Projeto Ete Acl

ACL Engenharia Ltda.

1

Sistema de esgotamento sanitrio do

municpio de Umuarama PR

Perodo 2014 2034

Projeto Tcnico Estao de tratamento de

esgotos e emissrio final

Responsveis tcnicos:

A C L Engenharia Ltda.

Engenheiro Ambiental Andr Almagro

Engenheira Ambiental Caroline Alves Gil da Costa

Engenheira Ambiental Letcia Ferreira Queiroz

Contratante:

Prefeitura Municipal de Umuarama PR

Secretaria Municipal de Habitao e Projetos Tcnicos


2

Apresentao

O presente documento apresenta o projeto tcnico do Sistema de

Esgotamento Sanitrio do municpio de Umuarama PR. Para o tratamento

dos esgotos domsticos da cidade de Umuarama PR foi adotado a variao

do sistema de tratamento por lodos ativados. O processo se dar com fluxo

intermitente, denominado reao em batelada. O ps-tratamento se dar por

sistemas de filtros biolgicos, seguidos por decantador.


3

SUMRIO

Volume I Memorial descritivo

1. Introduo .................................................................................................. 10

2. Objetivo ...................................................................................................... 11

3. Justificativa ................................................................................................ 11

4. Caracterizao fsica do municpio ............................................................ 12

4.1. Histrico do municpio ......................................................................... 12

4.2. Localizao ......................................................................................... 14

4.3. Dados gerais ....................................................................................... 16

4.4. Clima ................................................................................................... 16

4.5. Geologia .............................................................................................. 17

4.6. Relevo ................................................................................................. 18

4.7. Solos ................................................................................................... 19

4.8. Hidrografia ........................................................................................... 20

4.9. Cobertura vegetal ................................................................................ 21

5. Caraterizao socioeconmica .................................................................. 22

5.1. Populao ........................................................................................... 22

5.2. Evoluo populacional ........................................................................ 22

5.3. Populao residente............................................................................ 23

5.4. Sade .................................................................................................. 23

5.5. Educao ............................................................................................ 23

5.6. Economia ............................................................................................ 24

6. Caracterizao dos componentes do sistema ........................................... 25

6.1. Unidade de pr-tratamento ................................................................. 25

6.2. Variante de lodo ativado: reator sequencial em bateladas .................. 26

6.3. Filtro biolgico ..................................................................................... 28

7. Demandas de projeto................................................................................. 29

7.1. Populao de projeto .......................................................................... 29

7.2. Vazes de projetos.............................................................................. 30

7.3. Infiltrao ............................................................................................. 31


4

7.4. Contribuio de esgotos domsticos................................................... 31

7.5. Vazes de esgoto ............................................................................... 32

7.6. Carga orgnica de projeto ................................................................... 32

7.7. Localizao da estao de tratamento de esgoto ............................... 32


5

Volume II Memorial de clculo

1. Parmetros de projeto ............................................................................... 35

1.1. Contribuio de infiltrao de incio de plano ...................................... 35

1.2. Contribuio de infiltrao de final de plano ........................................ 35

Contribuio mdia inicial de esgoto ................................................... 36

1.4. Contribuio mdia final de esgoto ..................................................... 36

1.5. Vazo mdia inicial de esgoto ............................................................. 37

Vazo mdia final de esgoto ............................................................... 37

1.7. Vazo mxima de esgoto .................................................................... 37

Vazo mnima de esgoto ..................................................................... 38

1.9. Carga orgnica de projeto ................................................................... 38

Concentrao de DBO5 no esgoto ................................................... 38

1.11. Concentrao de DBO5 de projeto ................................................... 39

2. Dimensionamento da calha Parshall ......................................................... 40

2.1. Altura mdia da lmina lquida antes do ressalto ................................ 41

Altura mxima da lmina lquida antes do ressalto ............................. 41

2.3. Altura mnima da lmina lquida antes do ressalto .............................. 42

2.4. Rebaixo da Calha Parshall .................................................................. 42

Lmina de gua na entrada da Calha Parshall ................................... 42

3. Dimensionamento do ltimo trecho da tubulao da rede coletora ........... 43

3.1. Declividade mnima ............................................................................. 43

3.2. Declividade do terreno ........................................................................ 43

3.3. Declividade adotada ............................................................................ 44

3.4. Determinao do dimetro .................................................................. 44

3.5. Velocidade final de plano .................................................................... 45

3.6. Raio Hidrulico .................................................................................... 45

3.7. Velocidade crtica ................................................................................ 45

3.8. Tenso trativa ..................................................................................... 46

4. Dimensionamento do tratamento preliminar .............................................. 47

4.1. Gradeamento ...................................................................................... 47

4.1.1. Recomendaes ........................................................................... 47


6

4.1.2. Parmetros de dimensionamento ................................................. 47

4.1.3. Eficincia da grade ....................................................................... 47

4.1.4. rea til da grade ......................................................................... 48

4.1.5. Seo do canal junto grade ....................................................... 48

4.1.6. Largura do canal de acesso ......................................................... 48

4.1.7. Verificao das velocidades ......................................................... 49

4.1.8. Quantidade de barras ................................................................... 49

4.1.9. Comprimento til da grade ........................................................... 49

4.1.10. Perda de carga com obstruo de 50% da grade......................... 50

4.2. Desarenador ....................................................................................... 50

4.2.1. Recomendaes de projeto .......................................................... 51

4.2.2. Parmetros de dimensionamento ................................................. 51

4.2.3. Largura da caixa de areia ............................................................. 51

4.2.4. Comprimento da caixa de areia .................................................... 52

4.2.5. Verificao da taxa de escoamento superficial ............................. 52

4.2.6. Verificao da velocidade de entrada para vazo mdia final,

mxima e mnima. ..................................................................................... 52

4.2.7. Volume dirio na caixa de areia.................................................... 53

4.2.8. Altura diria de areia acumulada na caixa de areia ...................... 53


7

Lista de Figuras

Figura 1 - Localizao do Municpio de Umuarama ......................................... 15

Figura 2 - Permetro Urbano. Fonte: Google Maps. ......................................... 15

Figura 3 - Grfico Temperaturas histricas 1974 a 2008. Fonte: IAPAR ......... 16

Figura 4 - Precipitao mensal - srie histrica 1974 a 2008. Fonte: IAPAR ... 17

Figura 5 - Mapa geolgico do noroeste do estado do Paran .......................... 18

Figura 6 - Mapa de declividade de Umuarama - PR ........................................ 19

Figura 7 - Mapa de solos do noroeste do Estado do Paran. .......................... 20

Figura 8 - Mapa de localizao de Umuarama e crregos. .............................. 21

Figura 9 - Grfico Evoluo populacional. Fonte: IBGE ................................... 22

Figura 10 - Grfico Matrculas por nvel (srie). Fonte: IBGE........................... 23

Figura 11 - Grfico Produto Interno Bruto de Umuarama. Fonte: IBGE ........... 24

Figura 12 - Representao dos fenmenos bsicos de degradao de

substratos em biofilmes. ................................................................................... 29

Figura 13 - Populao de Umuarama e Linha de Tendncia ........................... 30

Figura 14 - Possveis localizaes de ETE em Umuarama - PR ...................... 32

Figura 15 - Calha Parshall Convencional ......................................................... 41

Figura 16 - Tenso Trativa na tubulao .......................................................... 46

Figura 17 - Mecanismo de Raspagem ............................................................. 54


8

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Evoluo populacional. Fonte: IBGE. .............................................. 22

