AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS - TCU PROFESSOR: REYNALDO LOPES Olá pessoal!

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1 Olá pessoal! Chegamos à nossa aula 05. Espero que estejam gostando do curso e que ele realmente os ajude a conquistar a vaga. Vamos à nossa aula! Obras de saneamento: coleta e transporte de esgoto. 01. (EMBASA/2009) O valor da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) é utilizado para avaliar a quantidade de oxigênio necessária para degradar a matéria orgânica biodegradável nas estações de tratamento de esgoto. Utilizaremos a questão acima para fazer uma breve revisão teórica sobre qualidade de águas residuárias. Há 99,9% de água nas vazões de esgotos, sendo apenas 0,1% de material "não líquido". Esse material gera a necessidade da etapa de tratamento de esgotos. Essa pequena fração é composta por sólidos orgânicos, inorgânicos, suspensos e dissolvidos, bem como microorganismos. A fração orgânica representa estatisticamente 70% dos sólidos e a inorgânica os 30% restante. A caracterização dos esgotos é função dos usos aos quais a água está submetida. Esses usos variam de acordo com o clima, situação social/econômica e hábitos da população. Para o projeto de uma estação de tratamento, objetivando a adequação da qualidade das águas, devem ser utilizados parâmetros indiretos para traduzir o caráter poluidor do despejo. Características físicas As principais características físicas dos esgotos estão relacionadas às seguintes propriedades: 1

2 Matéria sólida (mg/l) Das características físicas, o teor de matéria sólida é o mais importante, tendo em vista que o objetivo maior do tratamento de esgotos reside na sua remoção. A matéria sólida é classificada em função (i) da dimensão das partículas (sólidos em suspensão, coloidais e dissolvidos), (ii) da sedimentabilidade (capacidade de se depositar no fundo, classificandose em sedimentáveis, flutuantes ou flotáveis e não sedimentáveis), (iii) da secagem a alta temperatura (fixos e voláteis, T entre 550 C e 600 C) e (iv) da secagem a média temperatura (T entre 103 C a 105 C, sólidos totais, em suspensão e dissolvidos). Temperatura ( C) A temperatura do esgoto é um pouco superior à da água de abastecimento, podendo apresentar maiores valores em função da contribuição de despejos industriais. A influência da temperatura é fortemente verificada (i) nas operações de natureza biológica (a velocidade de decomposição do esgoto aumenta com a temperatura - faixa ideal entre 25 C e 35 C, inatividade das bactérias formadoras de metano na digestão anaeróbia abaixo dos 15 C), (ii) nos processos de transferência de oxigênio (menor quantidade de oxigênio dissolvido - OD - na água à medida que aumenta a temperatura) e (iii) no fenômeno de sedimentação (maior velocidade de sedimentação com o aumento da temperatura - diminuição da viscosidade). Odor Os odores de esgotos são causados pelos gases inerentes aos processos de decomposição. O cheiro de mofo é típico de esgoto fresco; o cheiro de "ovo podre", de esgoto velho ou séptico (gás sulfídrico proveniente da decomposição de lodo). 2

3 O eventual mau cheiro nas ETEs é função principalmente dos depósitos de material gradeado, de areia e nas operações de transferência e manuseio do lodo, e não necessariamente do próprio esgoto. Cor e turbidez A cor e turbidez indicam o estado de decomposição do esgoto. A cor cinza é típica do esgoto fresco. A preta, do esgoto velho e de uma decomposição parcial. Características químicas As principais características químicas do esgoto estão relacionadas às seguintes propriedades: Oxigênio Dissolvido - OD (mg/l) Quantidade de oxigênio dissolvido (mg/l) no meio aquoso. Quanto mais poluído o corpo hídrico, menor a quantidade de OD presente, podendo até mesmo ser nula. Quanto maior a temperatura da água, menor é o grau de saturação de OD. O grau de saturação da água a uma temperatura de 20 C é de aproximadamente 7 mg/l. Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO (mg/l) A forma mais utilizada para medir a quantidade de matéria orgânica de um esgoto é por meio da determinação da Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO. Na realidade, esse índice mede a quantidade de oxigênio necessário para decompor a matéria orgânica presente numa amostra, após um determinado tempo e temperatura (padrão de 5 dias e 20 C - DBO5,20 ou simplesmente DBO), considerando total disponibilidade de oxigênio para o processo de decomposição. A DBO de um esgoto fresco encontra-se na faixa de 100 mg/l a 300 mg/l. Nos tratamentos completos, a faixa desejável de DBO do esgoto tratado (efluente da estação) é de 20 mg/l a 30 mg/l. Demanda Química de Oxigênio - DQO (mg/l) 3

4 A Demanda Química de Oxigênio - DQO - mede a quantidade de matéria orgânica oxidável pelo uso do permanganato ou dicromato de potássio em solução ácida. O tempo de ensaio laboratorial para determinação da DQO é de somente duas horas, enquanto para a determinação da DBO são necessários cinco dias. O teste de DQO considera não somente a demanda de oxigênio satisfeita biologicamente (DBO), mas tudo o que é susceptível de demandas de oxigênio. Por isso a DQO é preferível à DBO para análise de resíduos industriais. Para o mesmo tipo de esgoto, a relação DQO/DBO (sempre maior ou igual a 1) é constante. Relação DBO / N / P (mg/l) No tratamento biológico, o fósforo (elemento químico simbolizado por "P") e o nitrogênio ("N") têm importante papel em relação à matéria orgânica que se pretende remover. Portanto, a relação em peso (mg/l) de "DBO / N / P" pode ser utilizada como indicadora do tratamento biológico. A relação 100/5/1 (proporção que indica 100 mg/l de DBO para 5 mg/l de nitrogênio e 1 mg/l de fósforo) apresenta um balanço adequado de matéria orgânica e nutrientes para o tratamento biológico. Características biológicas As principais características biológicas dos esgotos estão relacionadas às presenças dos seguintes organismos: Microorganismos Os principais microorganismos encontrados nos esgotos são as bactérias, fungos, protozoários, vírus e algas. As bactérias são 4

