Esgoto a Vácuo. versus. Esgoto à Gravidade. Tecnologia AIRVAC

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1 Esgoto a Vácuo versus Esgoto à Gravidade Tecnologia AIRVAC

2 Comentários Gerais 2 Em muitos aspectos, o sistema a vácuo é parecido com um sistema à gravidade convencional. A descarga de água flui individualmente das residências e utiliza a gravidade para alcançar o ponto de conexão para o esgoto público. A tubulação usada pode ser do mesmo material. O equipamento usado na estação a vácuo é semelhante ao equipamento usado em uma estação elevatória convencional com a adição de bombas a vácuo; Em outros aspectos, o sistema a vácuo difere um pouco de um sistema de esgoto à gravidade convencional. Na maioria dos casos estas diferenças resultam em vantagens significantes de projeto, de construção e de supervisões operacionais. O texto a seguir esclarecer á estas vantagens.

3 PARTE 1 PROJETO 3 As redes de coleta de esgoto a vácuo baseados no sistema de coleta AIRVAC possuem aproximadamente 6.10 m de pressão de vácuo disponível com 1.50 m necessários para funcionar a válvula de interface de 3. Isto deixa aproximadamente 4.60 m para a pressão de vácuo estática e possíveis perdas de carga. A estação coletora de esgoto a vácuo geralmente é localizada no centro do perímetro da rede, com um ou dois tanques coletores de esgoto. Os 4.60 m de pressão de vácuo são medidos a partir da saída da caixa de válvula até a estação coletora. O dimensionamento do sistema determinará se mais de uma estação de vácuo será necessária. PRESSÃO DE VÁCUO DISPONÍVEL As redes de coleta de esgotos à gravidade necessitam de uma declividade sempre positiva. A incapacidade de transporte em subida requer que a maioria dos sistemas contenham uma ou mais estações elevatórias de esgotos. Através da topografia da superfície pode se determinar o número de elevatórias necessárias. A declividade mínima de um tubo coletor principal ou secundário de vácuo, independentemente do diâmetro do tubo, é de 0.2%. Em trajetos longos e planos, o tamanho da queda é somente a metade do declive de um tubo de esgoto à gravidade de DN 200 mm, por exemplo, o que resulta em uma vala rasa. DECLIVIDADE MÍNIMA A declividade mínima de um tubo coletor principal de gravidade é um parâmetro do dimensionamento do tubo. O declive mínimo de um esgoto à gravidade de DN 200 mm, por exemplo, é de 0,4%.

4 DIÂMETROS DAS REDES 4 A rede de serviço a vácuo, da caixa de válvula até a linha principal será de DN 75 mm. O diâmetro mínimo de um tubo coletor principal ou secundário é de DN 100 mm. O maior diâmetro na maioria dos sistemas é de DN 150 mm, embora alguns sistemas maiores possam usar tubos de DN 200 mm a DN 250 mm. Tubos de diâmetros menores são mais baratos, custam menos para transportar e são mais fáceis de manusear e instalar. Como geralmente a velocidade não é afetada pelo diâmetro ou declive da rede, há um risco razoavelmente pequeno de deposição de sólidos. Entretanto, se isto se tornar um problema, a válvula poderá ser ajustada para aumentar a velocidade. A extensão de uma típica rede de esgoto a vácuo é de a m do perímetro da estação coletora de esgoto a vácuo. A rede mais extensa em operação excede m. A flexibilidade do projeto de esgoto a vácuo é especialmente importante a nível topográfico de terreno. Em uma declividade de 0.2%, uma rede de vácuo sofrerá uma queda de 30 cm a cada intervalo de 150 m. Usando uma elevatória (um lift) de 30 cm, o projetista pode restabelecer a mesma inversão inicial. Repetindo este procedimento a cada 150 m, assegurará que a profundidade da vala nunca varie em mais de 30 cm. Com 20 elevatórias (lifts) ou mais disponíveis, o projetista pode projetar uma rede com m. Valas mais profundas e/ou qualquer declive do solo permitirão comprimentos ainda maiores. Esta vantagem é multiplicada quando a estação de vácuo estiver localizada no centro do perímetro da rede. O diâmetro mínimo da maioria das redes à gravidade é de DN 200 mm. Ao se utilizar um tubo coletor de DN 200 mm, por exemplo, com uma declividade mínima e somente algumas conexões (tal como no final da rede de um sistema) resultará numa velocidade de escoamento insuficiente, deposição de sólidos e problemas de odor. Um trabalho intensivo de nivelamento das redes se fará necessário. COMPRIMENTO DE UMA REDE DE ESGOTOS A extensão de uma rede de esgoto principal à gravidade é geralmente ditada por uma profundidade máxima de vala, especialmente num terreno plano. Em terreno plano, uma rede de esgoto à gravidade de DN 200 mm a uma declividade de 4% sofrerá uma queda de 60 cm a cada 150 m. Com uma profundidade inicial de 90 cm, a tubulação à gravidade terá 150 cm de profundidade em 150 m, 300 cm de profundidade em 525 m, 450 cm em 900 m e 600 cm de profundidade em m. Dependendo da profundidade prática máxima (ditada pela água, solos variáveis, pedras, etc) a rede de esgoto principal à gravidade será mantida em extensões muito mais curtas do que no esgoto a vácuo, com necessidade de estações elevatórias intermediárias.