Tabela 2 - Taxa de analfabetismo segundo faixa etria. Fonte: IBGE. ............ 23

Tabela 3 - Sequncia operacional de um reator em bateladas. ....................... 27

Tabela 4 - Caractersticas das reas analisadas. ............................................. 33

Tabela 5 - Parmetros de projeto ..................................................................... 35

Tabela 6 - Dimenses da Calha Parshall ......................................................... 40

Tabela 7 - Valores de W, K e n. ....................................................................... 40

Tabela 8 - Vazes de projeto. .......................................................................... 43

Tabela 9 - Dimetros. ....................................................................................... 44

Tabela 10 - Velocidade de final de plano. ........................................................ 45

Tabela 11 - Relao y/D e Rh/D ....................................................................... 45

Tabela 12 Recomendaes de projeto. ......................................................... 47

Tabela 13 - Parmetros de Dimensionamento. ................................................ 47

Tabela 15 - Velocidades de passagem e montante. ..................................... 50

Tabela 16 - Recomendaes de projeto. ......................................................... 51

Tabela 17 - Parmetros de dimensionamento.................................................. 51

Tabela 18 - Verificao da velocidade de entrada. .......................................... 53


9



Perodo 2014 2034



Volume I Memorial descritivo


10

1. Introduo

Esgoto o termo usado para as guas que, aps a utilizao humana,

apresentam as suas caractersticas naturais alteradas conforme o uso

predominante: comercial, industrial ou domstico. Essas guas apresentaro

caractersticas diferentes e so genericamente designadas de guas residuais

(ou guas servidas).

As excrees humanas podem transmitir uma srie de doenas, tais

como: hepatite A, febre tifide, clera, amebase, giardase, verminoses e

diarrias infecciosas. Por esse motivo, fundamental o destino adequado do

esgoto domiciliar, impedindo que ele entre em contato com o ser humano,

guas de abastecimento, alimentos, vetores (moscas, baratas, ratos e outros).

Os dejetos industriais so igualmente nocivos ao homem pela

contaminao de produtos que o afetam diretamente e tambm os animais, tais

como substncias txicas, metais pesados, entre outros. Os dejetos industriais

tambm lanam no meio ambiente substncias que interferem no conjunto dos

ecossistemas degradando o mesmo.

No campo de tecnologias para o tratamento de esgotos sanitrios, a

escolha entre as diversas alternativas disponveis ampla e depende de

diversos fatores, dentre eles, podem ser citados:

rea disponvel para implantao da ETE;

Topografia dos possveis locais de implantao e das bacias de

drenagem e esgotamento sanitrio;

Volumes dirios a serem tratados e variaes horrias e sazonais da

vazo de esgotos;

Caractersticas do corpo receptor de esgotos tratados;

Disponibilidade e grau de instruo da equipe operacional responsvel

pelo sistema;

Disponibilidade e custos operacionais de consumo de energia eltrica;

Clima e variaes de temperatura da regio;

Disponibilidade de locais e/ou sistemas de reaproveitamento e/ou

disposio adequados dos resduos gerados pela ETE.

O tratamento de esgotos pode ser dividido em nveis de acordo com o

grau de remoo de poluentes ao qual se deseja atingir. O tratamento


11

preliminar destina-se a remoo de slidos grosseiros em suspenso

(materiais de maiores dimenses e os slidos decantveis como areia e

gordura). So utilizados apenas mecanismos fsicos (gradeamento e

sedimentao por gravidade) como mtodo de tratamento. Esta etapa tem por

finalidade, proteger as unidades de tratamento subsequentes e dispositivos de

transporte, como, por exemplo, bombas e tubulaes, alm de proteo dos

corpos receptores quanto aos aspectos estticos. O tratamento primrio, alm

dos slidos sedimentveis, remove tambm uma pequena parte da matria

orgnica, utilizando-se de mecanismos fsicos como mtodo de tratamento.

O tratamento secundrio, geralmente constitudo por reator biolgico,

remove grande parte da matria orgnica, podendo remover parcela dos

nutrientes como nitrognio e fsforo. Os reatores biolgicos empregados para

essa etapa do tratamento reproduzem os fenmenos naturais da estabilizao

da matria orgnica que ocorreriam no corpo receptor.

O tratamento tercirio, nem sempre presente, geralmente constitudo de

unidade de tratamento fsico-qumico, tem como finalidade a remoo

complementar da matria orgnica, dos nutrientes, de poluentes especficos e

a desinfeco dos esgotos tratados.

2. Objetivo

Este projeto tem por finalidade propor um tratamento de esgotos

domsticos, visando garantir eficincia no sistema de esgotamento sanitrio do

municpio de Umuarama, PR, conforme legislao, e classificao do corpo

receptor.

3. Justificativa

O saneamento bsico constitudo pelos servios de abastecimento de

gua, coleta e tratamento de esgotos, coleta da drenagem pluvial, e coleta de

lixo, condio fundamental para a sade pblica. Os dados do Censo 2010,

divulgados pelo IBGE, confirmam que o saneamento bsico a maior carncia

do Pas na rea de servios pblicos e infraestrutura: apenas 55,4% dos 57,3

milhes de domiclios esto ligados rede geral de esgoto. Outros 11,6%

utilizam fossa sptica. Os demais 32,9% no tm saneamento bsico. Esto

nessa situao 18,9 milhes de domiclios brasileiros. Atualmente, apenas 10%

do total de esgotos produzido recebem algum tipo de tratamento, enquanto os

outros 90% so despejados "in natura" nos solos, rios, crregos e nascentes,


12

constituindo-se na maior fonte de degradao do meio ambiente e proliferao

de doenas.

Este estudo de concepo tem como justificativa a necessidade da

implantao de um sistema de coleta e tratamento de efluentes domsticos, de

forma a assegurar a sade da populao por meio da reduo de doenas de

veiculao hdrica.

4. Caracterizao fsica do municpio

4.1. Histrico do municpio

Em 1924, o tcnico em agricultura e reflorestamento da Comisso

Inglaterra Montagu, Lord Lovat, veio ao Brasil e numa de suas viagens exigidas

por suas funes, chegou ao Norte do Paran. A falta de estradas o impediu de

ir alm dos 25 km da primitiva estrada de ferro que existia. Com o intuito de

desbravar aquela imensa floresta mais de 350 km at as margens do Rio

Paran, Lovat organizou a Brasil Plantations, empresa que adquiriu no Leste

paranaense duas fazendas e iniciou plantao de algodo. Como o resultado

no foi o esperado, em 1937 esta companhia foi absorvida por um grupo maior,

a Paran Plantations Ltda, fundada em Londres em 1925. Ao mesmo tempo

em que a absoro ocorreu em Londres, estabelecia-se no Brasil uma

companhia subsidiria, com escritrio central instalado em So Paulo, que

iniciou suas atividades com capital de mil contos. Era a Companhia de Terras

Norte do Paran.

O ento gerente da Empresa, Arthur Tomas, assumiu a direo

gerencial, mantendo-se nesse cargo at 1949. Depois de realizado estudo das

condies climticas e fertilidade do solo entre outras vantagens a Cia adquiriu

um total de 515 mil alqueires de ricas terras florestais na regio Norte do

Paran em meios a conflitos por lutas de posse dessa regio. A Companhia

Melhoramento Norte do Paran instalou escritrio nessas terras e passou a

dedicar-se explorao e estudo do povoamento, bem como os meios de

acesso regio, construindo as primeiras estradas e rodovias e no fim de 1930

recebeu os primeiros colonizadores.