5 responsáveis pela decomposição dos esgotos, seja na natureza ou nas ETEs. As algas desempenham um papel crucial nas lagoas de estabilização (estrutura que veremos com maior detalhe mais adiante), realizando a oxidação aeróbia (com presença de oxigênio) e redução fotossintética. Entretanto, podem se proliferar em excesso quando há condições adequadas no efluente das ETEs (disponibilidade de nutrientes - nitratos e fosfatos - e temperatura adequada - 25 C a 35 C), caracterizando o processo de "eutrofização" do corpo hídrico receptor (esse fenômeno será estudado com mais detalhes adiante). Para evitar a sua proliferação, é necessária a retirada de, no mínimo, um desses nutrientes. Indicadores de poluição Para indicar a poluição de origem humana, adotam-se os organismos do grupo coliforme como indicadores. As bactérias coliformes são típicas do intestino do homem e de animais de sangue quente, porém podem se desenvolver no solo e serem posteriormente carregadas com a água da chuva, caracterizando os coliformes totais (CT). Os coliformes fecais (CF) ou termotolerantes são bactérias diretamente provenientes dos intestinos de animais de sangue quente. Atualmente, os CFs têm mais importância, pois nos CTs é mais comum serem encontrados bactérias não-intestinais. Cabe destacar que os CTs sempre suplantam os CFs. Há ainda os estreptococos fecais (EF), que incluem uma grande variedade de estreptococos e também são provenientes do intestino humano e de outros animais. Esse parâmetro é importante quando relacionado com os CF. Uma relação CF/EF que resulte em valores altos (>4) indica uma contaminação predominantemente humana nos esgotos. A bactéria coliforme não transmite doenças por si só (não é patogênica), mas caso tenha sido excretada por um indivíduo doente, ela será acompanhada desses organismos capazes de trazer as doenças de veiculação hídrica. A medida dos coliformes é dada por 5

6 uma medida estatística de sua concentração, conhecida como "Número Mais Provável" (NMP/mL ou NMP/100mL). O esgoto bruto contém cerca de 10 9 NMP/100mL a NMP/100mL de CT e cerca de 10 8 NMP/100mL a 10 9 NMP/100mL de CT. A utilização dos CF para indicar a poluição patogênica da água se dá pela facilidade de sua obtenção frente aos demais índices de contaminação e sua relação direta com a presença de excretas de animais de sangue quente. Por fim, ainda com relação à qualidade da água, destacamos que as indústrias devem realizar um tratamento prévio de seus efluentes que apresentem as seguintes características: Sejam nocivos à saúde ou prejudiciais à segurança dos trabalhos da rede; Interfiram em qualquer sistema de tratamento de esgoto; Obstruam tubulações e equipamentos; Sejam nocivos às tubulações; Apresentem temperatura superior a 45 C. Como vimos acima, a assertiva está correta. Resposta: C 02. (MPU/2004/ESAF) É incorreto afirmar que as bactérias do grupo coliforme foram escolhidas como indicador de contaminação fecal pelo fato de que elas a) apresentam-se em grande quantidade nas fezes humanas. b) não se apresentam em grande número nas fezes de animais de sangue frio. c) apresentam resistência na água aproximadamente similar à maioria das bactérias patogênicas intestinais. d) não se apresentam nas fezes de animais de sangue quente e sua presença na água, então, é devida a fezes exclusivamente humanas. e) podem ter sua presença detectada e medida por meio de técnicas laboratoriais fáceis e de baixo custo. 6

7 Trouxemos novamente o enunciado da questão para levantar a importância de se determinar exatamente o que ele pede. Nesse caso é a opção INCORRETA. a) apresentam-se em grande quantidade nas fezes humanas. Como apresentado acima, bactérias do grupo coliforme se apresentam nas fezes de animais de sangue quente, entre eles os humanos. Por esse motivo, o item está correto. b) não se apresentam em grande número nas fezes de animais de sangue frio. Como afirmado acima, assertiva correta, pois se apresentam em animais de sangue quente. c) apresentam resistência na água aproximadamente similar à maioria das bactérias patogênicas intestinais. Conforme apresentado acima, durante a revisão teórica, essa opção está correta. d) não se apresentam nas fezes de animais de sangue quente e sua presença na água, então, é devida a fezes exclusivamente humanas. Conforme vimos acima, essa assertiva traz dois erros. Na primeira frase há um dos erros, pois as bactérias do grupo coliforme se apresentam nas fezes de animais de sangue quente, por isso não é exclusiva de fezes humanas, segundo erro da assertiva, na última frase. Como o enunciado pediu a opção incorreta, este é o gabarito da questão. e) podem ter sua presença detectada e medida por meio de técnicas laboratoriais fáceis e de baixo custo. 7

8 A opção está realmente correta, pois as técnicas laboratoriais para a detecção e medida das bactérias do grupo coliforme são relativamente fáceis e de baixo custo quando comparadas a outros exames laboratoriais. Resposta: D 03. (SESPA/2004/CESPE) As bactérias do grupo coliforme foram escolhidas como indicadores de contaminação fecal porque são patogênicas quando presentes na água ingerida. Como vimos acima, elas são usadas como indicadores da qualidade sanitária da água, e não representam por si só um perigo para a saúde, servindo antes como indicadores da presença de outros organismos causadores de problemas para a saúde. Resposta: E 04. (MPOG/2008) Para o dimensionamento das redes coletoras de esgoto são necessários dados referentes a vazão máxima de final de plano e a vazão máxima horária de um dia qualquer no início de plano. Para responder à questão acima, faremos uma breve revisão teórica sobre o assunto. Considera-se que os esgotos têm origem em três fontes principais: Vazão doméstica - São os esgotos produzidos nos domicílios, comércio e atividades institucionais (órgãos públicos, concessionárias de serviços públicos etc.). A vazão média é calculada em função da multiplicação de três parcelas: (i) consumo per capita ; (ii) população no horizonte de projeto e por (iii) um "coeficiente de retorno", situado por volta de 80%. Ou seja, a cada 100L (litros) de água disponível para consumo (demanda da população), são efetivamente consumidos 8

