de coleta ou sistema particular de tratamento. Além desta função básica, o SPES deve atender ainda os seguintes requisitos de desempenho, segundo a norma brasileira “Instalação Predial de Esgoto Sanitário - NBR 8160”:

a) deve ser evitada a contaminação da água de consumo;

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

c) impedir que os gases provenientes do interior do SPES atinjam áreas de utilização; d) deverá haver uma separação absoluta em relação ao sistema predial de águas pluviais. A contaminação da água de consumo deve ser evitada, protegendo-se tanto o interior dos sistemas de suprimento, assim como os ambientes receptores. A necessidade do referido sistema viabilizar o rápido e seguro escoamento dos esgotos sanitários, assim como garantir o funcionamento adequado dos fechos hídricos, deve ser considerado desde a concepção do SPES. A velocidade do escoamento nos trechos horizontais está associada a eficiência no transporte dos materiais sólidos, evitando que estes venham se depositar no fundo das tubulações. Nos trechos verticais a velocidade do escoamento influência significativamente nas pressões pneumáticas desenvolvidas no interior das tubulações.

Já os fechos hídricos funcionarão adequadamente se os mesmos não se romperem, uma vez que isto impede que os gases no interior das tubulações penetrem no ambiente, conforme já comentado. Esta condição de não rompimento será garantida se as variações das pressões pneumáticas no interior do sistema forem limitadas, conforme o clássico trabalho de WILY; EATON (1965). Os fenômenos que induzem as variações das pressões pneumáticas serão discutidas posteriormente. A separação absoluta do SPES em relação ao sistema predial de águas pluviais deve ser garantida, assegurando a inexistência de quaisquer ligações entre tais sistemas.

Com relação ao tratamento de esgoto o objetivo é tratar o esgoto nos níveis primário, secundário e terciário.

Quanto a constituição geral, os SPES são constituídos por componentes de coleta, de transporte e de tratamento de esgoto, além dos componentes de ventilação. Os componentes de coleta e transporte são aparelhos sanitários, tubulações e acessórios destinados a captar os esgotos sanitários e conduzi-los a um destino adequado.

Os aparelhos sanitários têm a função básica de coletar os dejetos, os aparelhos sanitários devem propiciar uma utilização confortável e higiênica por parte do usuário. Entre os aparelhos sanitários usuais encontram-se o bacia sanitária, o lavatório, a banheira, o bidê, etc. Um desconector tem por função, através de um fecho hídrico próprio, vedar a passagem de gases oriundos das tubulações de esgoto para o ambiente utilizado. Tal contenção ocorre através da manutenção do referido fecho hídrico por meio do controle das ações atuantes sobre o mesmo. Entre estas ações, vale citar a auto-sifonagem, a sifonagem induzida, a sobrepressão e a evaporação.

As tubulações em questão compreendem os ramais de descarga e de esgoto, tubos de queda, subcoletores e coletores. Suas respectivas definições são as seguintes:

- Ramal de Descarga: Trata-se de uma tubulação horizontal, a qual recebe diretamente os efluentes dos aparelhos sanitários

- Ramal de Esgoto: É uma tubulação horizontal que recebe os efluentes dos ramais de descarga, diretamente, ou através de um desconector.

- Tubo de Queda: Consta de uma tubulação vertical para qual se dirigem os efluentes dos ramais de esgoto e de descarga.

- Subcoletores: Tubulação horizontal a qual recebe efluentes dos tubos de queda e/ou dos ramais de esgoto.

- Coletores: É a tubulação horizontal que inicia-se a partir da última inserção do subcoletor (ou ramal de descarga ou ramal de esgoto) e estende-se até o coletor público ou sistema particular.