A dcada de 1930 se deu com lento desenvolvimento devido s

dificuldades da poca, advindas da insegurana poltico-econmica do pas.

Durante essa poca a Companhia subsidiria, Companhia de Terras do Norte

do Paran, garantiu aos colonos meios de transporte para si e seus produtos,


13

auxlio na construo de moradias, cuidados mdicos e preos baixos, etc. Em

1944, as dificuldades consequentes da Guerra levaram os ingleses a venderem

a Cia. Um grupo brasileiro composto por Gasto Vidigal, Cssio Vidigal, Gasto

de Mesquita Filho, Fbio Prado, Silvio Bueno Vidigal e Arthur Tomaz, este

ltimo antigo gerente da Companhia Norte do Paran. Levando a Companhia

adiante esse grupo conseguiu, enfim, concretizar os planos dos antigos donos,

fazendo a regio se desenvolver, redistribuindo as terras, organizando

fazendas de caf e engorda de gado, dando surgimento a vrias cidades, entre

elas nascia Umuarama. Em vista de tantas melhorias a Companhia passou a

se chamar Companhia Melhoramentos Norte do Paran, em 1951.

A Cia Melhoramento Norte do Paran no seu crescente desenvolvimento

atingiu a regio denominada Cruzeiro onde se processou a colonizao de

uma rea de 30 mil alqueires de propriedade de terceiros, entregue

Companhia para a colonizao; foi da Gleba Cruzeiro que surgiu Umuarama

que era distrito do municpio de Cruzeiro do Oeste, tendo o distrito como

subprefeito o Sr. Durval Seifert a convite do ento prefeito de Cruzeiro do

Oeste Sr. Aparecido Teixeira D'avila atravs da Portaria n 319.

Posteriormente o distrito vem se tornar municpio com o

desmembramento em 25/07/1960 pela Lei n 4.245. Segundo historiadores, os

primeiros habitantes que vieram para esta regio eram aventureiros atrados

pela nova regio a ser explorada. Alojaram-se em pequenas povoaes s

margens dos rios. Esses aventureiros vinham dos mais diversos estados,

nordeste, Minas Gerais, Bahia, etc, tinham hbitos e costumes diferenciados,

dormiam em qualquer lugar, vinham sem famlia para trabalhar na empreitada

para derrubar a mata, alguns deles vinham com a famlia, faziam a derrubada

dando lugar a plantao de caf e cereais em geral, foram tempos difceis,

principalmente quando chovia dificultando os meios de acesso em busca de

recursos. Os colonos que aqui primeiramente se instalaram eram paulistas,

catarinenses, gachos, nordestinos, mineiros, entre outros. A formao social,

segundo dados histricos, alm dos j citados formava a etnia assim

representada: portugueses, 20%; italianos, 60%; japoneses, 15%; e outros, 5%.

A lngua falada na regio, predominantemente, era a portuguesa, alm do

dialeto indgena, Tupi Guarani quase puro, pois por entre 1949 e 1958

expedies comandadas por Loureiro Fernandes e Universidade do Paran

respectivamente, constataram na regio de Serra dos Dourados a presena de

ndios, aps estudos descobriu-se tratar de um grupo sobreviventes de ndios

Xets de aproximadamente 200 a 300 indivduos, foi montado ento um

pequeno posto de socorro, instalado na Fazenda Santa Rosa aos cuidados do

Sr. Antonio Lustoso de Freitas, porm, no foi o suficiente para que segurasse

o grupo que com a devastao da floresta, evadiram-se da regio, restando


14

apenas um pequeno grupo de remanescentes.

A regio de Serra dos Dourados foi explorada e posteriormente

transformada em um pequeno vilarejo pela Colonizadora Miamora em 1950,

sendo governado por Moiss Lupion. Depois de trs anos de colonizao

comeou a demanda pela troca de governo, passando o comando do governo

a Bento Munhoz da Rocha, em 1957 a colonizadora Miamora foi vendida para

a Companhia Cobrinco. O distrito de Serra dos Dourados foi reconhecido pelo

municpio de Umuarama no ano de 1961.

O Verbete Umuarama, segundo o seu autor, professor Francisco da

Silveira Bueno, significa Lugar ensolarado, alto, de bom clima, para encontro

de amigos. A primeira forma que demos foi Emburana - explica o professor -

de embu(lugar) ara(claridade, dia, sol), ama(sufixo com ideia coletiva).

Consultando o ento presidente do Instituto Histrico e Geogrfico de So

Paulo, Afonso A. de Freitas, de comum acordo, suavizamos, o vocbulo

transformando-o em Umuarama (idioma indgena e significa Reunio de

Amigos ). O significado continuava o mesmo.

O Braso do Municpio inspirado na trade universal de igualdade,

fraternidade e liberdade de autoria do heraldista professor Arcino Antonio

Peixoto de Faria, tendo sido oficializado junto com a bandeira. A Bandeira de

Umuarama tambm de autoria do professor Arcino, foi oficializada em 1963,

atravs da Lei 4245, que criou o municpio de Umuarama, tem cores e formato

que simboliza o equilbrio, a riqueza e a fertilidade da terra. O Hino Municipal

tem a letra de Vera Vargas e msica de Sebastio de Lima, foi oficializado pela

Lei nmero 467 de 22 de maio de 1978.

4.2. Localizao

O municpio de Umuarama est localizado na poro Noroeste do

Estado do Paran, na microrregio de Umuarama, de coordenadas 234551S

e 531906O. Apresenta como municpios limtrofes: Cruzeiro do Oeste, Maria

Helena, Mariluz, Perobal, Xambr, Alto Paraso, Cafezal do Sul, Ivat,

Douradina e Icarama. A malha viria do municpio apresenta como principais

vias de acesso as rodovias PR-323, PR-489, PR-482, PR-487 e PR-180.


15

Figura 1 - Localizao do Municpio de Umuarama

Figura 2 - Permetro Urbano. Fonte: Google Maps.


16

4.3. Dados gerais

Populao: 100.716 habitantes;

rea do Municpio: 1.232,767 km

Distncia da Capital (Curitiba): 580 km;

Altitude: 447 m acima no nvel do mar;

4.4. Clima

O clima da regio segundo a classificao de Maack (2002)

considerado rea de transio entre o clima tropical e subtropical mido

mesotrmico. Situa-se na zona pluvial tropical quente apresentando clima

chuvoso, com tendncias de concentraes das chuvas nos meses de vero

sem estao seca definida.

Para caracterizar as particularidades climticas da rea de estudo foi

selecionada a estao meteorolgicas mais prxima (Umuarama), obtendo-se

dados referentes temperatura e precipitao srie histrica mensal entre os

anos de 1974 a 2008. A temperatura mnima variou entre 13,8 C a 21,2 C, os

messes de maio, junho, julho e agosto apresentaram as menores temperaturas

oscilando entre 13,8C a 15, 3 C. Nos meses de dezembro, janeiro, fevereiro e

maro ocorrem as temperaturas mais elevadas com temperatura mxima

mensais em torno de 30,0C, correspondendo ao perodo de vero. Nesse

perodo as temperaturas variam 23,8C e 30,6C.

Figura 3 - Grfico Temperaturas histricas 1974 a 2008. Fonte: IAPAR


17

De acordo com a mdia das precipitaes pluviomtricas mensais

(Figura 4), obtidas no perodo entre 1974 a 2008, foi possvel verificar que os

maiores ndices de precipitao, ocorrem nos meses de outubro, dezembro e

janeiro. A precipitao mdia variou entre 175,1mm a 178,6mm, enquanto que

no perodo mais seco que se concentra nos meses de julho e agosto a

precipitao mdia variou entre 66,1 a 73,3mm.