9 20L e gerados 80L de esgotos (águas usadas), os quais "retornam" para a natureza (na forma líquida). Vazão de infiltração - É a água que entra no sistema de esgotos indevidamente (por meio das juntas, pelas próprias paredes e através das estruturas dos poços de visita, tubos de inspeção e limpeza, terminal de limpeza, caixas de passagem, estações elevatórias etc.), tendo em vista que a pressão dentro da tubulação de esgoto é igual à atmosférica, tendo em vista que boa parte do tempo a seção transversal não é totalmente preenchida (ao contrário da tubulação de água, com pressão usualmente maior que a atmosférica). A vazão infiltrada deve ser contabilizada e depende de vários fatores: tipo de tubo, de junta, extensão da rede, área servida, tipo de solo, profundidade do lençol e densidade populacional. A taxa de infiltração será expressa em termos de vazão (litros por segundo, L/s) por extensão da rede coletora ou área servida (em km), deve ser justificada no projeto e depende de condições locais tais como: (i) nível de água do lençol freático, (ii) natureza do subsolo, (iii) qualidade da execução da rede, (iv) material da tubulação e (v) tipo de junta utilizado. Valores médios usualmente utilizados na prática têm sido da ordem L/s.km). Vazão industrial - É a vazão de esgotos produzida, a qual depende do porte da indústria, do tipo de processo, da existência do prétratamento etc. A quantidade e também a qualidade dos efluentes industriais a serem despejados na rede devem ser controladas. Com relação à quantidade, a vazão máxima lançada pelo estabelecimento industrial não pode ser superior a 1,5 vezes à vazão média diária. Caso isso não ocorra, o estabelecimento industrial deve instalar um "tanque de regularização de vazão". Na falta de dados, a fim de se estimar a produção de esgotos em futuras áreas industriais, pode-se considerar as seguintes taxas de produção de esgoto: 1,15 L/s.ha (litros por segundo para cada hectare) a 2,30 L/s.ha, para indústrias que utilizam água em seus processos industriais. Para aquelas que não utilizam, pode-se estimar a produção de esgotos em 0,35 L/s.ha. Para o dimensionamento das redes coletoras de esgotos consideramse dois momentos distintos: início de plano e final de plano. 9

10 Em qualquer desses momentos o esgoto sanitário pode ser quantificado, em um determinado ponto da rede coletora, de acordo com a seguinte expressão: Q = Qd + Qinf. + Qc Onde Q - vazão de esgoto sanitário (L/s); Qd - vazão doméstica (L/s); Qinf. - vazão de infiltração(l/s); e Qc - vazão concentrada, singular ou industrial (L/s). Especificamente em relação à vazão doméstica, ela representa os esgotos produzidos nos domicílios, comércio e atividades institucionais (órgãos públicos, concessionárias de serviços públicos etc.). A vazão média é calculada em função da multiplicação de três parcelas: (i) consumo per capita; (ii) população no horizonte de projeto e (iii) um "coeficiente de retorno", situado por volta de 80%. Assim, para o cálculo dessa vazão, é necessário que conheçamos o consumo de água tratada e suas variações diárias e horárias. Para isso, são utilizados os coeficientes k1 e k2. K1 é denominado coeficiente do dia de maior consumo e pode ser obtido mediante a divisão entre o maior consumo diário e a vazão média anual. Valor usual é igual a 1,2. K2 denomina-se coeficiente da hora de maior consumo e representa a divisão entre a maior vazão horária registrada e a vazão média observada no mesmo dia. Valor usual igual a 1,5. No cálculo da vazão máxima dos sistemas de esgotos consideramos esses coeficientes majoradores (k1 e k2) aplicados sobre a vazão média e também utilizamos o coeficiente k3 redutor (coeficiente da hora de menor consumo, ou seja, a mínima vazão horária - relação entre a vazão mínima e a vazão média anual). Esse coeficiente é utilizado para avaliação das velocidades mínimas no sistema, a fim de se evitar a deposição de material ao longo da rede, cujo valor usual é igual a 0,5 e é aplicado sobre a vazão média de esgoto (já com o coeficiente de retorno aplicado). 10

11 Resposta: C 05. (CGU/2008/ESAF) A concepção de um sistema de esgoto engloba todas as diretrizes, parâmetros e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do sistema a projetar. Das partes que compõem um sistema de esgoto, escolha a opção correta. a) Sifão invertido destina-se à transposição de obstáculos pela tubulação de esgoto, funcionando sob pressão. b) As redes coletoras admitem traçados tipo distrital, leque e horizontal, dependendo das condições topográficas do terreno. c) Emissário é o tipo de canalização que recebe coletores ao longo do seu comprimento, não recebendo ligações prediais diretas. d) Interceptor é o tipo de canalização que conduz os esgotos a um destino conveniente, estação de tratamento e/ou lançamento, sem receber contribuição em marcha. e) Estação elevatória é o conjunto de instalações destinado à depuração dos esgotos, antes do seu tratamento. Para responder à questão anterior, faremos uma breve revisão teórica sobre os assuntos tratados nas opções disponíveis. Coleta e Transporte de Esgotos Alem Sobrinho e Tsutiya (2000) citam a seguinte distribuição do custo de construção de um sistema de esgoto sanitário: redes coletoras (75%), coletores tronco (10%), elevatórias (1%) e estações de tratamento (14%). A seguir, apresentaremos os três primeiros itens da lista acima. As estações de tratamento serão objeto de aula posterior. Sistema convencional 11

12 Um sistema de esgotamento convencional é dotado das seguintes unidades: - canalizações (coletores, interceptores e emissários); - órgãos complementares e acessórios; - estações elevatórias; - estações de tratamento; - disposição final. Figura - Sistema de Coleta e Transporte de esgotos A Figura acima apresenta as partes de um sistema convencional de esgotos. Essas unidades são descritas abaixo: 1 - Ramal predial: transportam os esgotos das edificações até a rede pública de coleta; 12

