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Departamento

de Engenharia Civil

AAvvaalliiaaççããoo ddee CCaauuddaaiiss ddee IInnffiillttrraaççããoo eemm SSiisstteemmaass

ddee DDrreennaaggeemm ddee ÁÁgguuaass RReessiidduuaaiiss

Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em

Construção Urbana

Autor

Ana Filipa Mota Mortinho

Orientador

Prof. Doutor Joaquim José de Oliveira Sousa

Instituição

Instituto Politécnico de Coimbra Instituto Superior de Engenharia de Coimbra

Coimbra, Setembro, 2011

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais AGRADECIMENTOS

Ana Filipa Mota Mortinho iii

AGRADECIMENTOS

A presente dissertação foi um dos grandes desafios a que me propus durante todo o meu

percurso académico. Na realização desta, contei com o apoio de várias

individualidades/entidades a quem manifesto os meus profundos agradecimentos.

Ao Professor Doutor Joaquim José de Oliveira Sousa, orientador da dissertação, por todo o

apoio, dedicação, compreensão e amizade demonstrada, pelos ensinamentos recebidos e pela

disponibilidade na excelente orientação deste trabalho.

Agradeço à Águas de Coimbra, à Águas do Mondego e à Águas da Figueira por toda a

informação fornecida, a qual contribuiu para o enriquecimento deste trabalho.

A todos os meus colegas e amigos pelas palavras de incentivo, de apoio e de amizade que em

momentos menos bons me ajudaram a continuar.

A ti Cátia um agradecimento especial por todo o carinho, amizade, apoio e incentivo que

manifestaste durante todo o meu percurso académico.

É ainda devido um agradecimento à minha amiga Cristiana que durante quatro anos foi a

minha família em Coimbra, por toda a amizade e incentivo.

Agradeço aos meus pais e irmã por todo o carinho, apoio, paciência e incentivo que

demonstraram durante toda a minha formação académica.

A todos o meu sincero agradecimento.

Ana Filipa Mota Mortinho

Coimbra, Setembro de 2011

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais RESUMO

Ana Filipa Mota Mortinho v

RESUMO

Os caudais de infiltração provenientes, directa ou indirectamente, de um dado evento

pluviométrico são um dos principais aspectos considerados prejudiciais ao nível de um bom

desempenho dos sistemas de drenagem e tratamento de águas residuais. A afluência de

caudais de infiltração aos sistemas de drenagem de águas residuais perturba o seu

funcionamento, uma vez que pode conduzir a sobrecarga e extravasamento dos sistemas,

assim como afecta a exploração quer dos sistemas de drenagem quer das estações de

tratamento de águas residuais (ETAR). A afluência destes caudais tem como resultado a

diminuição quer da eficiência quer da eficácia destas infra-estruturas. Deste modo, através de

estudos que pretendem uma melhor compreensão da afluência dos caudais de infiltração aos

sistemas de drenagem e tratamento de águas residuais, é possível perceber que a

caracterização e quantificação destes caudais devem ser dos primeiros passos a serem

realizados.

No presente trabalho abordam-se as causas, origem e natureza das infiltrações, assim como os

métodos que permitem a quantificação das mesmas. Além disso, apresentam-se, também,

alguns indicadores de desempenho que permitem avaliar de forma sistemática o desempenho

dos sistemas no que respeita aos caudais de infiltração.

Por fim, é ilustrado um estudo de caso, com intuito de aplicar os métodos e indicadores de

desempenho abordados a dois sistemas de drenagem reais.

Palavras-chave: Infiltrações, infiltrações directas, infiltrações indirectas, sistemas de

drenagem e tratamento de águas residuais.

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais ABSTRACT

Ana Filipa Mota Mortinho vii

ABSTRACT

The infiltration/inflow caused by a pluviometric event are one of the main aspects regarded as

detrimental when considering a good performance of the drainage and waste water treatment

systems. The arising quantity of infiltration/inflow into waste water drainage systems disrupts

their operation once this can lead to a system overload and spillover, as well as affecting the

operation and management of not only the drainage systems but also the waste water

treatment plants (WWTP). The existence of infiltration/inflow results in a decrease in not only

the efficiency but also the effectiveness of such infrastructures. That way, through studies that

seek a better understanding of the infiltration/inflow into drainage and waste water treatment

systems, it is possible to perceive that the characterisation and quantification of these flows

should be the first steps taken.

In this study, we deal with the causes, origin and nature of infiltration/inflow, as well as the

methods which allow for their quantification. Moreover, some performance indicators are

presented which enable us to systematically assess the performance of the systems regarding

infiltration/inflow.

Lastly, a case-study is illustrated with the intention of applying the methods and performance

indicators to two real drainage systems.

Keywords: infiltration/inflow, drainage systems and waste water treatment.

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais ÍNDICE

Ana Filipa Mota Mortinho ix

ÍNDICE

AGRADECIMENTOS ............................................................................................................................. iii

RESUMO ........................................................................................................................................................ v

ABSTRACT ................................................................................................................................................ vii

ÍNDICE ..........................................................................................................................................................ix

ÍNDICE DE FIGURAS .............................................................................................................................xi

ÍNDICE DE QUADROS ........................................................................................................................ xii

SIMBOLOGIA ......................................................................................................................................... xiii

ACRÓNIMOS ............................................................................................................................................ xvi

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................... 1

1.1 Enquadramento ......................................................................................................................................... 1

1.2 Objectivos e Metodologia .......................................................................................................................... 3

1.3 Estrutura da Dissertação ............................................................................................................................ 3

2. AVALIAÇÃO DA INFILTRAÇÃO EM SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS

RESIDUAIS ................................................................................................................................................... 5

2.1 Definição de Infiltração ............................................................................................................................. 5

2.2 Origem e Natureza dos Caudais de Infiltração ........................................................................................... 6

2.2.1 Caudais de infiltração com origem directa na precipitação .................................................................. 9

2.2.2 Caudais de infiltração com origem indirecta na precipitação ............................................................. 12

2.3 Factores que Influenciam a Ocorrência de Infiltrações ............................................................................. 14

2.4 Impacto da Infiltração nos Sistemas de Drenagem de Águas Residuais .................................................... 18

2.5 Análise de Custos .................................................................................................................................... 19

3. CONTROLO E QUANTIFICAÇÃO DA INFILTRAÇÃO EM SISTEMAS DE

DRENAGEM .............................................................................................................................................. 25

3.1 Controlo da Infiltração............................................................................................................................. 25

3.2 Quantificação da Infiltração ..................................................................................................................... 25

3.3 Métodos Baseados em Medições de Caudal ............................................................................................. 28

3.3.1 Método do triângulo ......................................................................................................................... 28

3.3.2 Balanço anual ................................................................................................................................... 30

3.3.3 Método do caudal mínimo ................................................................................................................ 30

3.3.4 Método do caudal em tempo seco ..................................................................................................... 32

3.3.5 Método do mínimo móvel ................................................................................................................ 32

3.3.6 Modelação das redes de drenagem .................................................................................................... 34

3.4 Métodos Baseados em Traçadores ........................................................................................................... 36

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais ÍNDICE

x

3.4.1 Método suíço.................................................................................................................................... 36

3.4.2 Séries temporais de medições ........................................................................................................... 36

3.4.3 Isótopos estáveis .............................................................................................................................. 38

3.4.4 Projecto APUSS ............................................................................................................................... 41

3.5 Abordagem de Similaridade .................................................................................................................... 44

3.6 Recomendação da ERSAR ...................................................................................................................... 46

3.7 Outros Critérios para a Quantificação das Infiltrações ............................................................................. 47

4. INDICADORES DE DESEMPENHO ....................................................................................... 51

5. ESTUDO DE CASO ......................................................................................................................... 61

5.1 Breve Descrição do Estudo de Caso ........................................................................................................ 61

5.2 Análise do Estudo de Caso ...................................................................................................................... 61

5.2.1 ETAR do Choupal ............................................................................................................................ 61

5.2.1.1 Método do mínimo móvel......................................................................................................... 62

5.2.1.2 Método do triângulo ................................................................................................................. 66

5.2.1.3 Comparação e interpretação dos resultados ............................................................................... 71

5.2.2 ETAR da Zona Urbana ..................................................................................................................... 73

5.2.2.1 Método do mínimo móvel......................................................................................................... 73

5.2.2.2 Método do triângulo ................................................................................................................. 77

5.2.2.3 Comparação e interpretação dos resultados ............................................................................... 80

5.3 Indicadores de Desempenho .................................................................................................................... 81

5.3.1 ETAR do Choupal ............................................................................................................................ 82

5.3.1.1 Indicadores de desempenho propostos pela ERSAR ................................................................. 82

5.3.1.2 Outros indicadores .................................................................................................................... 84

5.3.2 ETAR da Zona Urbana ..................................................................................................................... 87

5.3.2.1 Indicadores de desempenho propostos pela ERSAR.................................................................. 87

5.3.2.2 Outros indicadores .................................................................................................................... 89

5.3.3 Análise comparativa ......................................................................................................................... 93

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................................ 95

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................................... 97

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais ÍNDICE DE FIGURAS

Ana Filipa Mota Mortinho xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2. 1 - Ocorrência de infiltrações ................................................................................................................ 5

Figura 2. 2 - Exemplos de câmaras de visita (Sousa, 2009) .................................................................................. 6

Figura 2. 3 - Evolução do estado estrutural de um colector (Franz, 2007) ............................................................. 7

Figura 2. 4 - Esquema demonstrativo de ligações indevidas (Concordma, s.d.) .................................................... 8

Figura 2. 5 - Esquema demonstrativo do efeito da subida do nível freático (Adaptado de Franz, 2007) ................ 8

Figura 2. 6 - Exemplo demonstrativo da relação da precipitação com a infiltração directa.................................. 11

Figura 2. 7 - Variação do caudal afluente à ETAR de Taveiro com a altura do ano ............................................ 13

Figura 2. 8 - Variação do caudal afluente à ETAR das Alhadas com a altura do ano .......................................... 13

Figura 2. 9 - Infiltrações com origem no envelhecimento e fissuras do colector (York, s.d.)............................... 16

Figura 2. 10 - Fuga e respectivo caudal infiltrado no sistema de drenagem......................................................... 17

Figura 2. 11 - Exemplo de uma inspecção de vídeo (York, s.d.) ......................................................................... 22

Figura 2. 12 - Exemplo de uma inspecção numa câmara de visita (York, s.d.) .................................................... 22

Figura 2. 13 - Exemplos de testes de fumo (CRD, s.d.; York, s.d.) ..................................................................... 23

Figura 2. 14 - Optimização do custo associado à redução da infiltração numa rede de drenagem (Amorim, 2007)

.......................................................................................................................................................................... 24

Figura 3. 1 - Esquema das componentes do caudal total de água residual (Franz, 2007) ..................................... 26

Figura 3. 2 - Representação esquemática do método do triângulo ...................................................................... 29

Figura 3. 3 - Representação esquemática do método do mínimo móvel .............................................................. 34

Figura 3. 4 - Determinação da infiltração e exfiltração em colectores (Amorim, 2007)....................................... 44

Figura 5. 1 - ETAR do Choupal ......................................................................................................................... 61

Figura 5. 2 - Resultado do método do mínimo móvel para a ETAR do Choupal ................................................. 65

Figura 5. 3 - Diagrama cronológico de caudais medidos na ETAR do Choupal e da precipitação registada durante

o ano de 2010 (eixo inferior - caudal; eixo superior - precipitação) .................................................................... 67

Figura 5. 4 - Aplicação do método do triângulo para a separação das parcelas do caudal afluente à ETAR do

Choupal ............................................................................................................................................................. 70

Figura 5. 5 - ETAR da Zona Urbana (Google, s.d.) ............................................................................................ 73

Figura 5. 6 - Resultado do método do mínimo móvel para a ETAR da Zona Urbana .......................................... 76

Figura 5. 7 - Aplicação do método do triângulo para a separação das parcelas do caudal afluente à ETAR da

Zona Urbana ...................................................................................................................................................... 79

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais ÍNDICE DE QUADROS

xii

ÍNDICE DE QUADROS

Quadro 2. 1 - Origem, tipos e causa de infiltração ................................................................................................ 9

Quadro 3. 1 - Comparação de métodos de medição (Adaptado de Franz, 2007) ................................................. 40

Quadro 4. 1 - Grupos de indicadores de desempenho (Matos et al., 2004).......................................................... 54

Quadro 5. 1 - Resultados obtidos por aplicação do método do mínimo móvel .................................................... 64