Figura 4 - Precipitao mensal - srie histrica 1974 a 2008. Fonte: IAPAR

4.5. Geologia

As principais formaes geolgicas do noroeste do Estado esto

apresentadas no mapa de geologia (Figura 5), sendo possvel identificar a

disposio espacial e a abrangncia predominante da Formao Caiu. Onde

se encontra o municpio de Umuarama.

Os arenitos da Formao Caiu so friveis, textura fina a mdia,

avermelhados e com presena de argilas intercaladas. So depsitos com

cerca de 250 metros formados em ambiente fluvial e desrtico. H baixa

proporo de argila nestas rochas, e quando presentes so comuns a presena

de argilo-minerais do tipo esmectitas e caulinitas (EMBRAPA, 1984).


18

Figura 5 - Mapa geolgico do noroeste do estado do Paran

4.6. Relevo

O noroeste do Paran caracteriza-se por apresentar duas unidades

morfoestruturais (Bacia Sedimentar do Paran e Bacias Sedimentares

Cenozicas). Nestas esto includas duas unidades morfoesculturais (Terceiro

Planalto Paranaense e Plancies). Estas, por sua vez, apresentam quatro

subunidades (Plancies fluviais, Planalto de Campo Mouro, Planalto de

Paranava e Planalto de Umuarama).

O Planalto de Umuarama apresenta mdia dissecao, com topos

alongados e aplainados, vertentes convexas e vale em V. Apresenta

amplitude altimtrica de aproximadamente 400 metros, com altitudes que

variam de 200 m a 600 m.

O mapa de relevo de Umuarama PR apresenta os valores da

declividade para a rea abrangida pelo municpio (Figura 6).


19

Figura 6 - Mapa de declividade de Umuarama - PR

4.7. Solos

Os principais solos encontrados correspondem aos Latossolos

Vermelhos, textura arenosa, Latossolos Vermelhos com textura argilosa, os

Nitossolos no extremo leste da rea de estudo e os Argissolos. Em menor

proporo encontram-se os Neossolos Litlicos, Neossolos Quartzarnicos e

os Chernossolos. De acordo com o mapa de solos do noroeste do estado do

Paran (Figura 7), em Umuarama h predominncia de Latossolos Vermelho

Escuro (textura arenosa e mdia arenosa) e Argissolo Vermelho Amarelo

(textura arenosa e mdia arenosa).


20

Figura 7 - Mapa de solos do noroeste do Estado do Paran.

4.8. Hidrografia

O municpio de Umuarama localiza-se sobre o interflvio entre os rios

Iva ao sul e Piquir ao norte, ambos desguam no rio Paran. Sendo estes trs

rios suas delimitaes naturais. Na cidade de Umuarama encontram-se as

cabeceiras de drenagens de vrios ribeires e crregos destacando-se: o rio

Vermelho que nasce no fundo do seminrio Bom Pastor e desgua no rio

Xambr; o crrego Pinhalzinho II tem sua nascente no bosque do ndio e

desgua no rio Goioer; o rio do Veado que nasce na farinheira Companhia

Lorenz e desgua no rio Paran; e o rio Piava que abastece a cidade de

Umuarama e desgua no rio Anta, j na bacia do rio Iva.


21

Figura 8 - Mapa de localizao de Umuarama e crregos.

4.9. Cobertura vegetal

A regio Noroeste do Paran caracterizada principalmente pela

Floresta Estacional Semidecidual Submontana. De acordo com Silva (2004)

esse tipo de vegetao constitudo por elementos arbreos que podem atingir

30 a 40 metros de altura. Os troncos das rvores emergentes so grossos e

compridos, sendo que parte destas perde totalmente suas folhas durante o

inverno, quando se torna visvel um segundo estrato arbreo muito denso sob o

qual se desenvolve arvoretas e poucas ervas de folhas largas, inclusive muitas

pteridfitas. Segundo Veloso (1992) este tipo de vegetao est associado a

condies climticas que predominam nessa regio, ou seja, variao de

perodos chuvosos com temperaturas elevadas, intercaladas com perodos de

estiagens com temperaturas mais amenas. Esta formao ocorre geralmente

nos planaltos centrais capeados pelos arenitos da Formao Caui.

Atualmente, a cobertura vegetal da rea caracterizada principalmente, por

pastagens e policulturas temporrias (milho, soja), permanente (caf),


22

semipermanente (cana-de-acar) e secundariamente por reas de florestas e

mata ciliar. Algumas reas de reflorestamento, sobretudo com Eucaliptusspp e

Grevillea robusta, aparecem na regio.

5. Caraterizao socioeconmica

5.1. Populao

Umuarama possui atualmente 100.716 habitantes e uma densidade

populacional 81,7 hab/km.

5.2. Evoluo populacional

A Tabela 1 demonstra a evoluo populacional do municpio de

Umuarama, PR, do perodo de 1991 2010.

Tabela 1 - Evoluo populacional. Fonte: IBGE.

Figura 9 - Grfico Evoluo populacional. Fonte: IBGE


23

5.3. Populao residente

Segundo o IBGE, a populao residente na rea urbana do Municpio

em 2010 era de 93.455 habitantes e a populao residente na rea rural, 7.221

habitantes.

5.4. Sade

Em Umuarama existem 93 estabelecimentos de sade, sendo 63

unidades do Sistema nico de Sade SUS.

5.5. Educao

Segundo o Censo Demogrfico do IBGE 2010, 31,25% da populao de

Umuarama analfabeta.

Tabela 2 - Taxa de analfabetismo segundo faixa etria. Fonte: IBGE.

Figura 10 - Grfico Matrculas por nvel (srie). Fonte: IBGE


24

5.6. Economia

A histria de ocupao da mesorregio Noroeste do Estado do Paran

se dividiu em dois momentos, primeiramente com a produo do caf e com a

transio para a pecuria. No incio dos anos de 1970 a regio era uma das

mais populosas do estado, iniciando em seguida um movimento decrescente

do seu fluxo migratrio. Umuarama conhecida como cidade universitria (

sede de uma das mais importantes instituies de ensino superior privada do

estado a Universidade Paranaense), tendo sua fora econmica baseada

principalmente na agricultura e pecuria, cana-de-acar e sericultura (bicho-

da-seda).

Em Umuarama encontra-se instalada a Usina Costa Bioenergia, que

considerada importante por sua representatividade na economia da regio.

Esta Usina iniciou suas atividades em 2009, trabalhando com o beneficiamento

de cana-de-acar que utiliza tecnologias avanadas para produzir acar

cristal, lcool hidratado e energia eltrica. A energia produzida, limpa e

renovvel, utilizada na prpria Usina, fazendo dela uma empresa

autossustentvel. Calcula-se que em breve a co-energia gerada ser suficiente

para abastecer uma cidade de 400 mil habitantes (COSTA BIOENERGIA,

2012).

Alm do plantio prprio da Usina, a cana-de-acar tambm obtida por

meio de parcerias com produtores locais, que so apoiados por programas de

suporte e melhoria da produo. A colheita da cana-de-acar tem sido feita

90% de forma mecanizada e 10% de forma manual, empregando 1.049

funcionrios.

Dados do IBGE apontam que o PIB per capita de Umuarama em 2009

foi de 12.575,52 reais.