13 2 - Coletores de esgoto: recebem os esgotos das edificações, transportando-os aos coletores tronco; 3 - Coletor tronco: tubulação da rede que recebe os coletores de esgoto. Não recebe aporte direto de edificações; 4 - Interceptor: correm nos fundos de vale margeando corpos d'água, evitando que o esgoto aporte a esses corpos hídricos. Recebem contribuições dos coletores tronco; 5 - Emissários: similares aos interceptores, porém não recebem contribuição ao longo de seu trajeto (a "entrada" é apenas na ponta de montante). Realizam o transporte do esgoto ao seu destino final (corpo hídrico receptor ou Estação de Tratamento de Esgoto - ETE) 6 - Estação de tratamento de esgoto (ETE): conjunto de obras e instalações destinadas a realizar a depuração do esgoto, ou seja, de "remover" os poluentes dos esgotos; 7 - Disposição final: após seu tratamento ou somente transporte a local adequado, o esgoto é lançado em algum corpo hídrico, denominado corpo receptor (também são denominados "emissários" as tubulações que transportam esses esgotos). Eventualmente, o esgoto pode ser aplicado direto ao solo. Em ambos os casos, o esgoto passa a ser depurado naturalmente, de acordo com a capacidade de autodepuração do corpo receptor (hídrico ou solo) e a quantidade de poluentes nele presente. Durante o trajeto das águas residuárias, há ainda os seguintes componentes: - Poços de visita: são câmaras que permitem a inspeção e limpeza da rede coletora de esgotos. São divididos em poços de visita (PV), propriamente dito, ou somente poços de inspeção (PI), onde não é possível a visitação, por serem menores do que os PVs. Costumam ser instalados no início da rede coletora e nas mudanças de declividade, direção, diâmetro ou material de construção da rede. Também temos as chamadas "caixas de passagem", que são câmaras sem acesso, 13

14 localizadas em pontos singulares (ex.: mudança de direção da tubulação) por necessidade construtiva. Veremos mais sobre ela adiante. - Sifão invertido: obra destinada à transposição de obstáculo imposto ao traçado da rede coletora de esgoto, sem a instalação de estações elevatórias. No sifão invertido há o rebaixamento para que a canalização passe por baixo do obstáculo. Trabalha abaixo da linha piezométrica, sob pressão; - Estação elevatória: instalação hidráulica dotada de bombas para transferir os esgotos de uma cota mais baixa para uma cota mais alta. Utilizada quando as profundidades das tubulações apresentam-se bastante elevadas (tubos muito fundos, exigindo grandes escavações), devido à (i) baixa declividade do terreno e necessidade de fornecer tração mínima para o escoamento do esgoto ou (ii) pela necessidade de se transpor obstáculos / elevações. - Linha de recalque: os primeiros trechos subseqüentes às estações elevatórias. Encontram-se sob pressão. Esses trechos onde a tubulação trabalha pressurizada (pressão interna superior à pressão atmosférica) são intitulados de "linhas de recalque". - Dispositivos Geradores de Descarga (DGD) e Tanques Fluxíveis: tanques localizados nas cabeceiras da rede de esgotos, ou em pontos intermediários da mesma, que liberam descargas de água algumas vezes ao dia, promovendo a lavagem da rede coletora. Passemos agora a abordar alguns aspectos técnicos relacionados com o projeto e construção das canalizações de esgotos: - Diâmetro de coletores: será calculado de acordo com as contribuições. Entretanto, deve-se respeitar um diâmetro mínimo de 100mm. - Profundidade mínima: Visando manter um nível que possibilite o esgotamento de todos os compartimentos sanitários e assegurar 14

15 proteção contra cargas externas, deve-se prever uma profundidade mínima para a rede. O valor recomendado é de, no mínimo, 1,0m. - Profundidade máxima: Quando o terreno tiver baixa declividade, for horizontal ou mesmo seguir sentido inverso ao da tubulação, a escavação para assentamento das tubulações pode atingir altas profundidades. Há alguns inconvenientes nisso, tais como: (i) maior efeito de carga permanente, (ii) ligações com coletores mais onerosas, e (iii) aumento do custo de construção. Por isso, recomendam-se profundidades máximas de 4,0 a 4,5m. Caso, esses limites sejam ultrapassados, adotam-se estações elevatórias. - Localização dos coletores: Os coletores deve ser assentados, de preferência, no lado mais baixo da rua. Para vias públicas com largura superior a 18 ou 20m devem ser previstos coletores dos dois lados. Voltando à questão, analisaremos cada uma das opções da mesma. Lembremos que ela pede a opção CORRETA. a) Sifão invertido destina-se à transposição de obstáculos pela tubulação de esgoto, funcionando sob pressão. Os coletores de esgotos são projetados para trabalharem com escoamento livre, a profundidades economicamente viáveis e suficientes para não serem afetados estruturalmente por esforços externos e de modo a permitirem o esgotamento das descargas procedentes das ligações prediais. Diante da impossibilidade da travessia em linha reta da canalização através de um obstáculo qualquer, o escoamento só teria continuidade por meio de um bombeamento por sobre a seção de impedimento ou por sob a mesma seção tendo em vista que a passagem através de sifonamento normal torna-se inviável por vários motivos, principalmente, hidráulicos. Essa canalização rebaixada, passando por baixo do obstáculo a ser vencido, é denominada de sifão invertido tendo em vista o perfil inverso desta ao de uma tubulação de sifonamento normal. Portanto, por definição, em sistemas de esgotos, sifões invertidos são canalizações rebaixadas, sob pressão, destinadas a travessia sob obstáculos que impeçam a passagem da canalização 15

16 em linha reta. Sua principal vantagem sobre instalações elevatórias é que os mesmos não requerem equipamentos eletromecânicos, o que implicaria em consumo contínuo de energia mecânica. Assim, podemos afirmar que a assertiva está correta. b) As redes coletoras admitem traçados tipo distrital, leque e horizontal, dependendo das condições topográficas do terreno. A escolha do tipo de traçado da rede coletora (longitudinal, perpendicular, em leque, radial, distrital, etc) dependerá principalmente da topografia do terreno (terreno plano, acidentado, etc). A Figura abaixo mostra traçados típicos de redes coletoras. 16

17 Figura - Traçados típicos de redes coletoras O traçado perpendicular é característico de cidades com desenvolvimento recente e com planos de expansão definidos. O em leque é freqüente em cidades situadas em vales e de formação antiga. O interceptor predomina em cidades costeiras e o zonal e o radial são característicos das grandes cidades. O erro da assertiva está no traçado horizontal, que não existe ainda segundo os principais autores da área. c) Emissário é o tipo de canalização que recebe coletores ao longo do seu comprimento, não recebendo ligações prediais diretas. Conforme apresentado acima, emissários são similares aos interceptores, porém não recebem contribuição ao longo de seu trajeto (a "entrada" é apenas na ponta de montante). Realizam o transporte do esgoto ao seu destino final (corpo hídrico receptor ou Estação de Tratamento de Esgoto - ETE). 17