5 LAYOUT DO SISTEMA 5 As redes de esgoto a vácuo não são limitadas às exigências de declividades constantes de uma rede de esgoto à gravidade. Conseqüentemente, o projetista pode locar as redes de esgotos principais paralelamente às curvas das estradas e às propriedades irregulares. Além disto, a capacidade de transporte em subidas permite ao projetista decidir por caminhos menores ao invés de assentar um tubo que deva seguir uma linha de contorno, o que representa uso de menos tubulação do que no sistema à gravidade. As redes de esgoto à gravidade devem ser assentadas em linhas retas e em declividades constantes entre poços de visita (PV). Isto pode ocasionar dificuldades na obtenção de locais de descarga e para estradas onde tal layout não é desejado. Usando estações elevatórias (lifts), o projetista pode aumentar a profundidade total do sistema de coleta. Esta flexibilidade de projeto pode ser usada para evitar a escavação em rochas, solos instáveis ou a drenagem das valas durante a instalação (rebaixamento do lençol freático). PROFUNDIDADE DA VALA GERAL Um ponto baixo no layout do sistema à gravidade, é que um cruzamento de riacho, pode ditar a profundidade do sistema inteiro de coleta. Para evitar profundidades excessivas, uma estação elevatória ou um sifão invertido poderá ser necessário. RELAÇÃO ENTRE A PROFUNDIDADE DA VALA E DOS PORÕES DAS CASAS SERVIDAS A rede de esgoto a vácuo independe da elevação do porão. Somente a entrada na caixa de válvula deve ficar mais baixa do que o mesmo. Como a válvula de interface a vácuo de 3 e conseqüentemente a rede de serviço a vácuo de DN 75 mm, está localizada entre 90 cm a 150 cm acima da entrada da rede de gravidade, a rede de esgoto a vácuo pode ser elevada a uma altura similar. Usar lifts na rede de serviço a vácuo de DN 75 mm permite uma flexibilidade de projeto ainda maior. O esgoto à gravidade deve estar abaixo do porão da casa a ser servida. Porões profundos combinados com o nível de superfície em subidas da casa até a rede principal exigem valas extremamente profundas. Muitas vezes, uma única ocorrência ditará a profundidade do sistema de coleta inteiro. Qualquer retorno no nível do esgoto pode ocasionar um alagamento do porão.

6 CONFLITOS COM SERVIÇOS DE UTILIDADE PÚBLICA 6 Uma vez que os conflitos com serviços de utilidade pública podem ser facilmente resolvidos passando se por cima, por baixo ou em volta da rede, o projetista pode posicionar o esgoto a vácuo na melhor localização de forma a poder operar os equipamentos de construção com o menor o custo possível. Sabendo que os conflitos com serviços de utilidade pública trazem atrasos na construção, mudanças no nível das redes e nas profundidades dos poços de inspeção, todos causando um custo exorbitante, o projetista poderá posicionar a rede de esgoto principal à gravidade em um local que não seja ideal para o tipo de equipamento usado, simplesmente objetivando evitar tais conflitos. A capacidade de armazenamento de um sistema a vácuo dependerá do dimensionamento das redes e da capacidade das bombas. As redes principais de esgoto a vácuo são projetadas para reter aproximadamente 1/3 do líquido por volume quando as bombas a vácuo não estiverem operando. Geralmente o fluxo do sistema não será afetado uma vez que as redes principais têm aproximadamente 2/3 de capacidade adicional disponível quando necessário. Além disso, com uma força externa sendo usada, a extensão da rede não constituem um fator restritivo. Se uma capacidade adicional for necessária acima da projetada no sistema original, as bombas a vácuo podem ser substituídas por unidades maiores. CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO A capacidade de armazenamento de um sistema à gravidade depende do tamanho da rede, da declividade e da capacidade das bombas. A extensão da rede geralmente limita a capacidade de armazenamento. Se for necessária uma capacidade adicional superior à do projeto original do sistema, a rede terá de ser substituída. Isto resultará num empreendimento muito caro.

