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1 4. SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS 4.1. Considerações de âmbito geral Este capítulo diz respeito, fundamentalmente, à drenagem de águas residuais em meio urbano, excluindo a contribuição pluvial, tratada no âmbito do capítulo 5. Essas águas residuais incluem em regra, também, os efluentes de actividades comerciais e de pequena indústria inseridas no tecido urbano. No âmbito deste capítulo tratam-se de aspectos como: tipos de sistemas de drenagem, vantagens e inconvenientes; componentes de sistemas, critérios de projecto para o traçado em planta e perfil longitudinal de colectores; verificação hidráulica dos escoamentos; órgãos gerais ou comuns dos sistemas: colectores, câmaras de visita e ramais de ligação e soluções não convencionais ou não tradicionais de drenagem. No capítulo 8 desenvolvem-se os aspectos ligados a transformações bioquímicas que tem lugar na massa líquida, em sistemas de águas residuais e os principais efeitos decorrentes dessas transformações. Não são tratados e desenvolvidos os aspectos de dimensionamento estrutural dos colectores. O sub-capítulo 4.4 foi adaptado de Matos et al. (2002) e Gonçalves e Monteiro (2002) Tipos de sistemas de drenagem urbanos: vantagens e inconvenientes As redes de drenagem de águas residuais são convencionalmente constituídas por redes de colectores, podendo drenar essencialmente águas residuais domésticas, industriais e pluviais. As águas residuais domésticas provêm de instalações sanitárias, cozinhas e zonas de lavagem de roupas e caracterizam-se por conterem quantidades apreciáveis de matéria orgânica, serem facilmente biodegradáveis e manterem relativa constância das suas características no tempo. As águas residuais industriais derivam da actividade industrial e caracterizam-se pela diversidade dos compostos físicos e químicos que contêm, dependentes do tipo de processamento industrial e ainda por apresentarem, em geral, grande variabilidade das suas características no tempo. As águas residuais pluviais, ou simplesmente águas pluviais, resultam da precipitação atmosférica caída directamente no local ou em bacias limítrofes contribuintes e apresentam geralmente menores quantidades de matéria poluente, particularmente de origem orgânica. Consideram-se equiparadas a águas pluviais as águas provenientes de regas de jardins e espaços verdes, de lavagem de arruamentos, passeios, pátios e parques de estacionamento, normalmente recolhidas por sarjetas, sumidouros e ralos. Conforme a natureza da qualidade das águas residuais que transportam, os sistemas de drenagem de águas residuais podem ser classificados, de acordo com o Decreto Regulamentar 23/95 de 23 de Agosto, como: a) separativos, constituídos por duas redes de colectores distintas, uma destinada ás águas residuais domésticas e industriais e outra à drenagem das águas pluviais ou similares; b) unitários, constituídos por uma única rede de colectores onde são admitidas conjuntamente as águas residuais domésticas, industriais e pluviais; 31

2 c) 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 e; d) separativos parciais ou pseudo-separativos, em que se admite, em condições excepcionais, a ligação de águas pluviais, por exemplo, de pátios interiores, aos colectores de águas residuais domésticas. No Quadro 4.1 apresentam-se, por tipo de sistema, a classificação, as condições de escoamento e os respectivos objectivos principais. O Quadro 4.2 diz respeito às principais vantagens e inconvenientes de cada tipo de sistema. TIPO DE SISTEMA Separativos Domésticos Quadro 4.1 Classificação de sistemas de águas residuais. CONDIÇÕES DE ESCOAMENTO Com escoamento com superfície livre Sob pressão Sob vácuo PRINCIPAIS OBJECTIVOS São o tipo de colectores mais usual para o transporte de águas residuais, comerciais e industriais. Vulgarmente transportam, também, águas de infiltração e águas pluviais ou de lavagem, decorrentes de ligações erróneas. As condutas sob pressão, por bombagem, são usadas quando se torna técnica e economicamente inviável ou desfavorável o recurso a soluções gravíticas de escoamento com superfície livre. No caso dos sistemas simplificados (também designados por sistemas de esgotos decantados ou sistemas de colectores de pequeno diâmetro) é aceitável o transporte gravítico sob pressão. Este tipo de sistema é pouco frequente, sendo o transporte bifásico (ar e água) resultado da criação de condições de sub-pressão nas condutas. É utilizado, em regra, para o transporte de águas residuais domésticas, excluindo contribuições pluviais e de infiltração, e para populações servidas de pequena dimensão. Separativos Pluviais Com escoamento com superfície livre (excepcionalmente sob pressão) Neste caso, são transportadas as águas de precipitação dos pavimentos, cobertura de edifícios e áreas impermeabilizadas em meio urbano. Não é permitida a ligação de águas residuais domésticas e o escoamento só excepcionalmente se processa sob pressão. Unitários Com escoamento com superfície livre (excepcionalmente sob pressão) Neste caso, a totalidade das águas residuais, incluindo águas pluviais, é transportada pelo sistema. Nos Estados Unidos da América, em Portugal e em muitos países da Europa, é rara, actualmente, a construção de raiz de colectores unitários. Pseudo- Separativos Com escoamento com superfície livre Neste caso, e excepcionalmente, admite-se a ligação de águas pluviais aos colectores domésticos devido ao facto dessas águas não apresentam condições de afluência gravítica a colectores pluviais. É um tipo de sistema cuja construção de raiz não é frequente em novas urbanizações e empreendimentos. 32