Figura 11 - Grfico Produto Interno Bruto de Umuarama. Fonte: IBGE


25

6. Caracterizao dos componentes do sistema

6.1. Unidade de pr-tratamento

O tratamento preliminar consiste na etapa a qual se submete o esgoto

com o objetivo de remover slidos grosseiros, gorduras e areia. Nessa etapa,

os mecanismos bsicos de remoo so de ordem fsica. Inclui-se tambm

uma unidade destinada medio de vazo de esgoto que chega estao

tratamento. Esta unidade constituda por uma calha, denominada Calha

Parshall, com dimenses padronizadas, onde, atravs do nvel de liquido

medido, pode-se estimar a vazo correspondente, atravs de uma curva-

chave.

Dentre as finalidades da remoo dos slidos grosseiros, destacam-se a

proteo dos dispositivos de transporte dos esgotos, como bombas e

tubulaes, a proteo das unidades de tratamento subsequentes, alm da

proteo dos corpos receptores.

Usualmente, a remoo dos slidos grosseiros feita atravs de um

mecanismo de gradeamento. Nesse processo, o material presente no esgoto

que possui dimenses superiores ao espaamento entre as barras das grades,

retido. O espaamento entre as barras varia conforme o tipo de grade

utilizada. Existem grades classificadas como grossas, mdias e finas. Aps a

passagem do esgoto, o material retido nas grades removido de forma manual

ou mecanizada.

Aps a remoo dos slidos grosseiros, o esgoto passa por um

processo para a remoo de areia. Segundo Von Sperling (2005), as

finalidades bsicas da remoo de areia so: evitar abraso nos equipamentos

e tubulaes, eliminar ou reduzir a possibilidade de obstruo em tubulaes,

tanques, orifcios e sifes, alm de facilitar o transporte do lquido,

principalmente a transferncia de lodo. Para a remoo de areia, as estaes

de tratamento de esgoto so equipadas com unidades denominadas

desarenadores. Nesses equipamentos, o mecanismo de remoo segue o

princpio da sedimentao, onde os gros de areia, mais densos e de maior

dimenso, acumulam-se no fundo dos tanques, ao passo que a matria

orgnica, cuja sedimentao ocorre de forma mais lenta, permanece em

suspenso e segue para as unidades subsequentes.


26

Figura 9 Pr-tratamento.

6.2. Variante de lodo ativado: reator sequencial em bateladas

A operao do reator e sequencial, cumprindo um determinado nmero

de ciclos dirios, em cada um dos quais funciona inicialmente como tanque de

aerao e, em seguida, como decantador final. O ciclo se inicia com a abertura

da entrada de esgoto, enquanto permanece fechada a sada, permitindo-se que

o liquido aflua para o tanque ate que seja totalmente preenchido seu volume

til ou, quando a vazo afluente e muito reduzida, at o fim da fase de aerao.

A aerao, por sua vez, pode comear a qualquer instante entre o incio

do ciclo e o trmino do enchimento do volume til do reator, quando fecha-se a

entrada de esgoto, mantendo-se nulos ambos os fluxos: afluente ao tanque e

dele efluente. Transcorrido o tempo de aerao, tem princpio a fase de

sedimentao do lodo, quando o liquido fica em descanso no reator.

Completada a sedimentao do lodo, e liberado o fluxo efluente, deixando-se

bloqueada a entrada do esgoto no reator e efetuando-se a remoo da poro

superior do lquido clarificado, ao longo da fase de descarga do efluente final

tratado. Em seguida, e fechada a sada do esgoto, podendo-se ter, ou no,

uma fase de repouso antes do encerramento do ciclo. A sequncia operacional

de um reator em bateladas e ilustrada pelo diagrama mostrado na Tabela 3.


27

Tabela 3 - Sequncia operacional de um reator em bateladas.

O reator sequencial, portanto, funciona sucessivamente, hora como

tanque de aerao, hora como decantador final.

O processo de lodos ativados consiste na introduo de oxignio por

meios artificiais, no esgoto a ser tratado, com o objetivo de manter o ambiente

aerbio, e assim possibilitar o desenvolvimento de uma grande populao de


28

microrganismos responsveis pela biodegradao aerbia da matria orgnica.

O lquido no interior do tanque de aerao constitui-se em uma

suspenso de biomassa no esgoto tratado com baixa concentrao de matria

orgnica. Este lquido aps a aerao submetido decantao final, quando

se efetua a separao entre as fases.

A fase lquida o esgoto tratado em nvel secundrio. A fase slida,

sedimentada no decantador final, consiste em uma suspenso concentrada de

biomassa, denominada lodo ativado.

Em sistemas de tratamento por lodos ativados de operao continua,

nos quais o tanque de aerao e uma unidade fisicamente diversa do

decantador final, o lodo ativado e retido por intermdio da recirculao do lodo

sedimentado no decantador final para o tanque de aerao. Todo o lodo

ativado enviado continuamente ao decantador e retornado ao tanque de

aerao, a exceo de uma parcela correspondente ao crescimento

populacional da biomassa, a qual parcela, denominada excesso de lodo, e

regularmente descartada. Mantem-se, assim, constante a massa de

microrganismos atuantes no processo.

No sistema em batelada, a massa de lodo ativado mantida constante

no complexo tanque de aerao decantador final, como ocorre nos sistemas

contnuos convencionais. O excesso de lodo e removido de forma semelhante,

porm a sedimentao ocorre no prprio reator, no havendo necessidade da

recirculao de lodo.

6.3. Filtro biolgico

O filtro biolgico um sistema constitudo de um meio suporte material

grosseiro, tal como pedras, ripas ou material plstico, sobre o qual os esgotos

so aplicados continuamente por meio de distribuidores rotativos ou

estacionrios. Aps a aplicao, os esgotos percolam pelo meio suporte em

direo aos drenos de fundo. Esta percolao permite o crescimento

bacteriano na superfcie do material de enchimento, formando uma pelcula

gelatinosa ativa, constituda de fungos, bactrias aerbias e anaerbias, algas,

protozorios, insetos e larvas.

O lquido escoa rapidamente pelo meio suporte, entrando em contato

com os microrganismos existentes no biofilme, responsveis pela

decomposio do material orgnico. A matria orgnica adsorvida pela

pelcula microbiana, ficando retida tempo suficiente para a sua estabilizao.


29

A remoo do substrato atravs dos biofilmes inclui trs fenmenos

bsico: difuso, reao e transporte dos produtos da reao para o interior do

biofilme. A matria orgnica adsorvida pela camada biolgica, ocorrendo

degradao aerbia na interface externa do biofilme. A medida que os

microrganismos crescem, a espessura da camada biolgica aumenta, o

oxignio no consegue penetrar nas camadas mas internas, ocorrendo na

interface interna a degradao por via anaerbia.

Figura 12 - Representao dos fenmenos bsicos de degradao de substratos em

biofilmes.

7. Demandas de projeto

O presente item detalha as demandas de projeto, as vazes para incio e

fim de plano e a localizao da ETE. O horizonte de projeto de 20 anos.

Desta forma, a estimativa de vazo considera o crescimento populacional no

horizonte descrito.

7.1. Populao de projeto

Para o correto dimensionamento do sistema de tratamento de esgotos,

deve-se adotar a populao contribuinte no fim do horizonte de projeto, no caso

20 anos. Para estimar a populao do ano de 2034, que ser utilizada nos

clculos, foram coletados dados referentes ao nmero de habitantes do

perodo compreendido entre o ano de 1996 e 2013. Aps, foi aplicada uma


30

regresso polinomial de ordem 2, que resultou na curva caracterstica da

populao e sua respectiva equao, com correlao de 0,98.