7 CONEXÕES DE TUBULAÇÃO COM BAIXO FLUXO DE ÁGUA. 7 Com o uso de vaso sanitário com descarga baixa (4 a 6 litros) e chuveiros com economia de água, torna se uma preocupação haver ou não líquido suficiente para carregar os sólidos em esgotos à gravidade.isto não representa um problema para a rede de esgoto a vácuo, uma vez que o vácuo cria energia suficiente para deslocar esgoto com conteúdos sólidos maiores. Estiagens severas de longo prazo podem eventualmente forçar as autoridades oficiais do serviço público a exigir o uso de toaletes a vácuo as quais reduziriam a quantidade de água por descarga em um quarto. Uma outra opção seria separar a água preta (descarga por vácuo) da água cinza e reutilizar a última na casa individual para descarga de vasos sanitários, jardinagem, etc. Com o uso ampliado de conexões de tubulação com pouco uso de água, fica uma questão: se os esgotos à gravidade serão capazes de deslocar os sólidos pelo fluxo de gravidade.

8 PARTE 2 CONSTRUÇÃO 8 Devido à capacidade de transporte em subidas e à declividade mínima de 0, 2%, a rede de esgoto a vácuo pode ser instalada em profundidades mais rasas do que um sistema à gravidade para uma dada área. Normalmente os sistemas de esgoto a vácuo podem ser instalados com profundidades de 40% a 80% mais rasas do que os de esgoto à gravidade. PROFUNDIDADE DA VALA A incapacidade de um esgoto à gravidade convencional de transporte em subidas, aliada ao fato de necessitar declividades mínimas maiores requer valas mais profundas. Além disso, a profundidade da rede pode ser ditada por um local baixo ou um porão profundo. LARGURA DA VALA Valas rasas e tubos com diâmetros menores também resultam em valas mais estreitas. Valas profundas e tubos com diâmetros maiores requerem valas mais largas. Devido à profundidade e largura de valas reduzidas, os sistemas de esgoto a vácuo requerem menos escavação do que os de esgoto à gravidade. Uma rede de esgoto principal a vácuo de DN 150 mm instalado numa profundidade de 1,20 m, por exemplo, requer aproximadamente 0,34 m3 de escavação por 30 cm, considerando uma parede de vala levemente inclinada. Pequenas máquinas escavadeiras são usadas na instalação da rede principal de esgoto a vácuo. As escavadeiras são usadas para abrir valas para o assentamento de tubos e da caixa de válvula. ESCAVAÇÃO TOTAL Valas mais profundas e largas necessitam mais escavação.uma rede de esgoto principal à gravidade de DN 200 mm instalado em uma profundidade de 2,40 m, por exemplo, requer aproximadamente 0,93 m3 de escavação por 30 cm, considerando uma parede de vala levemente inclinada. Devido ao aumento de profundidade, a parede da vala começaria aproximadamente em 45%, o que tornaria a escavação por metro linear ainda maior. EQUIPAMENTOS DE INSTALAÇÃO Escavadeiras de esteira (maiores) são normalmente usadas na instalação da rede principal do esgoto à gravidade (PV)

9 9 ROMPIMENTO E SUBSTITUIÇÃO DA SUPERFÍCIE Valas estreitas e rasas geram um rompimento de superfície mínimo bem como uma reduzida substituição da superfície. O controle de tráfego, controle do sedimento, controle de poeira, etc. são reduzidos devido a estes fatores. O uso de equipamento de instalação menor minimiza o rompimento e a recomposição subseqüente de áreas adjacentes à vala. Valas profundas e largas geram um rompimento de superfície maior bem como uma maior recomposição da superfície. O dano nas áreas adjacentes à vala é mais provável de ocorrer com equipamento maior usado na instalação da rede de esgoto à gravidade. A drenagem de valas em áreas onde existe um lençol freático maior pode aumentar significativamente os custos de instalação. Isto pode ser minimizado mantendo a vala mais rasa possível aproveitando a capacidade de transporte em subidas do esgoto a vácuo. DRENAGEM Valas mais profundas e largas requerem um sistema maior de drenagem. Uma vez que os sistemas de esgoto a vácuo são raramente instalados em valas maiores que 1,50 m ou 1,80 m de profundidade, o risco de desmoronamento é minimizado. Além do que, a instalação de uma caixa de válvula de polietileno leve (60 kg) torna a instalação da caixa de válvula mais segura do que a instalação de poços de inspeção de concretos pesados do sistema à gravidade. SEGURANÇA Valas acima de 1,50 m de profundidade requerem o uso de escoamento por razões de segurança. Alguns empreiteiros, num esforço para aumentar a produtividade, ignoram as normas de instalação e expõem seus funcionários ao risco de desmoronamentos. O risco é aumentado quando solos irregulares estão envolvidos.