3 Quadro 4.2 Principais vantagens e inconvenientes dos sistemas separativos convencionais, não convencionais e unitários. TIPO DE SISTEMA Sistemas convencionais, separativos domésticos e pluviais Sistemas convencionais unitários Sistemas não convencionais: de colector gravítico de pequeno diâmetro ou sob vácuo 4.3. Componentes dos sistemas VANTAGENS O facto de se trasportarem efluentes de natureza distinta por diferentes colectores, permite que sejam sujeitos a diferentes condições de tratamento e de destino final. Economia de primeiro investimento, decorrente da construção de um único tipo de colector que transporta a totalidade da água de meio urbano. Simplicidade de projecto, no que respeita a ligação de ramais e colectores Esses sistemas podem conduzir, nomeadamente em zonas planas ou com elevados níveis freáticos, a economias significativas de primeiro investimento. No caso dos sistemas sob vácuo, redução do risco da ocorrência de condições de septicidade e controlo da infiltração. 33 INCONVENIENTES Custos elevados de primeiro investimento, associados à necessidade de dispor de dois tipos de tubagens ou colectores. Necessidade de construção cuidadosa, em termos de ligações de ramais prediais. Descarga de excedentes poluídos em tempo de chuva, com eventuais impactes negativos no Ambiente. Acréscimo de encargos de energia e de exploração em instalações elevatórias e de tratamento, devido ao excedente de contribuição pluvial em tempo de chuva. Acréscimo em encargos de exploração e, conservação, em relação ao sistema gravítico convencional. No caso do sistema sob vácuo, requere-se um grau de conhecimento e de especialização superior, para a exploração. Os sistemas de águas residuais, sejam separativos ou unitários, dispõem de um conjunto de componentes principais que incluem, em regra, além das tubagens e ligações no interior da habitação ou edificação (designadamente ramais de descarga, tubos de queda, algerozes e caleiras, colunas de ventilação, sifões e ralos), ramais de ligação à rede de drenagem pública, colectores e câmaras de visita, câmaras de corrente de varrer, sarjetas e sumidouros. Além destes órgãos ou componentes comuns existem, por vezes, instalações complementares nos sistemas, designadamente descarregadores, instalações elevatórias, sifões invertidos e bacias de retenção. Excepcionalmente, recorrem-se a túneis e pontes-canal. Os principais componentes de sistemas são identificados no Quadro 4.3. No Quadro 4.3 apresentam-se, também, os principais objectivos ou finalidades desses componentes no sistema. Os ramais de ligação têm como objectivo assegurar o transporte das águas residuais prediais, desde as câmaras de ramal de ligação até à rede de colectores. A inserção dos ramais de ligação na rede pode fazer-se nas câmaras de visita ou, directa ou indirectamente, nos colectores. A inserção directa dos ramais de ligação nos colectores é admissível para diâmetros de colectores superiores a 500 mm e deve fazer-se a um nível

4 superior a dois terços da altura daquele. A inserção dos ramais nos colectores pode fazer-se por meio de forquilha simples, com um ângulo de incidência adequado, ou por meio de fé, desde que a superfície livre do escoamento no colector se situe a cota inferior à cota da superfície de escoamento no ramal. Quadro 4.3 Principais componentes de sistemas de águas residuais e respectiva finalidade. COMPONENTE TIPO FINALIDADE Transporte de águas pluviais e de águas de lavagem ou de Redes interiores dos Comum excreta para o exterior da edificação. edifícios Ramais de ligação Comum Promover a ligação ou descarga de águas residuais (domésticas, comerciais, industriais e pluviais) para a rede de drenagem. Rede de drenagem Comum Destina-se à recolha das águas residuais do aglomerado ou conjunto de aglomerados apresenta serviço de percurso. Emissários e interceptores Comum Destina-se ao transporte das águas residuais recolhidas pelas redes de drenagem, que têm serviço de percurso, para o local de tratamento ou de destino final. No caso de descarga no oceano, designam-se por emissários submarinos. Sistemas elevatórios Complementar Destina-se ao transporte das águas residuais em situação em que a drenagem gravítica não é considerada tecnicamente e economicamente a solução adequada. Descarregadores Complementar Órgãos dos sistemas, em regra ligados a colectores de recurso e que entram em operação, por exemplo para fazer face à ocorrência de avarias ou necessidade de colocar fora de serviço componentes que se dispõem a jusante, ou para fazer face à afluência excessiva de águas residuais. Sifões invertidos Complementar Órgãos que incluem um ou mais trechos com escoamento sob pressão gravítica, a que se recorre quando o escoamento com superfície livre não é tecnicamente e economicamente exequível. Bacias de retenção Complementar Órgãos por vezes usados em sistemas pluviais, e mais raramente em sistemas unitários, e que se destinam principalmente, e em regra, a reduzir os caudais de ponta de cheia à custa de efeitos de retenção e amortecimento. Túneis Complementar e excepcional Por vezes, quando as condições topográficas e geológicas o justifiquem economicamente, pode recorrer-se a construção de colectores em túnel (sem recurso à abertura de valas a céu aberto). As redes de drenagem dispõem, em regra de colectores assentes com escavação em vala, e diversos elementos acessórios, como câmaras de visita, câmaras de corrente de varrer, sarjetas e sumidouros. A rede de drenagem é constituída por um conjunto de trechos rectos de colectores separados por câmaras de visita, em regra com serviço de percurso. Os emissários recolhem o afluente das redes a local de tratamento ou destino final. Por vezes, os sistemas regionais de saneamento incluem interceptores que recolhem as águas residuais dos emissários, conforme se apresenta esquematicamente na Figura 4.1. Na Figura 4.1 apresenta-se, a título exemplificativo, o sistema de águas residuais da Costa do Estoril, incluindo diversos emissários, um interceptor geral e diversas instalações elevatórias. 34