18 d) Interceptor é o tipo de canalização que conduz os esgotos a um destino conveniente, estação de tratamento e/ou lançamento, sem receber contribuição em marcha. Conforme apresentado acima, interceptores correm nos fundos de vale margeando corpos d'água, evitando que o esgoto aporte a esses corpos hídricos e recebem contribuições dos coletores tronco. A definição acima se refere a Emissário. e) Estação elevatória é o conjunto de instalações destinado à depuração dos esgotos, antes do seu tratamento. Estação elevatória é a instalação hidráulica dotada de bombas para transferir os esgotos de uma cota mais baixa para uma cota mais alta. Não tem a função de depurar esgotos. Resposta: A 06. (MPOG/2008/CESPE) O emprego de sifão invertido nas obras de coleta e transporte de esgoto sanitário pressupõe que a tubulação terá escoamento como conduto forçado. Conforme apresentado na questão anterior, a assertiva está correta. Resposta: C 07. (DETRAN/2008/CESPE) Interceptor é a tubulação de esgotos sanitários construída para transportar os esgotos de um ponto para outro sem receber contribuições ao longo do seu caminhamento e para conduzir o efluente tratado da estação de tratamento de esgotos até o seu destino final. Essa definição apresentada é a do emissário. Resposta: E 18

19 08. (PRB/2007/CESPE) O emissário que funciona como conduto livre recebe contribuição de esgoto nos poços de visita. O emissário recebe contribuição apenas no trecho de montante, conduzindo a mesma vazão. Resposta: E 09. (TCU/2005/CESPE) Para dimensionamento hidráulico de interceptores, considera-se a possibilidade de seu funcionamento como conduto livre ou como conduto forçado. Os coletores e interceptores são projetados para funcionar como conduto livre (pressão atmosférica). Somente os sifões, linhas de recalque e emissários submarinos funcionam como condutos forçados. E como calculamos a capacidade dessas tubulações conduzirem água (ou esgoto, nesse caso) em escoamento livre? Equação de Manning! Para quem ainda não guardou essa informação vamos reproduzir novamente a equação aqui: Q - vazão (m 3 /s); A - área (m 2 ); I - declividade do canal (m/m); Rh - raio hidráulico (m), é calculado pela divisão da área pelo perímetro do canal; n - coeficiente de rugosidade de manning. Mas nesse caso (esgotos) não consideraremos a tubulação cheia. Devemos considerar a relação máxima entre profundidade e diâmetro (Y/D) igual a 0,75. Ou seja, o conduto deve trabalhar alcançando, no máximo, 75% da profundidade total. 19

20 Como já comentado, o coeficiente de rugosidade será função do material escolhido (valores usualmente tabelados na literatura técnica). Os principais materiais utilizados em obras lineares são: - redes coletoras e ligações prediais: PVC e cerâmica; - coletores e interceptores: concreto, PEAD (polietileno de alta densidade), PRFV (Poliéster Reforçado com Fibra de Vidro); - linhas de recalque: ferro fundido. Resposta: E 10. (TCU/2005/CESPE) Para permitir o acesso de pessoas para manutenção, tubo de inspeção e limpeza (TIL) e poço de inspeção (PI) são empregados em substituição ao poço de visita. Devido à grande quantidade de sólidos orgânicos e minerais e pelo fato de as tubulações da rede coletora terem de funcionar como condutos livres, é preciso que tais tubos tenham dispositivos que evitem ou minimizem entupimentos em pontos singulares (curvas, pontos de afluência de tubulações, mudanças de declividade etc.). Antigamente, o órgão acessório mais utilizado era o Poço de Visita (PV). Trata-se de construção composta por uma chaminé de acesso na parte superior e uma parte mais ampla na região inferior, chamada "balão" (Figura abaixo). A Figura abaixo mostra também a configuração recomendada no caso de diferenças maiores do que 0,50m entre os tubos afluente e efluente. Esse tubo anterior à chegada no PV, denomina-se "tubo de queda" e evita o excesso de respingos e a danificação do material do PV devido aos choques. 20

21 Figura - Poço de visita A distância máxima entre PVs é aquela que permite o alcance dos equipamentos de limpeza, normalmente 100m. Os PVs são obrigatórios nos seguintes casos: Reunião de coletores com mais de três entradas; Reunião de coletores com necessidade de tubo de queda; Nas extremidades de sifões invertidos e passagens forçadas; Profundidades maiores que 3m; Diâmetro de tubos a partir de 400mm. Entretanto, devido ao alto custo de implantação dos PVs e a evolução dos processos de limpeza das redes coletoras, exigindo cada vez menos a presença de operadores no interior das tubulações, esses órgãos acessórios têm sido substituídos por dispositivos mais simples e econômicos, tais como terminal de limpeza (TL), caixa de passagem (CP) e tubo de inspeção e limpeza (TIL). O terminal de limpeza permite a instalação de equipamento de limpeza, substituindo o PV no início dos coletores. A caixa de passagem é uma câmara sem acesso, localizada em curvas e mudanças de declividade, direção ou diâmetro. O tubo de inspeção e limpeza é um dispositivo não visitável, que permite a inspeção e limpeza com uso de equipamentos especiais. Não 21

22 pode ser localizado na reunião de coletores com mais de duas entradas. Desenho esquemático de TIL é apresentado a seguir. Figura - Terminal de inspeção e limpeza Voltando à questão, o tubo de inspeção e limpeza é um dispositivo não visitável, que permite a inspeção e limpeza com uso de equipamentos especiais. Não pode ser localizado na reunião de coletores com mais de duas entradas. Assim, a assertiva está incorreta. Resposta: E 11. (MPOG/2008/Cargo 14/CESPE) Para se minimizar o volume de poço de sucção em elevatória de esgoto dotada de sistema de bomba de rotação variável operando em paralelo com bomba de rotação constante, é recomendável que a capacidade de vazão da última seja maior que a da primeira. Poço de sucção é o compartimento destinado a receber e acumular os esgotos durante um período de tempo. A vazão de chegada sendo variável, não permite operação regular da bomba, que recalca uma vazão razoavelmente constante. Mediante a acumulação temporária dos esgotos no poço de sucção convenientemente dimensionado, é possível fazer que o bombeamento 22