10 CONTROLE DE NÍVEL 10 Divergências de níveis especificados podem ser geralmente corrigidas com o acréscimo ou retirada de elevatórias (lifts), a pouco ou nenhum custo. A maioria dos projetos de esgotos a vácuo deve ter entre 30% e 75% de tubulação num nível de descida maior do que o mínimo de 0.2%. Nesta situação a rede principal de esgoto a vácuo simplesmente segue a declividade do solo. Quaisquer divergências de níveis especificados devido à mão de obra ruim ou a obstáculos imprevistos, requererão uma ação corretiva. Estas ações corretivas são geralmente muito caras. Como cada pé linear (30,48 cm/lin.) da rede principal à gravidade deve ser instalado num nível específico, o controle de nível é de extrema importância. Obstáculos imprevistos no subsolo, tais como outros serviços de utilidade pública, galerias de escoamento, etc, podem ser facilmente evitados desviando se por baixo, por cima ou pelo lado deles. Mudanças devido a estes problemas ou outros fatos inesperados podem ser facilmente solucionados. Estas mudanças de campo podem ser geralmente feitas por conexões com pouco ou nenhum aumento no preço do contrato. Não são necessários poços de visita no sistema a vácuo. O acesso à rede principal de vácuo pode ser obtido através da caixa de válvula. MUDANÇA IN LOCO Obstáculos imprevistos no subsolo representam um problema real durante a construção. Geralmente deve se definir outro trajeto, ajustar as declividades da tubulação e alterar as profundidades dos poços de visita. Muitas vezes isto é feito depois de uma quantidade significativa de tubos terem sido instalados. O volume extra de trabalho envolvido pode afetar o preço do contrato original. POÇOS DE VISITA (PV) Poços de visita ou pontos de acesso são necessários em cada mudança de direção, de declividade, nas interseções de rede e em comprimentos específicos. As caixas de válvula podem ser providas de tampas de ferro fundido para tráfego intenso e/ou normal. TAMPAS DA CAIXA DE VÁLVULA As tampas dos poços de inspeção são normalmente fabricadas em ferro fundido para tráfego intenso/normal.

11 RELAÇÃO COM O CLIENTE 11 Um tubo de PVC de DN 100 mm é instalado para descarregar o esgoto seguindo o fluxo da gravidade e é conectado à caixa de válvula. Esgoto de 1 a 6 casas pode ser despejado numa caixa de válvula padrão. A capacidade de armazenamento da caixa de válvula é de aproximadamente 40 l/s. Em um projeto de separação de esgoto combinado, especialmente em uma área central, os sistemas de esgoto a vácuo podem ser a solução de maior custo benefício. Em muitos casos, as redes a vácuo podem ser instaladas em ruelas, eliminando a necessidade de destruir as ruas e minimizando o efeito financeiro negativo para os proprietários de lojas e empresas. Em uma instalação recente, o sistema a vácuo economizou seis milhões de dólares da comunidade num projeto de separação de esgoto sobre o projeto de gravidade convencional. Em algumas cidades mais antigas, as redes de esgoto à gravidade originais já estão deterioradas a ponto de sua substituição total ser inevitável. Isto acarreta um grande trabalho e num custo alto especialmente em áreas centrais. Com a flexibilidade das redes de esgoto a vácuo, as mesmas podem ser instaladas em ruelas ou travessias de rios. Isto permite a continuidade do serviço e minimiza o incômodo na comunidade durante a fase de instalação. Uma lateral de DN 100 mm é colocada para nivelar e fornecer o fluxo de gravidade e é conectada à linha principal à gravidade através de uma conexão em Y. CONTINUAÇÃO O custo de instalação de um sistema de esgoto sanitário à gravidade convencional novo em uma área construída congestionada pode ser muito caro devido às aberturas causadas pela escavação de grandes valas nas ruas principais e nas conseqüentes interrupções do tráfego. SUBSTITUIÇÃO DO ESGOTO Se as redes de esgoto à gravidade forem substituídas no mesmo local, o custo e o incômodo podem ser significativos. O bombeamento externo (de poço de inspeção para poço de inspeção) é necessário para manter os clientes e seus estabelecimentos em funcionamento. Isto requer bombas reservas que necessitam monitoramento 24 horas por dia.