5 Figura 4.1 Representação esquemática do sistema de saneamento da Costa do Estoril Colectores, câmaras de visita e ramais de ligação Considerações introdutórias Os colectores constituem os órgãos mais comuns de sistemas de drenagem de águas residuais. Os materiais considerados em regra preferencialmente elegíveis para a drenagem de águas residuais são o PVC, o PEAD e o ferro fundido dúctil. A escolha destes materiais decorre de vários factores técnicos e económicos, numa conjuntura de mercado que é muito dinâmica, pelo que, para cada situação de projecto e mesmo na fase de adjudicação da obra, deve ser efectuada uma avaliação das características e comportamentos expectáveis, em função do meio em que vão ser instalados e condições de operação a que vão ser submetidos, tendo como factores de ponderação, entre outros, os seguintes: 35

6 custo; propriedades mecânicas, designadamente a resistência à pressão interior, a rigidez diametral e a resistência à flexão; propriedades hidráulicas (rugosidade interior e número de juntas), propriedades físicas (massa volúmica, condutibilidade eléctrica) e propriedades químicas (resistência à corrosão); disponibilidade do mercado e de pessoal especializado na montagem; experiência e uniformização de materiais utilizados em cada sistema (facilitando a exploração, manutenção e gestão de stocks de cada entidade) Materiais disponíveis. Vantagens e inconvenientes Verifica-se a existência de uma vasta gama de oferta de materiais, fabricados em território nacional, ou importados, que cobrem um leque alargado de possibilidades de escolha. É possível recorrer não só aos materiais tradicionais como a alguns novos materiais que surgiram recentemente no mercado, bem como à tecnologia mais actual relativamente a juntas de tubagens, como são os sistemas de encaixe por pressão, mecânicos e de soldadura por electrofusão. Tendo por base as disponibilidades do mercado actual em Portugal, a listagem dos materiais considerados como potencialmente utilizáveis em redes de colectores, é a seguinte: TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS CIMENTÍCIOS: fibrocimento; betão (simples, armado, armado com alma de aço, pré-esforçado com alma de aço ou pré-esforçado sem alma de aço). TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS CERÂMICOS: grés vitrificado. TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS PLÁSTICOS: polietileno de média, PEMD, ou alta densidade, PEAD (maciço, alveolado ou corrugado); policloreto de vinilo, PVC (maciço ou corrugado); poliéster reforçado com fibra de vidro, PRV (parede estruturada); polipropileno, PP (corrugado). TUBAGENS OU ACESSÓRIOS DE MATERIAIS METÁLICOS: ferro fundido dúctil; aço não ligado. Nas suas soluções correntes, as tubagens de fibrocimento ou de betão, não são revestidas, nem interiormente nem exteriormente. As tubagens de materiais cimentícios e as de ferro fundido dúctil revestidos a betão podem ser especificadas com resistência química interna melhorada, por utilização adicional de materiais de melhores características, que protegem, ou substituem, a camada de betão em contacto com a massa líquida. Por encomenda, as tubagens de fibrocimento e betão podem ser 36

7 fornecidas com os seguintes revestimentos interiores: revestimento epoxídico e revestimento espesso de PVC (espessura superior a 2 mm). Para a protecção exterior, as tubagens de fibrocimento e de betão podem ser fornecidos com os seguintes revestimentos protectores: revestimento exterior de base betuminosa e epoxídica; protecção exterior, aplicada em fábrica, com manga de polietileno e aumento de espessura da camada de betão de revestimento exterior. As tubagens de grés vitrificado, pelas suas qualidades de fabrico, não necessitam de protecções adicionais. O problema, verificado no passado, de falta de qualidade deste material no mercado nacional fez com que o seu emprego em obras de saneamento fosse caindo em desuso. Em países como a Alemanha, por exemplo, o grés vitrificado é um dos materiais por excelência mais utilizado nas redes de saneamento. É importante referir que desde que o fabrico deste tipo de tubagem obedeça a um processo certificado ou em reconhecimento de qualidade, o produto final consegue ser tanto ou mais adequado, do ponto de vista técnico, que outros materiais para o transporte de águas residuais. O sistema de junta, que era igualmente um ponto fraco, foi significativamente melhorado com a adopção de materiais elastoméricos capazes de garantir níveis de estanquidade idênticos aos garantidos com outros tipos de tubagens. No passado, era usualmente utilizada argamassa de cimento que, atacada pela corrosão e associado ao grande número de juntas, dava origem a elevados caudais de infiltração. Como curiosidade, acrescenta-se que a primeira norma EN que uniformizou os critérios de qualidade mínimos para tubagens com a égide da CEN (Comissão Europeia de Normalização) foi a EN 295 de 1991, intitulada Tubagens e elementos complementares em grés e respectivo sistema de junta, destinados à realização de redes de saneamento. As tubagens e acessórios de ferro fundido dúctil para saneamento podem ser fornecidas com os seguintes revestimentos interiores: cimento aluminoso centrifugado para efluentes com ph de 4 a 12 (revestimento corrente) e poliuretano para efluentes agressivos com ph de 1 a 13. Estas tubagens e acessórios apresentam diferentes soluções para protecção exterior da corrosão, nomeadamente as seguintes: zinco com camada de acabamento de tinta epóxi normalmente vermelha (protecção corrente); pintura de epóxi-zinco e pintura betuminosa normalmente cor vermelho acastanhado; poliuretano, PUX, ou polietileno, PE (em casos de solos agressivos); espuma de poliuretano coberta de tela de PEAD (em caso de protecção contra gelo e atravessamentos aéreos). As tubagens de materiais plásticos não são, em regra, revestidas. No que se refere às tubagens de aço não ligado, podem apresentar diferentes soluções para a protecção da corrosão, apenas por separação dos métodos de fabrico da tubagem. Assim, o revestimento interno é normalmente constituído por argamassa de cimento aluminoso centrifugado para diâmetros até 700 mm, sendo para diâmetros superiores constituído por um barramento de resina epoxídica. O revestimento exterior é normalmente de polipropileno ou polietileno em camada tripla. 37