23 entre em funcionamento ou se desligue automaticamente, conforme o nível do líquido atinja posições elevadas ou baixas no compartimento. Nesse contexto, "a bomba de rotação constante deve possuir uma capacidade de bombeamento inferior à da bomba de rotação variável, de tal forma que a última não funcione na faixa de vazões inferiores à vazão de recirculação." (Manual da CEDAE, 2006) Resposta: E 12. (TCU/2005/CESPE) Em caso de elevatórias de poço seco, o conjunto motobomba deve permanecer submerso. Geralmente as estações elevatórias localizam-se nos pontos mais baixos de uma bacia hidrográfica ou nas proximidades de rios, córregos e represas. São utilizadas para elevar o esgoto, em função da necessidade de se vencer obstáculos ou de diminuir a profundidade da rede coletora em condições topográficas adversas (relevo muito acidentado). Atingido o ponto de nível elevado, o esgoto volta a escoar por gravidade. Ou seja, o uso desses equipamentos ocorre de forma bastante pontual. As estações elevatórias são classificadas de acordo com o tipo de bomba instalada. A elevatória convencional utiliza bombas centrífugas. 23

24 Figura - Estação elevatória Estações elevatórias convencionais são divididas nos seguintes tipos: poço seco e poço úmido. Nas estações elevatórias de poço seco, o conjunto motor-bomba fica não submerso. Nelas, o poço de sucção é separado da casa de bombas. Nas elevatórias de poço úmido, o conjunto motor-bomba é submerso. Resposta: E 13. (TCU/2005/CESPE) No sistema separador absoluto, são transportadas águas residuárias domésticas e industriais e águas de infiltração. Os sistemas de coleta de esgotos podem ser dos seguintes tipos: Sistema unitário ou combinado - as águas residuárias e de infiltração são veiculadas juntamente às águas pluviais; 24

25 Sistema separador absoluto - o esgoto sanitário é veiculado em um sistema independente, denominado sistema de esgotamento sanitário. As águas pluviais são coletadas e transportadas, por sua vez, em sistema de drenagem pluvial, totalmente independente do sistema de esgotamento sanitário. Sistema separador parcial - a parcela das águas de chuva proveniente dos telhados e pátios das edificações é coletada e transportada juntamente do esgoto sanitário predial. A parcela das águas pluviais coletadas diretamente nas ruas é conduzida em tubulações próprias de drenagem. Voltando à questão, a assertiva afirma que são transportadas águas residuárias domésticas e industriais e também águas de infiltração, o que caracteriza um sistema separador absoluto. Muitos alunos confundem a expressão "águas de infiltração", que são águas presentes no subsolo que infiltram na tubulação ao longo de seu comprimento, com águas pluviais. Resposta: C 14. (IEMA/2007/CESPE) O sistema de esgoto unitário apresenta a desvantagem de recolher na mesma canalização os lançamentos dos esgotos sanitários e as contribuições pluviais, mas a vantagem de fornecer uma carga hidráulica controlada para as estações de tratamento de esgoto. Citam-se algumas vantagens do sistema separador absoluto sobre os sistemas unitário e separador parcial: Menor custo de implantação, pelo fato de empregar tubos mais baratos (industrializados e de menores diâmetros) e de exigir menores escavações; Possibilita a execução por etapas. Isso porque as vazões de esgoto variam com o aumento da população no horizonte de projeto. Portanto você pode dividir a obra, executando apenas parte dela e deixando o restante para anos vindouros. Já com a tubulação recebendo também 25

26 águas pluviais, ela deve estar preparada para as vazões de projeto de drenagem dessas águas. Reduz o custo do afastamento das águas pluviais, pelo fato de poderem ser lançadas no corpo hídrico mais próximo, já que não estarão contaminadas pelo esgoto doméstico; Não obriga a pavimentação das vias públicas; Redução da extensão das canalizações de grande diâmetro; e Não prejudica a depuração biológica dos esgotos sanitários. Voltando à questão, o erro está em apontar como vantagem o fato do sistema unitário "fornecer uma carga hidráulica controlada para as estações de tratamento de esgoto". Há dois erros associados a esta frase: 1 - O sistema unitário, por receber contribuições de esgoto sanitário e pluviais, possui como característica uma grande amplitude de variação da carga hidráulica na rede, pois quando chove, toda a água da chuva vai para dentro da rede, aumentando muito a carga hidráulica, quando há uma estiagem, a rede passa a transportar apenas o esgoto sanitário e as águas de infiltração. 2 - Essa é uma das desvantagens deste tipo de sistema, não uma vantagem, como colocado na questão, pois a grande maioria dos sistemas de tratamento de esgotos devem trabalhar com uma carga hidráulica próxima da constância. Outra desvantagem desse tipo de sistema que pode ser cobrada em provas é que o sistema da rede de esgoto unitário, por ocasião de chuvas, carrega muita areia para seu interior ocasionando entupimentos em alguns trechos e transbordamentos em outros. Isso faz com que seja necessária a manutenção da rede coletora. Resposta: E 15. (ANTAQ/2009/CESPE) A quantidade de descarga de partículas e contaminantes provenientes de galerias pluviais e estações de esgoto é constante ao longo dos anos. 26

27 Não é constante, já que, no caso dos esgotos, a população se altera com o passar dos anos, a quantidade de indústrias da cidade, entre outros fatores. E, no caso das galerias de águas pluviais, as alterações no uso do solo com o desenvolvimento urbano da bacia implicam em alterações na qualidade da água escoada. Resposta: E 16. (MPE-AM/2008/CESPE) Nas redes coletoras com funcionamento hidráulico como conduto livre, deve-se prever lâmina de água máxima como uma fração do diâmetro do tubo. Com já vimos em respostas de questões anteriores, os coletores e interceptores são projetados para funcionar como conduto livre (pressão atmosférica). Somente os sifões, linhas de recalque e emissários submarinos funcionam como condutos forçados. A capacidade dessas tubulações conduzirem água Equação de Manning. Devemos considerar a relação máxima entre profundidade e diâmetro (Y/D) igual a 0,75. Ou seja, o conduto deve trabalhar alcançando, no máximo, 75% da profundidade total. Resposta: C 17. (PRB/2007/CESPE) Tanques fluxíveis são instalados antes de elevatórias e garantem o armazenamento de esgoto em situações de emergência. Sendo bastante direto, tanques fluxíveis são instalados a montante da rede e em outros pontos estratégicos de forma a fornecer algumas descargas durante o dia, de forma a promover a lavagem da rede. Resposta: E 27

