II ESTUDO DE ALTERNATIVAS DE TRAÇADO DA REDE COLETORA DE ESGOTO SANITÁRIO E AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA NA REDUÇÃO DOS CUSTOS DE CONSTRUÇÃO

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1 II ESTUDO DE ALTERNATIVAS DE TRAÇADO DA REDE COLETORA DE ESGOTO SANITÁRIO E AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA NA REDUÇÃO DOS CUSTOS DE CONSTRUÇÃO Jaqueline Maria Soares (1) Engenheira Sanitarista pela Universidade Federal do Pará. Mestre em Engenharia Civil na Linha de Pesquisa Saneamento Ambiental e Recursos Hídricos da Universidade Federal do Pará. Mary Lucy Mendes Guimarães Valente Engenheira Civil pela Universidade Federal do Pará. Mestre em Engenharia Civil pela UFPA. José Almir Rodrigues Pereira Engenheiro Sanitarista pela UFPA.Mestre em Recursos Hídricos pela Universidade Federal da Paraíba - UFPB. Doutor em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos EESC/USP. Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Saneamento e do Mestrado em Engenharia Civil da Universidade Federal do Pará UFPA Endereço (1) : Conjunto COHAB Travessa n-6 nº 119. Bairro Icoaraci Belém- Pa- CEP: Brasil Tel (91) jsoares@ufpa.br RESUMO Os elevados custos de construção de redes coletoras dificultam a implantação do Sistema de Esgotamento Sanitário (SES) contribuindo para o déficit de atendimento com esse serviço no Brasil, principalmente nas regiões mais pobres e na periferia das metrópoles. Para minimizar esses custos, é necessário identificar e desenvolver traçado característico com a topografia da área, visando à diminuição das profundidades dos coletores e, conseqüentemente, a dos recursos que serão investidos na construção da rede coletora de esgotos, bem como do sistema de esgotamento sanitário. Nesse sentido, no presente trabalho foi avaliada a influência do traçado na redução do custo de construção da rede coletora de esgoto sanitário do setor básico do Campus Guamá da UFPA Belém - Pará. Inicialmente foi definida a localização das unidades de tratamento e destino final do esgoto sanitário, sendo, então, elaboradas 3 (três) alternativas de traçado de rede coletora de esgoto, tipo separador absoluto. A especificação dos materiais, o levantamento dos quantitativos e a elaboração das planilhas orçamentárias possibilitaram comparar os custos de construção dos traçados estudados. Apesar da pequena diferença no comprimento total das tubulações, as alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram Poço de Visita (PV) de chegada na ETE com profundidades de 4,38m, 3,42m e 3,39m, respectivamente. Os custos de movimentação de terra e total foram maiores na alternativa nº 1 (R$ ,00 e R$ ,65) e menores na alternativa nº 3 (R$ ,54 e R$ ,63) tendo diferença de 26% na movimentação de terra e 12% no custo total. Assim, em razão do menor custo de construção e do atendimento das recomendações das normas técnicas foi recomendada a utilização da alternativa nº 3 no projeto executivo do sistema de esgotamento sanitário do setor básico do Campus Guamá da UFPA, bem como foi observado ser fundamental o estudo de diferentes estudos de traçado nos projetos da unidade de coleta de esgoto sanitário, para redução do custo de implantação dessa unidade. PALAVRAS-CHAVE: Traçado, Custo, Rede Coletora de Esgoto, Alternativa, Obra, Sistema de Esgotamento Sanitário. INTRODUÇÃO A expansão dos serviços de coleta, transporte e tratamento dos esgotos é dificultada pelos custos elevados das obras, sendo que os investimentos no setor de saneamento não são compatíveis com a demanda existente atualmente no país, principalmente nas regiões mais pobres na periferia das metrópoles. A construção da rede coletora de esgoto é um dos fatores de maior peso no custo global das obras do sistema de esgotamento sanitário, sendo que, para reduzir os custos de implantação desta unidade, os projetistas passam a utilizar de tecnologias econômicas e de fácil execução, como os tubos e inspeções de PVC (Policloreto de Vinila) e/ou PEAD (Polietileno de Alta Densidade) em substituição aos materiais normalmente utilizados (concreto, manilha cerâmica e etc). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Apesar do avanço da utilização da tecnologia plástica, o maior custo ainda incide diretamente nos serviços relacionados à movimentação de terra (escavação, escoramento, reaterro e esgotamento), os quais dependem da profundidade do coletor de esgoto (ALEM SOBRINHO e TSUTIYA, 2000). Os mesmos autores citam a seguinte distribuição do custo de implantação do sistema de esgoto sanitário (SES): redes coletoras (75%) coletores tronco (10%), elevatórias (1%) e estações de tratamento (14%). Assim o projetista deve evitar profundidades excessivas dos trechos da rede coletora, já que isso reflete diretamente no custo de construção da própria rede e das unidades de elevação/tratamento, sendo fundamental a observação atenta da localização, sentido e profundidade dos coletores de esgoto, o que requer o estudo de diferentes alternativas de traçado da rede coletora na área a ser esgotada, aproveitando, sempre que possível, a topografia natural do terreno. A seleção da melhor alternativa de traçado é baseada no estudo detalhado da concepção dessa unidade, podendo resultar em reduções na extensão da tubulação, nos volumes de escavação/reaterro e na duração da construção da rede coletora de esgotos. No estudo do traçado é necessário identificar os percursos problemáticos, sendo que a adequação do traçado da rede com o arruamento e a topografia é o desafio encontrado com maior freqüência na prática profissional. Mascaró (1989) observa ser freqüente a prática antieconômica e antiecológica de alterar a topografia do terreno para resolver problemas encontrados em função das características topográficas de determinada área, problemas que ás vezes são grandes oportunidades para o desenvolvimento de soluções alternativas não usuais, mas que exigem do projetista capacidade técnica, criatividade e horas adicionais de trabalho. Vale ressaltar que, embora alguns autores citem a importância do traçado da rede coletora no dimensionamento hidráulico, poucos são os que ressaltam a necessidade de elaboração de mais de uma alternativa de traçado para subsidiara definição do caminhamento mais econômico nos projetos básico e executivo. Esse pode ser um dos motivos para ainda serem elaborados projetos com apenas 1(uma) alternativa de traçado da rede coletora de esgoto sanitário. Diante do exposto, no presente trabalho foi relacionado o traçado da rede coletora de esgoto com o custo total das obras, tendo sido estudadas diferentes alternativas de traçado no projeto da rede coletora de esgoto do setor básico da Universidade Federal do Pará (UFPA), sendo, então, definida a alternativa mais econômica para essa área. MATERIAIS E MÉTODOS A pesquisa foi realizada no Setor Básico do Campus Guamá, da Universidade Federal do Pará, na Região Metropolitana de Belém (RMB), devido à necessidade de elaboração de projeto de Sistema de Esgotamento Sanitário (SES) para coletar, transportar, tratar e destinar adequadamente os efluentes gerados no Setor Básico. Na Figura 1 é mostrada a área do projeto SES. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Figura 1 - Campus Básico da UFPA. Foram realizados 3 (três) diferentes traçados da rede coletora de esgoto do Setor Básico, para definir o traçado mais exeqüível para implantação dessa unidade, sendo utilizado o Programa Auto Cad Microsoft Corporation, 2000 na elaboração das plantas, perfis e detalhes da rede coletora de esgoto. Procedimentos Metodológicos Na elaboração do projeto do sistema coletor de esgoto foi adotado o tipo separador absoluto, sendo a atividade inicial a concepção do SES, para definição da localização da ETE e do ponto de lançamento do efluente tratado no corpo receptor. Para isso foram estudadas duas alternativas para locação da ETE conforme indicado na Figura 2. Figura 2 - Campus Básico da UFPA. A pesquisa foi dividida em 4 (quatro) fases: levantamento de dados da área de implantação do projeto, estudo de concepção do traçado da rede coletora de esgoto, dimensionamento hidráulico da rede coletora de esgoto e elaboração de planilhas analítico-descritivas orçamentárias. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 1ª fase: Levantamento de dados da área de implantação do projeto Nessa fase foram realizadas visitas para reconhecimento preliminar e identificação das principais características da área de estudo. Em planta planialtimétrica, na escala de 1:1000, foram indicados os prédios que seriam atendidos pelo sistema de esgotamento sanitário, assim como identificados os corpos receptores disponíveis, possíveis obstáculos/interferências e delimitada a bacia de esgotamento. 2ª fase: Estudo de concepção do traçado da rede coletora de esgoto Nessa fase foram realizados os procedimentos necessários a elaboração das 3 (três) alternativas de traçados da rede coletora do Setor Básico do Campus Guamá da UFPA. Com o conhecimento da topografia da área foi possível traçar, em planta A1, diferentes alternativas de traçado da rede coletora de esgoto, sendo observadas as recomendações da Norma Brasileira 9648 (1986) - Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário. O traçado dos coletores foi realizado no sentido de montante para jusante, acompanhando, sempre que possível, o caimento natural do terreno, tendo nas 3 alternativas de traçado as seguintes atividades: Identificação dos órgãos acessórios da rede em planta, com identificação por convenção adequada; Identificação dos trechos de tubulação que unem os órgãos acessórios, sendo indicado sentido de escoamento com seta no traçado da rede coletora. No estudo em questão foi definida a utilização de tubulações de PVC vinilfort, como tipo de material da rede de esgoto e Poços de Visita (PV) como órgãos acessórios. 