Quadro 5. 2 - Percentagem de infiltrações obtidas pelo método do mínimo móvel e pelo método do triângulo ... 71

Quadro 5. 3 - Resultados obtidos por aplicação do método do mínimo móvel .................................................... 75

Quadro 5. 4 - Percentagem de infiltrações obtidas pelo método do mínimo móvel e pelo método do triângulo ... 80

Quadro 5. 5 - Volumes de infiltração directa e indirecta e volumes de água residual com infiltrações indirectas

obtidos para a ETAR do Choupal e para a ETAR da Zona Urbana ..................................................................... 81

Quadro 5. 6 - Determinação do (Lcolector x Perimetro) ......................................................................................... 86

Quadro 5. 7 - Síntese dos valores obtidos para os indicadores de desempenho segundo a ERSAR ..................... 93

Quadro 5. 8 - Síntese dos valores obtidos para os outros indicadores de desempenho......................................... 93

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais SIMBOLOGIA

Ana Filipa Mota Mortinho xiii

SIMBOLOGIA

% AR – percentagem de água residual

A – área da secção do escoamento ou área molhada

Ave – caudal médio medido em 24 horas

C – capitação média de águas residuais

– concentração de água residual apenas de origem doméstica e industrial (não

inclui o caudal de infiltração)

– concentração de CQO da água residual de origem doméstica e industrial

(sem o caudal de infiltração)

– concentração modelada de CQO (incluindo o caudal de

infiltração)

– concentração de água infiltrada

cmédia – concentração média de traçadores

Cmin – caudal mínimo nocturno (medido)

cmin – concentração mínima de traçadores

– concentração da água residual total (incluindo o caudal de infiltração)

DWF – caudal médio diário em tempo seco

E – caudal industrial descarregado em 24 horas

fa – factor de afluência

FI – quociente entre o volume de infiltração e o volume total afluente à ETAR

hGWL – níveis freáticos circundantes

hw – níveis de água nos colectores

i – inclinação do colector

I – infiltração indirecta

I/E – infiltração e exfiltração

k – constante de recessão

Ks – coeficiente de rugosidade

Lcolector – comprimento do colector

M – número de dias do último período contínuo de tempo seco

nº Cvisita – número de câmaras de visita


xiv

P – perímetro

P – população servida

Pw – perímetro molhado

Q – caudal escoado

QI – caudal de infiltração total (infiltrações directas + infiltrações indirectas)

– caudal de infiltração directa no momento t0

– caudal de infiltração indirecta

Qinf – caudal de infiltração total

Qmédio – caudal total médio

Qmin – caudal total mínimo

Qmts – valor do caudal médio diário em tempo seco

Qsc – valor do caudal de secção cheia do colector

– caudal total de águas residuais, incluindo o caudal de infiltração

Rh – raio hidráulico

t – tempo

Vágua armazenada – volume de água armazenada

Vágua captada – volume de água captada

Vágua exportada – volume de água exportada

Vágua perdida – volume de água perdida

Vágua residual, perdida – volume de água residual perdida (exfiltrações)

VDWF – volume anual correspondente ao caudal em tempo seco

VI – volume de infiltração indirecta

– volume de águas residuais domésticas/industriais atribuído ao ponto de medição j, no

“dia de chuva” n

– volume estimado de águas pluviais, atribuído ao ponto de medição j, no “dia de chuva”

n

– volume total medido no ponto de medição j (ETAR ou secção de entrega), no “dia de

chuva” n

wA25 – volume de descargas de excedentes

wA26 – volume de precipitação


Ana Filipa Mota Mortinho xv

wC1 – comprimento total da rede de colectores

wC28 – alojamentos ligados à rede de drenagem

wC3 – colectores em carga em tempo de chuva

wD35 – volume de água de ligações indevidas

wD36 – volume de água infiltrada

wD37 – volume de água exfiltrada

wEn – indicadores ambientais

wEn5 – volume de descargas de excedentes originadas por precipitação

wF1 – águas residuais colectadas

wF3 – alojamentos afectados por inundações resultantes da rede separativa de águas residuais

domésticas em tempo de chuva

wF5 – alojamentos afectados por inundações resultantes da rede unitária de águas residuais


wFi – indicadores económico-financeiros

wH1 – duração do período de referência

wOp – indicadores operacionais

wOp30 – infiltração/exfiltração e ligações indevidas

wOp31 – ligações indevidas

wOp32 – infiltração

wPe – indicadores de recursos humanos

wPh – indicadores infra-estruturais

wPh6 – entrada em carga de colectores em tempo de chuva

wQS – indicadores de qualidade de serviço

wQS11 – inundação de alojamentos com origem em rede separativa de águas residuais


wQS13 – inundação de alojamentos com origem em rede unitária de águas residuais em

tempo de chuva

Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais ACRÓNIMOS

xvi

ACRÓNIMOS

APUSS – Assessing Infiltration and Exfiltration on the Performance of Urban Sewer Systems

ASCE-WEF – American Society of Civil Engineers – Water Environment Federation

CCTV – Closed-Circuit Television

CQO – Carência Química de Oxigénio

ERSAR – Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos

ETAR – Estação de Tratamento de Águas Residuais

ID – Indicador de Desempenho

IDs – Indicadores de Desempenho

PEAD – Polietileno de Alta Densidade

PP – Polipropileno

PVC – Policloreto de Vinilo

RGSPPDADAR – Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de

Água e de Drenagem de Águas Residuais

SIG – Sistema de Informação Geográfica

USEPA – United States Environmental Protection Agency

WAA – Water Authorities Association

CAPÍTULO 1

Ana Filipa Mota Mortinho 1

1. INTRODUÇÃO

1.1 Enquadramento

Para avaliar o desempenho técnico de sistemas de drenagem de águas residuais é necessário

ter em conta uma análise em diferentes domínios nomeadamente, hidráulico, sanitário,

ambiental, estrutural e sócio-económico, considerando diversos aspectos específicos de

desempenho. No domínio hidráulico, estes aspectos incluem a entrada em carga de colectores,

inundações, velocidades excessivas, assoreamento, redução da capacidade de escoamento e

ocorrência de infiltrações. No que se refere ao domínio sanitário os aspectos mais relevantes

são a contaminação microbiológica (resultante de, por exemplo, descargas sem tratamento

adequado e exfiltração na rede de colectores) e a ocorrência de concentrações excessivas de

gás sulfídrico. Em termos ambientais, podem ser considerados aspectos como a ocorrência de

descargas não tratadas para o meio receptor assim como a exfiltração. Em relação ao domínio

estrutural, destacam-se o assentamento dos colectores, a ocorrência de fendilhação, falhas,

deformações e colapsos. Finalmente, no domínio sócio-económico podem ter-se em conta a

ocorrência de odores, interrupções de tráfego e custos unitários de exploração (Cardoso et al.,

s.d.).

Algumas das principais deficiências funcionais que ocorrem em sistemas de drenagem e

tratamento de águas residuais resultam da afluência de caudais de infiltração a estas infra-

estruturas. Estes caudais têm como principal causa, directa ou indirecta, a precipitação.

A monitorização das estações de tratamento de águas residuais (ETAR) actualmente

construídas tem demonstrado que existe uma forte relação entre a ocorrência de eventos

pluviométricos e o aumento do volume dos efluentes nas ETAR. Esta situação, não sendo

inédita, é hoje em dia motivo de preocupação por parte das entidades gestoras dos sistemas de

drenagem e tratamento de águas residuais, uma vez que estes caudais podem manifestar-se

prejudiciais ao nível de uma boa operação dos sistemas.

Os caudais de infiltração afectam fortemente o desempenho dos sistemas de drenagem, assim

como das estações de tratamento de águas residuais, diminuindo quer a sua eficiência quer a

sua eficácia. Desta forma, as infiltrações traduzem-se em perdas de eficiência dos sistemas de

drenagem e de tratamento, aumentando os custos operacionais, podendo conduzir ainda à

necessidade prematura de reforço da capacidade disponível (de transporte, de elevação e de

tratamento).

Assim, a afluência de caudais de infiltração aos sistemas de drenagem de águas residuais pode

causar alguns problemas, nomeadamente:

Entrada em carga dos colectores quando ocorre precipitação intensa. Esta situação

pode conduzir a extravasamento para as ruas originando problemas de saúde pública,

bem como evacuação através de descarregadores de emergência, os quais podem

originar graves problemas ambientais nas linhas de águas receptoras;

Introdução

2

Diminuição da eficiência dos órgãos de tratamento motivada por alteração das cargas

hidráulicas e da carga de poluentes;

Abaixamento da temperatura da massa líquida nos tanques de arejamento e transporte

e arrasto de biomassa para o decantador secundário nas estações de tratamento de

águas residuais, o que origina o lançamento no meio receptor de efluentes tratados

inadequadamente de que resulta frequentemente a acumulação de sólidos suspensos e

sedimentos junto dos locais de descarga, a redução das concentrações de oxigénio da

massa líquida e, por último, a criação de condições propícias para o desenvolvimento

de fenómenos de eutrofização que certamente podem vir a comprometer a qualidade

da água no próprio meio receptor;

Aumento de custos operacionais e de investimento nas redes de drenagem e nas

estações de tratamento de águas residuais;

Insuficiência de capacidade dos colectores e das estações de tratamento de águas

residuais, conduzindo a descargas de águas residuais no meio receptor sem qualquer

tratamento, aumentando assim a poluição;

Insuficiência de capacidade de bombagem das estações elevatórias;

Os custos ligados às infiltrações são em grande número manifestando-se em custos directos de

transporte de caudais indevidos, bem como no tratamento destes. Então, torna-se importante e

necessário reduzir ao máximo os custos relacionados com as infiltrações, proporcionar um

bom desempenho dos sistemas de drenagem de águas residuais, assim como diminuir o mais

possível as afluências indevidas.

As infiltrações em sistemas de drenagem de águas residuais são um tema que tem vindo

progressivamente a mostrar alguma atenção por parte das entidades gestoras. Muitas

entidades gestoras têm consciência de que os caudais de infiltração estão a originar

significativos encargos para a exploração de sistemas de drenagem e tratamento de águas

residuais. Esta tomada de consciência por parte das entidades gestoras é razão mais que

suficiente para considerar que as infiltrações são um motivo de actual preocupação sendo um

assunto de crescente investigação nos últimos anos.

Introdução CAPÍTULO 1


1.2 Objectivos e Metodologia

A presente dissertação tem como objectivos:

Aprofundar os conhecimentos na área de hidráulica, mais especificamente no âmbito

do funcionamento dos sistemas de drenagem de águas residuais

domésticas/industriais;

Dar uma contribuição para a caracterização das infiltrações de águas pluviais nos

sistemas de drenagem de águas residuais do nosso País;

Avaliar as infiltrações em sistemas de drenagem de águas residuais;

Identificar as causas, origem e natureza das infiltrações;

Adquirir conhecimentos sobre os vários métodos que permitem quantificar os caudais

de infiltração;

Conhecer e calcular os indicadores de desempenho que permitem avaliar o

desempenho de um sistema de drenagem no que respeita aos caudais de infiltração.

Para o cumprimento dos objectivos apresentados anteriormente é necessário seguir uma

determinada metodologia. A metodologia utilizada consiste em realizar uma pesquisa sobre

infiltrações em sistemas de drenagem de águas residuais domésticas/industriais, estudar e

aprender a utilizar os vários métodos abordados que permitem estimar os caudais de

infiltração, e, por fim, aplicar estes métodos, bem como os diversos indicadores de

desempenho, a dois sistemas de drenagem reais.

1.3 Estrutura da Dissertação

A presente dissertação encontra-se organizada em seis capítulos, sendo a estrutura e o

conteúdo sintetizados nesta secção.

Como introdução, no Capítulo 1 encontra-se uma breve análise sobre a importância de avaliar

os caudais de infiltração em sistemas de drenagem e tratamento de águas residuais,

sensibilizando para o modo como a sua afluência a estas infra-estruturas afectam o seu bom

funcionamento. Nesse capítulo faz-se ainda referência aos objectivos que se pretende atingir

no âmbito deste trabalho, assim como da metodologia a seguir para a concretização dos

mesmos. Por fim é realizada uma síntese sobre a organização da presente dissertação.

Introdução

4

No Capítulo 2 apresenta-se uma pesquisa bibliográfica sobre o tema a ser tratado, definindo o

conceito de infiltração, descrevendo a origem e natureza dos caudais de infiltração, os tipos de

infiltrações, os factores que influenciam a ocorrência destes caudais, assim como o seu

impacto nos sistemas de drenagem de águas residuais, sendo por fim realizada uma análise de

custos.