Figura 13 - Populao de Umuarama e Linha de Tendncia

A partir desta equao, foi possvel determinar a populao de fim de

plano (Figura 13).

Populao de incio de plano: 107.283 habitantes

Populao de fim de plano: 180.438 habitantes

7.2. Vazes de projetos

A maioria das cidades brasileiras est em constante crescimento, com

isso o projeto dever atender a uma populao varivel, afetando diretamente

a contribuio de esgoto (vazo). No incio do projeto ser dada a menor

contribuio de esgoto e a maior ser no horizonte de projeto, ou seja, no final

do perodo de funcionamento da rede.

Essas vazes so oriundas das atividades domsticas, industriais e

institucionais. Alm das vazes de incio e final de projeto, a vazo de

infiltrao ao longo da rede coletora foi considerada no dimensionamento,

y = 71,24x2 - 284.721,77x + 284.573.525,19 R = 0,98

80000

85000

90000

95000

100000

105000

110000

1995 2000 2005 2010 2015

Po

pu

la

o d

e U

mu

aram

a

Ano Populao


31

sendo esta oriunda da drenagem.

Para este projeto foi adotado o sistema coletor de separador absoluto,

ou seja, as redes de esgoto e drenagem so independentes. No entanto, por

questes de infraestrutura, deve-se considerar taxa de infiltrao passvel de

contribuir com a vazo de esgoto.

7.3. Infiltrao

Para clculo da contribuio de infiltrao estimou-se o comprimento da

rede coletora de esgoto de final de projeto a partir do nmero de casas

atendidas no horizonte de projeto. No incio de plano so atendidas 30 mil

casas, sendo uma populao de aproximadamente 107 mil habitantes,

conforme informado pela SANEPAR.Para a populao de fim de plano (180 mil

habitantes) estima-se que sero atendidas 54 mil casas, havendo um aumento

de 80% no atendimento. O comprimento total inicial da rede coletora de

esgotos de 400 km, segundo a SANEPAR.Abrangendo toda a rea municipal,

o comprimento final, considerando o aumento de 80%, ser de 720 km.

A taxa de infiltrao citada pela NBR 9649 e deve ser entre 0,05 l/s.km

e 1,0 l/s.km. No projeto considera-se 0,2 l/s.km, devido a natureza dos

subsolos, nvel de gua do lenol fretico (cerca de 80 cm em alguns pontos do

municpio) e dos materiais utilizados nas tubulaes.

Considerando o total da rede de incio de plano, a vazo de contribuio

por infiltrao de 80 l/s e no final do projeto ser de 144 l/s. Estes valores

sero adicionados s vazes de projeto.

7.4. Contribuio de esgotos domsticos

Considerando as populaes de incio e fim de projeto, o consumo

mdio per capita de 175 l /hab.dia, segundo dados fornecidos pela SANEPAR,

e o coeficiente de retorno de esgoto (c) de 0,8 segundo NBR 9649, obteve-se

os seguintes valores de contribuio de esgotos domsticos:

Contribuio mdia inicial de esgoto domstico: 173,84 l/s;

Contribuio mdia final de esgoto domstico: 292,38 l/s.


32

7.5. Vazes de esgoto

As vazes de infiltrao, as contribuies mdias de esgoto domstico e

os coeficientes de vazo mxima diria (k1), vazo mxima horria (k2) e vazo

mnima horria (k3) foram consideradas na determinao das vazes de esgoto

do projeto. Desta forma:

Vazo mdia de esgoto: 253,84 l/s;

Vazo mxima de esgoto: 785,48 l/s;

Vazo mnima de esgoto: 126,92 l/s.

7.6. Carga orgnica de projeto

De acordo com a NBR 12209, a carga de DBO5 mdia per capita 54

gDBO5/hab.dia. Buscando a estimativa da carga orgnica de esgoto bruto que

chegar a estao de tratamento, considerou-se a populao urbana de fim de

plano 180.438 habitantes, sendo assim, a carga orgnica de projeto ser de

9743,65 KgDBO5/hab.dia.

7.7. Localizao da estao de tratamento de esgoto

A partir de anlise preliminar de imagem de satlite, foram pr-

determinados trs localidades no municpio de Umuarama PR, como mostra

a figura abaixo:

Figura 14 - Possveis localizaes de ETE em Umuarama - PR


33

As caractersticas de cada rea so descritas a seguir:

Tabela 4 - Caractersticas das reas analisadas.

Polgono1 (vermelho)

Polgono 2 (azul)

Polgono 3 (verde)

rea 90.593 m 65.890 m 72.200 m Altitude 368 m 425 m 335 m

Declividade 4% 4% 2% Risco de

inundao No

No

No

Necessita desmatamento?

No

Sim

No

Ventos Favorvel Favorvel Desfavorvel Condies de

acesso Via

asfaltada Via

asfaltada

Via asfaltada

Forma da rea Favorvel Favorvel Desfavorvel

Tendo em vista os itens acima, e atribuindo como essencial a altitude da

rea e a posio em relao aos ventos, adota-se o Polgono 1 como rea de

instalao da estao de tratamento de esgoto de Umuarama PR.

Desta forma, o corpo receptor do esgoto tratado ser o Crrego

Pinhalzinho II, enquadrado como guas de classe II pelo CONAMA 357/2005.


34



Perodo 2014 2034



Volume II Memorial de clculo


35

1. Parmetros de projeto

Tabela 5 - Parmetros de projeto

Parmetro Notao Valor Unidade

Populao de incio de plano 107.283 Populao de final de plano 180.438

Concentrao urbana 85 Consumo mdio per capita 175 Carga de DBO5 per capita 54

Comprimento da rede de incio de plano

400

Comprimento da rede de final de plano

720

Temperatura mdia do ar 17,8 Precipitao anual mdia 1.628 Evaporao anual mdia 1.574

Coeficiente de mxima vazo diria 1,2 Coeficiente de mxima vazo

horria 1,5

Coeficiente de mnima vazo horria

0,5

Coeficiente de retorno 0,8 Taxa de contribuio por infiltrao 0,2

1.1. Contribuio de infiltrao de incio de plano

Onde:

i contribuio de infiltrao de incio de plano (L s );

axai taxa de contribuio por infiltrao (L s. m );

Li comprimento da rede de incio de plano ( m).

1.2. Contribuio de infiltrao de final de plano


36

Onde:

f contribuio de infiltrao de final de plano (L s );

axai taxa de contribuio por infiltrao (L s. m );

Lf comprimento da rede de final de plano ( m).

1.3. Contribuio mdia inicial de esgoto

Onde:

esg 1 contribuio mdia inicial de esgoto (L s );

P1 populao de incio de plano (hab);

q consumo mdio per capita (L hab.dia );

c coeficiente de retorno.

1.4. Contribuio mdia final de esgoto

Onde:

esg 2 contribuio mdia final de esgoto (L s );

P2 populao de final de plano (hab);

q consumo mdio per capita (L hab.dia );

c coeficiente de retorno.


37

1.5. Vazo mdia inicial de esgoto

Onde:

Q1 vazo mdia inicial de esgoto (L s );

esg 1 contribuio mdia inicial de esgoto (L s );

i contribuio de infiltrao de incio de plano (L s ).

1.6. Vazo mdia final de esgoto

Onde:

Q2 vazo mdia final de esgoto (L s );


f contribuio de infiltrao de final de plano (L s ).

1.7. Vazo mxima de esgoto

Onde:

Qmx vazo mxima de esgoto (L s );


k1 coeficiente de mxima vazo diria;

k2 coeficiente de mxima vazo horria.