3ª fase: Dimensionamento hidráulico da rede coletora de esgoto Na Tabela 1 são apresentados os parâmetros de projeto utilizados no dimensionamento da rede coletora de esgoto. Tabela 1: Parâmetros de projeto Plano População (hab) Consumo efetivo per capita (l/hab.dia) Coeficiente de retorno Inicio ,8 1,2 - Final ,8 1,2 1,5 Foram utilizados os critérios hidráulicos recomendados pela Norma Brasileira 9649 (1986) Projeto de Redes Coletoras de Esgoto Sanitário, como vazão mínima de dimensionamento, diâmetro mínimo, taxa de infiltração, recobrimento mínimo, tensão trativa, velocidade crítica, velocidade máxima, relação Y/D e declividade mínima. 4ª fase: Elaboração de planilhas analítico-descritivas orçamentárias Nesta fase foi realizada a elaboração das planilhas analítico-descritivas orçamentárias para as 3 alternativas de traçado. Essas planilhas subsidiaram a comparação dos custos de construção, a definição do traçado da rede coletora de esgoto mais exeqüível para o Setor Básico. Para elaboração das planilhas foram utilizados valores médios (em reais) obtidos em pesquisas com fornecedores de materiais na cidade de Belém e levantamento do custo de mão-de-obra, custos de implantação de sistemas de esgotamento sanitário da Fundação Nacional de Saúde (FUNASA) e preços divulgados na Revista Construção Mercado - PINI/junho de Os resultados obtidos foram apresentados na forma de gráficos e tabelas, com o intuito de melhor representar os dados alcançados no trabalho. K1 K2 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 RESULTADOS A seleção da área destinada a instalação da ETE foi estabelecida com a análise das seguintes concepções (Ver Figura 3): Concepção 1: ETE em área ao lado da Biblioteca Central tendo o Rio Guamá, como corpo receptor. Concepção 2: ETE localizada na área do estacionamento entre o prédio da reitoria e o ginásio de esportes, tendo o igarapé Tucunduba como corpo receptor. Figura 3: Concepção de locação da ETE. Concepção 2 Igarapé Tucunduba Concepção 1 Rio Guamá Apesar da Concepção 1 apresentar conformação topográfica mais favorável para escoamento e destino dos esgotos coletados no Campus, a área proposta para a instalação da ETE já estava destinada à expansão da biblioteca, o mesmo não sendo verificado para a área da Concepção 2, que estava sendo utilizada apenas como estacionamento de carros, o que resultou a escolha desta última concepção para localização da ETE. As 3 alternativas de traçado da rede coletora foram elaboradas, sendo, então, determinados e comparados os custos de execução da obra. No traçado da rede coletora de esgoto de cada alternativa foram indicadas as singularidades e o sentido do escoamento dos esgotos, seguindo, sempre que possível, o caimento natural do terreno. Para facilitar a identificação e comparação dos diferentes trechos entre as 3 Alternativas, foi definida a alternativa 1 como base, sendo os trechos comuns nas 3 alternativas identificados pela cor azul e os trechos diferentes em relação à alternativa 1 (base) pela cor vermelha. Nas Figuras 1, 2, e 3 são apresentadas as 3 (três) alternativas de traçado da rede coletora de esgoto sanitário. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Figura 1 Alternativa 1 Figura 2 Alternativa 2 Figura 3 Alternativa 3 Na Tabela 2 são apresentadas informações do comprimento, número de poços de visita, número de trechos e profundidade da última singularidade (PV) nas 3 alternativas de traçado. É importante ressaltar que a profundidade da última singularidade influencia diretamente no custo construtivo da unidade seguinte. Tabela 2: Informações das 3 Alternativas Alternativa Comprimento (m) Nº de poços de visita Nº de trechos Profundidade da última singularidade (m) , , , , , ,39 Na Tabela 3 são apresentados os custos dos serviços relacionados com a implantação da rede coletora de esgoto em cada alternativa, sendo dado destaque aos custos com os serviços de movimentação de terra (escavação, reaterro e escoramento), pois os mesmos representam maior percentual em relação ao custo total da obra. Tabela 3: Comparação entre os custos com os serviços da rede coletora de esgoto SERVIÇOS Alternativa nº 1 Alternativa nº 2 Alternativa nº 3 Custo % Custo % Custo % Mobilização e instalação do canteiro 4.947,34 1, ,34 1, ,34 1,70 Sinalização e proteção 1.241,38 0, ,38 0, ,38 0,43 Serviços técnicos 4.931,98 1, ,48 1, ,70 1,81 Escavação, reaterro e escoramento ,00 49, ,70 43, ,54 41,35 Carga, transporte e descarga 7.955,71 2, ,71 2, ,71 2,73 Esgotamento e drenagem 106,00 0,03 106,00 0,04 106,00 0,04 Pavimentação ,24 16, ,56 19, ,76 20,23 Poços de visita ,13 13, ,48 13, ,28 14,18 Forn. Assent. de tubos PVC ,87 12, ,17 15, ,92 15,62 Ligações prediais 5.568,00 1, ,00 1, ,00 1,91 Total ,65 100, ,82 100, ,63 100,00 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Na Tabela 4 são apresentadas as diferenças em reais e em percentual dos custos construtivos das alternativas estudadas. Tabela 4: Custo Totais por Alternativa Alternativa Custo (R$) Comparação ,65 Diferença (R$) (1 e 2) ,63 Percentual ,82 (1 e 3) ,63 (2 e 3) , ,19 1 É possível observar que as alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram custos totais de R$ ,65, R$ ,82 e R$ ,63, respectivamente, sendo que a alternativa nº 3 apresentou menor custo construtivo quando comparado com as demais alternativas, o que indica ser o traçado mais econômico. Na Figura 4 são apresentados os custos com movimentação de terra e total observados nas alternativas estudadas sendo possível perceber que a relação de 49,34% na alternativa 1, 43,17% na alternativa 2 e 41,35% na alternativa 3. Figura 4 Comparação dos custos com movimentação de terra e total Custo (R$) Custo Total Movimentação de Terra Alternativas CONCLUSÕES O estudo de diferentes alternativas de traçado da rede coletora de esgoto sanitário, é indispensável, em razão possibilidade da redução dos custos de construção da unidade de coleta e da unidade seguinte (estação elevatória ou estação de tratamento), conforme as seguintes constatações do caso estudado: Apesar da pequena diferença no comprimento total das tubulações, as alternativas nº1, nº 2 e nº 3 apresentaram PV de chegada na ETE com profundidades de 4,38m, 3,42m e 3,39m, respectivamente. As alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram custos com movimentação de terra de R$ ,00, R$ ,70 e R$ ,54, respectivamente, representando redução significativa no custo com esses serviços. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 As alternativas nº 1, nº 2 e nº 3 apresentaram custos totais de R$ ,65, R$ ,82 e R$ ,63, respectivamente, sendo que a alternativa nº 3 apresentou menor custo construtivo. A realização de diferentes traçados da rede coletora de esgoto apresentou redução de 12% nos custos previstos para a construção dessa unidade, tendo a alternativa nº 3 menores volumes e custos nos serviços com movimentação de terra, o que justifica sua utilização no projeto executivo do sistema de coleta de esgoto sanitário do setor básico do Campus Guamá da UFPA; Apesar de pequena diferença nos volumes e custos das alternativas nº 2 e nº 3, o estudo de alternativas é sempre necessário para esgotar todas as possibilidades de traçado para esgotamento da determinada área, pois torna segura e confiável a definição do traçado mais exeqüível. No trabalho foi verificado que a redução no custo de construção depende da minimização das declividades e profundidades da rede coletora de esgoto, o que naturalmente, influencia na redução dos fatores de maior peso no custo total de implantação desta unidade, ou seja, a escavação, o reaterro, o escoramento de valas etc.. É importante destacar que a redução da profundidade da última singularidade (PV de chegada na ETE) contribui para diminuição na profundidade da Estação Elevatória de Esgoto e/ou da Estação de Tratamento de Esgoto, o que também colabora na redução nos custos destas unidades. Desse modo, com o trabalho foi possível concluir que o custo construtivo das obras de saneamento pode ser minimizado por estudos específicos e localizados. No caso da rede coletora de esgoto sanitário, é essencial a realização de diferentes alternativas de traçado para melhorar tecnicamente o projeto, e evitar gastos excessivos na construção dessa unidade do sistema de esgotamento sanitário. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. A SOBRINHO E TSUTIYA. Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário. Ed. São Paulo: Winner Graph. São Paulo, FERNANDES, C. Esgotos Sanitários. 1ª ed. Ed. Universitária. Paraíba, NORMA BRASILEIRA Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto. 4. NORMA BRASILEIRA Projeto de Rede Coletora de Esgoto. 5. SOARES, J.M.Importância do Traçado no Custo de Construção da Rede Coletora de Esgoto Sanitário.Belém.2004.Dissertação de Mestrado.Universidade Federal do Pará ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8