As conexões são elementos cuja função é interligar tubos, tubos e aparelhos sanitários, tubos e equipamentos, além de viabilizar mudanças de direção e diâmetro da tubulação. São exemplos o tê, o cotovelo, a junção simples, curvas, etc., nos mais variados diâmetros. A caixa de gordura é um dispositivo complementar cuja finalidade é a retenção de substâncias gordurosas contidas no esgoto. Os dispositivos de inspeção são elementos complementares através dos quais tem-se acesso ao interior do sistema de maneira a possibilitar inspeções e desobstruções eventuais. A caixa de inspeção, o poço de visita, o "cap" e o tubo operculado são dispositivos de inspeção bastante usados.

Os componentes de ventilação constam de um conjunto de tubulações e/ou dispositivos destinados a assegurar a integridade dos fechos hídricos de modo a impedir a passagem de gases para o ambiente utilizado, assim como conduzir tais gases à atmosfera. O subsistema de ventilação pode ser composto apenas de ventilação primária ou do conjunto ventilação primária e secundária. A ventilação primária constitui-se do prolongamento do tubo de queda além da cobertura do prédio, denominado tubo ventilador primário, enquanto que a ventilação secundária consiste de ramais e colunas de ventilação ou de apenas colunas de ventilação. Não obstante, a ventilação secundária pode ser configurada também pela utilização de dispositivos de admissão de ar, os quais podem substituir ramais e colunas de ventilação, conforme FERNANDES (1993). A eficiência deste subsistema será satisfatória na medida em que os fechos hídricos sejam preservados. As definições destes componentes constam a seguir:

Tubo Ventilador Primário: É o prolongamento do tubo de queda além da cobertura do prédio, cuja extremidade deve ser aberta à atmosfera;

Ramal de Ventilação: Tubulação a qual conecta o desconector, ou ramal de descarga, ou ramal de esgoto a coluna de ventilação.

Coluna de Ventilação: Tubulação vertical que abrange um ou mais andares, onde sua extremidade superior prolonga-se além da cobertura do prédio, estando aberta a atmosfera ou conectada ao barrilete de ventilação. Barrilete de Ventilação: Consta de uma tubulação horizontal aberta à atmosfera, na qual

conectam-se as colunas de ventilação.

Dispositivos de Admissão de Ar: Elementos cuja finalidade é a atenuação das flutuações das pressões pneumáticas desenvolvidas no interior das tubulações.

Fonte: www.ifrn.edu.br

Os componentes de tratamento de esgoto são as unidades primária, secundária e terciária. Usualmente para o tratamento primário é utilizado o tanque séptico enquanto para os tratamentos secundários e terciários são usados os tratamentos complementares.

Os tanques sépticos são dispositivos de tratamento de esgoto cuja finalidade básica é a remoção de matéria orgânica. Trata-se de um sistema bastante difundido no Brasil dada sua simplicidade construtiva, fator este facilitador para sua utilização em domicílios e comunidades de pequeno porte que não estejam cobertas por sistemas públicos de tratamento de esgoto. Trata-se de uma unidade (prismática ou circular) de escoamento horizontal e contínuo e, quanto ao seu funcionamento, basicamente atuam os processos físicos de decantação, dos sólidos em suspensão, e de flotação de óleos e graxas, além dos processos biológicos de estabilização anaeróbia da matéria orgânica. Quanto a função dos tanques sépticos, os seguintes pontos são importantes como a proteção dos corpos hídricos e dos solos, o controle da proliferação de insetos, a promoção da saúde pública, etc. Assim, o uso do sistema de tanque séptico somente é indicado para:

 Área desprovida de rede pública coletora de esgoto;

 Alternativa de tratamento de esgoto em áreas providas de rede coletora local.  Retenção prévia dos sólidos sedimentáveis, quando da utilização de rede coletora

com diâmetro e/ou declividade reduzidos para transporte de efluente livre de sólidos sedimentáveis.