8 Quadro Principais vantagens e inconvenientes de diversos tipos de tubagens para águas residuais (adaptado de Gonçalves e Monteiro, 2002). Tipo de tubagem Principais vantagens Principais inconvenientes Fibrocimento - baixo coeficiente de rugosidade - fragilidade ao choque e esforços de flexão (boas características hidráulicas) - sensibilidade a águas e terrenos agressivos - peso reduzido - não existem acessórios de fibrocimento - baixa condutividade térmica - necessidade de revestimento interior e exterior - resistência à corrosão electroquímica - condicionalismos de instalação decorrentes da - flexibilidade das juntas presença de amianto no material de composição - preços competitivos - ataque pelo ácido sulfídrico Betão simples - experiência de utilização - fragilidade ao choque ou armado - vasta gama de resistências mecânicas - sensibilidade a águas e terrenos agressivos - preços competitivos - reduzida flexibilidade das juntas e garantia reduzida de estanquicidade hidráulica - ataque pelo ácido sulfídrico Betão armado - existência de acessórios - pouca flexibilidade das juntas ou pré-esforçado - possibilidade de elevada resitência - elevado peso - flexibilidade de adaptação aos traçados - vulnerabilidade ao ataque de gás sulfídrico e - facilidade de ligação a tubagens de outros materiais outros ácidos - procedimentos de reabilitação bem estabelecidos - dificuldade de garantia de estanquicidade - competitividade económica para grandes diâmetros Grés vitrificado - elevada resitência a ataques químicos e abrasão - elevado peso relativo - boa resistência mecânica e flexibilidade das juntas - fragilidade - baixo coeficiente de rugosidade e longevidade - custo pouco competitivo - acessórios disponíveis em grés - alguns fabricantes não apresentam produtos de qualidade Polietileno - leveza e resistência, em regra, a produtos químicos - ataque por detergentes, solventes e - flexibilidade hidrocarbonetos - boa resistência ao choque e a vibrações - degradação por radiação solar e calor (tubos azuis) - difícil detecção de fugas PVC - leveza - sensibilidade ao choque e entalhes - boa resistência, em regra, a produtos químicos - risco de ovalização - completa gama de acessórios - sensibilidade à luz (UV) e ao calor - preços competitivos Poliester reforçado - boa resitência a corrosão química e electrolítica - vulnerabilidade a choques com fibra de vidro - pezo reduzido - vulnerabilidade à corrosão sob tensão (PRFV) - facilidade de fabrico - exigência de boa compactaçãp das - uniões flexíveis terras envolventes - baixo coeficiente de rugosidade Ferro fundido dúctil - boa resistência mecânica - peso elevado - resitência a elevadas pressões internas - corrosão por ácido sulfúrico (o que exige - impermeável aos gases e óleos protecção) e outros ácidos - possibilidade de utilização de juntas travadas - custo relativamente elevado (evitando ancoragens) - simplicidade do equipamento de instalação - disponibilidade de acessórios Aço não ligado - elevada resitência mecânica - exigência de protecção, interna e externa, - impermeabilidade a gases e óleos para controlo da corrosão - possibilidade de utilização de juntas flexíveis - exigência de pessoal qualificado - possibilidade de utilização de juntas travadas - custo elevado (evitando ancoragens) - simplicidade do equipamento de instalação 38

9 Condições de assentamento e valas tipo Para a instalação de tubagens enterradas, sempre que a natureza do terreno e os meios de escavação o permitam, as paredes da vala devem ser aproximadamente verticais, por razões de economia, repartindo-se o peso das terras e das cargas móveis, conforme se representa esquematicamente no pormenor 1 da Figura 4.2. Caso não haja possibilidade de executar a vala com as paredes verticais, recomenda-se uma secção de acordo com o pormenor 2 da Figura, tendo em conta que a geratriz superior do tubo deverá ainda estar contida no interior da secção rectangular com paredes verticais. Figura.4.2 Representação esquemática de execução de valas-tipo. A largura da vala, B, depende dos meios mecânicos utilizados, da profundidade da mesma e do diâmetro da tubagem. A largura recomendada, é a constante na EN Na Figura 4.3 apresenta-se uma vala tipo com o vocabulário de simbologia uniformizado. 1. superfície; 2. fundo da caixa do arruamento, se houver; 3. parede da vala; 4. camada de recobrimento; 5. camada de protecção superior; 6. camada de protecção lateral; 7. camada de assentamento superior (suporte); 8. camada de assentamento inferior; 9. fundo de escavação; 10. recobrimento; 11. leito de assentamento; 12. camada de assentamento total; 13. profundidade da vala. Figura 4.3- Representação esquemática de vala tipo (adaptado da EN 1610). Poderá ser especificada a altura b, definida por b = k.de, em que k é um factor que representa a relação entre DE, o diâmetro exterior e o ângulo de assentamento. Nos desenhos das valas tipo, k.de deverá mesmo substituir o ângulo de assentamento, uma vez que, em obra, se simplifica o processo de construção e inspecção se em vez de um ângulo se medir uma altura. O ângulo de assentamento não é o ângulo de reacção de 39