12 AJUSTES CONTRA EXPLOSÃO 12 Uma vez que o tanque de coleta na estação de coleta de esgoto a vácuo é parte de um sistema fechado sob pressão negativa, não há perigo de uma explosão. Conseqüentemente, o equipamento da estação não necessitaria estar de acordo com a classificação de risco da ABNT. A válvula de interface de 3 localizada na caixa de válvula opera pneumaticamente sem nenhuma conexão elétrica. Não há partes móveis na parte inferior da caixa de válvula. As estações elevatórias não localizadas em propriedades privadas seriam necessárias estarem de acordo com a classificação da ABNT para equipamento à prova de explosão. Isto aumentaria o custo de qualquer equipamento tais como as bombas, controles e respectivos painéis elétricos. Algumas cidades atualmente exigem componentes contra explosão para as elevatórias com bombas submersas. O esgoto é impulsionado através das redes principais a vácuo numa média de 4,5m/s a 5,5m/s, com velocidades de até 9 m/s. A alta velocidade tritura os sólidos em partículas bem pequenas. Os odores não escapam devido à indução de grandes quantidades de ar, volumes de ciclo pequenos e de o reservatório da caixa coletora ser vedado. Também a tubulação da rede de coleta é totalmente lacrada. Contanto que o óleo nas bombas a vácuo seja trocado como recomendado, muito pouco odor é gerado nos canos de descarga externos localizados do lado de fora da estação a vácuo. Entretanto, pode se instalar um biofiltro para a eliminação de quaisquer odores. PARTE 3 FUNCIONAMENTO VELOCIDADE O esgoto à gravidade é projetado para uma velocidade mínima de 0,60m/s, com velocidades variando de 0,60m/s a 1,50m/s. É raro para as velocidades exceder a 1,50m/s. ODORES Velocidades baixas geram longos tempos de retenção de resíduos. Isto aumenta as chances de o esgoto tornar se séptico, o que resulta em problemas de odor. Os odores são historicamente um problema em estações elevatórias. Isso ocorre devido a grandes volumes de esgoto, condições de fluxo turbulento e a natureza aberta da maioria dos poços. Tudo isto gera longos períodos entre os ciclos da bomba.

13 CORROSÃO 13 Uma vez que todas as peças e componentes da caixa de válvula são de plástico, fibra devidro, borracha nitrílica ou aço inoxidável, não há preocupação com relação à corrosão. O tanque de coleta na estação de vácuo pode ser construído em aço revestido ou com pintura anti corrosão. A tubulação de coleta é em PVC ou PE. Historicamente a corrosão é um problema nas estações elevatórias, afetando os controles da bomba, as bóias e os componentes elétricos. Se o esgoto torna se séptico, a corrosão pode ser um problema nos poços de inspeção e tubos de concreto. ESFILTRAÇÃO (CONTAMINAÇÃO DO SOLO POR ESGOTO) Como as linhas principais de esgoto são mantidos permanentemente com uma pressão negativa entre Hg (406mmHg 508mmHg) de vácuo, e são totalmente lacradas, não há chance de esfiltração de esgoto para o solo ou nos lençóis freáticos locais. Por sua natureza uma rede de esgoto a vácuo é totalmente vedada, não dando chance à infiltração, a menos que haja uma ruptura. Se houver uma ruptura na linha principal a vácuo, alguma infiltração pode ocorrer até que o vazamento seja consertado. Entretanto, um alarme soaria e alertaria a pessoa responsável sobre a existência de um problema ocasionado por uma queda na pressão do vácuo. Um vazamento pequeno seria detectado por um aumento no tempo do ciclo da bomba de vácuo que então seria isolado e consertado. A esfiltração que ocorre em uma rede de esgoto à gravidade terá um impacto negativo para o meio ambiente. Esta é uma preocupação específica em áreas onde o esgoto à gravidade está instalado próximo a reservatórios de água. O único modo de se detectar um vazamento é observando o esgoto no solo. Se o vazamento ocorrer numa área isolada, pode levar um longo período de tempo antes de o vazamento ser detectado. Neste ínterim o esgoto já teria poluído toda a área ao redor. INFILTRAÇÃO Um esgoto à gravidade instalado adequadamente não deveria permitir infiltração. Entretanto, uma instalação imprópria ou um movimento do solo após da instalação pode levar a problemas de infiltração. Esta situação não é geralmente detectada até que o problema se torne bem sério a ponto de afetar uma estação elevatória no sentido da correnteza ou a estação de tratamento. A infiltração também pode ocorrer nos coletores à gravidade da casa até o coletor principal bem como pelas tampas dos poços de visita.