Este Capítulo encontra-se estruturado da seguinte forma:

Definição de infiltração;

Origem e natureza dos caudais de infiltração;

Caudais de infiltração com origem directa na precipitação;

Caudais de infiltração com origem indirecta na precipitação;

Factores que influenciam a ocorrência de infiltrações;

Impacto da infiltração nos sistemas de drenagem de águas residuais;

Análise de Custos.

No Capítulo 3 faz-se uma breve análise sobre o controlo e quantificação da infiltração em

sistemas de drenagem de águas residuais, apresentando-se alguns métodos e abordagens que

permitem a sua estimativa.

Este Capítulo encontra-se organizado da seguinte forma:

Controlo da infiltração;

Quantificação da infiltração;

Métodos baseados em medições de caudal;

Métodos baseados em traçadores;

Abordagem de similaridade;

Recomendação da ERSAR;

Outros critérios para a quantificação das infiltrações.

No Capítulo 4 é realizada uma análise sobre os indicadores de desempenho que permitem

quantificar o desempenho dos sistemas no que respeita aos caudais de infiltração.

No Capítulo 5 encontra-se a descrição e análise do estudo de caso que foi desenvolvido.

Finalmente, no Capítulo 6 apresentam-se as considerações finais da presente dissertação.

CAPÍTULO 2


2. AVALIAÇÃO DA INFILTRAÇÃO EM SISTEMAS DE DRENAGEM

DE ÁGUAS RESIDUAIS

2.1 Definição de Infiltração

Entende-se por infiltração, toda a água limpa que legal ou ilegalmente aflui ao colector de

águas residuais domésticas.

A infiltração é o conceito utilizado para avaliar o caudal que entra nos sistemas de drenagem

proveniente dos lençóis freáticos, e os caudais que têm acesso directo à rede, resultantes da

ocorrência de eventos pluviométricos.

Os caudais de infiltração afectam fortemente o desempenho dos sistemas de drenagem de

águas residuais assim como o das estações de tratamento. Deste modo, torna-se necessário

estudar a origem e a natureza destes caudais, identificando as principais causas e factores que

influenciam a afluência destes aos colectores.

Estes caudais são de difícil controlo o que torna praticamente impossível a sua eliminação na

totalidade, no entanto, torna-se desejável que estes permaneçam em valores baixos.

Figura 2. 1- Ocorrência de infiltrações

Avaliação da Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais

6

2.2 Origem e Natureza dos Caudais de Infiltração

Os caudais de infiltração são provenientes das águas residuais pluviais, ou simplesmente

águas pluviais, sendo estas constituídas por águas resultantes da precipitação.

A infiltração nos sistemas de drenagem de águas residuais domésticas ocorre através da

entrada de água nas câmaras de visita e na própria tubagem.

A água tem acesso à rede através das câmaras de visita, devido a problemas de ligação às

tubagens, através das tampas que não são totalmente estanques, através de fissuras no seu

próprio corpo ou das juntas dos anéis que o formam, e através de fissuras na soleira.

Na Figura 2.2 são apresentados alguns exemplos de câmaras de visita.

Figura 2. 2 - Exemplos de câmaras de visita (Sousa, 2009)

Avaliação da Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais CAPÍTULO 2


No entanto, a água entra também na rede pelas tubagens, devido à existência de deficiências

estruturais, relacionadas com a rotura das canalizações, nomeadamente a abertura das juntas,

fracturas e fadiga dos materiais utilizados nas redes principais e nos ramais domiciliários.

Através da Figura 2.3 é possível analisar a evolução do estado estrutural de um colector

influenciado pela infiltração.

Fase 1 – Junta mal vedada ou conexão lateral; defeitos visíveis: juntas abertas e infiltração.

Fase 2 – Aumento da infiltração e da exfiltração, instabilidade da vala ou trincheira

conduzindo ao deslocamento das tubagens; defeitos visíveis: desconexão, inversão da

inclinação, depressão e infiltração.

Fase 3 – Existência de cargas desiguais devido aos deslocamentos conduzindo a fissuras e

defeitos nos tubos; defeitos visíveis: juntas abertas e deslocadas, fissuras, fracturas, depressão,

inversão da inclinação.

Figura 2. 3 - Evolução do estado estrutural de um colector (Franz, 2007)

Deste modo, quando ocorre precipitação, os caudais de infiltração afluem directamente à rede

através das câmaras de visita ou dos colectores. No entanto, na maioria das vezes, os caudais

entram directamente na rede, devido à existência de ligações indevidas, resultantes da ligação

da rede predial pluvial à rede pública doméstica.


8

Na Figura 2.4 é apresentado um esquema que exemplifica algumas ligações indevidas,

nomeadamente a ligação da rede predial pluvial à rede pública doméstica.

Figura 2. 4 - Esquema demonstrativo de ligações indevidas (Concordma, s.d.)

Quando não ocorre precipitação, a água subterrânea acumulada durante a ocorrência de um

dado evento pluviométrico aflui ao colector por efeito da subida do nível freático.

Deste modo, a água atinge o colector devido essencialmente à existência de problemas de

degradação na própria tubagem, assim como na parte inferior das câmaras de visita (soleira).

Na Figura 2.5 é possível analisar o efeito da subida do nível freático.

Figura 2. 5 - Esquema demonstrativo do efeito da subida do nível freático (Adaptado de

Franz, 2007)



Por análise da Figura 2.5 é possível verificar que quanto maior for a subida do nível freático,

isto é, quanto maior for o desnível Δh, maior será o caudal de infiltração que entra num

determinado orifício (fissura).

Nesta situação, em que existe a subida do nível freático, é possível verificar que a rede de

colectores regista uma maior afluência de caudais de infiltração, uma vez que a extensão de

colectores é habitualmente maior do que a extensão dos emissários e interceptores. No

entanto, são as redes de emissários e interceptores que transportam maiores valores de caudal

em comparação com a rede de colectores dos sistemas em “baixa”. Mas é na rede de

colectores dos sistemas em “baixa” onde se verifica um maior número de câmaras de visita,

bem como de ligações indevidas, sendo portanto onde ocorrem a maior parte das afluências

indevidas (Amorim, 2007).

Os caudais de infiltração que atingem a rede de drenagem de águas residuais domésticas

distinguem-se em dois grupos essenciais. A distinção entre estes dois grupos é feita tendo em

conta a forma como a infiltração se relaciona com a ocorrência de um dado evento

pluviométrico.

Então, existe um grupo de caudais de infiltração que manifesta uma relação directa e imediata

no tempo com a precipitação, e existe outro grupo que não ocorre de forma directa no tempo

após a ocorrência de precipitação, contudo depende desta (Almeida et al., 2004).

No Quadro 2.1 apresenta-se de forma sintetizada, a origem e os tipos de caudais de

infiltração, assim como a principal causa que leva ao seu aparecimento.

Quadro 2. 1 - Origem, tipos e causa de infiltração

Origem Tipos Causa

Directa - Escoamento Directo

- Drenagem Rápida

Existência de eventos

pluviométricos

Indirecta Posição do nível freático em

relação ao colector

2.2.1 Caudais de infiltração com origem directa na precipitação

Os caudais de infiltração provenientes directamente da ocorrência de eventos pluviométricos

podem diferenciar-se em:

Escoamento directo;

Drenagem rápida.


10

Escoamento directo

Os caudais provenientes do escoamento directo surgem quando ocorre precipitação e

desaparecem pouco tempo após esta parar. Estes caudais representam, assim, um efeito curto

no tempo, da bacia de drenagem a um evento pluviométrico (Almeida et al., 2004).

Após a ocorrência de precipitação, a permanência destes caudais pode variar de minutos a

algumas horas. Assim, a existência destes caudais depende da duração e da intensidade de um

dado evento pluviométrico. Quanto maior for a duração e intensidade da precipitação maior

será o tempo de permanência destes caudais.

A precipitação tem uma distribuição temporal aleatória, uma vez que esta ao longo do tempo

não é constante, isto é, não está sempre a chover. Assim, como o escoamento directo resulta

da ocorrência de um dado evento pluviométrico é possível afirmar que este apresenta

igualmente uma distribuição temporal aleatória. Apenas existe caudal resultante do

escoamento directo quando ocorre precipitação, na ausência desta não existe este tipo de

caudais.

Este tipo de infiltrações é facilmente detectável na rede, uma vez que ocorre em pontos

localizados da mesma.

São os caudais resultantes do escoamento directo que conduzem a caudais de ponta

consideravelmente elevados.

O caudal máximo descarregado nos descarregadores de tempestade deve-se ao acesso de

caudais resultantes directamente da precipitação às redes de drenagem.

Os caudais resultantes do escoamento directo devem-se essencialmente à existência de

ligações ilícitas de ramais de descarga de águas pluviais a colectores separativos de águas

residuais domésticas.

Drenagem rápida

Os caudais provenientes da drenagem rápida resultam fundamentalmente da percolação da

água através do solo, a qual é escoada pelos colectores mesmo antes de contribuir para a

alimentação de aquíferos.

A drenagem rápida representa uma resposta rápida e directa à ocorrência de precipitação.

Após grandes períodos de precipitação, os caudais resultantes da drenagem rápida tornam-se

bastante expressivos.

Em função das condições geológicas locais, das características da precipitação, assim como

do estado hídrico do solo, o tempo de resposta dos caudais de infiltração, em relação à

ocorrência de precipitação, pode durar algumas horas ou mesmo alguns dias.

É através das juntas ou fissuras existentes na rede ou mesmo através das câmaras de visita que

os caudais resultantes da drenagem rápida atingem o colector.



Em forma de conclusão, é possível afirmar que, quer os caudais resultantes do escoamento

directo, quer os caudais resultantes da drenagem rápida, surgem logo após o início da

precipitação e dissipam-se pouco tempo depois de esta cessar. Têm assim uma contribuição

temporária de caudais de infiltração em sistemas de drenagem e tratamento de águas

residuais. Estas duas parcelas (escoamento directo e drenagem rápida) conduzem a caudais de

ponta muito elevados, os quais se podem verificar nas estações de tratamento em períodos de

ocorrência de precipitação (Almeida et al., 2004).

A Figura 2.6 ilustra a influência directa da precipitação no caudal afluente à ETAR da Zona

Urbana na Figueira da Foz no mês de Dezembro de 2009.

As medições da precipitação diária são feitas às 9:00 horas de cada dia, pelo que poderão ser

mais representativas do que choveu no dia anterior ao do registo.

Figura 2. 6 - Exemplo demonstrativo da relação da precipitação com a infiltração

directa

Da análise da Figura 2.6 é possível verificar que existe uma clara correspondência do aumento

de caudal com as precipitações mais elevadas. Assim, quanto maior for a intensidade e

duração da precipitação maior irá ser o caudal afluente à ETAR. O aumento do caudal

afluente à ETAR da Zona Urbana deve-se essencialmente à existência de infiltrações directas,

uma vez que parte significativa da rede que drena para a respectiva ETAR é do tipo unitário.

É ainda possível observar um decaimento generalizado dos caudais nos dias seguintes à


12

ocorrência de precipitação. Este decaimento pode ter interpretação no efeito da drenagem

rápida na rede.

2.2.2 Caudais de infiltração com origem indirecta na precipitação

Os caudais resultantes da infiltração indirecta têm origem nos aquíferos, os quais são

alimentados durante a ocorrência de um dado evento pluviométrico. Assim, esta forma de

infiltração apresenta uma relação indirecta com a precipitação.

A existência destes caudais é condicionada pela posição do nível freático em relação ao nível

das infra-estruturas enterradas.

Assim, se o nível freático se encontrar acima da cota de soleira dos colectores é provável que

ocorra infiltração indirecta.

Os caudais resultantes da infiltração indirecta tendem a permanecer ao longo do tempo, não

sendo muito afectados pela ocorrência de eventos pluviométricos isolados. São caudais que

permanecem geralmente constantes ao longo do dia e apresentam uma variação

fundamentalmente sazonal.

É principalmente através das juntas ou fissuras existentes nas tubagens que os caudais de

infiltração indirecta entram no colector. Sendo assim, apresentam contribuições difusas no

espaço, uma vez que as juntas ou fissuras se encontram ao longo de toda a rede de colectores.

Os sistemas de drenagem que induzem o aparecimento de infiltrações são, entre outros

(Amorim, 2007):

Os que se desenvolvem em condições precárias (em relação ao solo que envolve a

tubagem);

Os que se desenvolvem abaixo de linhas de água;

Os que se localizam em ambientes marinhos ou estuarinos;

Os que se localizam num plano inferior aos colectores de águas pluviais;

Os que apresentam ligações laterais a propriedades privadas (deficiências das tubagens

e/ou ligações indevidas);

Os que apresentam falhas de construção.