28 18. (PMV/2008/CESPE) No sistema condominial, há uma única fossa séptica para atender a todo o condomínio, o que significa menor custo em comparação aos outros sistemas. Para responder a esta questão, façamos uma revisão teórica sobre o sistema condominial. O "esgoto condominial", sistema destinado a um grupo de usuários que compartilham serviços coletivos, foi desenvolvido em Pernambuco e possibilitou a construção de serviços de saneamento em bairros populares, impossíveis de serem atendidos pelo sistema tradicional. A adoção de um sistema de esgotos condominiais requer um conjunto de ações que possibilitem a mobilização, a educação, a organização e participação da população, demandando, também, o envolvimento do setor público, dos concessionários e da comunidade em novas formas de gestão e manutenção dos equipamentos. Partindo do princípio da adaptação da tecnologia às condições da organização socioespacial da comunidade a ser servida, o "esgoto condominial" adota um traçado de rede flexível, passando os canos de coleta no fundo dos lotes, na frente das casas, nos becos ou vielas ou combinando estas situações de acordo com as exigências do local, em vez de localizá-los nas vias públicas como no sistema convencional. O modelo físico do sistema condominial baseia-se numa configuração cuja lógica pode ser entendida como se as quadras, na horizontal, pudessem ser interpretadas como um prédio "deitado" (na horizontal). 0 modelo é composto por: 1 - Ramais condominiais: parte do sistema que será executada dentro dos lotes (ou no interior de uma quadra), ficando os moradores usuários responsáveis pela sua operação e conservação. Podem ser dos seguintes tipos (Figura 10): 28

29 - de passeio: quando o ramal condominial passa fora do lote, no passeio em frente a este a aproximadamente 0,70m de distância do muro; - de fundo de lote: quando o ramal condominial passa por dentro do lote, no fundo deste. Esta é a alternativa de menor custo, pois desta maneira é possível esgotar todas as faces de um conjunto com o mesmo ramal; - de jardim: quando o ramal condominial passar dentro do lote, porém na frente do mesmo. 2 - Rede básica: compreende a parte do sistema que reunirá as contribuições de todos os condomínios, tendo como responsável o agente promotor (município ou órgão de saneamento local). Como continua a concepção coletiva, qualquer custo adicional advindo de soluções mais onerosas deve ser suportado pelos beneficiários. 3 - Tratamento: também nessa concepção, obviamente, devem ser adotadas soluções de tratamento. Assim, não se pensa em sistema condominial sem essa parcela, devendo ser executada concomitantemente às outras unidades do sistema. Portanto, não se admite seu adiamento. Na realidade, o tratamento é realizado numa concepção de microssistemas descentralizados, no qual a cada microssistema corresponde uma estação para tratamento dos esgotos, que pode ser o tanque séptico com filtro anaeróbio, por exemplo. Aprofundaremos a discussão sobre sistemas de tratamento em aula posterior deste curso. 29

30 Figura - Ramais Condominiais A forma de disposição da rede permite adequação à topografia do terreno e o assentamento superficial da tubulação, com o mínimo de recobrimento do terreno (0,30 a 0,40m), diferentemente da tubulação localizada nas vias públicas, as quais requerem profundidades médias de 1,20m ou 1,50m para suportar o peso do trânsito de veículos. Assim, pode-se reduzir até 65% dos custos em relação ao sistema convencional. A junção entre as instalações domiciliares e a rede coletora, normalmente localizada nos quintais, é feita por meio de uma caixa de inspeção. As caixas permitem o acesso aos tubos para limpeza e manutenção do sistema. Voltando à questão, o sistema de rede condominial pode ser associado a unidades descentralizadas de tratamento. Resposta: E 19. (SESPA/PA/CESPE) O sistema condominial de esgotos, em que se formam associações de moradores como unidade de 30

31 esgotamento, deve ser levado em conta no estudo de concepção, pelo seu baixo custo de operação e manutenção. Na concepção do projeto, deve ser considerada a hipótese do sistema condominial, pois é de menor custo. Resposta: C 20. (DESO/2004/CESPE) Na concepção original de um sistema condominial de esgotos, o traçado final do ramal condominial deve ser decidido em reunião com os moradores. Como vimos em resposta a questão anterior, o aspecto democrático é uma das principais características do sistema condominial. Resposta: C 21. (SAAE/2003/CESPE) No sistema condominial de esgotamento sanitário, a rede coletora básica ou pública passa próxima ao quarteirão ou unidade equivalente definida como condomínio, ao contrário do sistema convencional, que circunda todo o quarteirão. Conforme vimos em resposta a questão anterior, a afirmação está correta, sendo este um dos fatores que diminuem o custo desta solução. Resposta: C 22. (SAAE/2003/CESPE) O recobrimento mínimo exigido para a rede coletora no sistema condominial de esgotamento sanitário é menor que o recobrimento mínimo exigido para a rede coletora no caso de sistema convencional de esgotos. O fato de se evitar passar os condutos pela rua permite que os recobrimentos mínimos sejam reduzidos. Outro fator de redução de custos 31

32 Resposta: C QUESTÕES RESOLVIDAS NA AULA 01. (EMBASA/2009) O valor da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) é utilizado para avaliar a quantidade de oxigênio necessária para degradar a matéria orgânica biodegradável nas estações de tratamento de esgoto. 02. (MPU/2004/ESAF) É incorreto afirmar que as bactérias do grupo coliforme foram escolhidas como indicador de contaminação fecal pelo fato de que elas a) apresentam-se em grande quantidade nas fezes humanas. b) não se apresentam em grande número nas fezes de animais de sangue frio. c) apresentam resistência na água aproximadamente similar à maioria das bactérias patogênicas intestinais. d) não se apresentam nas fezes de animais de sangue quente e sua presença na água, então, é devida a fezes exclusivamente humanas. e) podem ter sua presença detectada e medida por meio de técnicas laboratoriais fáceis e de baixo custo. 03. (SESPA/2004/CESPE) As bactérias do grupo coliforme foram escolhidas como indicadores de contaminação fecal porque são patogênicas quando presentes na água ingerida. 04. (MPOG/2008/Cargo 14/CESPE) Para o dimensionamento das redes coletoras de esgoto são necessários dados referentes a vazão máxima de final de plano e a vazão máxima horária de um dia qualquer no início de plano. 05. (CGU/2008/ESAF) A concepção de um sistema de esgoto engloba todas as diretrizes, parâmetros e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do 32