14 VAZAMENTOS NA REDE 14 Se um vazamento significativo ocorrer na rede a vácuo, haverá uma perda de vácuo e um alarme soará alertando a pessoa responsável. Se o vazamento não ocorrer, não há poluição de esgoto no lençol freático nas redondezas. Uma vez que a ruptura é localizada e a vala escavada, o furo permanece seco se o esgoto não for proveniente das válvulas individuais. A válvula de manobra no sentido do fluxo pode ser fechada permitindo que o restante do sistema permaneça em funcionamento até que o vazamento seja consertado. Se um vazamento menor ocorrer num sistema de esgoto à gravidade, não há como se detectar a menos que o esgoto apareça no nível do solo e seja observado por alguém. O vazamento pode continuar por longos períodos, o que pode acarretar sérios problemas de poluição na área ao redor do vazamento.freqüentemente a tubulação se rompe e leva erosão do preenchimento posterior do tubo, deixando lacunas progressivamente maiores no solo abaixo do tubo. Isto pode causar uma situação séria, especialmente quando a tubulação estiver numa área de tráfego.uma vez que a ruptura foi detectada e a vala escavada, o buraco consertado pode ser preenchido com esgoto, a não ser que o poço de inspeção tenha sido preenchido com sacos de areia para evitar o fluxo. Isso pode, entretanto, resultar num retorno do esgoto para as bases. CONSTRUÇÕES EM ÁREAS DE DESENVOLVIMENTO LENTO Ao projetar um sistema de coleta de esgoto para uma área de construções mais lentas, o projetista se depara com o problema de conduzir o esgoto para um ponto de descarga antes que ele se torne séptico quando houver somente poucas casas construídas.uma vantagem dos sistemas de esgoto a vácuo é a capacidade de induzir grandes quantias de ar dentro do sistema quando a válvula está aberta. Isto fornece algum grau de oxigênio para o esgoto.uma outra vantagem é a possibilidade de se induzir manualmente grandes quantias de ar através das válvulas no final do sistema de coleta a fim de direcionar o esgoto para o ponto de descarga. Assim que mais casas forem sendo construídas, o sistema pode ser ajustado na válvula conforme necessário. É difícil projetar um sistema à gravidade para uma obra de construção lenta. Esta dificuldade é causada pelas necessidade de se conceber o projeto para o número total de lotes acoplados com velocidade mínima exigida de 60 cm por segundo. Se no início houver poucas casas na linha, o esgoto pode se tornar séptico uma vez que não há líquido suficiente para mover o esgoto para o ponto de descarga dentro de um período de tempo razoável.

15 GRAXA E RESÍDUOS 15 A graxa não representa um problema numa rede de esgoto a vácuo. Quando o esgoto é retirado do reservatório, a sucção puxa a graxa e/ou o resíduo flutuante para as linhas de vácuo. Uma vez que o esgoto se move através da válvula de interface de 3 e da rede principal numa média de 4,5m/s a 5,5m/s, há pouca chance dos resíduos se acumularem em qualquer local no sistema. Velocidades mais baixas e o tempo de detenção longo contribuem para a formação da graxa. O acúmulo de graxa e de resíduos é uma preocupação enorme para uma estação elevatória onde algumas quantidades de resíduos e depósitos permanecem no fundo depois que o esgoto é bombeado para baixo. A graxa nos controles de nível pode causar problemas operacionais. TAMANHO DOS SÓLIDOS Devido à alta velocidade em que os sólidos normais se encontram no esgoto, são desintegrados em forma de pasta fluida e assim são impulsionados através da rede de vácuo. Sólidos de até 3 de diâmetro podem percorrer pela rede de coleta. Isso reduz bastante a possibilidade de um bloqueio na rede. O risco de avaria nas bombas, no sentido do fluxo, é reduzido em virtude desta ausência de sólidos. Alguns engenheiros tiram vantagem dos sólidos reduzidos no esgoto a vácuo para eliminar a tela de obstáculo e o macerador na estação de tratamento. Em um sistema à gravidade projetado adequadamente os sólidos deveriam permanecer suspensos no líquido. Entretanto, devido à velocidade de escoamento mínima de 0,60 m/s é, às vezes, difícil de se obter uma eliminação, resultando na fixação dos sólidos e na possibilidade de obstrução da rede. As bombas num sistema à gravidade devem ser capazes de deixar passar um sólido de DN 76,2 mm, pois este tamanho pode passar através do sistema de encanamento de uma casa. Sólidos maiores podem penetrar num sistema à gravidade através dos poços de inspeção, tornando as bombas no sentido do fluxo suscetíveis a avarias.

16 TRATAMENTO DO ESGOTO 16 No sistema de esgoto a vácuo, grandes quantidades de ar são puxadas para dentro das redes principais. Devido ao ar se misturar com o esgoto, um pré tratamento ocorre assim que o esgoto é impulsionado através das redes. Isto torna mais fácil o tratamento de esgoto uma vez que ele alcança a estação de tratamento. Velocidades mais baixas e períodos de transporte mais longos através do sistema podem fazer o esgoto tornar se séptico. Isto dificulta o tratamento do esgoto. CONSIDERAÇÕES SOBRE SAÚDE Uma vez que o sistema é vedado desde a caixa de válvula, a pessoa responsável não está exposta ao esgoto ou aos gases do esgoto quando fizer a manutenção da válvula ou do controlador. Não há equipamento mecânico no reservatório. A pessoa responsável, ao entrar num poço de inspeção ou numa estação elevatória será potencialmente exposta a gases de esgoto a níveis letais. Além disso, a pessoa responsável será exposta a esgoto bruto e a riscos de saúde derivados disto. A válvula da interface isola cada casa da rede principal de vácuo sendo impossível para o sistema retornar o esgoto para a casa. Nos casos onde há múltiplas casas conectadas à uma caixa de válvula, é possível o esgoto de uma casa retornar para a outra se a válvula falhar na posição fechada. Felizmente, isto é uma ocorrência extremamente rara. Em 99% de todas as falhas reportadas até agora, a válvula falhou na posição aberta. Isto resulta em um atendimento ininterrupto aos clientes. ESPECIFICAÇÕES ELÉTRICAS Um esgoto à gravidade é compartilhado por todas as casas conectadas a ele. Um bloqueio ou uma sobrecarga do sistema (como durante um aguaceiro pesado) causará o retorno do esgoto no sistema e possivelmente para muitas casas. Diferente do esgoto a vácuo onde o volume do esgoto é limitado ao número da casas conectadas à caixa de válvula, um retorno do esgoto à gravidade pode conter volumes extremamente grandes.