Com os caudais mensais das ETAR de Taveiro em Coimbra e das Alhadas na Figueira da Foz

é possível ilustrar a variação do caudal afluente com a altura do ano.



0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro

Vo

lum

e m

en

sal

(m3)

Mês

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro

Vo

lum

e m

en

sa

l (m

3)

Mês

Nas Figuras 2.7 e 2.8 é possível analisar essa mesma variação para o ano de 2010.

Figura 2. 7 - Variação do caudal afluente à ETAR de Taveiro com a altura do ano

Figura 2. 8 - Variação do caudal afluente à ETAR das Alhadas com a altura do ano


14

Por análise das figuras apresentadas anteriormente é possível verificar que é nos meses de

Inverno que existe um maior volume afluente à ETAR, uma vez que são nesses meses que a

precipitação ocorre de forma mais significativa originando infiltrações directas. Nos restantes

meses existe uma diminuição do volume afluente à ETAR, uma vez que nesses meses

normalmente não ocorre precipitação pelo menos de forma tão intensa como nos meses de

Inverno. Assim, nos meses de Verão normalmente não existem infiltrações directas, pelo

menos com valores tão consideráveis como nos meses de Inverno, pelo facto de existir uma

diminuição da ocorrência de precipitação, acabando sempre por existir infiltrações indirectas.

2.3 Factores que Influenciam a Ocorrência de Infiltrações

As afluências indevidas são influenciadas pela existência de eventos pluviométricos, pelo

estado de degradação do sistema de drenagem, o qual poderá variar de um local para o outro,

pela existência de ligações ilícitas, bem como pela posição do nível freático, a qual poderá

sofrer alterações significativas em função das estações do ano. Assim, é possível verificar que

os caudais de infiltração apresentam uma variação quer espacial quer temporal.

A água entra nas redes de drenagem devido à existência de deficiências estruturais na própria

tubagem, bem como nas juntas, devido ao aparecimento de ligações domésticas pluviais e

através das câmaras de visita, nomeadamente através da tampa, do seu próprio corpo e da

soleira.

Segundo WHITE et al. e GAMBOA et al., os factores que influenciam a ocorrência de

infiltrações são (Gamboa et al., 2000; White et al., 1997):

a posição dos elementos das redes relativamente ao nível freático, que apresenta

variações sazonais;

a percentagem do tempo em que o nível freático está acima da soleira dos elementos

da rede de drenagem;

o estado de conservação das redes de drenagem, particularmente dos colectores e

câmaras de visita (dependente dos materiais usados, da idade do sistema, da presença

de raízes, entre outros);

o comprimento das redes, diâmetro dos colectores e número das câmaras de visita;

a densidade de ramais de ligação;

o tipo de solo e condições de assentamento dos colectores;

a ocorrência de precipitação, pois esta induz um acréscimo da infiltração devido ao

escoamento sub-superficial, que normalmente apresenta uma resposta mais rápida que



a infiltração resultante do nível freático, e ainda contribui para a elevação do nível

freático;

as fugas das condutas de abastecimento público e dos colectores separativos pluviais.

Os factores que influenciam a ocorrência de infiltrações directas são menos complexos do que

aqueles que influenciam a ocorrência de infiltrações indirectas. Este aspecto deve-se ao facto

de as infiltrações directas entrarem de forma directa e imediata no sistema de drenagem de

águas residuais, ao contrário das infiltrações indirectas que, ao apresentarem uma relação

indirecta com a precipitação, não entram de imediato no colector entrando assim ao longo do

tempo.

As infiltrações directas são influenciadas pela topografia. A topografia envolvente é

condicionante na maior ou menor afluência de caudais de infiltração às redes de drenagem.

Topograficamente, o terreno pode apresentar-se em cumeada ou em vale. Assim, quando o

terreno se apresenta em cumeada a água resultante da precipitação afasta-se deste levando a

que exista uma menor afluência de caudais de infiltração aos sistemas de drenagem. No

entanto, se o terreno se apresentar em vale a água concentra-se neste conduzindo a maiores

caudais de infiltração.

O estado do sistema de drenagem é um factor que influencia em parte a ocorrência de

infiltrações. A existência de ligações indevidas, ou seja, ligações de águas pluviais prediais à

rede pública doméstica, aumenta directamente o caudal de infiltração. As águas pluviais

podem ser resultantes do escoamento superficial bem como da drenagem de telhados, pátios e

jardins.

De forma a minimizar os caudais de infiltração é necessário ter em conta a idade dos

colectores, bem como o seu estado de conservação, e os acessórios da rede. É facilmente

compreensível que os sistemas de drenagem de águas residuais mais antigos apresentem

maiores caudais de infiltração, em relação aos sistemas de drenagem de águas residuais mais

recentes. Uma vez que nos primeiros é notável o seu mau estado de conservação devido à

abertura de juntas por envelhecimento, e pelo facto de existirem fendas ou fissuras. No

entanto, as infiltrações podem existir quer em sistemas de drenagem mais antigos, devido ao

seu estado de degradação, quer em sistemas de drenagem mais recentes, devido a uma

deficiente execução da rede.

Na Figura 2.9 é possível verificar a existência de infiltrações devido ao envelhecimento e

fissuras do colector.


16

Figura 2. 9 - Infiltrações com origem no envelhecimento e fissuras do colector (York, s.d.)

O tipo de material utilizado e a forma de execução da rede são aspectos fundamentais para

aumentar o tempo de vida útil dos sistemas de drenagem de águas residuais.

Os materiais normalmente utilizados nos sistemas de drenagem de águas residuais são o PVC

e o PP, os quais apresentam normalmente uma razoável durabilidade. Torna-se assim

necessário utilizar materiais que apresentem uma boa qualidade ao nível da resistência, de

forma a suportarem a compressão diametral induzida pelas cargas exteriores. Normalmente,

os materiais utilizados nas redes de drenagem não suportam bem as compressões diametrais,

principalmente se o assentamento do colector não for apropriado e o recobrimento mínimo

regulamentar respeitado.

Também no que diz respeito à qualidade da manutenção do sistema de drenagem, é necessário

que na reparação de roturas e na substituição de tubagens exista algum cuidado na escolha dos

materiais. É essencial a utilização de materiais adequados e que apresentem uma elevada

qualidade.

A existência de uma deficiente montagem do colector, dos acessórios da rede, assim como o

aparecimento de um determinado assentamento, poderão provocar fendas não visíveis ou

pontos sensíveis na tubagem, torção e deslocamento das juntas.

A qualidade de construção torna-se extremamente importante, nomeadamente o tipo de juntas

executadas, bem como a forma em que é efectuada a ligação entre os vários troços da

tubagem. A existência de uma deficiente qualidade de execução poderá originar a ocorrência

de infiltrações.

A existência de assentamentos nas tubagens poderá conduzir à ocorrência de infiltrações

indirectas. Para evitar ao máximo o assentamento dos colectores é necessário que exista

alguma atenção ao tipo de material utilizado para o preenchimento da vala. O tipo de material

utilizado poderá originar o movimento das tubagens. Então, se o solo se apresentar muito

permeável a água ao atravessar este, a uma velocidade elevada, poderá provocar o

arrastamento de finos, o que conduz ao movimento das tubagens, provocando

consequentemente fissuras ou mesmo fadiga nos materiais utilizados nos sistemas de

drenagem. Assim, também o assentamento do solo poderá provocar a ocorrência de



infiltrações. Este assentamento poderá ainda ter origem nos trabalhos decorrentes da

construção do sistema de drenagem, bem como da perda de solo junto das tubagens.

A disposição dos colectores e o modo de construção influenciam em parte a existência de

afluências indevidas ao sistema de drenagem.

O comprimento das redes, o diâmetro dos colectores e o número de câmaras de visita

influenciam fortemente a existência de infiltrações. Assim, quanto maior for a extensão da

rede, maior é a probabilidade de ocorrência de infiltrações, uma vez que estas ocorrem

principalmente através das juntas e fissuras que existem ao longo do colector. As infiltrações

ocorrem ainda através das câmaras de visita, logo quanto maior o número de câmaras de

visita, maiores serão os valores para os caudais de infiltração. Por sua vez, quanto maior for o

diâmetro dos colectores maior será o seu perímetro, logo maior será a extensão da junta, o que

poderá originar maiores caudais de infiltração.

É possível ainda analisar que quanto maior for o número de ramais de ligação, maiores serão

os valores existentes para as infiltrações.

Uma das principais causas da existência de infiltrações indirectas refere-se à posição do nível

freático, o qual é variável. Assim, a subida no nível freático conduz à afluência de caudais de

infiltração ao sistema de drenagem de águas residuais.

A existência de fugas com origem nas condutas de abastecimento público, bem como as

características do solo que se encontra na periferia, são aspectos importantes a ter em

consideração. O aparecimento e acréscimo de fugas dependem das características do solo

envolvente. A percolação de água de origem pluvial no solo ou as infiltrações provenientes de

fugas nas condutas de abastecimento de água podem criar passagens preferenciais de

escoamento com o arrastamento das partículas mais finas, em função da compacidade e do

tipo de solo. Este fenómeno poderá provocar assentamentos diferenciais do colector ou

mesmo, numa fase mais avançada, induzir a rotura do próprio colector.

Figura 2. 10 - Fuga e respectivo caudal infiltrado no sistema de drenagem


18

As águas residuais agressivas podem corroer o material da tubagem originando fissuras bem

como entrar em septicidade, isto é, não conterem oxigénio o que irá provocar a libertação de

determinados gases. Deste modo, a presença de águas residuais agressivas e fenómenos de

septicidade levam ao desenvolvimento de ataques químicos, que por sua vez proporcionam a

ocorrência de infiltrações indirectas.

A repetição continua de cargas pesadas sobre os colectores é outro factor importante, uma vez

que a passagem sucessiva de veículos pesados sobre as tubagens pode provocar danos

estruturais, nomeadamente o esmagamento ou fadiga antecipada do material.

A entrada de caudais de infiltração nos sistemas de drenagem de águas residuais torna-se um

problema importante a médio ou a longo prazo, levando a consequências significativas no seu

desempenho quer a nível técnico quer a nível económico. Ao conhecer os factores que

influenciam a existência destes caudais, é possível mantê-los em valores razoáveis, uma vez

que se torna difícil a sua eliminação na totalidade, de forma a criar sistemas de drenagem com

adequados desempenhos.

2.4 Impacto da Infiltração nos Sistemas de Drenagem de Águas Residuais

Afluências indevidas significantes originam um grande impacto no desempenho dos sistemas

de drenagem de águas residuais, tanto ao nível da sua eficiência como ao nível da sua

eficácia.

Segundo WHITE et al., os caudais de infiltração originam diversos problemas nos sistemas de

drenagem, entre os quais é possível salientar (White et al., 1997):

o aumento dos custos de operação, manutenção e, eventualmente, de investimento,

quer em colectores, quer na ETAR;

a redução da capacidade útil de transporte e tratamento, que contribui para a

ocorrência de maiores descargas (maior frequência, duração ou caudal descarregado),

inundações e, consequentemente, poluição dos solos e meios hídricos;

a diminuição da eficiência de tratamento na ETAR;

a possível entrada de sedimentos nos colectores, aumentando o fluxo de material

sólido e potencialmente danificando as infra-estruturas e equipamentos.

De uma forma geral, é possível estabelecer os principais problemas que os caudais de

infiltração originam nos sistemas de drenagem. Originam problemas ao nível da saúde

pública, da própria sociedade e do ambiente, criando ainda impacto ao nível económico e

técnico.



De forma a compreender e verificar que os caudais de infiltração perturbam

significativamente o funcionamento dos sistemas de drenagem, foram realizados vários

estudos por vários autores, os quais concluíram que:

ELLIS, indica que, no Reino Unido, as ligações indevidas contribuem em média cerca

de 30% a 40% da infiltração nas redes (Ellis, 2001);

STEVENS, através da realização de um estudo em Nova Iorque, conclui que cerca de

50% do caudal afluente à ETAR tem origem na infiltração (Stevens, 1998);

BELHADJ et al., em França, efectuou estudos experimentais os quais conduziram a

valores para a infiltração na ordem dos 42% do caudal em tempo seco (Belhadj et al.,

1995);

GAMBOA et al., considera valores de infiltração em várias bacias de drenagem até

50% do caudal em tempo seco (Gamboa et al., 2000);

Em Portugal, apesar de não ser prática corrente a realização de medições periódicas, a

realização de eventuais inspecções dão indicação da existência significativa de caudais

de infiltração, tanto nos colectores como em câmaras de visita (Cardoso et al., s.d.).