38

1.8. Vazo mnima de esgoto

Onde:

Qmn vazo mnima de esgoto (L s );

Q1 vazo mdia inicial de esgoto (L s );

k3 coeficiente de mnima vazo horria;

1.9. Carga orgnica de projeto

Onde:

L carga org nica de projeto ( gDBO5 hab.dia);

P2 populao de final de plano (hab);

CDBO carga de DBO5 per capita ( gDBO5 hab.dia).

1.10. Concentrao de DBO5 no esgoto

( )

(Q )

Onde:

Se concentrao de DBO5 no esgoto (mg L );

L carga org nica de projeto ( gDBO5 hab.dia);



39

1.11. Concentrao de DBO5 de projeto

(Se ) ( )

Q

( ) ( )

Onde:

So concentrao deDBO5 de projeto (mg L );

Se concentrao de DBO5 no esgoto (mg L );


Si concentrao deDBO5 nas guas de infiltrao (mg L );

f contribuio de infiltrao de final de plano (L s ).



40

2. Dimensionamento da calha Parshall

Tabela 6 - Dimenses da Calha Parshall

W A B C D E F G K N Qmn Qmx

Pol cm cm L/s

1 2,5 36,3 35,6 9,3 16,8 22,9 7,6 20,3 1,9 2,9 0,3 5,0

3 7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 38,1 15,2 30,5 2,5 5,7 0,9 53,8

6 15,2 62,1 61,0 39,4 40,3 45,7 30,5 61,0 7,6 11,4 1,5 110,4

9 22,9 88,0 86,4 38,0 57,5 61,0 30,5 45,7 7,6 11,4 2,6 251,9

1 30,5 137,2 134,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 3,1 455,6

1 45,7 144,9 142,0 76,2 102,6 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 4,3 696,2

2 61,0 152,5 149,6 91,5 120,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 11,9 936,7

3 91,5 167,7 164,5 122,0 157,2 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 17,3 1426,3

4 122,0 183,0 179,5 152,5 193,8 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 36,8 1924,5

5 152,5 198,3 194,1 183,0 230,3 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 62,8 2422,0

6 183,0 213,5 209,0 213,5 266,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 74,4 2929,0

7 213,5 228,8 224,0 244,0 303,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 115,4 3440,0

8 244,0 244,0 239,2 274,5 340,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 130,7 3950,0

10 305,0 274,5 427,0 366,0 475,9 122,0 91,5 183,0 7,6 34,3 200,0 5660,0

Tabela 7 - Valores de W, K e n.

W k n

3 3,074 0,646

6 1,842 0,636

9 1,486 0,633

1 1,276 0,657

1 0,966 0,650

2 0,795 0,645

3 0,608 0,639

4 0,505 0,634

5 0,436 0,630

6 0,389 0,627

8 0,324 0,623


41

Figura 15 - Calha Parshall Convencional

2.1. Altura mdia da lmina lquida antes do ressalto

(

)

(

)

Onde:

a altura mdia da l mina lquida antes do ressalto (m);

Qf vazo mdia final de esgoto (L s).

2.2. Altura mxima da lmina lquida antes do ressalto

(

)

(

)

Onde:

a mx altura mxima da l mina lquida antes do ressalto (m);

Qmx vazo mxima de esgoto (L s).


42

2.3. Altura mnima da lmina lquida antes do ressalto

(

)

(

)

Onde:

a mn altura mnima da l mina lquida antes do ressalto (m);

Qmn vazo mnima de esgoto (L s).

2.4. Rebaixo da Calha Parshall

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

Onde:

rebaixo da Calha Parshall (m);

a mn altura mnima da l mina lquida antes do ressalto (m);

Qmn vazo mnima de esgoto (m s)

a mx altura mxima da l mina lquida antes do ressalto (m);

Qmx vazo mxima de esgoto (m s).

2.5. Lmina de gua na entrada da Calha Parshall

Para a mx e a mn, temos:


43

3. Dimensionamento do ltimo trecho da tubulao da rede coletora

A partir dos dados de populao previstos e dos mtodos de clculo

utilizados anteriormente, foram obtidos os seguintes dados:

Tabela 8 - Vazes de projeto.

Ano Populao

Vazes do Esgoto Sanitrio (m/s) DBO5

Mdia Mxima Qi Mnimo Carga

(kg/dia)

Conc.

(mg/l)

2014 107.283 0,254 0,457 0,381 0,127 5793,282 153,656

2024 136.736 0,324 0,584 0,487 0,162 7383,744 195,840

2034 180.438 0,436 0,785 0,655 0,218 9743,652 258,432

Para o dimensionamento do ltimo trecho da tubulao foram

considerados, alm dos valores acima, a declividade do terreno, o comprimento

inicial e final da rede, a contribuio mdia inicial e final de esgoto (Tesg1 e

Tesg2) e o coeficiente de mxima vazo horria (k2). A seguir, os clculos

realizados:

3.1. Declividade mnima

Onde:

I0=declividade mnima (m/m);

Qi=vazo mxima de esgoto de incio de projeto (m/s).

3.2. Declividade do terreno

A declividade do terreno (It) encontrada por meio de software livre foi de

4%.


44

3.3. Declividade adotada

Ao comparar a declividade mnima (I0) com a declividade do terreno (It)

deve-se adotar a maior.

3.4. Determinao do dimetro

O dimetro foi determinado a partir da relao Qf e y D, em que y a

altura da lmina de esgoto na tubulao e D o dimetro. Essa relao feita

para adequar a tubulao para final de plano.

Onde:

Qf=vazo mxima de final de plano (m/s);

I = declividade adotada (m/m).

Para o valor de Qf encontrado, foram relacionados os di metros da

tabela abaixo. Os valores de y/D foram extrados de M. T. Tsutiya e T. M. Pinto

Neto (1999), e os valores em destaque foram resultados da interpolao do

intervalo tabelado em que se encontra.

Os dimetros relacionados so de 450 mm, 500 mm e 600 mm. Como a

tubulao dever permitir elevaes de nvel decorrentes de uma grade 50%

obstruda, ou seja, a relao y/D dever ser prxima ou igual a 0,50 e no

superior a 0,75, as tubulaes de 450 mm e 500 mm so desabilitadas. O

dimetro mais adequado ser o de 600 mm.

Tabela 9 - Dimetros.

DN (mm) Y/D Qf

450

0,65 2,156

0,68 2,285

0,7 2,381

500

0,55 2,211

0,56 2,285

0,6 2,536

600

0,4 2,069

0,42 2,285

0,45 2,558


45

3.5. Velocidade final de plano

A partir do dimetro encontrado foi feita interpolao para os valores

tabelados da relao V , e a partir do resultado encontrado, determinou-se a

velocidade final de projeto, como pode ser visto na tabela abaixo.

Tabela 10 - Velocidade de final de plano.

DN (mm) V Qf Vf (m/s)

600

19,59 2,069

4,018 20,09 2,285

20,72 2,558

3.6. Raio Hidrulico

O valor de y/D encontrado foi relacionado com o valor de Rh/D, na

tabela de M. T. Tsutiya e T. M. Pinto Neto (1999).

Tabela 11 - Relao y/D e Rh/D

y/D Rh/D

0,42 0,222

Logo,

Onde:

Rh = raio hidrulico da tubulao (m);

D = dimetro da tubulao (m).

3.7. Velocidade crtica

Onde:


46

Vc = velocidade crtica (m/s);

g = acelerao da gravidade (m/s);

Rh = raio hidrulico da tubulao (m).