Os tipos de tanques são a Câmara única, as Câmaras em série e as Câmaras sobrepostas. Quanto a forma, podem ser prismáticas e circulares. A Geometria dos Tanques prismáticos, com relação as medidas internas mínimas por exemplo, a norma vigente estabelece que a relação comprimento / largura (C/L) a ser adotada nos projetos esteja na faixa de 2,0 à 4,0. Para tanques circulares no entanto, deve ser observado a relação D  2.H , sendo D o diâmetro e H a altura do tanque. Recomenda ainda profundidades máximas (Hmáx) e mínimas (Hmin) em função do volume útil, quais sejam:

Para Vu< 6,0 m³  Hmáx = 2,20 m ; Hmín = 1,20 m

Para 6,0 m³ <Vu< 10,0 m³ Hmáx = 2,50 m ; Hmín = 1,50 m Para Vu> 10,0 m³  Hmáx = 2,80 m ; Hmín = 1,80 m

A eficiência do sistema e a definição da Disposição do efluente são outros pontos importantes para a aplicação dessa tecnologia. Segundo JORDÃO, PESSOA (1975), experiências indicaram valores de eficiência na faixa de 35 a 60% na remoção de DBO, e aproximadamente 60% na remoção de sólidos em suspensão. Sperling et al (1996), no entanto, apresentam valores de eficiência de remoção de 30 a 40% de remoção de matéria orgânica, 60 a 70% na remoção de sólidos em suspensão e 30 a 40% de remoção de patogênicos. A bibliografia é consensual no fato que tal eficiência é moderada no referente a remoção da matéria orgânica e fraca na remoção de patógenos.

Enfim, uma questão, já abordada, deve ser ressaltada: a fossa séptica, para os fins que se propõe, é um sistema útil na remoção parcial da matéria orgânica, mas pouco eficaz na remoção de microorganismos patogênicos, fato este que sugere a contínua busca de soluções mais resolutivas que garantam a proteção ambiental e segurança sanitária. Dentre as variáveis para o projeto e dimensionamento, é fato que as mesmas são várias, entre as quais cabe citar a contribuição per capita diária de esgoto (C), a contribuição per capita de lodo fresco, o número de contribuintes (N), o tempo de detenção (Td), a taxa de acumulação de lodo digerido, a área horizontal (A) e o volume útil (Vu).

Tais evidências são esclarecedoras indicando a necessidade de tratamento adicional do efluente da fossa séptica, tanto para potencializar a remoção de matéria orgânica, quanto a remoção de patogênicos. Para tanto existem diversas alternativas como filtro anaeróbio, vala de infiltração, vala de filtração, disposição controlada no solo, assim como aquelas específicas à desinfecção como a cloração, ultravioleta, ozônio, entre outros.

Os filtros anaeróbios usualmente são utilizados como unidades de pós-tratamento de esgoto. Consta de um tanque (cilíndrico ou retangular) que contém uma camada de leito filtrante, o qual é o meio suporte que pode ser composto por pedras, peças plásticas, etc. Sobre este leito o esgoto é aplicado, de maneira a percolar pelo mesmo. Neste efeito de percolação estabelece-se uma camada microbiana aderida sobre o meio suporte, a qual será responsável pela estabilização do substrato. Nestes filtros, o fluxo é ascendente e trabalha sob regime hidráulico afogado. A carga volumétrica de DBO usualmente aplicada é alta, de maneira a garantir as condições anaeróbias e conseqüente redução de volume.

2 CONCEPÇÃO E PROJETO

As etapas de concepção e projeto de um SPES são àquelas já apresentadas para o SPAF. No entanto, algumas recomendações técnicas básicas questões importantes devem ser destacadas. Considerar que as mesmas são de caráter geral e estão em conformidade com a NBR-8160. Recomendações específicas devem ser observadas na própria norma citada. a) Todos os aparelhos sanitários devem ser protegidos por desconectores, os quais podem atender apenas um aparelho ou a um conjunto de aparelhos de um mesmo ambiente.

b) As caixas sifonadas podem ser utilizadas para a coleta dos despejos de conjuntos de aparelhos sanitários (lavatórios, bidês, banheiras e chuveiros) de uma mesmo ambiente, além de águas provenientes de lavagens de pisos; neste caso as caixas sifonadas devem ser providas de grelhas. Quanto as bacias sanitárias, as mesmas já são providas internamente de um desconector, devendo desta forma serem ligadas diretamente ao tubo de queda.

c) Devem ser previstos dispositivos de inspeção nos ramais de descarga de pias de cozinha e máquina de lavar louças, antes dos mesmos conectarem-se ao tubo de queda.

