MINISTRIO DA EDUCAO UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS CAMPUS AVANADO DE CATALO ENGENHARIA CIVIL - SANEAMENTO BSICO II

SIFES INVERTIDOS

Introduo Os coletores de esgotos so projetados para trabalharem com escoamento livre; Devem estar em profundidades economicamente viveis e suficientes para no serem afetados estruturalmente por esforos externos; Devem estar a profundidades que permitam o esgotamento das descargas procedentes das ligaes prediais. Seguindo a condio de escoamento livre, cada trecho de coletor ter que ser projetado para instalao em linha reta.

Introduo

Eventualmente a sequncia de trechos consecutivos em linha reta continuamente, poder no ser possvel em virtude do surgimento de obstculos intransponveis, embora haja uma necessidade da continuidade da canalizao para jusante.

Introduo Diante da impossibilidade da travessia em linha reta da canalizao atravs de um obstculo qualquer, o escoamento s teria continuidade por meio de um bombeamento por sobre a seo de impedimento ou sob a mesma seo. Tendo em vista que a passagem atravs de sifonamento normal torna-se invivel por vrios motivos, principalmente, hidrulicos. A canalizao rebaixada, passando por baixo do obstculo a ser vencido, denominada de sifo invertido tendo em vista o perfil inverso desta ao de uma tubulao de sifonamento normal.

Introduo

Definio Portanto, por definio, em sistemas de esgotos, sifes invertidos so canalizaes rebaixadas, sob presso, destinadas a travessia sob obstculos que impeam a passagem da canalizao em linha reta.

Sua principal vantagem sobre instalaes elevatrias que os mesmos no requerem equipamentos eletromecnicos, o que implicaria em consumo contnuo de energia mecnica.

Tipos de obstculo No meio urbano, principalmente nas grandes cidades, so frequentes a ocorrncia de canais e galerias subterrneas, linhas frreas, metrs, galerias de cabos eltricos ou de comunicaes etc., os quais no poderiam ser deslocados ou alterados em suas cotas.

Esses, portanto, so exemplos de obstculos que em virtude das suas estruturas fsicas e funcionais, no podem ser transpassados em sua seo til.

Tipos de obstculo No caso de encontro de condutos de esgoto escoando livremente com obstculos como os citados e diante da necessidade de continuao do escoamento para jusante, a opo frequentemente mais vivel, ser fazer com que a linha de esgotamento seja rebaixada para passagem sob a seo impedida, voltando a profundidade normal aps vencida horizontalmente a largura do acidente a ser transposto.

Hidrulica do sifo invertido Em perfil, o sifo invertido tem forma similar a um U interligando duas cmaras.

Em sua entrada existe uma cmara cuja funo encaminhar o fluxo para o sifo e, em sua sada, h outra que orienta o fluxo efluente para a canalizao de jusante.

Hidrulica do sifo invertido O escoamento do esgoto atravs do sifo invertido proporcionado, como na maioria das canalizaes de esgotamento, por fora da energia gravitacional, porm ao longo do trecho rebaixado o escoamento forado, sob presso maior que a atmosfrica local, exigindo projeto cuidadoso para que sejam reduzidas ao mnimo as possibilidades de sedimentaes e obstrues na seo mais baixa do sifo.

Hidrulica do sifo invertido Os conceitos hidrulicos aplicveis so, portanto, aqueles dos condutos forados. Para os clculos da perda de carga distribuda, recomenda-se o uso da frmula Universal com o coeficiente de rugosidade uniforme equivalente K = 2. Caso se utilize a frmula de Hazen-Williams, recomenda-se utilizar o coeficiente de Hazen-Williams C=100. Para a frmula de Manning, recomenda-se o valor do coeficiente de Manning n=0,015.

Hidrulica do sifo invertido

Hidrulica do sifo invertido Para os clculos da perda de carga distribuda, recomenda-se o uso da frmula Universal com o coeficiente de rugosidade uniforme equivalente K de 2 mm.

Hidrulica do sifo invertido Caso se utilize a frmula de Hazen-Williams, recomenda-se utilizar o coeficiente de Hazen-Williams C=100.

Hidrulica do sifo invertido Para a frmula de Manning, recomenda-se o valor do coeficiente de Manning n=0,015.

Hidrulica do sifo invertido Para o clculo da perda de carga localizada, pode-se utilizar a seguinte expresso, que em funo da carga cintica:

H L = K s

V2 2g

Onde: HL = perda de carga localizada, m; Ks = somatrio dos coeficientes de perda de carga localizada; V = velocidade mdia na seo, m s-1; g = acelerao da gravidade, m s-2.