A velocidade crtica deve ser superior a velocidade final de projeto, como

a velocidade final foi de 4,02 m/s, ento o dimensionamento est adequado.

3.8. Tenso trativa

Onde:

tenso trativa (Pa);

peso especfico do esgoto (N m );

Rh = raio hidrulico (m);

I = declividade (m/m).

Segundo a NBR 9649/86, cada trecho de tubulao deve ter tenso

trativa mdia igual ou superior a 1,0 Pa. Assim, o valor encontrado para tenso

trativa est acima do valor especificado pela norma, sendo adequada ao

dimensionamento.

Figura 16 - Tenso Trativa na tubulao


47

4. Dimensionamento do tratamento preliminar

4.1. Gradeamento

4.1.1. Recomendaes

Tabela 12 Recomendaes de projeto.

Parmetro Notao Valor Fonte

Velocidade atravs da grade Vo 1,50 m s NBR 12.208 Velocidade antes da grade Vm 0,60 m s NBR 12.208

Perda de carga para limpeza manual hg 0,15 m NBR 12.208 Inclinao da grade para limpeza

manual I

De 45 a 60

NBR 12.208

4.1.2. Parmetros de dimensionamento

Tabela 13 - Parmetros de Dimensionamento.


Vazo mdia final Qf 0,43638 Vazo mxima 0,78548 Vazo mnima 0,12692

Lmina de gua a montante da calha Parshall

0,35

Valor mximo da lmina de gua a montante da calha Parshall

0,56

Valor mnimo da lmina de gua a montante da calha Parshall

0,09

Espaamento entre as barras 4,0 Espessura das barras 1,0 Inclinao da grade 60

Velocidade de passagem na grade 1,0 Acelerao da gravidade 9,806

4.1.3. Eficincia da grade

( )

Onde:


48

efici ncia da grade ( );

espaamento entre as barras (cm);

espessura das barras (cm).

4.1.4. rea til da grade

Onde:

rea til da grade (m );

vazo mxima de esgoto (m s);

velocidade de passagem na grade (m s).

4.1.5. Seo do canal junto grade

Onde:

seo do canal junto grade (m );

rea til da grade (m );

efici ncia da grade ( ).

4.1.6. Largura do canal de acesso

Onde:

largura do canal de acesso (m);

valor mximo da l mina lquida a montante da calha Parshall (m);


49

seo do canal junto grade (m ).

4.1.7. Verificao das velocidades

A velocidade de passagem para vazo mdia, mxima e mnima de

esgoto deve ser menor ou igual velocidade de passagem estipulada em

projeto para que seja feito a verificao, ou seja, 1m s.

14 - Verificao das velocidades.

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

0,43638 0,35 0,6125 0,490 0,891

0,78548 0,56 0,9800 0,784 1,00

0,12692 0,09 0,1575 0,126 1,00

4.1.8. Quantidade de barras

( )

Onde:

n mero de barras;

largura do canal de acesso (m);

espaamento entre as barras (m);

espessura das barras (m).

4.1.9. Comprimento til da grade


50

4.1.10. Perda de carga com obstruo de 50% da grade

A NBR 12.208 recomenda que a perda de carga mnima seja de 0,15 m

considerando uma obstruo de 50% da grade de limpeza manual. Para isto

calcula-se uma nova velocidade de passagem, considerando 50% de obstruo

da grade e a velocidade montante da grade para vazo mdia, mnima e

mxima de esgoto (Tabela 15). Em seguida, calcula-se a perda de carga pela

frmula:

(

)

Onde:

perda de carga (m);

velocidade de passagem com obstruo de 50 da grade ( );

velocidade de passagem a montante da grade ( );

acelerao da gravidade ( ).

Tabela 15 - Velocidades de passagem e montante.

( ) ( ) ( )

1,782 0,714 0,19

2,000 0,800 0,25

2,000 0,800 0,25

4.2. Desarenador

Etapa na qual ocorre a remoo da areia por sedimentao. Este

mecanismo ocorre da seguinte maneira: os gros de areia, devido s suas

maiores dimenses e densidade, vo para o fundo do tanque, enquanto a

matria orgnica, de sedimentao bem mais lenta, permanece em suspenso,

seguindo para as unidades seguintes (SILVA & CARVALHO, 2012).

As finalidades bsicas da remoo de areia so: evitar abraso nos

equipamentos e tubulaes; eliminar ou reduzir a possibilidade de obstruo

em tubulaes, tanques, orifcios, sifes, e facilitar o transporte do lquido, a

transferncia de lodo, em suas diversas fases e a interferncia negativa nos

processos biolgicos(SILVA & CARVALHO, 2012;Engenharia LTDA, 2012).


51

4.2.1. Recomendaes de projeto

Tabela 16 - Recomendaes de projeto.


Taxa de escoamento 600 a 1.300

Velocidade de entrada 0,3 a 0,4

Dimetro efetivo da areia 0,2 a 0,4

Massa especfica da areia 2.650

4.2.2. Parmetros de dimensionamento

Tabela 17 - Parmetros de dimensionamento.


Vazo mdia final de esgoto Qf 0,43638 Vazo mxima de esgoto 0,78548 Vazo mnima de esgoto 0,12692

Lmina de gua a montante da calha Parshall

0,35

Valor mximo da lmina de gua a montante da calha Parshall

0,56

Valor mnimo da lmina de gua a montante da calha Parshall

0,09

Velocidade de entrada 0,40 Taxa de areia sedimentada 0,041 Acelerao da gravidade 9,806

4.2.3. Largura da caixa de areia

Onde:

largura da caixa de areia (m);


velocidade de entrada ( );

valor mximo da l mina lquida a montante da calha Parshall (m).


52

4.2.4. Comprimento da caixa de areia

Onde:

comprimento da caixa de areia (m);

valor mximo da l mina lquida a montante da calha Parshall (m).

Para fins de projeto, adotaremos

4.2.5. Verificao da taxa de escoamento superficial

Onde:

taxa de escoamento superficial ( ) .


largura da caixa de areia (m);

comprimento da caixa de areia (m);

De acordo com a NBR 12.209, como 1.292,68 m/m.dia est entre 600

a 1300 m/m.dia, vlido.

4.2.6. Verificao da velocidade de entrada para vazo mdia final, mxima

e mnima.

A velocidade de entrada para vazo mdia final, mxima e mnima de

esgoto deve ser menor ou igual velocidade de 0,40 m/s estipulada em projeto

para que seja feito a verificao.


53

Tabela 18 - Verificao da velocidade de entrada.

( ) ( ) ( ) ( )

0,43638 0,35 1,225 0,36

0,78548 0,56 1,960 0,40 0,12692 0,09 0,315 0,40

4.2.7. Volume dirio na caixa de areia

Onde:

volume dirio na caixa de areia (m );


taxa de areia sedimentada (L m );

4.2.8. Altura diria de areia acumulada na caixa de areia

( )

De acordo com o valor da altura diria de areia, ser criado um rebaixo

de 50 cm na caixa de areia, para que a limpeza ocorra a cada 10 dias, atravs

de mecanismo de raspagem com acionamento central atravs de motor redutor

e campo de ao circular, na qual a areia sedimentada raspada e lanada

num poo lateral onde um parafuso far o transporte ascendente da areia at

seu lanamento em container ou caamba (Figura X). Alm disso, sero

implantados dois desarenadores, em paralelo, sendo um deles para

reserva/rodzio.


54

Figura 17 - Mecanismo de Raspagem


55

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