17 CUSTOS DE ENERGIA 17 Um estudo sobre Sistemas de Coleta Alternativos, incluindo o Sistema de Coleta de Esgoto a Vácuo, foi conduzido pelo Brasil (IBAMA) em Parte desse esforço incluiu visitas a sistemas em operação para se obter informações sobre o funcionamento e os custos de manutenção. Os custos de energia para quatro sistemas de esgoto a vácuo típicos são em média de 76 centavos de dólar, por mês, por conexão para operar a estação de vácuo. A energia para uma estação elevatória é derivada da força da bomba e do ciclo de tempo de funcionamento. Na teoria, uma estação elevatória servindo a mesma área que uma estação a vácuo deveria utilizar menos força uma vez que as bombas a vácuo não são necessárias. Entretanto, quando múltiplas estações elevatórias (versus uma estação a vácuo) são necessárias, os custos de energia podem exceder àqueles de uma única estação a vácuo. Uma vez que a válvula de interface de 3 na caixa de válvula funciona pneumaticamente, a energia só é necessária na estação a vácuo. A maioria das normas estaduais e federais exige um gerador de energia reserva na estação de vácuo de forma que o sistema de esgoto possa permanecer funcionando durante as quedas de energia. QUEDAS DE ENERGIA A maioria das normas estaduais e federais exige um gerador de energia reserva na estação elevatória de forma que o sistema possa permanecer funcionando durante as quedas de energia. Isto se torna muito caro quando muitas estações elevatórias são necessárias, como em áreas de lençóis freáticos aflorante, por exemplo. O equipamento de monitoramento na estação de vácuo inclui medidor de vácuo e de pressão, medidores de fluxo e painel de controle. Isto permite um monitoramento completo e constante do sistema. Qualquer irregularidade é notada rapidamente, analisada e é tomada uma decisão apropriada. Na essência, um sistema de coleta a vácuo é testado por impermeabilidade em bases contínuas, com os resultados sendo registrados no painel de controle. MONITORAMENTO DO SISTEMA Ainda hoje, as redes de esgoto à gravidade são instaladas, colocadas em funcionamento e depois ignoradas. Isto é um resultado da concepção errônea de que os esgotos à gravidade não necessitam manutenção. Esta atitude permite que os problemas do sistema não sejam notados até que eles se tornem tão sérios a ponto de não haver mais garantia de correção.

18 IDENTIFICAÇÃO DE INFILTRAÇÃO DAS ÁGUAS PLUVIAIS 18 Um contador de ciclos, acoplado à válvula AIRVAC 3, fica disponível como uma opção. Este aparelho permite à companhia operadora registrar o número de ciclos da válvula num dado período. Sabendo que cada ciclo expele 40 l/s, o operador pode calcular a quantidade de esgoto que passou através da válvula. Isto pode, então, ser comparado com o consumo de água para o mesmo período para determinar se água pluvial está entrando no sistema. Este método pode ser usado para confirmar os resultados de teste de fumaça, enquanto também qualifica a severidade do problema. Medidas corretivas podem ser então priorizadas de acordo com a severidade. Algumas companhias usam os resultados do contador de ciclo como base para a conta de esgoto mensal dos clientes que possuem fornecimento individual de água. O teste de fumaça pode ser aplicado para identificar as conexões ilegais ao esgoto. Não há um modo prático para quantificar a severidade do problema.