2.5 Análise de Custos

Os caudais de infiltração afectam significativamente o desempenho dos sistemas de drenagem

de águas residuais, nomeadamente no que se refere ao seu funcionamento/comportamento.

Deste modo, é necessário reunir esforços no sentido de tentar reduzir ao máximo a ocorrência

de afluências indevidas à rede de drenagem. Assim, do ponto de vista económico, a redução

dos caudais de infiltração está associada a determinados custos que, em certos casos, podem

ser considerados significantes. Também ao próprio sistema de drenagem estão associados

alguns custos, directamente relacionados com a existência de infiltrações. Então, torna-se

importante reduzir a ocorrência de infiltrações, uma vez que a redução destas conduz a um

melhor desempenho por parte dos sistemas de drenagem e por sua vez a uma diminuição dos

custos.

Os custos podem ser divididos em custos operacionais, de manutenção e de investimento

(Amorim, 2007).

Custos operacionais

Os custos operacionais, tal como o nome indica, são custos que estão associados à operação

das redes de drenagem, ou seja, ao seu funcionamento.


20

Estes custos são geralmente divididos em (Amorim, 2007):

Custos de bombeamento;

Custos de tratamento.

Estas designações resultam do facto de existir uma afluência a estas instalações (bombas e

estações de tratamento de águas residuais) de caudais excedentários.

A existência de infiltrações nos sistemas de drenagem conduz a um aumento do caudal a ser

bombeado tendo como consequência um aumento dos custos de bombeamento. Estes custos

podem ser estimados através do conhecimento do caudal bombeado e da altura de elevação

dos grupos electrobomba.

Os custos de tratamento resultam essencialmente da existência de um maior volume de água a

ser tratado nas estações de tratamento de águas residuais (ETAR). Deste modo, os custos

tratamento estão relacionados com os custos de arejamento, com a adição de produtos

químicos e com caudal bombeado.

Numa ETAR as águas residuais passam por vários processos de tratamento com o intuito de

separar ou diminuir a quantidade de matéria poluente da água. Entre os vários processos de

tratamento existentes, é o tratamento secundário que conduz à existência de custos de

arejamento. O tratamento secundário consiste num processo biológico onde a matéria

orgânica poluente é consumida por microrganismos nos chamados reactores biológicos. Estes

reactores são normalmente constituídos por tanques onde existe uma grande quantidade de

microrganismos aeróbios, existindo assim a necessidade do seu arejamento. O arejamento

consiste no fornecimento de ar através da utilização de arejadores (mecânicos ou difusores de

ar comprimido). Assim, a ocorrência de infiltrações conduz à afluência de maiores caudais à

ETAR o que pode significar, também, o aumento da carga de poluentes. Como consequência,

poderá ser necessário fornecer uma maior quantidade de ar, originando um aumento dos

custos de arejamento.

Numa ETAR, o nível mínimo de tratamento exigível é o tratamento primário, no qual a

matéria poluente é separada da água por sedimentação nos decantadores primários. Este

processo exclusivamente de acção física pode, em alguns casos, ser ajudado pela adição de

produtos químicos que, através de uma coagulação/floculação, possibilitam a obtenção de

flocos de matéria poluente de maiores dimensões e assim mais facilmente sedimentáveis.

Deste modo, ao existir uma afluência de maiores caudais à ETAR, consequência da

ocorrência de infiltrações, leva a que exista uma maior adição de produtos químicos que, por

sua vez, origina um aumento dos custos de tratamento.

As infiltrações nos sistemas de drenagem conduzem à afluência de maiores caudais às

estações de tratamento, levando a que exista um maior volume de água a ser bombeado. O



caudal bombeado corresponde à necessidade de vencer desníveis entre os diversos órgãos de

tratamento que constituem a ETAR. Deste modo, é possível afirmar que o caudal bombeado é

directamente proporcional ao número de etapas de elevação existentes na ETAR. Assim, o

aumento do caudal a ser bombeado origina maiores custos de tratamento.

Custos de manutenção

Os custos de manutenção estão associados às operações que se têm de realizar para que as

redes de drenagem apresentem um bom estado de conservação. Assim, torna-se importante

realizar a manutenção da rede de drenagem de modo a verificar a existência ou não de

deficiências estruturais, nomeadamente fissuras ou fracturas, propícias à ocorrência de

infiltrações.

Deste modo, os custos de manutenção estão essencialmente relacionados com a necessidade

de reabilitar ou substituir tubagens. Os custos de manutenção são de difícil determinação uma

vez que existe dificuldade em contabilizar de forma precisa o caudal de infiltração afluente a

um dado sistema de drenagem, bem como verificar se o colector tem capacidade suficiente

para suportar estas afluências.

Custos de investimento

A redução das afluências indevidas ao sistema de drenagem tem como consequência a

diminuição dos custos de investimento ou custos de capital, pelo menos numa fase inicial.

Assim, a redução da infiltração pode diminuir os custos de investimento inicial necessários,

pelo facto de se reduzir o diâmetro das tubagens, o tamanho dos descarregadores de

tempestade, assim como a dimensão das unidades de tratamento.

Para se determinar os custos associados à redução dos caudais de infiltração é necessário

contabilizar os custos das seguintes etapas (Amorim, 2007):

Realização de estudos incluindo investigações, recolha de dados, estimativa dos

caudais de infiltração, bem como a modelação hidráulica, a qual permite um

conhecimento mais preciso do funcionamento do sistema de drenagem;

Realização de medições in-situ:

Medições de caudal com o recurso a um caudalímetro;

Medições de precipitação com o recurso a um udómetro;

Medição do nível freático com o recurso a uma sonda de nível.


22

Realização de inspecções e testes para a detecção da origem das infiltrações:

Inspecção Vídeo (CCTV - Closed Circuit Television) – tem como objectivo a

identificação e prevenção de anomalias, obstruções e colapsos nas tubagens. A

inspecção de vídeo é realizada com o auxílio de um robot, o qual permite fazer uma

inspecção do estado de conservação dos colectores e câmaras de visita, identificar a

origem de eventuais problemas, permitindo assim a realização de intervenções neste

sentido.

Figura 2. 11 - Exemplo de uma inspecção de vídeo (York, s.d.)

Inspecção das câmaras de visita – tem como objectivo permitir a inspecção e

limpeza dos colectores, a remoção de obstruções bem como a verificação das

características de escoamento e da qualidade das águas residuais. Esta inspecção pode

auxiliar na detecção de possíveis origens para as infiltrações.

Figura 2. 12 - Exemplo de uma inspecção numa câmara de visita (York, s.d.)



Recurso a testes de fumo – consistem essencialmente em tapar cada secção do

colector e em seguida injectar numa dessas secções fumo. Assim, o colector irá ficar

todo ele ocupado por fumo. O fumo existente no colector irá passar por sua vez para o

ramal de ligação, podendo surgir através de ralos de pavimento ou no topo dos tubos

de queda pluviais no caso de existirem ligações indevidas. Assim, se existir alguma

ligação indevida este teste permite a sua rápida identificação.

Figura 2. 13 - Exemplos de testes de fumo (CRD, s.d.; York, s.d.)

Execução de testes de estanqueidade – consistem essencialmente na colocação

de um balão em cada extremidade do colector, de seguida injecta-se numa dessas

extremidades água sob pressão. Quando o colector se encontrar cheio de água mede-se

a pressão com o auxílio de um manómetro. Assim, se existir uma diminuição da

pressão significa que o colector não se encontra estanque, ou seja, existem anomalias

no colector (fissuras ou juntas mal executadas) através das quais poderão vir a ocorrer

infiltrações.

Redução da infiltração directa – verificação das tampas das câmaras de visita com

vista a promover uma adequada vedação e estanqueidade das mesmas. É necessário

ainda eliminar as ligações das redes prediais pluviais às redes públicas domésticas;

Redução da infiltração indirecta – renovação e substituição das redes de drenagem.


24

A Figura 2.14 permite realizar algumas reflexões acerca da optimização do custo associado à

redução da infiltração numa rede de drenagem.

Figura 2. 14 - Optimização do custo associado à redução da infiltração numa rede de

drenagem (Amorim, 2007)

Por análise da Figura 2.14, é possível verificar que quanto maior for a ocorrência de

infiltrações maiores serão os custos relacionados com o transporte e o tratamento. Esta análise

refere-se, assim, à recta que representa o custo da afluência dos caudais de infiltração à rede

de drenagem separativa.

Para diminuir a afluência de caudais de infiltração à rede de drenagem é necessário investir na

reabilitação das redes, para assim reduzir a existência de infiltrações indirectas, bem como

realizar campanhas para a detecção e eliminação de ligações indevidas, as quais contribuem

para a existência de infiltrações directas. Esta análise é traduzida pela curva exponencial

(Custo de redução da infiltração), na qual a tentativa de reduzir a infiltração para valores

próximos de zero conduziria a um custo bastante elevado.

O custo total da infiltração, que resulta da soma das duas curvas anteriores, apresenta um

mínimo que corresponde ao Nível Económico Óptimo de Infiltração.

CAPÍTULO 3


3. CONTROLO E QUANTIFICAÇÃO DA INFILTRAÇÃO EM

SISTEMAS DE DRENAGEM

3.1 Controlo da Infiltração

Em alguns casos a ocorrência de infiltração é bastante clara e facilmente detectável. Contudo,

na maioria das vezes a ocorrência de infiltração não é constante ao longo do sistema, sendo

indispensável identificar as zonas mais críticas.

Normalmente a redução/controlo dos caudais de infiltração envolve várias tarefas,

nomeadamente (Cardoso et al., s.d.):

a quantificação dos caudais de infiltração e identificação de zonas prioritárias;

a detecção das principais causas e dos elementos estruturais críticos;

a escolha das tecnologias adequadas a cada patologia;

a reabilitação dos troços de acordo com as prioridades definidas.

Desta forma, não conseguindo eliminar os caudais de infiltração totalmente torna-se muito

importante identificá-los para que assim se possa proceder ao controlo dos mesmos.

3.2 Quantificação da Infiltração

A quantificação do caudal de infiltração torna-se bastante difícil sendo por vezes incerta. O

caudal de infiltração não pode ser medido directamente uma vez que a água ao infiltrar-se no

colector se mistura com os outros componentes residuais existentes.

Existem bastantes dificuldades na estimativa dos caudais de infiltração, considerando-se desta

forma uma problemática bastante evidente e de alguma preocupação. Assim, é necessário

reunir esforços com o intuito de perceber as suas origens e as suas causas, para depois actuar

no sentido da sua eliminação ou pelo menos redução.

O problema da avaliação da infiltração coloca-se quer na fase de projecto quer na fase de

exploração. Na fase de projecto quando se quantifica os caudais de dimensionamento e na

fase de exploração quando se estima o desempenho do sistema em termos técnicos e

económicos.

Os critérios de cálculo existentes para a determinação das infiltrações são variados,

conduzindo por vezes a valores bastante diversos.

Controlo e Quantificação da Infiltração em Sistemas de Drenagem

26

Na quantificação das infiltrações é necessário ter em conta as condições do solo, a idade dos

colectores, os materiais dos colectores e das câmaras de visita, assim como eventuais

medições realizadas em diferentes períodos do ano.

A avaliação da infiltração considera-se bastante importante na realização de projectos de

reabilitação para avaliar o desempenho antes e depois da intervenção.

WHITE, através de estudos realizados na Inglaterra, considera que a infiltração pode ser

estimada como sendo igual a 45% do caudal em tempo seco (White et al., 1996).

O caudal em tempo seco na terminologia anglo-saxónica é conhecido por “dry weather flow”

(DWF).

O caudal em tempo seco é o caudal que é transportado num sistema de drenagem com a

excepção do caudal proveniente directamente de um dado evento pluviométrico, ou seja, o

caudal proveniente das infiltrações directas.

Assim:

Figura 3. 1 - Esquema das componentes do caudal total de água residual (Franz, 2007)

O caudal médio diário em tempo seco (DWF) pode ser determinado pela seguinte expressão:

DWF = (3.1)

Controlo e Quantificação da Infiltração em Sistemas de Drenagem CAPÍTULO 3


em que:

DWF – Caudal médio diário em tempo seco (m3/d);

P – População servida (hab);

C – Capitação média de águas residuais (m3/hab.dia);

I – Infiltração indirecta (m3/d);

E – caudal industrial descarregado em 24 horas (m3/d).

