ALTERNATIVA TECNOLÓGICA PARA VALAS DE INFILTRAÇÃO

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1 ALTERNATIVA TECNOLÓGICA PARA VALAS DE INFILTRAÇÃO Cicero Onofre de Andrade Neto (1) Engenheiro Civil. Mestre em Engenharia Civil com concentração em Saneamento. Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Membro do Grupo Coordenador do PROSAB - Programa de Pesquisas em Saneamento Básico (FINEP/CNPq/CEF). Myrian Thereza Fernandes de Lima Engenheira Civil. Especializada em Engenharia de Sistemas Urbanos, Eng. da Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte - CAERN. Endereço (1) : Av. Miguel Alcides Araújo, Natal - RN - CEP: Brasil - Tel: (084) Fax: (084) cicero@ct.ufrn.br RESUMO Valas de infiltração, utilizadas para infiltrar no solo efluentes de sistemas de tratamento de esgotos, consistem basicamente de condutos não estanques (usualmente tubos perfurados) envolvidos com pedras britadas e alinhados no interior de valas recobertas, com baixa declividade. O conduto distribui o efluente ao longo da vala, propiciando sua infiltração subsuperficial. Considerando-se a enorme quantidade de sistemas locais de destino de esgotos por infiltração no solo, percebe-se que as valas de infiltração poderiam ter larga aplicação, pois em muitos casos seriam a opção técnica mais adequada. Constata-se, contudo, que são pouco utilizadas, porque carecem de melhor formulação tecnológica e custos mais competitivos. Este trabalho apresenta uma experiência bem sucedida, e devidamente investigada, da utilização de tijolos cerâmicos vazados na execução de valas de infiltração, substituindo os materiais normalmente utilizados como conduto de distribuição (manilhas cerâmicas; tubos de PVC corrugados perfurados para drenagem; ou tubos de PVC comuns furados manualmente), constituindo uma alternativa tecnológica vantajosa, tanto econômica como funcionalmente. A conclusão da pesquisa, embora simples e até esperada, reveste-se de importância porque apresenta uma alternativa tecnológica de fácil excussão, eficaz e de baixo custo, comprovando suas vantagens em escala real. PALAVRAS-CHAVE: Valas de Infiltração, Alternativa Tecnológica. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 47

2 INTRODUÇÃO A evolução do conhecimento técnico e científico somente contribui efetivamente para o desenvolvimento quando aplicado em inovações tecnológicas. Sem diminuir a importância da pesquisa científica (pesquisa básica), há que se dar maior atenção e divulgação às experimentações práticas (pesquisa aplicada) que resultam em inovações tecnológicas, constituindo alternativas de custo mais baixo e maior eficácia. Valas de infiltração, utilizadas para infiltrar no solo efluentes de sistemas de tratamento de esgotos, consistem basicamente de condutos não estanques (usualmente tubos perfurados) envolvidos com pedras britadas e alinhados no interior de valas recobertas, com baixa declividade. O conduto distribui o efluente ao longo da vala, propiciando sua infiltração subsuperficial. São aplicadas, com vantagens, quando a camada superficial do solo tem maior capacidade de infiltração que as camadas inferiores, ou quando o aqüífero encontra-se em pequena profundidade, propiciando-lhe maior proteção sanitária, entre outras situações em que a infiltração subsuperficial é a mais conveniente. Considerando-se a enorme quantidade de sistemas locais de destino de esgotos por infiltração no solo, percebe-se que as valas de infiltração poderiam ter larga aplicação, pois em muitos casos seriam a opção técnica mais adequada. Constata-se, contudo, que são pouco utilizadas, porque carecem de melhor formulação tecnológica e custos mais competitivos. No Brasil, o uso de valas de infiltração, para disposição de efluentes de sistemas de tratamento de esgotos no solo, vem sendo orientado por normas da ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas, desde 1963, sendo sua aplicação mais usual o destino de efluentes de tanques sépticos. A NB-41 (1963), definiu Valas de Infiltração como valas destinadas a receber o efluente da fossa séptica, através de tubulação convenientemente instalada, e a permitir sua infiltração em camadas subsuperficiais do terreno. Recomendou, para disposição do efluente de tanques sépticos, que a irrigação subsuperficial, feita através de valas de infiltração, constitui melhor forma de disposição quando se dispuser de área adequada ou o solo for suficientemente permeável. Preconizou tubos de diâmetro mínimo de 0,10 m, preferencialmente do tipo furado, com juntas livres, espaçados de 0,01 m, recobertos na parte superior com papel alcatroado ou similar e envolvidos em camada de pedra britada, pedregulho ou escória de coque. A NBR-7229/82, manteve a mesma definição da NB-41, para as valas de infiltração, e modificou muito pouco as condições de uso, apesar de melhor detalhar os aspectos construtivos. Recomendou o uso de tubos de drenagem. A mais recente norma da ABNT sobre unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos de tanques sépticos (NBR 13969), defini vala de infiltração como vala escavada no solo, destinada à depuração e disposição final do esgoto na subsuperfície do solo sob condição essencialmente aeróbia, contendo tubulação de distribuição e meios de filtração no seu interior. Pretende manutenção de condição aeróbia no interior da vala, prevendo tubos de exaustão nas linhas de tubulação, uso ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 48

