SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Evolução Histórica dos Sistemas

1. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Evolução Histórica dos Sistemas

2. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Evolução Histórica dos Sistemas

3. Setúbal – “canecos” à porta para recolha de “excreta” Lisboa – colectores de cascões, ou “rateiros” Fim Séc. XIX – XX – REVOLUÇÃO TECNOLÓGICA 1. UTILIZAÇÃO DO FERRO FUNDIDO 2. RAMAIS (BARRO e GRÉS) 3. BETÃO CIRCULAR Corrente higienista – Preocupação com o tratamento dos efluentes

4. 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 – Porto 40as – parte do Barreiro 50as – Beja, Caparica, Setúbal 60as – Viseu, Tomar 60as, 70as – Lisboa, Elvas 80 – Alcanena (fábricas de Curtumes) C. Caparica – rede de fibrocimento com juntas estanque 90as – C. Estoril ETAR em Lisboa: Alcântara, Chelas e Beirolas Vale do Ave Almada

5. 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.

6. - 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.

7. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Constituição dos Sistemas

8. EXEMPLO DE SISTEMA • SISTEMA 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

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

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

11. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Classificação dos Sistemas

12. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Classificação dos Sistemas • 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. • Mistos • Constituídos 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.    

13. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Escolha do Tipo de Sistema – Unitário Versus Separativo • 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 ETARelevadas cargas poluentes. • As sarjetas, os sumidouros e outros órgãos de entrada na rede têm, em geral, de ser sifonados.      

14. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Escolha do Tipo de Sistema – Unitário Versus Separativo • 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.    

15. TRAÇADO EM PLANTA DE SISTEMAS DE DRENAGEM Colectores e câmaras de visitaemarruamentos no núcleo urbano Emissários e interceptores em regra, ao longo de linhas de vale (zonas baixas) Traçado condicionado pelo destino final das águas residuais PRINCÍPIOS • 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

16. Traçado de sistemas

17. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Concepção e Dimensionamento de Sistemas • 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 irá processar 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.     

18. 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, …) – Consulta de cadastro. 3- Depois do primeiro traçado em gabinete, deslocação ao local para recolher informações mais detalhadas, entre elas:

19. Melhor localização dos ramais de ligação (fachada versus retaguarda) • Natureza do terreno (areia, terra ou rocha dura ou branda). • Tipo de acabamento dos pavimentos. • Modo de atravessamento de linhas de água (pontes, viadutos, … etc.) • Traçado do emissário, ou emissários. • Níveis freáticos (problemas na execução da obra e cálculo dos caudais de infiltração). • Se estiverem previstas estações elevatórias analisar se existe energia eléctrica e estudar a localização do colector de recurso. • 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).

20. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Caudal de Dimensionamento 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

21. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Caudal de Dimensionamento Caudal de dimensionamento: Q pop = Fh x ( ∑Krx 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 é drenada (perdas, regas, lavagens, etc.); população - do ano 0 para verificação de auto-limpeza; capitação -do ano horizonte para verificação da capacidade.

22. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Localização das Caixas de Visita Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 155º / Câmaras de visita • 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.

23. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Caixas de Visita Caixas de visita normalizadas Caixas de visita para grandes Diâmetros

24. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Localização e Traçado de Colectores Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 137º 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. Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 24º 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 159º 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.

25. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Localização e Traçado de Colectores Traçado de colectores / planta e perfil longitudinal  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 à direita 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.   

26. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Critérios de Dimensionamento Hidráulico-Sanitário • 1. Deverão ser observadas as características dos caudais a escoar, a sua variação, os seus valores extremos e as características dos sólidos transportados; • Caudais característicos de dimensionamento: • 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.

27. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Critérios de Dimensionamento Hidráulico-Sanitário 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

28. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Critérios de Dimensionamento Hidráulico-Sanitário 7. Inclinações mínimas e máximas por razões construtivas: J mín = 0,3 % Regulamento Nacional (admitem-se inclinações inferiores desde que seja garantido o nivelamento e o poder de transporte); J mín = 1/ D (mm) Norma Europeia; J máx = 15% Regulamento Nacional (salvo dispositivos especiais 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.

29. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Perfil Longitudinal dos Colectores

30. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Selecção da Inclinação dos Colectores 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.

31. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Selecção da Inclinação dos Colectores 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.

32. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Selecção da Inclinação dos Colectores / Exemplos Trechos com que arrancam com a profundidade mínima i terreno < i mímima i mínimo Regra geral: i ideal < i mínimo i mínimo

33. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Selecção da Inclinação dos Colectores / Exemplos 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 máximoAdoptar  i ideal

34. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Selecção da Inclinação dos Colectores / Exemplos Adoptar  i mínimo Adoptar  i máximo

35. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Diâmetro e Outras Regras do Perfil Longitudinal Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 135º  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. Decreto Regulamentar nº 23/95 – Artigo 159º • inserção de um colector noutro deve ser efectuado no sentido do escoamento; • alinhar geratrizes interiores superiores (evitar regolfos e 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.    

36. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Procedimento e Metodologia de Dimensionamento 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; 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. Critério não Imperativo

37. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Dimensionamento Hidráulico de cada Trecho de Colector ConhecidosI 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 Q Q dim / Q fy / D  y curva de V y / D V / V f V d) utilizar o ábaco das propriedades hidráulicas das secções circulares:

38. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Características Hidráulicas do Escoamento

39. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Características Hidráulicas do Escoamento Q = Ks x S x R 2/3 x J 1/2 Q = 2 -13/3 x Ks x -2/3 (  – sin ) 5/3 xD 8/3 x J 1/2

40. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Características Hidráulicas do Escoamento • Um Quadro para Dimensionamento com Qponta do Ano 40; • Um Quadro para Verificação para Qponta do Ano 0.

41. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Caixas de Visita / Corpo e Coberturas 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 

42. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Caixas de Visita / Soleiras, Quedas Suaves e Quedas Bruscas

43. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Caixas de Visita / Soleiras, Quedas Suaves e Quedas Bruscas

44. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Caixas de Visita / Dispositivos de Fecho e Degraus Normalizados

45. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Câmaras de Corrente de Varrer

46. INTRODUÇÃO AO CONTROLO DA POLUIÇÃO

48. INTRODUÇÃO AO CONTROLO DA POLUIÇÃO ÁGUASRESIDUAIS DOMÉSTICAS – QUADRO SIMPLIFICATIVO ORIENTADOR CBO5 – CARÊNCIA BIOQUÍMICA DE OXIGÉNIO AOS 5 DIAS E A 20ºC SST – SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS NUTRIENTES – AZOTO E FÓSFORO (N, P)

49. INTRODUÇÃO AO CONTROLO DA POLUIÇÃO