10 apoio utilizado no cálculo estrutural. Os valores que assumem os parâmetros a, b e c são referidos ainda neste sub-capítulo. Requisitos de instalação de tubagem em vala Para execução da vala, deverá escavar-se até à linha da soleira acrescentada da camada de assentamento inferior, a, que deverá ter uma espessura mínima de 100 mm, sempre que o terreno seja uniforme e facilmente escavável, ou de 150 mm, em terrenos rochosos ou muito duros. Deve limpar-se o fundo da vala de pedras e objectos com arestas antes de se executar o leito de assentamento, que deverá ser em terra seleccionada ou areia com uma compactação não inferior a 95 % do Proctor Normal. O valor de b será o especificado no projecto, relacionando-se com o ângulo de assentamento. Por exemplo, para b atingir a altura definida para um ângulo de assentamento de 120º, deverá especificar-se k = ¼. A dimensão máxima recomendada das partículas em solos para aplicação na camada de assentamento é d 2 mm. Em casos excepcionais de qualidade do terreno existente próxima do solo do leito de assentamento, o tubo pode ser instalado directamente sem camada de assentamento inferior, desde que o terreno original garanta um total suporte da tubagem ao longo do seu desenvolvimento. Contudo, estas condições só serão possíveis de verificar em obra, não devendo o projecto contemplar estes casos, a menos que hajam sondagens e/ou conhecimento do local que permitam efectuar tais considerações. No caso de tubagens flexíveis, o leito de assentamento não deverá ser rígido. O leito de assentamento em coxim que é comum nas tubagens rígidas, no caso de tubagens plásticas dá origem a tensões elevadas nas paredes das tubagens, pela diferença de rigidez dos materiais que confinam o tubo. Nos materiais plásticos, o tipo de material que envolve o tubo deve ser tão homogéneo quanto possível. Neste âmbito, a utilização do betão no leito de assentamento é possível, desde que a camada de assentamento seja integralmente em betão. Depois da tubagem montada e ensaiada, colocam-se camadas de aterro em areia, outro material granular fino ou solos escolhidos entre os produtos de escavação e isentos de torrões, pedras, paus, tábuas, raízes e de outros corpos duros, realizando assim a camada de protecção da tubagem até à cota tal que o valor c atinja 30 centímetros acima do extradorso da tubagem. O aterro deve ser executado por camadas horizontais com 20 a 30 centímetros de espessura, que devem ser sucessivamente regadas e batidas até se atingir 95 % do ensaio Proctor Normal. É imprescindível que este valor seja atingido para o caso de tubagens plásticas. No caso de tubagens rígidas, esta compactação poderá ficar pelos 90 % do ensaio Proctor Normal. A dimensão máxima recomendada das partículas em solos para aplicação na camada de protecção é de 20 mm. A consolidação das diversas camadas de aterro para a protecção (até 30 cm acima da geratriz), deve fazer-se por meio de maços manuais, convindo que sejam em forma de cunha, quando destinados ao aperto lateral de terras nas proximidades da conduta, e em especial na sua semi-secção inferior. Nesta camada de protecção, não se deverá utilizar equipamento mecânico na compactação. Quando não for suficiente a humidade própria do terreno, nem a água existente no subsolo, regar-se- 40

11 á cada uma das camadas de aterro na medida que, pela prática, se reconheça ser a mais conveniente para obter a melhor compactação. Esta prática só é permissível em solos não coesivos. O número de pancadas dos maços será, em cada caso, o recomendado pela experiência como necessário para obtenção de uma densidade relativa nunca inferior aos 95 % do ensaio Proctor Normal, em caso de dúvida por parte do Empreiteiro, a Fiscalização poderá fixar e alterar, para cada zona de aterro, em função da natureza dos solos e do grau de consolidação a atingir, o peso do aparelho de compressão e o número, a ordem e o sentido das passagens necessárias. Acima da protecção, a camada de recobrimento deverá fazer-se com produtos da escavação da própria vala, desde que sejam isentos dos detritos orgânicos e corpos de maiores dimensões, que sejam prejudiciais à sua estabilidade e boa consolidação, especialmente se tal aterro vier a constituir base de pavimento rodoviário ou mesmo de bermas e passeios. A dimensão máxima recomendada das partículas em solos para aplicação na camada de recobrimento é de 200 mm. Nas camadas superiores, onde a compactação puder fazer-se por meios mecânicos, com pratos ou cilindros vibradores de dimensões apropriadas, serão permitidas espessuras até 40 ou 50 centímetros, antes de batidas. Os aterros de valas que venham a ficar sujeitos à passagem de tráfego rodoviário deverão receber uma camada de desgaste provisório, com 10 a 15 centímetros de espessura, em saibro ou em solos estabilizados mecanicamente, e ser submetidos ao trânsito antes de pavimentados definitivamente, a fim de reduzir ao mínimo a eventualidade de futuras cedências, ressaltos ou ondulações, nos revestimentos definitivos das faixas de rodagem. Deve evitar-se o enchimento de valas com materiais gelados. Em caso de risco de inundação da vala deve proceder-se, durante o processo de montagem, à fixação da tubagem ao leito da mesma mediante pontos de aterro distribuídos, para evitar a flutuação das tubagens e manter o seu traçado. Nestas situações, o uso de geotêxteis pode ser aconselhado. A profundidade mínima da vala é função do diâmetro e das condições particulares da obra. Em princípio, o recobrimento mínimo deve ser de 1 metro. Contudo, deverá ser verificado se para as condições de instalação previstas, existe necessidade de protecções adicionais, especialmente no caso de existirem cargas rolantes, e sempre que não se incluam precauções no projecto (designadamente protecção em betão e lajetas), devemse ter em conta as especificações constantes na norma EN O estudo das protecções à tubagem será efectuado em projecto, consoante o material preconizado. Em casos excepcionais, como por exemplo no caso de atravessamentos de linhas de água, a profundidade poderá ser inferior a 1 metro. Para o cálculo da resistência dos colectores, os coeficientes e factores de segurança deverão ser devidamente ponderados, tendo em conta os casos mencionados e os métodos apresentados, ou outros referidos nas normas. Quando esteja prevista, na mesma via, a existência de diversos tipos de tubagens, considera-se boa regra admitir que o extradorso da tubagem de águas residuais domésticas seja implantado abaixo da soleira da tubagem de águas pluviais, para garantia de ligação dos ramais domiciliários. 41