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

e) Para edifícios de dois ou mais andares, quando os tubos de queda recebem efluentes contendo detergentes geradores de espuma, as seguintes soluções, a fim de evitar o retorno de espuma para os ambientes sanitários, devem ser adotadas:

- não conectar as tubulações de esgoto ou de ventilação nas regiões de ocorrência de sobrepressão;

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

- instalação de dispositivos que evitem o retorno de espuma. São consideradas zonas de sobrepressão:

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

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

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

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

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

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

h) As pias de cozinha e/ou máquinas de lavar louças instaladas superpostas em vários pavimentos devem descarregar em tubos de queda exclusivos, os quais conduzem os esgotos para caixas de gordura coletivas; neste caso é vetado o uso de caixas de gordura individuais nos andares.

i) O interior das tubulações sempre deve ser acessível através de dispositivos de inspeção. j) Desvios em tubulações enterradas devem ser feitos empregando-se caixas de inspeção. l) A extremidade aberta de um tubo ventilador primário ou coluna de ventilação:

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

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

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

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

o) Todo o desconector deve ser ventilado, cujas distâncias máximas, em função do diâmetro, de um desconector até o ponto onde o tubo ventilador que o serve esta conectado, constam na tabela 01:

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

Diâmetro nominal do ramal de descarga DN Distância máxima (m) 40 1,00 50 1,20 75 1,80 100 2,40

p) As colunas de ventilação devem ter diâmetro uniforme;

q) É dispensada a ventilação do ramal de descarga de uma bacia sanitária cuja distância até o tubo de queda seja no máximo 2,40m, desde que esse tubo de queda receba, do mesmo pavimento, imediatamente abaixo, outros ramais de esgoto ou de descarga devidamente ventilados;

r) Não existindo as condições previstas no item anterior e, além disso, não sendo possível ventilar o ramal de descarga da bacia sanitária ligado diretamente ao tubo de queda, este deve ser ventilado imediatamente abaixo da ligação do ramal da bacia sanitária;

3 DIMENSIONAMENTO

3.1 Subsistemas de Coleta, Transporte e Ventilação

Novas concepções, configurações e tecnologias referentes aos Sistemas Prediais de Esgoto Sanitário (SPES) também tem sido desenvolvidas no intuito de atender as demandas do usuário, do projetista e do meio ambiente. Neste sentido, é importante ressaltar a revisão da norma "Sistemas Prediais de Esgoto Sanitário: Projeto e Execução - NBR 8160", onde requisitos como "propiciar rápido escoamento do esgoto" e "garantir o impedimento do retorno de gases ao ambiente" foram reforçados em sua importância de maneira a assegurar a higienização e conforto ao usuário. Todavia, o projetista, ao procurar atender os requisitos deste, o projetista impõe consequentemente outros requisitos, entre eles a racionalização e a otimização do SPES. E tal imposição gerou e tem gerado uma série de pesquisas e tecnologias, as quais são em parte também observadas na atual norma.

Nesta direção portanto, o fator de maior destaque credita-se à flexibilidade outorgada ao projetista para que o mesmo consiga personalizar a configuração do SPES para cada projeto. Tal possibilidade é viabilizada na aplicação do método hidráulico apresentando na referida norma, o qual é colocado como uma alternativa ao método convencional. Ou seja, o projetista pode conceber, projetar e dimensionar os SPES da forma clássica ou da forma alternativa através da aplicação do método hidráulico. Tanto pela forma clássica (Método das Unidades de Hunter de Contribuição -UHCs) quanto pelo Método Hidráulico, devem ser respeitados os diâmetros mínimos dos ramais de descarga apresentados na Tabela 02, na seqûencia.