19 RESUMO 19 Pode se concluir, então, que há um número considerável de vantagens do Sistema de Coleta de Esgoto a Vácuo sobre um sistema de esgoto à gravidade. Um resumo destas vantagens segue abaixo: PROJETO 1. A capacidade de transporte de esgoto em subidas e o declive mínimo de 0.2% resultam na redução da profundidade das valas, atalhos na rota e na eliminação de múltiplas estações elevatórias. Além disto, permitem que as redes principais sejam mais longas (sem a necessidade de estações elevatórias). 2. Usando elevações (lifts), o projetista pode aumentar a profundidade em toda a parte do sistema. Esta flexibilidade de projeto pode ser usada para evitar a escavação de rochas, solos variáveis e a drenagem da vala. 3. A maioria dos sistemas de esgoto a vácuo em funcionamento usa tubulações de 100 e 150 mm de diâmetro para as redes de vácuo principais. A rede de serviço da caixa de válvula até a rede principal será composta por um tubo de PVC de DN 75 mm. 4. Uma vez que um sistema a vácuo não é limitado pela necessidade de uma linha reta, de declive constante como no projeto de esgoto à gravidade, o projetista tem um nível de flexibilidade maior para o layout do sistema. 5. A profundidade de um tubo coletor principal de esgoto a vácuo é algo independente do nível do solo. 6. Os parâmetros do projeto conservador resultam em uma capacidade de armazenamento significante. CONSTRUÇÃO 1. A instalação em profundidades rasas elimina a necessidade de vala largas e profundas, reduzindo os custos de escavação e o impacto ao meio ambiente. 2. Equipamentos de instalação menores podem ser utilizados. 3. Valas rasas e estreitas requerem uma ruptura mínima da superfície e reduz a recomposição da mesma. 4. A drenagem e a escavação em rocha tornam se minimamente necessárias.

20 20 5. O risco de desmoronamento das valas é bastante reduzido por evitar as profundidades das valas maiores do que 1,50 m a 1,80 m. 6. O controle de nível não é tão crítico e nem é tão difícil a ação corretiva se comparados com os da instalação do esgoto à gravidade. 7. Mudanças de direção podem ser facilmente realizadas passando por cima, por baixo ou ao lado de obstáculos imprevisíveis no subsolo geralmente com baixo ou sem custos adicionais. 8. Não são necessários poços de visita (PV). OPERACIONAL 1. A mistura ar/esgoto entra no sistema em alta velocidade com o ar fornecendo um alto nível de ação de mistura do esgoto dentro da tubulação de esgoto a vácuo. 2. Os tempos de armazenamento curtos nos reservatórios aliados à introdução de ar não permitem que o esgoto torne se séptico e por isso há ausência de odores. 3. Altas velocidades de percurso são atingidas, reduzindo o risco de bloqueios. 4. Os materiais utilizados para os componentes do sistema são resistentes à corrosão. 5. A própria natureza do sistema pode evitar infiltração ou esfiltração (contaminação do solo por esgoto). 6. A própria natureza do sistema não permite que os vazamentos não sejam notados, e por isso é minimizado o impacto ambiental e o custo de correção. 7. Características únicas do sistema eliminam a exposição do pessoal de manutenção ao esgoto bruto bem como aos gases H 2 S. 8. A válvula de interface de 3 isola cada casa da rede principal, impossibilitando o sistema de retornar o esgoto para dentro da casa. 9. O equipamento da estação de vácuo permite o monitoramento constante do sistema, evidenciando rapidamente qualquer irregularidade. 10. Ao usar um contador de ciclo, as fontes de infiltração e o influxo não podem ser somente identificados, mas também quantificados.

21 Quando as características acima são consideradas, reconhece se que os sistemas de esgoto a vácuo não oferecem somente uma flexibilidade de projeto e melhorias no funcionamento, mas também uma alternativa de custo benefício que é perfeita em se tratando do meio ambiente. 21 CUSTOS DO ESGOTO Com o aumento contínuo das demandas financeiras sobre a comunidade e os proprietários de casas, a maior pergunta é relativa ao custo. Qual é o método que traz mais custo benefício comprovado e disponível para coletar e transportar esgoto? O custo do sistema torna se muito importante especialmente em comunidades pequenas e/ou de difícil acesso. Em situações onde há rocha, lençóis freáticos aflorantes, solo plano ou terreno montanhoso, o esgoto a vácuo pode ser a resposta de maior custo benefício. A seguir encontra se uma lista de três projetos típicos de esgoto a vácuo a fim de ilustrar a economia que se faz em relação ao esgoto à gravidade: PROJETO SISTEMA CUSTO (U$) Condado de Queen Anne s Vácuo 8,100 Maryland (EUA) Gravidade 15,500 Condado de Ohio Vácuo 1,200 West Virginia (EUA) Gravidade 2,100 Sanford Vácuo 4,100 Florida Gravidade 10,000 Se você desejar maiores informações sobre o Sistema de Coleta de Esgoto a Vácuo ou se tiver perguntas sobre as informações contidas nesta comparação, por favor, sinta se à vontade para contatar a NORBRA, representante da AIRVAC no Brasil. Construções e Empreendimentos Ltda. Norbra Rua Delegado Leopoldo Belczak, 309 CEP Curitiba Pr. Fone: Fax: (41) norbra@netpar.com.br