Sempre que necessário é possível adicionar às parcelas referidas anteriormente uma

componente de descarga comercial.

Assim, com base na expressão apresentada anteriormente (3.1) é possível determinar o caudal

médio diário, que na prática varia ao longo do tempo.

Então, segundo os estudos realizados por WHITE (White et al., 1996):

I = 0,45 x DWF = 0,45 x (P ) (3.2)

Desenvolvendo a equação anterior em função da infiltração (I):

I = 0,45 PC + 0,45 I + 0,45 E

I - 0,45 I = 0,45 PC + 0,45 E

0,55 I = 0,45 (PC + E) (3.3)

Obtém-se:

I = 0,8 x (PC + E) (3.4)


28

3.3 Métodos Baseados em Medições de Caudal

3.3.1 Método do triângulo

O método do triângulo é utilizado para contabilizar as várias componentes (água residual,

infiltração directa e infiltração indirecta) do caudal afluente a uma dada estação de tratamento

de águas residuais (ETAR).

O método do triângulo é um método gráfico baseado em medições diárias. No eixo vertical do

referido gráfico encontra-se representado o volume diário em percentagem do valor máximo

observado, e no eixo horizontal a percentagem de tempo do período considerado no estudo

(Figura 3.2).

Este método baseia-se na organização de séries cronológicas em séries de caudais

classificados, sendo aplicado aos caudais afluentes às ETAR.

Assim, ao recorrer a uma curva de caudais classificados (representada a vermelho na Figura

3.2) torna-se possível estimar os volumes gerados por cada uma das componentes, no final de

uma série temporal, através da separação das áreas na curva de caudais classificados que são

equivalentes aos volumes de infiltração indirecta e de infiltração directa.

A aplicação do respectivo método implica a ordenação e representação dos caudais diários,

registados nas ETAR, por ordem crescente de grandeza e em percentagem do valor máximo

verificado no período considerado no estudo.

A água residual (doméstica, comercial e industrial) é determinada pelo quociente entre a

média diária de água residual e o valor máximo observado (%).

A média diária de água residual é estimada em função do volume de água residual. Este é

determinado pelo produto entre a água facturada de um dado Concelho, a influência de uma

dada ETAR e um factor de afluência. A média diária de água residual é obtida pelo quociente

entre o volume de água residual e o período de tempo considerado no estudo.

Assim, assume-se que a água residual (doméstica, comercial e industrial) se mantém

constante ao longo do tempo, sendo portanto representada no gráfico através de uma linha

horizontal (representada a castanho na Figura 3.2).

Então, a área do gráfico que se encontra abaixo desta linha horizontal representa o volume

anual de água residual.

A área compreendida entre a curva de caudais classificados e esta linha horizontal

corresponde ao volume anual excedente que aflui à ETAR, isto é, ao volume de infiltração

(directa e indirecta).

A divisão das componentes de infiltração directa e indirecta é conseguida admitindo que a

componente de infiltração directa atinge o seu máximo após a ocorrência de precipitação, e

que a infiltração indirecta é tanto menor, ou em alguns casos nula, quanto maior for a

componente relacionada directamente com a precipitação, uma vez que, nestas situações,



poderá até ocorrer exfiltração. A exfiltração consiste na saída de água residual proveniente de

um ramal de ligação ou de um sistema de drenagem de águas residuais para o solo envolvente

(Matos et al., 2004).

Através da análise dos registos de caudais nas ETAR, bem como da precipitação, é possível

contabilizar os dias em que ocorre precipitação assim como os dias seguintes em que o seu

efeito ainda é notório.

Assim, a percentagem de dias com chuva é igual ao quociente entre os dias de chuva e o

período considerado no estudo, e a percentagem de dias com sol é igual ao quociente entre os

dias de sol e o período considerado no estudo.

Na Figura 3.2 os dias de chuva são marcados em percentagem, da direita para a esquerda, e o

ponto de intersecção da respectiva abcissa com a curva de caudais totais corresponde ao início

da linha de separação.

A linha de separação corresponde à linha representada a amarelo na Figura 3.2, isto é, a linha

que se encontra entre a área preenchida a azul claro e a área preenchida a azul escuro.

O final desta linha diz respeito à intersecção, à direita, com a linha horizontal da água residual

(representada a castanho na Figura 3.2), a qual intersecta a abcissa dos 100%.

Através da análise da Figura 3.2 é possível verificar que a área que se encontra preenchida a

azul claro corresponde ao volume de infiltração directa, enquanto que a área que se encontra

preenchida a azul escuro corresponde ao volume de infiltração indirecta.

Figura 3. 2 - Representação esquemática do método do triângulo


30

3.3.2 Balanço anual

O balanço anual de um sistema de drenagem de águas residuais pode ser obtido pela seguinte

expressão (Franz, 2007):

VI = VDWF – (Vágua captada - Vágua exportada - Vágua perdida - Vágua armazenada) x fa +Vágua residual, perdida

(3.5)

em que:

VI – volume de infiltração indirecta;

VDWF – volume anual correspondente ao caudal em tempo seco;

Vágua captada – volume de água captada;

Vágua exportada – volume de água exportada;

V água perdida – volume de água perdida;

Vágua armazenada – volume de água armazenada;

Vágua residual, perdida – volume de água residual perdida (exfiltrações);

fa – factor de afluência.

Para a aplicação do respectivo método é necessário que as condições de fronteira, espaciais e

temporais, em que se realizam as medições sejam idênticas. Caso contrário as respectivas

condições terão de ser ajustadas.

Os dados relativos à área analisada podem ser recolhidos a vários níveis, drenagem total vs

sub-bacias, ano vs mês, permitindo assim uma melhor quantificação da infiltração.

Este método pode considerar-se menos exacto uma vez que os dados relativos ao volume de

água perdida e de exfiltração são incertos (Franz, 2007).

Por aplicação do método do balanço anual é possível obter uma estimativa grosseira da

infiltração anual.

3.3.3 Método do caudal mínimo

Os caudais resultantes da infiltração indirecta podem ser estimados através do método do

caudal mínimo.

Este método baseia-se na medição do caudal mínimo para o qual se torna necessária a análise

dos caudais em tempo seco durante as primeiras horas do dia (madrugada), uma vez que é

durante este período que o caudal de água residual exibe valores mais baixos, atingindo o



valor mínimo diário. Assim, as medições do caudal mínimo devem ser realizadas

preferencialmente entre as 2 e as 4 da manhã, bem como aos fins de semana de forma a evitar

a influência industrial (Amorim, 2007).

São os registos realizados para os caudais em tempo seco durante os vários períodos do dia

que permitem estimar o caudal médio diário em tempo seco e o caudal mínimo diário em

tempo seco, o qual corresponde ao período nocturno.

Existem autores que defendem a ideia de que a infiltração é igual ao caudal mínimo nocturno.

No entanto existem outros que consideram que uma parte do caudal mínimo nocturno

corresponde a água residual, enquanto que a outra parte corresponde a infiltrações. Assim,

durante a ocorrência do caudal mínimo em tempo seco, por vezes considera-se que 10% do

seu valor corresponde a água residual, isto é, P (Amorim, 2007).

O caudal médio medido em 24 horas (Ave) corresponde a toda a água afluente à ETAR sendo

assim igual:

Ave = água residual + infiltração (3.6)

em que:

água residual = P ;

infiltração (I) = Cmin (1 - % AR).

sendo:

Cmin – caudal mínimo nocturno (medido);

% AR – percentagem de água residual.

Tendo em conta a expressão 3.6 a infiltração é igual a:

I = Ave – água residual (3.7)

Em zonas onde os caudais são baixos e o incremento destes se verifica para alguns

litros/segundo, pode afirmar-se que a estimativa do caudal mínimo nocturno se torna difícil.

Nestas situações, recorre-se à utilização de medidores de caudal ultra-sónicos, os quais

possibilitam o registo dos valores de caudal com alturas de escoamento bastante reduzidas.


32

3.3.4 Método do caudal em tempo seco

Os caudais resultantes da infiltração indirecta podem também ser estimados através da

aplicação do método do caudal em tempo seco.

Este método consiste na determinação dos valores de PC (população servida e capitação

média de águas residuais) e de E (caudal industrial descarregado em 24 horas).

Posteriormente estes valores são subtraídos ao caudal medido em tempo seco (DWF=

P durante um período de 24 horas. O caudal médio em tempo seco (DWF) é

determinado com base nos registos do caudal em tempo seco à entrada da ETAR (Amorim,

2007).

Considera-se que a água consumida e a água residual produzida estão intimamente

relacionadas. Assim, admite-se que cerca de 80% da água consumida é enviada para a rede de

drenagem. Desta forma, o valor de C (capitação média de águas residuais) pode ser

conseguido através do registo da água consumida.

A capitação média de águas residuais depende de alguns factores, nomeadamente, o tamanho

do agregado, os hábitos de higiene da população, a disponibilidade de água, a estrutura

populacional assim como as alterações climáticas.

Em relação à quantificação do caudal industrial (E), este depende da existência do registo de

caudais industriais descarregados na rede. As licenças de descarga definem geralmente um

valor para o caudal máximo que pode ser descarregado, o que na prática pode não o ser.

Preferencialmente, num período de 24 horas, deverá ter-se o registo dos caudais industriais

descarregados.

Não esquecer que o caudal em tempo seco, para além da componente relativa à contribuição

doméstica e industrial, em certas situações poderá também ter de contar com a componente

relativa à descarga comercial. Os estabelecimentos considerados como comerciais podem ser,

entre outros, escolas, centros comerciais assim como escritórios.

Uma vez que na prática o referido anteriormente é de difícil aplicação, o caudal industrial e

comercial pode ser quantificado com base nos consumos de água. Assim, colocando

caudalímetros (contadores de água consumida) à entrada de cada um dos estabelecimentos o

caudal industrial e comercial pode ser estimado pelo produto entre a água consumida e o

factor de afluência.

3.3.5 Método do mínimo móvel

O método do mínimo móvel é baseado em medições diárias. Este método não consiste em

realizar medições pontuais mas sim um conjunto de medições durante um determinado

período de tempo (Franz, 2007).



Deste modo, é com base nos registos dos caudais diários afluentes a uma dada ETAR que se

torna possível a aplicação do método do mínimo móvel.

O resultado deste método é apresentado através de um hidrograma, tal como demonstrado na

Figura 3.3. Assim, na Figura 3.3 encontra-se um esquema representativo da aplicação do

método do mínimo móvel. A linha representada a azul corresponde ao volume diário afluente

a uma determinada ETAR.

O mínimo móvel corresponde ao caudal mínimo de águas residuais, estando representado na

Figura 3.3 pela cor vermelha.

Considera-se que o período utilizado para retirar o valor do caudal mínimo de águas residuais

é de 21 dias (3 semanas), sendo uma boa forma de excluir o escoamento superficial a curto

prazo, ou seja, excluir o conjunto de dias com influência directa de precipitação. Assim,

utiliza-se um período de 21 dias pelo facto de este se considerar um período suficientemente

longo para que haja pelo menos um dia sem influência directa de precipitação. Então, pelo

menos um dia de tempo seco é suposto ser considerado no período escolhido.

Assim, assume-se que o caudal em tempo seco é igual ao caudal mínimo de águas residuais

observado durante os últimos dias.

É de notar que um período de tempo inferior aos 21 dias poderá conduzir a uma subestimação

do caudal de infiltração, isto é, a um menor caudal de infiltração.

Assim, o mínimo móvel corresponde ao menor valor existente num período de 21 dias. Este

procedimento é aplicado ao longo do período de tempo considerado no estudo.

Para quantificar o volume de infiltrações directas e indirectas é necessário previamente

determinar o volume anual afluente à ETAR, o volume de água residual assim como o volume

de água residual com infiltrações indirectas.

O volume anual afluente à ETAR corresponde ao total do volume diário afluente a esta

durante o período de tempo considerado no estudo.

Para estimar o volume de água residual é necessário ter em consideração a água facturada de

um dado concelho, a influência de uma determinada ETAR e o factor de afluência. Assim, o

volume de água residual é obtido através do produto entre a água facturada, a influência da

ETAR e o factor de afluência.

A média diária de água residual é determinada com base no volume de água residual. Esta

encontra-se representada na Figura 3.3 pela cor roxa, sendo obtida pelo quociente entre o

volume de água residual e o período de tempo considerado no estudo.

O volume de água residual com infiltrações indirectas corresponde ao total do caudal mínimo

de águas residuais (mínimo móvel), podendo também ser obtido pelo produto entre a média

do mínimo móvel e o período de tempo considerado no estudo.