33 sistema a projetar. Das partes que compõem um sistema de esgoto, escolha a opção correta. a) Sifão invertido destina-se à transposição de obstáculos pela tubulação de esgoto, funcionando sob pressão. b) As redes coletoras admitem traçados tipo distrital, leque e horizontal, dependendo das condições topográficas do terreno. c) Emissário é o tipo de canalização que recebe coletores ao longo do seu comprimento, não recebendo ligações prediais diretas. d) Interceptor é o tipo de canalização que conduz os esgotos a um destino conveniente, estação de tratamento e/ou lançamento, sem receber contribuição em marcha. e) Estação elevatória é o conjunto de instalações destinado à depuração dos esgotos, antes do seu tratamento. 06. (MPOG/2008/CESPE) O emprego de sifão invertido nas obras de coleta e transporte de esgoto sanitário pressupõe que a tubulação terá escoamento como conduto forçado. 07. (DETRAN/2008/CESPE) Interceptor é a tubulação de esgotos sanitários construída para transportar os esgotos de um ponto para outro sem receber contribuições ao longo do seu caminhamento e para conduzir o efluente tratado da estação de tratamento de esgotos até o seu destino final. 08. (PRB/2007/CESPE) O emissário que funciona como conduto livre recebe contribuição de esgoto nos poços de visita. 09. (TCU/2005/CESPE) Para dimensionamento hidráulico de interceptores, considera-se a possibilidade de seu funcionamento como conduto livre ou como conduto forçado. 10. (TCU/2005/CESPE) Para permitir o acesso de pessoas para manutenção, tubo de inspeção e limpeza (TIL) e poço de inspeção (PI) são empregados em substituição ao poço de visita. 33

34 11. (MPOG/2008/Cargo 14/CESPE) Para se minimizar o volume de poço de sucção em elevatória de esgoto dotada de sistema de bomba de rotação variável operando em paralelo com bomba de rotação constante, é recomendável que a capacidade de vazão da última seja maior que a da primeira. 12. (TCU/2005/CESPE) Em caso de elevatórias de poço seco, o conjunto motobomba deve permanecer submerso. 13. (TCU/2005/CESPE) No sistema separador absoluto, são transportadas águas residuárias domésticas e industriais e águas de infiltração. 14. (IEMA/2007/CESPE) O sistema de esgoto unitário apresenta a desvantagem de recolher na mesma canalização os lançamentos dos esgotos sanitários e as contribuições pluviais, mas a vantagem de fornecer uma carga hidráulica controlada para as estações de tratamento de esgoto. 15. (ANTAQ/2009/CESPE) A quantidade de descarga de partículas e contaminantes provenientes de galerias pluviais e estações de esgoto é constante ao longo dos anos. 16. (MPE-AM/2008/CESPE) Nas redes coletoras com funcionamento hidráulico como conduto livre, deve-se prever lâmina de água máxima como uma fração do diâmetro do tubo. 17. (PRB/2007/CESPE) Tanques fluxíveis são instalados antes de elevatórias e garantem o armazenamento de esgoto em situações de emergência. 18. (PMV/2008/CESPE) No sistema condominial, há uma única fossa séptica para atender a todo o condomínio, o que significa menor custo em comparação aos outros sistemas. 19. (SESPA/PA/CESPE) O sistema condominial de esgotos, em que se formam associações de moradores como unidade de 34

35 esgotamento, deve ser levado em conta no estudo de concepção, pelo seu baixo custo de operação e manutenção. 20. (DESO/2004/CESPE) Na concepção original de um sistema condominial de esgotos, o traçado final do ramal condominial deve ser decidido em reunião com os moradores. 21. (SAAE/2003/CESPE) No sistema condominial de esgotamento sanitário, a rede coletora básica ou pública passa próxima ao quarteirão ou unidade equivalente definida como condomínio, ao contrário do sistema convencional, que circunda todo o quarteirão. 22. (SAAE/2003/CESPE) O recobrimento mínimo exigido para a rede coletora no sistema condominial de esgotamento sanitário é menor que o recobrimento mínimo exigido para a rede coletora no caso de sistema convencional de esgotos. RESPOSTAS ÀS QUESTÕES RESOLVIDAS NA AULA 01. C 02. D 03. E 04. C 05. A 06. C 07. E 08. E 09. E 10. E 11. E 12. E 13. C 14. E 15. E 16. C 35

36 17. E 18. E 19. C 20. C 21. C 22. C AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS - TCU REFERÊNCIAS BILIOGRÁFICAS: Bevilacqua, Nelson. XIX Encontro Técnico AESABESP - Materiais de Tubulações Utilizadas na Coleta e Transporte de Esgotos. Agosto de Chernicaro, Carlos A. L. Notas de aula - Slides para TIM 1. DESA - UFMG. Belo Horizonte, 2007 Coleta e transporte de esgoto sanitário, Sobrinho e Tsutiya, Departamento de engenharia hidráulica e sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 1 a edição, 1999, capítulo 3 Dias, Frederico; Di Bello, Rafael. Auditoria de Obras hídricas - Apostila de apoio para curso preparatório. Brasília, 2009 Fernandes, Carlos. Notas de Aula - Saneamento Básico / Engenharia Sanitária. DEC - UFCG < Filho, Paulo M. B. Reúso de água e potenciais riscos à saúde humana - IETEC - acesso em 2009 Heller, Léo e Casseb, Márcia M. S. Abastecimento de Água - Manual de Saneamento e Proteção Ambiental para os Municípios - Volume II. Belo Horizonte, Irion, Carlos A. O. e Silveira, Geraldo L. Projeto de Redes de Esgotos Sanitários. 36

37 Kilson, Anna R. S.Esgoto Condominial - Uma alternativa para universalização do serviço de esgoto no Brasil. UNB, 2008 Manual de saneamento - Orientações técnicas - Engenharia de Saúde Pública, Ministério da Saúde - Fundação Nacional da Saúde, março de 2004, item 3.9 Orlandi, Marcelo; Dias, Frederico; e Souza, André D. Auditoria de Obras hídricas - Apostila de apoio para curso preparatório. Brasília, Von Sperling, Marcos. Introdução à qualidade das água e ao tratamento dos esgotos. Departamente de Engenharia Sanitária e Ambiental: UFMG,