Velocidades O objetivo principal de um projeto de sifo garantir uma condio de escoamento que, pelo menos uma vez por dia, propicie a autolimpeza das tubulaes, ao longo do perodo do projeto. Para garantir a autolimpeza dos sifes, necessrio a determinao minuciosa das vazes de esgoto afluente ao sifo. Como as obstrues no sifo invertido so mais difceis de serem removidas do que em coletores de esgoto, devem ser tomados cuidados especiais para evitar sua formao.

Velocidades A maioria dos estudos realizados a respeito de sifes invertidos indica que escoamento no sifo com velocidade igual ou superior a 0,9 m s-1, alm de impedir deposio de material slido (areia) na tubulao, capaz de arrastar a areia j depositada. A ocorrncia de velocidades iguais ou superiores a 0,9 m s-1 pelo menos uma vez ao dia capaz de propiciar a autolimpeza do sifo, o que impede a formao de depsito de material slido, impedindo futuras obstrues e entupimentos. Portanto um critrio racional para o dimensionamento de sifes invertidos a imposio de se ter em qualquer poca uma velocidade maior ou igual a 0,9 m s-1 para a vazo mxima de esgotos de um dia qualquer, portanto, no clculo dessa vazo mxima no se deve incluir o coeficiente do dia de maior demanda, k1.

Velocidades A imposio de uma velocidade mnima de 0,9 m s-1, recomendada por alguns autores para as vazes mnimas de esgotos, no um critrio de dimensionamento adequado e leva a valores excessivos da perda de carga no sifo para as vazes mximas. Em muito casos at mesmo inviabilizando o uso dos sifes invertidos. Um outro critrio de dimensionamento de sifes invertidos que vem sendo adotado com xito, o de se garantir uma velocidade mnima de 0,6 m s-1, para a vazo mdia, ao longo de todo o perodo de projeto. Este critrio, leva a resultados semelhantes ao critrio anteriormente exposto (0,9 m s-1 para vazo mxima de um dia qualquer k2). A velocidade mxima funo das caractersticas do material do sifo e da carga disponvel e, em geral, no dever ser maior do que 3,0 a 4,0 m s-1.

Dimetro mnimo Quanto menor for o dimetro da tubulao, maior ser a possibilidade de entupimentos, em vista disso recomendvel que o dimetro mnimo do sifo seja de 150 mm. Este um valor prtico usual.

Nmero de tubulaes O sifo invertido deve ter no mnimo duas tubulaes, a fim de possibilitar o isolamento de uma delas sem prejuzo de funcionamento, quando for necessria a execuo de reparos ou desobstruo.

No caso de instalao onde h grandes variaes de vazo, o nmero de tubulaes poder ser aumentado, convenientemente de modo a garantir a manuteno de velocidades adequadas ao longo do tempo.

Perfil do sifo As perdas de cargas e a facilidade de limpeza so dois aspectos que devem ser considerados para a definio do perfil de um sifo.

O perfil que tem sido normalmente utilizado o que se assemelha a um trapzio, com a base menor para baixo e sem a base maior.

Perfil do sifo Dependendo do espao disponvel para implantao emprega-se tambm perfis em U.

Embora a escolha do perfil seja funo das condies locais e do espao disponvel para sua implantao, de fundamental importncia que se procure projetar o sifo com ngulos suaves que permitam a utilizao de equipamentos mais simples de limpeza e desobstruo.

Perfil do sifo

Perfil Trapzio

Perfil Misto

Perfil Misto

Perfil U

Cmaras visitveis O sifo invertido deve ser projetado com duas cmaras visitveis, cmara de montante ou de entrada e cmara de jusante ou de sada. A cmara de montante projetada de maneira a encaminhar o escoamento para as canalizaes que constituem o sifo propriamente dito e a cmara de jusante, destinada a induzir o efluente para o coletor de jusante, evitando-se refluxos de guas para as tubulaes do sifo que no estiverem sendo utilizadas.

Cmaras visitveis A distribuio do fluxo para as tubulaes na cmara de montante poder ser feita atravs de vertedores laterais ou da operao de stop-logs ou comportas. Em geral, tem sido utilizada a alternativa de stop-logs que possui a vantagem de poder distribuir melhor as vazes, de modo a manter sempre uma velocidade mnima de autolimpeza. Por outro lado, essa alternativa tem a desvantagem de requerer a entrada de pessoas na cmara de montante para efetuar a operao dos stop-logs. A utilizao do vertedor lateral tem a vantagem de dispensar a entrada frequente de pessoas na cmara, porm ocasiona maior perda de carga, pois pode ser considerado um obstculo submerso quando o escoamento passa sobre ele.