A média do mínimo móvel encontra-se representada na Figura 3.3 pela cor verde.


34

O volume de infiltrações directas é obtido pela diferença entre o volume anual afluente a uma

dada ETAR e o volume de água residual com infiltrações indirectas.

O volume de infiltrações indirectas é obtido pela diferença entre o volume de água residual

com infiltrações indirectas e o volume de água residual.

Este método apresenta como principal vantagem o facto de incluir quer os períodos de chuva

quer os períodos de tempo seco, sendo necessário seleccionar os dias de tempo seco como

uma referência.

Figura 3. 3 - Representação esquemática do método do mínimo móvel

3.3.6 Modelação das redes de drenagem

A modelação das redes de drenagem consiste em criar um modelo da rede em estudo e

calibrá-lo com base nos caudais em tempo seco (caudais sem influência directa da

precipitação).

Desta forma, como o caudal em tempo seco é igual a PC + Iindirecta + E torna-se necessário

determinar as parcelas PC e E.

As parcelas PC e E são as mais fáceis de estimar. Estas podem ser estimadas com base nos

respectivos consumos de água ou através da realização de medições. Ao introduzir no modelo



a distribuição espacial dos habitantes assim como as respectivas capitações, facilmente se

estima as parcelas PC.

Procedimento idêntico é realizado para estimar o valor de E. Ao introduzir directamente as

suas estimativas no modelo em estudo, eventualmente obtidas a partir do consumo de água, é

possível estimar a parcela E.

Então, para a estruturar o modelo é necessário ter em conta alguns aspectos tais como: a

população servida, o número de habitações, o tamanho dos aglomerados, os consumos de

água, a existência de licenças de descarga, o registo de efluentes, o registo dos níveis freáticos

e o registo do número de horas de bombagem dos grupos elevatórios.

Assim, conhecendo os valores das parcelas PC e E e com base nos registos dos caudais em

tempo seco facilmente se determina a infiltração indirecta (Iindirecta).

Se o modelo descrever bem a geração de água residual, a diferença entre os caudais totais em

cada secção e o caudal de água residual é o caudal de infiltração em cada secção (infiltração

directa e infiltração indirecta).

Então, é através da medição do caudal em vários pontos do sistema de drenagem que os

modelos são calibrados, possibilitando assim a determinação da infiltração em cada ponto de

medição.

Quando ocorre precipitação, se houver registos do caudal, estes podem ser usados para

comparar com os resultados do modelo em tempo seco e a diferença tem como resultado a

infiltração directa.

Assim, a infiltração indirecta é estimada com base nos caudais em tempo seco ao contrário da

infiltração directa que é estimada com base nos caudais em tempo de chuva.

Quando se recorre à modelação dos sistemas de drenagem para quantificar a infiltração é

necessário ter em conta alguns factores tais como (Amorim, 2007):

o registo do caudal em tempo seco depende do entendimento do responsável pela

modelação no que se refere aos valores que são registados assim como das apreciações

que são realizadas;

os modelos são normalmente calibrados para períodos de tempo relativamente baixos,

nomeadamente 5 a 10 semanas, o que poderá levar à averiguação de presença da

componente de infiltração directa, quantificar a influência da população flutuante bem

como do nível freático registado.


36

3.4 Métodos Baseados em Traçadores

Os traçadores são elementos químicos que nos permitem identificar a existência de

infiltrações num dado sistema de drenagem. Estes podem ser um dos constituintes da água ou

podem ser adicionados a esta (Franz, 2007).

3.4.1 Método suíço

O método Suíço aproveita as características da água para a quantificação da taxa de

infiltração.

Hager et al. descrevem a seguinte abordagem para identificar a taxa de caudal em tempo seco,

baseando-se em recolha de amostras e medições de caudal (Hager et al., 1985):

FI =

é

é é é

é (3.8)

em que:

FI – corresponde ao quociente entre o volume de infiltração e o volume total afluente à

ETAR;

cmédia – concentração média de traçadores;

cmin – concentração mínima de traçadores;

Qmédio – caudal total médio;

Qmin – caudal total mínimo.

O respectivo método assume que tanto o caudal de infiltração como a concentração de

traçadores se encontram constantes durante o decorrer do dia.

A série de medições é efectuada em períodos de 24 horas com uma resolução temporal de

cerca de 15 minutos.

As variações da infiltração podem ser quantificadas através de medições que ocorrem durante

um longo período.

3.4.2 Séries temporais de medições

Kracht e Gujer introduziram um método que evita a existência de medições em condições

constantes (Kracht et al., 2005).



Desta forma, a infiltração é determinada através de uma análise combinada de séries

temporais de concentrações de carência química de oxigénio (CQO) e do caudal de água

residual.

A exigência básica deste método consiste numa elevada resolução temporal, por exemplo

cerca de 2 minutos.

Assim:

QI = (3.9)

em que:

QI – caudal de infiltração total (infiltrações directas + infiltrações indirectas);

– caudal de infiltração indirecta;

– caudal de infiltração directa no momento t0;

k – constante de recessão;

t – tempo.

Durante a ocorrência de um dado evento pluviométrico a existência de infiltrações directas é

bastante significativa atingindo o seu máximo após a ocorrência deste. Após atingir o seu pico

máximo a infiltração directa vai diminuindo. Assim, a função exponencial que demonstra o

decréscimo da infiltração directa é .

Através da medição do caudal total de água residual em séries temporais a concentração de

CQO pode ser modelada pela seguinte expressão:

(3.10)

em que:

- concentração modelada de CQO (incluindo o caudal de

infiltração);

á – concentração de CQO da água residual de origem doméstica e industrial

(sem o caudal de infiltração);

- caudal total de águas residuais, incluindo o caudal de infiltração.


38

O parâmetro pode ser definido como um valor constante ou como uma

função polinomial em função do caudal de água residual, podendo ainda ser definido através

de uma função de frequência em função da hora do dia, de forma a incluir as variações

diurnas das concentrações de água residual.

Então, ajustando o modelo às medições da série temporal, o parâmetro desconhecido, QI, pode

ser determinado.

O método em causa é muito flexível e reflecte o processo dinâmico da infiltração.

3.4.3 Isótopos estáveis

Kracht et al. demonstraram que a composição de isótopos na água pode ser usada como um

traçador estável (Kracht et al., 2005).

Este método tem como objectivo analisar os átomos de hidrogénio (H) e/ou oxigénio (O)

existentes na água distribuída (água residual = PC + E) e na água afluente à ETAR.

Assim, a água é composta por vários isótopos estáveis de 2O e

2H.

Desta forma, é necessário entender que um isótopo estável de H+ apenas contém um neutrão

ao contrário do isótopo de 2H que contém dois neutrões, o mesmo raciocínio é efectuado para

o isótopo 18

O. Assim, quando se forma uma determinada molécula de água (H2O) com o

isótopo 2H esta é mais pesada em comparação com a molécula de água formada com o

isótopo H+. Então, quando ocorre precipitação a molécula mais pesada é a primeira a cair,

acontecendo o inverso quando ocorre o fenómeno de evaporação, em que neste caso é a

molécula mais leve a primeira a evaporar.

Assim, se na água afluente à ETAR aparecerem apenas os isótopos da água distribuída (água

residual), significa então que não existem infiltrações ou a água infiltrada tem os mesmos

isótopos da água distribuída.

Logo, quando os isótopos existentes na água afluente à ETAR são iguais aos isótopos

existentes na água distribuída não é possível tirar conclusões.

No entanto, se na água afluente à ETAR aparecerem isótopos diferentes dos existentes na

água distribuída estes são oriundos da água infiltrada.

Então, quando na água afluente à ETAR existem isótopos que não existem na água

distribuída, é possível concluir que existem infiltrações.

A exigência básica deste método consiste na diferença significativa na composição dos

isótopos de água residual e da água de infiltração. Assim, as características da água residual

têm de ser bem distintas das características da água de infiltração. É com base neste

pressuposto que facilmente se identifica a existência de infiltrações.



Torna-se assim necessário identificar a origem da infiltração e ser capaz de descrever as

variações naturais da composição de isótopos com uma precisão suficiente.

Então, conhecendo a quantidade de água residual (PC+E) e sabendo que esta tem isótopos

diferentes dos da água infiltrada, medindo a quantidade de água afluente à ETAR e a

concentração de isótopos diferentes da água distribuída (concentração da infiltração) através

das expressões apresentadas seguidamente (balanço mássico) é possível estimar a quantidade

de água infiltrada.

Assim:

QT cT = QAR cAR + QI cI (3.11)

QAR = QT – QI (3.12)

= QI / QT (3.13)

Pelo balanço mássico a taxa de infiltração pode ser obtida:

(3.14)

em que:

- corresponde ao quociente entre o volume de infiltração e o volume total afluente à ETAR;

– concentração da água residual total (incluindo o caudal de infiltração);

- concentração de água residual apenas de origem doméstica e industrial (não

inclui o caudal de infiltração);

– concentração de água infiltrada.

Seguidamente é apresentado um quadro resumo onde é possível analisar as vantagens e

desvantagens de alguns dos métodos descritos anteriormente.


40

Quadro 3. 1 - Comparação de métodos de medição (Adaptado de Franz, 2007)

Métodos Vantagens Desvantagens

Método do

triângulo

- Simples;

- Permite uma representação

gráfica.

- Obtém-se uma definição grosseira da

infiltração;

- Assume que o caudal de água residual é

constante ao longo do tempo.

Balanço anual - Simples.

- Só é considerado o caudal médio diário em

tempo seco (DWF);

- É definido em condições de tempo arbitrárias;

- Tende a dar valores mais baixos para a

infiltração em comparação com o que acontece

mesmo na realidade.

Caudal mínimo - Simples.

- Sensível ao caudal que escoa no tempo;

- Permite uma escolha arbitrária de medidas no

tempo.

Mínimo móvel

- Não existem escolhas

arbitrárias;

- Permite um fácil estudo da

variação das infiltrações.

- Influência na escolha do período estabelecido

para retirar o caudal mínimo de águas residuais.

Método suíço - Consideração do caudal

mínimo nocturno.

- Dificuldade existente na medição de traçadores;

- Série de medições constante na água residual.

Séries temporais

de medições

- Fácil aplicação.

- Medições dispendiosas.

Isótopos estáveis

- Fácil aplicação.

- Características da água da captação têm de ser

distintas das características da água infiltrada;

- Medições dispendiosas.



3.4.4 Projecto APUSS

O projecto de investigação europeu APUSS (Assessing Infiltration and Exfiltration on the

Performance of Urban Sewer Systems), decorreu entre 2001 e 2004, tendo sido financiado

pela Comissão Europeia, no âmbito do 5º Programa Quadro de Investigação e

Desenvolvimento, o qual envolveu universidades, pequenas e médias empresas e municípios

em sete países Europeus (Cardoso et al., 2005).

Assim, o projecto em causa foi definido e desenvolvido por dez parceiros científicos de sete

países europeus, incluindo Portugal. É de salientar que alguns destes parceiros se

encontravam associados a operadores dos sistemas de drenagem urbana, tendo como interesse

as questões ligadas à infiltração e exfiltração (I/E), os quais colaboraram para o projecto

promovendo assistência, acesso aos sistemas experimentais, dados operacionais e

financiamento adicional. Deste modo, o projecto APUSS teve como objectivo estudar e

analisar determinadas questões relacionadas quer com a infiltração quer com a exfiltração.

Este projecto foi estruturado em três áreas de trabalho (Cardoso et al., 2005):

Área de trabalho 1: Desenvolvimento de novos métodos de medição baseados em

traçadores;

Área de trabalho 2: Implementação de modelos e ferramentas computacionais para

integração dos dados estruturais e experimentais;

Área de trabalho 3: Aspectos sócio-económicos relacionados com a I/E.

Assim, são as áreas de trabalho 1 e 2 as que se tornam relevantes para a quantificação da

infiltração.

Seguidamente é feita uma pequena abordagem em relação às áreas de trabalho 1 e 2, com o

intuito de compreender de que forma é que estas áreas contribuíram para a quantificação da

infiltração num dado sistema de drenagem urbana.

Novos métodos de medição – Área de trabalho 1

Tradicionalmente, a medição de I/E nos sistemas de drenagem urbana tem sido baseada em

métodos pouco precisos na medição de caudal, análise de variações diurnas de caudal ou de

cargas e balanço dos volumes de água entrados e saídos dos sistemas (De Bénédittis et al.,

2004).

O desenvolvimento da presente área de trabalho, por parte do projecto APUSS, teve como

objectivo o desenvolvimento de novos métodos de medição que permitissem distinguir

determinadas zonas na tubagem onde se verifica a ocorrência quer de infiltração quer de

exfiltração.