12 A largura das valas para assentamento das tubagens deverá apresentar, no mínimo, Dext + 0,5 m, para colectores com Dext < 500 mm, e de Dext + 0,7 m, para colectores de diâmetro superior. A esta largura deve adicionar-se 0,20 m (para valas entre 3,0 e 4,0 m) e 0,30 m (para valas entre 4,0 e 5,0 m). Atendendo a que a um acréscimo da largura da vala, na zona de instalação do colector corresponde uma redução da capacidade resistente, torna-se importante que as sobrelarguras só tenham lugar acima da camada de protecção da tubagem. No caso de elevados níveis freáticos e solos coesivos, tipo argilas e siltes, pode ser equacionada a aplicação de geotêxteis. No caso de ligação de tubagens a câmaras de visita deverá garantir-se perfeita estanquidade, nomeadamente quando se prevejam elevados níveis freáticos. Nessas situações, devem ser especificados dispositivos especiais, tipo passa-muros. Tratando-se de colectores com escoamento em superfície livre, as forças dinâmicas e estáticas do escoamento são reduzidas, não se tornando necessário, em regra, a construção de maciços de amarração, o que não acontece no caso de condutas sob pressão, em particular condutas elevatórias. Em Portugal, e na actual condição do mercado, é corrente, para as condições usuais de instalação em vala (redes ou emissários), a adopção de tubagens de PVC corrugado para escoamento com superfície livre, pelo menos para diâmetros até 500 mm e no caso de níveis freáticos não elevados. No caso de condutas sob pressão pode ser utilizado, em regra, o PVC maciço para pequenos diâmetros, com resistência adequada às várias pressões previstas. As razões principais destas escolhas decorrem dos baixos custos deste tipo de tubagens, resistência mecânica razoável, resistência à corrosão por ácido sulfídrico/sulfúrico e facilidade de instalação. Em casos especiais, designadamente elevados níveis freáticos ou no caso de instalações no interior de edifícios (fora de vala), travessias e outras obras particulares, frequentemente considerada a utilização de ferro fundido, eventualmente revestido interior e exteriormente. Em emissários principais e de diâmetros elevados (D 500 mm) é frequentemente equacionada a instalação de tubagens de PEAD e betão armado ou pré-esforçado (estes últimos casos, para a situação invulgar de grandes diâmetros dos colectores) Câmaras de visita Considerações introdutórias As câmaras de visita são dispositivos acessórios das redes de drenagem de águas residuais e tem como finalidade facilitar o acesso aos colectores para efeitos de manutenção, de inspecção e de eventual reabilitação, em condições de segurança e de eficiência. As câmaras de visita são, na situação mais frequente de colectores de redes de drenagem de diâmetro até 600 mm, constituídas por elementos de betão préfabricado. Embora de utilização menos vulgar existem também câmaras de visita de betão armado executadas in situ, de fibrocimento, de grés vidrado e de material plástico (PVC, PEAD e PRV). As câmaras de visita de betão, de fibrocimento e de grés vidrado estão cobertas por normas ou projectos de normas europeias. 42

13 As câmaras de visita circulares são compostas por anéis e cone excêntrico préfabricados obedecendo, respectivamente, às normas NP 881 e NP 882. Estas câmaras de visita apresentam, em regra, corpo em anéis de betão pré-fabricados de diâmetro 1,00 m para alturas até 2,50 m e de 1,25 m de diâmetro para alturas superiores. Deve considerar-se a execução de câmaras em betão armado, para diâmetros superiores ou iguais a DN 700, devendo apresentar-se no projecto cálculo justificativo e pormenores de betão armado, devendo-se prever reforços estruturais junto das aberturas nas paredes para a entrada de tubagens e na laje para inserção da tampa de acesso. As dimensões para câmaras rectangulares deverão ser de acordo com a NP EN 476, no mínimo com 750 x 1200 mm. Devem também prever-se câmaras de betão armado no caso de colectores domésticos implantados em leitos de ribeira ou linhas de água. O sub-capítulo reporta-se a câmaras de visita de dimensão excepcional. Em alternativa à construção de câmaras in situ, poder-se-á equacionar a execução de câmaras no mesmo material das tubagens, como sejam as câmaras em PEAD e PRV. As câmaras de visita podem ser de planta rectangular com cobertura plana ou de planta circular com cobertura plana ou tronco-cónica assimétrica. A adopção de outras formas geométricas poderá aceitar-se em casos excepcionais devidamente justificados. As câmaras de visita podem ainda ser centradas ou descentradas relativamente ao alinhamento do colector. Este último tipo deverá ser especialmente utilizado em situações de maior risco potencial, para o pessoal de manutenção e inspecção Dimensões mínimas, constituição e materiais utilizados Dimensões mínimas As dimensões mínimas das câmaras de visita e de inspecção estão definidas na NP EN 476, consoante sejam para acesso de pessoas ou não. Deste modo, as câmaras de visita devem ter as seguintes dimensões mínimas (NP EN 476:2000): no caso de planta circular, o diâmetro nominal interno (DN/DI) deve ser igual ou superior a 1000 mm; no caso de planta rectangular, as dimensões nominais internas devem ser de mm ou superior; no caso de planta elíptica, as dimensões nominais internas devem ser de mm ou superior. A relação entre a largura e a profundidade das câmaras de visita deve ter sempre em consideração a operacionalidade e a segurança do pessoal da exploração. A Figura 4.4 reporta-se à apresentação de coberturas de câmaras de visita. Na Figura 4.5 apresentam-se, esquematicamente, as características de dimensão das câmaras de visita correntes. Constituição e materiais utilizados As câmaras de visita são constituídas por soleira, corpo, cobertura, dispositivo de fecho e dispositivos de acesso. 43