3 alternado das valas e cobertura da camada de brita com material permeável, tal como tela fina, antes do reaterro com solo, para permitir a evaporação da unidade. Praticamente inviabiliza o uso de valas de infiltração, tão complicadas ficariam. Figura 1: A vala de infiltração da NBR 7229 (1982) Figura 2: A vala de infiltração da NBR (1997) (desenho modificado). Observa-se que as orientações que se encontram na NB-41 e na NBR-7229/82 são muito deficientes e as orientações da NBR-13969, além de deficiente, são complexas e excessivamente sofisticadas. Há que se buscar alternativas viáveis, exeqüíveis e eficazes. Este trabalho apresenta uma experiência bem sucedida, e devidamente investigada, da utilização de tijolos cerâmicos vazados na execução de valas de infiltração, substituindo os materiais normalmente utilizados como conduto de distribuição (manilhas cerâmicas; tubos de PVC corrugados perfurados para drenagem; ou tubos de PVC comuns furados manualmente), constituindo uma alternativa tecnológica vantajosa, tanto econômica como funcionalmente. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 49

4 MÉTODO E RESULTADOS DA PESQUISA Em 1986, estava em desenvolvimento, no Rio Grande do Norte, desde 1981, o modelo Condominial para esgotamento sanitário. Para a cidade Eduardo Gomes (atual Parnamirim), que é muito plana e os coletores atingiriam grandes profundidades, a solução mais indicada para o destino dos esgotos de cada microssistema condominial mostrou-se ser o tratamento em grandes tanques sépticos multifamiliares, locados nos canteiros centrais das ruas, em praças ou nos passeios (calçadas), e a infiltração imediata no solo. Para infiltração dos efluentes dos tanques sépticos no solo, o mais indicado seria o uso de valas de infiltração. Decidiu-se, então, realizar uma pesquisa de materiais e procedimentos construtivos alternativos para as valas de infiltração, em busca da simplicidade construtiva, eficácia e baixo custo, para viabilizar seu emprego em larga escala. Escolheu-se uma quadra urbana piloto e idealizou-se, como alternativas, valas com o núcleo contendo pedras de maior dimensão, para formar interstícios maiores e permitir um bom fluxo, e valas contendo tijolos furados, com fluxo através dos furos. A experimentação teve início com a construção acompanhada das valas alternativas. Foram executadas duas valas, para infiltração dos efluentes de um tanque séptico de grande porte (70 pessoas), cada uma com 30m de extensão. Uma delas utilizando como conduto de distribuição tijolos de oito furos envolvidos com seixo rolado miúdo, alinhados longitudinalmente no sentido dos furos, e a outra com o núcleo de seixos rolados grandes (8 a 10 cm), ambas com declividade de 1:400. Figura 3: A vala de infiltração com tijolos cerâmicos vazados. A investigação teve continuidade em dois momentos distintos, a saber : Depois de mais de dois anos de funcionamento das valas, foram feitas escavações (cortes transversais) em três pontos de sua extensão (2,5m, 15m e 29m, distante do início da vala) deixando os materiais expostos à observação visual e, com auxilio de corante dissolvido em água, verificou-se os fluxos ao longo das valas. Em seguida, foram removidas partes dos materiais, para observar e o estado funcional das valas, a marcha de infiltração, a acumulação de lodo nos tijolos e nas britas, e a distribuição e natureza do lodo. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 50

5 A vala com o núcleo de seixos com maiores dimensões não deu bons resultados, certamente devido à grande perda de carga. No primeiro corte transversal as pedras já estavam bastante obstruídas e o fluxo não chegava ao segundo corte. A vala com tijolos furados funcionou muito bem. A figura 4 mostra as três escavações transversais, no início, meio e final das valas. Em primeiro plano uma curta escavação longitudinal para ver o tubo (PVC) de ligação da caixa de divisão de vazão até o início da vala. Antes foi removida a vegetação que havia crescido sobre as valas de forma diferenciada, exuberante em comparação com a grama que se observa no entorno, comprovando a grande umidade transmitida ao terreno. Figura 4: As três escavações transversais. A figura 5 mostra detalhes da vala com tijolos e dos testes com corante. Removidas as pedras (seixo miúdo) que cobriam os tijolos pode-se ver os mesmos enfileirados e mantendo bom alinhamento. Efetuou-se algumas descargas de água na caixa de divisão se vazão e observou-se que o fluxo na vala com tijolos era satisfatório. Os testes com corante (cor vermelha) comprovaram que o fluxo, através dos furos dos tijolos, e a distribuição do efluente ao longo da vala, através dos espaços entre dois tijolos, a cada 20 cm, funcionaram muito bem. A figura 6 mostra um dos tijolos retirado da vala. Observa-se o bom estado de conservação. O tijolo sobre o solo tem seus furos obstruídos porque quando retirado da vala foi apoiado com os furos sobre a terra solta. No interior dos tijolos, adere-se e desenvolve-se uma camada de microrganismos (biofilme), sobre toda a superfície relativamente grande, e também deposita-se, em cada furo, um pouco de lodo em flocos e grânulos. Esta biomassa ativa promove uma depuração complementar dos esgotos, por digestão anaeróbia. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 51