A forma clássica prevê o sistema convencional composto pelo subsistema de coleta e condução e pelo subsistema de ventilação primária e secundária. Esta metodologia já era preconizada pela versão anterior da norma, e segue disposto em sua versão atual. Conforme já comentado, baseia-se na atribuição de Unidades de Hunter de Contribuição (UHCs) para cada aparelho sanitário integrante ao SPES em questão. Tais unidades são normalizadas conforme a NBR 8160/83, e a tabela apresenta estes valores. Definidas as UHCs dos aparelhos

O método hidráulico, por sua vez, possibilita a concepção, o projeto e o dimensionamento tanto da configuração convencional quanto das configurações alternativas. No caráter de configuração alternativa, torna-se possível a consideração do sistema de tubo de queda único (apenas ventilação primária), do sistema para ventilação secundário apenas do tubo de queda (sem ventilação dos ramais), do sistema com ventilação secundária através de válvulas de admissão de ar e dos sistemas onde pode haver uma composição das alternativas. Estas alternativas serão adequadas ou não, conforme verificações disponíveis no método hidráulico (SANTOS,1998).

3.1.1 Coleta e Transporte

Conforme NBR 8160, segue detalhada a rotina para o dimensionamento. . Ramais de Descarga

Para os ramais de descarga devem ser adotados, no mínimo, os diâmetros apresentados na Tabela a seguir.

Tabela: Unidades de Hunter dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal mínimo dos ramais de descarga. APARELHO SANITÁRIO Número de Unidades de Hunter de Contribuição Diâmetro nominal mínimo do ramal de descarga - DN bacia sanitária 6 100 banheira de residência 3 40 i bebedouro 0,5 40 bidê 2 40 chuveiro: - de residência - coletivo 2 4 40 40 lavatório: -de residência - geral 1 2 40 40 mictório: - válvula de descarga - caixa de descarga - descarga automática

- de calha por metro

6 5 2 2 75 50 40 50

pia de cozinha residencial 3 40

pia de cozinha industrial: - preparação - lavagem de panelas 3 4 40 50

tanque de lavar roupas 3 40

máquina de lavar louças 4 75

máquina de lavar roupas até 30 kg 10 75

máquina de lavar roupas de 30 a 60 kg 12 100

Para aparelhos não relacionados nesta tabela, como, por exemplo, caixa sifonada, devem ser estimadas as UHCs correspondentes e o dimensionamento deve ser feito pela Tabela abaixo.

Tabela: Unidades de Hunter de contribuição para aparelhos não relacionados na Tabela 10. ramal de descarga Diâmetro nominal mínimo

do DN

Número de Unidades de Hunter de Contribuição UHC 40 2 50 3 75 5 100 6 . Ramais de esgoto

Neste caso deve ser utilizada a Tabela que segue. Tabela: Dimensionamento de ramais de esgoto

Diâmetro nominal DN

Número máximo de Unidades de Hunter de contribuição (UHC)

40 3

50 6

75 20

100 160

Recomenda-se ainda, com relação as declividades mínimas:

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

Os tubos de queda devem ser dimensionados pela somatória das UHCs conforme a Tabela a seguir.

Tabela: Dimensionamento de tubos de queda Número máximo de UHC Unidades de contribuição Diâmetro nominal do tubo (DN) Prédio de até 03 pavimentos

Prédios com mais de 03 pavimentos 40 4 8 50 10 24 75 30 70 100 240 500 150 960 1900 200 2200 3600 250 3800 5600 300 6000 8400

. Coletor Predial e Subcoletores

O coletor predial e os subcoletores podem ser dimensionados pela somatória das UHCs conforme a Tabela apresentada na sequência. O coletor predial deve ter diâmetro nominal mínimo DN 100. No dimensionamento do coletor predial e dos subcoletores em prédios residenciais, deve ser considerado apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro para a somatória do número de unidades Hunter de contribuição. Nos demais casos, devem ser considerados todos os aparelhos contribuintes para o cálculo do número de UHCs.