14 Soleira A soleira de uma câmara de visita é, em geral, constituída por uma laje de betão, simples ou armado, conforme as condições locais o aconselhem, funcionando como fundação do corpo. A sua espessura deve ser, na zona mais profunda das caleiras, não inferior a 100 mm. Tendo em vista minimizar a retenção de sólidos as superfícies da soleira devem ter uma inclinação mínima de 10 % (preferencialmente da ordem dos 20 %) no sentido das caleiras, devendo ser as linhas de crista ligeiramente boleadas. As mudanças de direcção, diâmetro e inclinação de colectores devem fazer-se por meio de caleiras semicirculares construídas na soleira das câmaras de visita, com altura igual a dois terços do maior diâmetro, por forma a garantir a continuidade do escoamento em condições adequadas. No caso de colectores separativos pluviais ou colectores unitários, de diâmetros superiores a 200 mm e queda superior a 1 m na câmara de visita, a soleira deve ser localmente protegida, por exemplo, com cantaria. Quando na câmara de visita existir um desnível ou queda entre o colector de montante e o de jusante, e caso este desnível seja superior a 0,50 m, deve utilizar-se um troço de queda guiada, construído exteriormente à câmara de visita propriamente dita. Para quedas inferiores a 0,50 m, o desnível deve ser vencido recorrendo a queda suave em betão. Na Figura 4.6, em Anexo, representa-se esquematicamente uma câmara de visita tipo com queda suave. Na Figura 4.7, representa-se esquematicamente uma câmara de visita tipo com queda guiada. Corpo O corpo das câmaras de visita é, nas situações mais correntes, construído com anéis préfabricados de betão. O corpo pode também ser feito de betão simples ou armado, moldado no local, de alvenaria hidráulica de pedra, de tijolo ou de blocos maciços de cimento. Neste caso, a parte compreendida entre a soleira e a geratriz superior do colector, situada a cota mais elevada, deve ser de betão moldado no local ou de alvenaria hidráulica, com eventual intercalação de anéis pré-fabricados. No que respeita a espessura das paredes do corpo os valores mínimos a adoptar devem ser os seguintes: alvenaria de pedra: 200 mm; betão moldado no local: 120 mm; alvenaria de tijolo: ½ vez; elementos de betão pré-fabricado: 100 mm. No caso da profundidade das câmaras de visita exceder 5 m, devem ser construídos, por razões de segurança, patamares em gradil espaçados no máximo de 5 m, com aberturas de passagem desencontradas. 44

15 Figura 4 4 Representação de coberturas das câmaras de visita. 45

16 Figura 4 5 Características dimensionais das câmaras de visita (adaptado de NP EN 476:2000). Figura 4 6 Representação de câmaras de visita com queda suave (H-H1 0,50m). 46

17 Figura 4 7 Representação de câmaras de visita com queda guiada. Cobertura As coberturas das câmaras de visita são planas ou tronco-cónicas assimétricas. Têm o diâmetro interior da base igual ao do corpo da câmara e, na parte superior, uma gola cilíndrica, para assentamento do aro do dispositivo de fecho. 47

18 Dispositivos de fecho O dispositivo de fecho é a parte superior da cobertura da câmara de visita sendo constituído por aro e tampa. Os dispositivos de fecho dividem-se, de acordo com a NP EN 124:1995, nas seguintes classes: A15, B125, C250, D400, E600 e F900. A selecção da classe de dispositivo de fecho a adoptar, da responsabilidade do projectista, depende do local de instalação. Podem sistematizar-se os seguintes seis grupos (cinco aplicáveis directamente a dispositivos de fecho) de locais de instalação: Grupo 1 (classe mínima A 15) zonas utilizadas exclusivamente por peões e ciclistas; Grupo 2 (classe mínima B 125) passeios, zonas para peões e zonas comparáveis, parques de estacionamento e silos de estacionamento para viaturas ligeiras; Grupo 3 (classe mínima C 250) aplicável apenas a dispositivos de entrada (sarjetas e sumidouros); Grupo 4 (classe mínima D 400) vias de circulação (incluindo ruas para peões), bermas estabilizadas e parques de estacionamento para todo o tipo de veículos; Grupo 5 (classe mínima E 600) zonas sujeitas a cargas elevadas, por exemplo docas e pistas de aviação; Grupo 6 (classe mínima F 900) zonas sujeitas a cargas particularmente elevadas, por exemplo pistas de aviação. Os dispositivos de fecho são fabricados com um dos seguintes materiais: ferro fundido de grafite lamelar; ferro fundido de grafite esferoidal; aço vazado; aço laminado; combinação de um dos três primeiros materiais referidos com betão; ou, ainda, betão armado. O mais material correntemente utilizado é o ferro fundido. O diâmetro de passagem dos dispositivos de fecho circulares deve ser de 600 mm, podendo ser superior quando assim for conveniente. Apenas em situação de dispositivos de fecho de substituição se admitem diâmetros inferiores (550 mm). No caso de dispositivos de fecho de forma quadrada ou rectangular, a dimensão mínima deve ser igualmente de 600 mm. A superfície exterior da tampa de ferro fundido deve apresentar uma configuração estriada, que garanta condições de aderência dos rodados dos veículos. Deve ser assegurada uma boa drenagem afim de evitar a acumulação de água. A profundidade de encaixe mínima, a folga, o apoio, o levantamento e assentamento das tampas e outras características dos dispositivos de fecho devem obedecer ao estabelecido na norma portuguesa NP EN 124:1995. Por fim, refere-se que as tampas das câmaras de visita de colectores domésticos implantados em leitos de ribeira ou linhas de água deverão ser estanques, anti-refluxo até 1 bar, solidarizadas e seladas ao betão armado através de parafusos ou chumbadouros. Dispositivos de acesso O uso de degraus metálicos cravados nas paredes das câmaras de visita, para acesso ao seu interior, é prática tradicional. Estes devem ser constituídos por varão de aço macio 48