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7 Figura 5: Detalhes da vala de infiltração com tijolos. Figura 6: Um dos tijolos removidos da vala de infiltração. Em síntese, verificou-se que a vala com tijolos furados apresentou um bom fluxo e uma boa distribuição do efluente ao longo da vala e que a quantidade de lodo no interior dos tijolos era razoável, apesar do tanque séptico não ter sido esgotado no tempo previsto e a vala ter funcionado sobrecarregada porque a outra (somente com seixos) estava parcialmente obstruída. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 53

8 Após aproximadamente oito anos de utilização das valas, outras escavações foram feitas para investigar o estado de conservação dos materiais e, novamente, os aspectos funcionais. Infelizmente constatou-se que o sistema experimental estava praticamente abandonado, não era esgotado o lodo do tanque séptico e a vala com tijolos ainda funcionava sobrecarregada, precariamente. Contudo, mesmo sem operação adequada, os materiais estavam em bom estado e o funcionamento da vala com tijolos permitia concluir que se ela tivesse sido submetida à operação prevista, com pelo menos o esgotamento do tanque séptico a cada ano, estaria funcionando satisfatoriamente por muito tempo. VANTAGENS DO USO DE TIJOLOS CERÂMICOS VAZADOS EM VALAS DE INFILTRAÇÃO A principal vantagem da vala de infiltração com tijolos vazados como conduto de distribuição é o baixo custo com alta eficiência funcional. Os custos diferenciais de valas de infiltração decorrem principalmente dos materiais utilizados e da facilidade de execução. A facilidade de execução de valas de infiltração com tijolos é óbvia. Os tijolos são assentados sobre o leito de britas apiloado e aplainado, juntos um a outro sem rejunto e alinhados no sentido dos furos com auxilio de uma linha guia. Os materiais são as pedras britadas (ou seixo miúdo) e o conduto de distribuição. Para distribuição dos esgotos na vala, são usualmente utilizados manilha cerâmica, tubo de PVC corrugado e perfurado, ou tubo de PVC comum furado manualmente. Um metro de tubo de PVC corrugado perfurado, de PVC comum furado manualmente e de manilha cerâmica, custa, respectivamente, R$5,00, R$2,50 e R$2,00, enquanto cinco tijolos cerâmicos de oito furos, que juntos no sentido longitudinal medem mais que um metro, custam cerca de R$0,50. Ademais, com o uso de tijolos no interior da vala, necessita-se de menor quantidade de britas para envolver o conduto de distribuição, o que também reduz o custo. Assim, o uso de tijolos vazados, em valas de infiltração, acarreta uma economia no custo de materiais de, pelo menos: 90% se comparado ao uso de tubos de PVC corrugados perfurados para drenagem; 80% em relação aos tubos de PVC comuns perfurados manualmente; ou 75% se comparado com valas com manilhas cerâmicas. Mesmo considerando as diferenças de preço regionais, evidente que em qualquer situação o tijolo será mais barato que os outros materiais comparados. Ademais é um material de fácil aquisição, disponível até nos menores povoados. Funcionalmente, o uso de tijolos furados como conduto de distribuição apresenta as seguintes vantagens: boa durabilidade; baixo risco de obstruções; alta resistência a esforços com baixo risco de rompimento ou achatamento por recalques diferenciais ou sobrecargas móveis; excelente fluxo hidráulico; ótima condição de distribuição do efluente ao longo da vala, a cada 20cm; e tratamento complementar dos esgotos, na vala, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 54

9 devido ao lodo ativo acumulado no interior dos tijolos, na forma de biofilme aderido à grande área superficial interna ou em flocos e grânulos formados dentro dos furos. CONCLUSÃO Valas de infiltração com tijolos cerâmicos vazados substituindo os materiais tradicionalmente utilizados como conduto de distribuição do efluente, constituem uma alternativa tecnológica que apresenta vantagens econômicas e funcionais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NB-41 Normas para Construção e Instalação de Fossas Sépticas p. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7229 Construção e Instalação de Fossas Sépticas e Disposição dos Efluentes Finais p. 3. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação p. 4. CAERN Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte. Gerência de Pesquisa e Desenvolvimento. Relatório de Inspeção nas Valas de Infiltração da Fossa da Quadra do Vereador Felipe em Eduardo Gomes RN p. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 55