Cmaras visitveis Quando se utiliza o vertedor lateral, devem ser tomados os devidos cuidados quanto s velocidades para que atendam as condies de autolimpeza.

As cmaras de montante e de jusante devem ser projetadas com dimenses adequadas, de modo que permitam o acesso e a movimentao de pessoas e equipamentos.

Cmaras visitveis

Ventilao Quantidades considerveis de ar e gases so arrastadas pelo escoamento dos esgotos nos coletores funcionando em conduto livre. Entretanto, esse fluxo interrompido na cmara de montante do sifo invertido, uma vez que o escoamento no sifo se dar em conduto forado. Se a cmara de montante for completamente vedada, os gases passam a caminhar em sentido inverso ao do escoamento, at conseguir escapar, atravs de poos de visita a montante do sifo. Neste caso todo o oxignio na cmara exaurido e gases, principalmente, o sulfdrico que desprende do lquido devido ao aumento de turbulncia ocasionado pelo dispositivo de controle de vazo, se concentram podendo trazer srios problemas de odor.

Ventilao Com o acmulo de sulfetos na cmara de entrada, este local se torna um ambiente altamente txico que pode causar a morte de operadores que visitam a cmara sem a devida mscara de proteo. Para minimizar estes problemas, pode-se interligar a cmara de montante (entrada) de jusante (sada) por meio de tubulao, de modo que os gases sejam transferidos para a cmara de jusante e arrastados pelo fluxo de esgotos a jusante do sifo. Dependendo da localizao da cmara de montante, os gases podero ser lanados na atmosfera, desde que as condies ambientais do local no sejam afetadas. No havendo nesse caso a necessidade de interligao das cmaras.

Ventilao

Extravasores A possibilidade de ocorrncia de acidentes, quebras, entupimentos etc. que podem interromper o funcionamento do sifo requer a instalao de dispositivos de extravaso ou de descarga. Quando o sifo destina-se travessia de um curso dgua, pode-se prever uma canalizao extravasora na cmara de montante, com cota suficiente para o lanamento dos esgotos no rio. Esta soluo s no deve ser utilizada nos casos em que a manuteno da qualidade da gua no corpo receptor a torna invivel.

Materiais Para o sifo invertido podem utilizados tubos de ferro fundido dctil, concreto armado, ao ou plstico. Nos casos em que o sifo construdo sobre leitos de cursos dgua, deve-se verificar seu peso ou ancorar as tubulaes para prevenir sua flutuao, condio que pode ocorrer durante o perodo de construo ou quando do seu esvaziamento para reparos. Os tubos leves geralmente so revestidos com uma camada de concreto visando impedir seu deslocamento e, s vezes, para sua proteo.

Consideraes complementares Uma das principais preocupaes ligadas ao uso de sifes invertidos se refere a eventuais necessidades de desobstru-los, particularmente quando ocorre o acumulo de slidos mais pesados, como pedras, que resistem ao arraste hidrulico e requerem a utilizao de equipamentos mecanizados de limpeza. Procura-se utilizar os mesmos equipamentos utilizados para a limpeza das redes coletoras. Um equipamento de limpeza de sifes invertidos bastante utilizado e eficiente o Bucket machine, utilizado para limpeza de redes coletoras, quando estas contm terra ou pedra depositadas em quase toda sua extenso.

Bucket Machine

Consideraes complementares

- a velocidade nas canalizaes deve ser tal que impea a deposio de partculas (V 0,9 m s-1); - como as vazes so muito variveis, as canalizaes devem ser projetadas de maneira que uma delas seja suficiente para conduzir as guas no perodo de baixa vazo e, as demais, para atender escalonadamente, as vazes maiores;

Consideraes complementares- a cmara de entrada deve ser projetada de maneira a encaminhar a vazo mnima para a canalizao correspondente e, to logo a vazo atinja o valor limitado para essa canalizao, atravs de vertedor lateral (calculado convenientemente) comea a alimentao da segunda linha e posteriormente, de maneira semelhante, da terceira linha; - a cmara de sada deve dispor de acessrios que impeam o refluxo para as canalizaes que no estiverem sendo utilizadas; - devem ser previstas instalaes que permitam a limpeza das canalizaes e cmaras de acesso.