19 ou de ferro fundido (lamelar ou esferoidal), devendo assegurar-se a protecção contra a corrosão, ao longo da vida útil da obra. A disposição e formato dos degraus pode permitir que estes sirvam para os dois pés ou para apenas um pé só de cada vez. Em qualquer dos casos, a inserção dos degraus deve ser tal que assegure uma distância mínima à parede, em projecção vertical, de 120 mm. O espaçamento vertical entre degraus deve situar-se entre 250 mm e 350 mm. Na situação de degraus para os dois pés estes devem estar alinhados segundo um eixo vertical. Na situação de degraus para um pé os eixos verticais das duas fiadas de degraus devem estar afastados de 300 mm (± 10 mm). A NP 883 estabelece regras relativas aos degraus de acesso. Contudo, recomenda-se que o acesso, principalmente em redes de águas residuais domésticas, seja efectuado através de escadas em material plástico e não através de degraus metálicos, que com o tempo se deterioram, podendo não oferecer garantias de segurança a médio prazo Acabamentos O interior das câmaras de visita deve ser por princípio rebocado, numa espessura não inferior a 20 mm, com argamassa de cimento e areia ao traço 1:3. No caso de o corpo ser constituído por anéis pré-fabricados pode dispensar-se o seu reboco, se a superfície se apresentar perfeitamente lisa e sem defeitos. É indispensável garantir o perfeito fechamento das juntas com a aplicação de cordel de mastique entre anéis do corpo, e entre o anel superior deste e o cone da cobertura. Os cantos e arestas interiores devem apresentar-se arredondados. Em situações em que os níveis freáticos na zona de implantação se situam, permanente ou temporariamente, acima da cota de soleira, deverão ser tomadas precauções especiais para a garantia da estanquidade. Ainda em situações de potencial vulnerabilidade à formação de sulfídrico o acabamento deverá incluir a protecção interior da câmara de visita. Um aspecto relevante, do ponto de desempenho hidráulico, é a estanquidade do sistema, incluindo os colectores e as câmaras de visita. Do ponto de vista das câmaras de visita este aspecto é tanto mais relevante quanto os níveis freáticos se encontram, de forma contínua ou sazonal, acima da soleira. É pois da maior importância garantir uma adequada construção/instalação destes dispositivos, assegurando um perfeito fechamento das juntas, na própria câmara e nas ligações entre câmara e colectores. Enunciam-se seguidamente procedimentos ou medidas práticas, a adoptar individualmente ou em conjunto, em função da situação concreta em análise: Execução da soleira e do corpo da câmara de visita, até cerca de 25 mm acima da coroa superior do colector afluente mais alto, em betão armado B25 BD2.1 com slamps baixos caso se consiga com uma vibração elevada, ou com slamps mais altos quando existe falta de capacidade de vibração elevada por parte do construtor. A parte restante do corpo e cobertura poderá ser executada respectivamente com anéis e cones pré-fabricados, devendo a sua implantação ser 49

20 feita com argamassas ricas em cimento e com cordão mastique incorporado (Videira e Guedes, 1998). Utilização de ligadores na junção tubagem/betão da câmara de visita, inseridos na cofragem antes da betonagem. Estes ligadores têm a capacidade de impermeabilizar a junta tubagem / câmara de visita e permitir ainda possíveis assentamentos diferenciais, sem aparecimento de fendilhação, estando disponíveis no mercado vários tipos função do tipo de tubagem de ligação à câmara de visita (Videira e Guedes, 1998). Opção por câmaras de visita em materiais que permitem comprovadamente assegurar melhores condições de estanquidade do que o betão ao longo da vida útil da câmara de visita (caso das câmaras de polietileno de alta densidade e plástico reforçado com fibra de vidro). Em casos em que se prevejam condições favoráveis à formação de gás sulfídrico (ou ácido sulfúrico diluído, correspondendo à oxidação anaeróbia do gás sulfídrico) torna-se necessário proteger a superfície interior da câmara de visita com pintura adequada. Uma protecção eficaz pode incluir os seguintes procedimentos para aplicação de resinas epoxy (Videira e Guedes, 1998): preparação prévia das paredes interiores com limpeza por hidropressão (a 200 bar) por forma ao estado final da superfície não incluir leitadas, vazios ou grãos de baixa aderência; eliminação da humidade das paredes, de modo a que a humidade relativa ambiente (H.R.) seja inferior a 80 %, devendo mesmo assim verificar-se que a humidade da superfície é igual ou inferior a 5 %, valores estes a obter através de eventual ventilação e extracção mecânica do ar; aplicação de uma primeira camada de resina epoxy (do tipo toptar da Bettor ou equivalente), desde que a percentagem de sólidos em peso seja igual ou superior a 90 %, com diluição de 5 a 8 % em xileno/toleno e com espessura de 200 microns; aplicação de uma segunda camada pura do mesmo material, com espessura de 200 microns, a executar quando a primeira camada estiver já seca. A aplicação deverá ser obrigatoriamente por pulverização (pistola airless) com retoques a pincel plano ou rolo de pelo de algodão fino. As zonas de infiltração deverão ser tapadas com kanasec da Bettor ou produto equivalente, compatível com o esquema das pinturas Câmaras de visita de dimensão excepcional Para colectores de dimensão superior a 600 a 800 mm utiliza-se, em geral, uma câmara de visita de maiores dimensões, compatível com o diâmetro dos colectores (DIRECÇÃO GERAL DOS RECURSOS NATURAIS, 1991). Esta câmara deverá ser, em princípio, de planta circular ou rectangular, com uma dimensão mínima igual ao diâmetro do colector acrescida de 250 mm para cada lado, para as faces das paredes atravessadas pelos colectores. No caso de câmaras de visita onde se dá a convergência ou a saída de vários colectores, os valores definidos devem ser ajustados para que as inserções se façam em boas condições. Preferencialmente, a 50

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