42

A área de trabalho 1 teve em conta o desenvolvimento, teste e validação de métodos para

determinar de forma precisa (Cardoso et al., 2005):

A exfiltração em troços de colector;

A infiltração nos sistemas de drenagem urbana;

A infiltração e a exfiltração em ligações domésticas.

Os métodos de medição consistem na utilização de traçadores químicos e isótopos naturais e

seleccionados, os quais foram testados e validados em distintas condições operacionais em

tempo seco, em distintas escalas espaciais (desde a escala do colector a toda a bacia) e em

diferentes condições (variações permanentes e dinâmicas dos níveis freáticos, efeitos

sazonais, etc.).

Assim, foram desenvolvidos métodos de traçadores para a quantificação da exfiltração. No

entanto, para a determinação da infiltração foram desenvolvidos métodos baseados em

isótopos.

No presente documento apenas se achou relevante apresentar os métodos utilizados para a

quantificação da infiltração.

Infiltração nos sistemas de drenagem urbana

O projecto APUSS desenvolveu dois métodos para a quantificação da infiltração em sistemas

de drenagem de águas residuais.

Segundo Kracht et al., o primeiro método baseia-se na medição dos isótopos naturais e

estáveis de oxigénio 16

O e 18

O (Kracht et al., 2005). Assim, se a água para consumo e a água

proveniente dos lençóis freáticos apresentarem valores diferentes para o isótopo 18

O, e tendo

em conta que a água de infiltração provém dos lençóis freáticos, isto é, das águas

subterrâneas, e que a água doméstica consumida produz água residual doméstica, a

determinação da razão do isótopo 18

O à saída de uma dada rede de drenagem associada com a

equação de balanço de massa, permite determinar a taxa de infiltração.

As principais limitações que constituem as maiores desvantagens deste método são (Cardoso

et al., 2005):

medições dispendiosas;

as características da água residual têm de ser bem distintas das características da água

de infiltração.

Ao contrário do que acontece no método descrito anteriormente, o segundo método pode ser

utilizado em qualquer rede de drenagem onde as águas residuais sejam maioritariamente de

origem doméstica.



O segundo método consiste na medição simultânea e contínua do caudal e da concentração da

Carência Química de Oxigénio (CQO). A medição do caudal é efectuada através da utilização

de medidores de caudal credíveis e a concentração de CQO é obtida através da realização de

medições ópticas utilizando para o efeito um espectro-fotómetro de radiação UV/visível de

comprimento de onda múltiplo (Cardoso et al., 2005).

Assim, assumindo que a água de infiltração tem uma concentração de CQO desprezável em

comparação com a água residual doméstica, as equações de balanço de massa permitem

determinar a taxa de infiltração recorrendo a modelos e padrões adequados para a modelação

diária do caudal e da concentração em CQO.

Infiltração nas ligações domésticas

As ligações domésticas contribuem em grande parte para a ocorrência de fenómenos

relacionados com a infiltração.

Por forma a medir a infiltração nas ligações domésticas, os métodos volumétricos foram

testados e aplicados em locais experimentais.

O controlo do caudal, durante dois dias, nas câmaras de visita que recebem as diversas

ligações domésticas aos colectores públicos, permitem determinar a taxa de infiltração.

A taxa de infiltração considera-se equivalente ao caudal mínimo nocturno.

Pelo facto de existir um elevado número ligações domésticas, isto é, de ligações da rede

predial pluvial à rede pública doméstica, torna-se impensável a realização de medições de

infiltração para cada uma delas. Por este motivo, foi fixado um procedimento que consiste em

extrapolar as medições para uma bacia de grandes dimensões. Segundo Princ e Kohout,

utilizou-se uma matriz que descreve características idênticas das ligações domésticas, através

da utilização de registos de inspecções CCTV (Closed Circuit Television), e deficiências das

ligações domésticas (Princ et al., 2003).

Modelos e ferramentas computacionais – Área de trabalho 2

Os dados e resultados obtidos das medições efectuadas em colectores e em ligações

domésticas com o intuito de quantificar os caudais de infiltração, devem ser sujeitos a

determinados tratamentos. Assim, os dados resultantes das medições necessitam de ser

integrados e visualizados convenientemente com o objectivo de fornecer aos utilizadores

finais uma representação e compreensão dos aspectos que perturbam os sistemas de drenagem

urbana.

A infiltração é medida à escala da sub-bacia ao contrário da exfiltração que é medida à escala

do colector. Foram sugeridos modelos de exfiltração à escala do colector bem como de

infiltração à escala da sub-bacia.


44

Então, o modelo utilizado para estimar a infiltração consiste na representação, para a rede

objecto de estudo, do nível freático, da altura da lâmina líquida no interior da tubagem e do

perímetro molhado associado ao nível freático.

Deste modo, as variáveis envolvidas neste modelo são:

hw – níveis de água nos colectores;

hGWL – níveis freáticos circundantes;

Pw – perímetro molhado.

A figura seguinte ilustra o modelo utilizado para a quantificação da infiltração e exfiltração.

Figura 3. 4 - Determinação da infiltração e exfiltração em colectores (Amorim, 2007)

O objectivo deste modelo consiste em analisar a pressão que o nível freático exerce sobre a

tubagem, para um dado caudal transportado, de forma a verificar o estado estrutural da rede.

Então, são as variáveis envolvidas no modelo que reflectem o estado estrutural da tubagem, e

estas necessitam de ser calibradas com o recurso a medições e resultados experimentais.

No contexto do software AquaBase foi criada uma ferramenta que inclui o mapa do sistema

de drenagem, os caudais de tempo seco, os níveis freáticos obtidos por interpolação, bem

como dados e séries temporais que incluem os resultados experimentais de infiltração e

exfiltração.

3.5 Abordagem de Similaridade

A abordagem de similaridade consiste em obter medições ou estudos realizados em bacias de

drenagem com características similares e assumir que o comportamento da bacia em estudo,

para o qual não há estudos nem medições, é idêntico.



Deste modo, a aplicação de modelos já existentes para determinar as infiltrações, quer de

origem directa quer de origem indirecta, torna-se bastante complexa, sendo necessária a

realização de medições mais rigorosas. Assim, devido à existência de medições muito

rigorosas, bem como a métodos de investigação muito dispendiosos, é necessário o recurso a

uma abordagem diferente.

Com base no pressuposto de que “condições similares de colectores conduzem a taxas

similares de infiltração”, é possível identificar áreas homogéneas e sub-bacias comparáveis,

procurando e trabalhando com entidades similares no âmbito de um sistema de drenagem de

águas residuais. Contudo, em vez de se utilizar esta ideia de forma subjectiva é possível e

aconselhável adaptar métodos matematicamente exactos ao respectivo estudo, o que conduz a

abordagens similares (Franz, 2007).

Esta implementação exige para a sua utilização e aplicação várias técnicas (Franz, 2007):

Classificação: Segundo Herz e Müller, métodos estatísticos de classificação são

amplamente usados no domínio dos sistemas de drenagem de águas residuais (Herz,

1996; Müller et al., 2002). No entanto, os métodos de aplicação considerados atingem

parâmetros únicos e independentes uns dos outros. Devido aos métodos de medição

vulgarmente usados na classificação da água residual, no quadro de medições da

infiltração e na modelação é necessário incluir tanto o dimensionamento estrutural

como a anisotropia funcional dos sistemas de água residual, isto é, a topologia da rede

e a direcção do caudal.

Optimização: a divisão de uma bacia em áreas homogéneas, isto é, em sub-bacias com

uma baixa variação das suas características, conduz a medições adequadas para a

homogeneidade de uma sub-bacia e para a sua optimização.

Comparação: as definições das sub-bacias são consideradas como unidades individuais

agregando todas as propriedades dentro de cada sub-bacia. Para que as taxas de

infiltração destas unidades sejam comparáveis e mensuráveis, as unidades e sub-bacias,

respectivamente, têm de estar organizadas e serem comparadas por meio de medidas

adequadas.

É necessário em primeiro lugar proceder à aquisição de dados para seguidamente se realizar o

pré-processamento dos mesmos, finalizando com a obtenção de uma base de dados. Os dados

de uma determinada sub-bacia podem ser doados por operadores e por agentes de autoridade

da própria cidade em que se efectua o estudo. Os dados são normalmente armazenados através

de sistemas de informação geográfica (SIG).

Deste modo, é através da utilização de métodos estatísticos e com base nos dados adquiridos

de uma dada sub-bacia, que é possível verificar o pressuposto básico.


46

Então, é possível afirmar que para realizar uma abordagem de similaridade entre duas bacias

similares é necessário realizar investigações/estudos sobre os dados destas assim como das

diferenças entre sub-bacias com diferentes taxas de infiltração.

O pressuposto da abordagem de similaridade “condições similares de colectores conduzem a

taxas similares de infiltração” pode ser o fundamento para métodos e aplicações que procuram

e trabalham com entidades similares no âmbito dos sistemas de drenagem (Franz, 2007).

3.6 Recomendação da ERSAR

A Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos (ERSAR) emitiu uma

recomendação, a qual tem em conta aspectos associados a regras e procedimentos de medição

com o objectivo de estimar a componente de águas pluviais afluentes a um dado sistema de

drenagem (infiltrações directas).

Nesta recomendação é indicada a importância das entidades gestoras das redes em “alta”

assegurarem registos de medição nas ligações da rede em “baixa” à rede em “alta”, com o

intuito de poder estimar a parcela de origem pluvial bem como de quantificar os caudais

descarregados por cada utilizador.

Segundo a respectiva recomendação, os caudais de tempo seco e de tempo húmido devem ser

quantificados através de registos contínuos de caudais à entrada das estações de tratamento de

águas residuais e, sempre que necessário, em secções de entrega da rede em “baixa” na rede

em “alta” (pontos de recolha), isto é, nos pontos de ligação das redes em “baixa” (Baptista et

al., 2007).

Assim, os volumes afluentes de origem pluvial serão obtidos através da diferença entre os

volumes registados em tempo de chuva e os volumes registados em tempo seco.

Para a definição dos caudais em tempo de chuva aconselha-se que as entidades gestoras bem

como os utilizadores do sistema, seleccionem um ou mais udómetros, localizados na área

servida por cada estação de tratamento (ou pelo menos o mais próximo desta), onde se irá

realizar a medição. As medições efectuadas devem ser representativas da ocorrência de

contribuições pluviais na respectiva área.

É de notar que um udómetro, apesar de ser seleccionado para representar a ocorrência de um

dado evento pluviométrico na área servida por uma determinada estação de tratamento de

água residual, pode também ser representativo da ocorrência de um dado evento

pluviométrico em áreas vizinhas servidas por outras estações de tratamento.

Segundo a recomendação da ERSAR, considera-se um “dia de chuva” se for registada a

ocorrência de precipitação no udómetro seleccionado para o respectivo ponto de medição.

Nos “dias de chuva” os volumes medidos devem ser divididos em algumas parcelas tal como

se pode verificar na seguinte expressão (Baptista et al., 2007):



(3.15)

em que:

– volume total medido no ponto de medição j (ETAR ou secção de entrega), no “dia de

chuva” n;

– volume de águas residuais domésticas/industriais atribuído ao ponto de medição j, no

“dia de chuva” n;

– volume estimado de águas pluviais, atribuído ao ponto de medição j, no “dia de chuva”

n;

M – número de dias do último período contínuo de tempo seco, recomenda-se que a duração

de M seja pelo menos 10 dias, isto é, o valor médio diário do último período contínuo de

tempo seco com uma duração mínima de 10 dias;

– valor médio diário dos volumes totais medidos no ponto de medição j, calculado

para o último período, precedente ao dia n, de M dias consecutivos de tempo seco.

A expressão apresentada anteriormente permite calcular assim o volume total medido em cada

ponto de medição.

3.7 Outros Critérios para a Quantificação das Infiltrações

Em Portugal, os critérios propostos pelo Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais

de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais (RGSPPDADAR), Decreto

Regulamentar nº 23/95, no seu artigo nº 126, são os apresentados seguidamente.

O valor do caudal de infiltração pode ser considerado (MOPTC, 1995):

igual ao caudal médio anual, nas redes de pequenos aglomerados com colectores a

jusante até 300 mm;

proporcional ao comprimento e diâmetro dos colectores, nas redes de médios e

grandes aglomerados; neste último caso, quando se trate de colectores recentes ou a

construir, podem estimar-se valores do caudal de infiltração da ordem de 0,5 m3/dia,

por centímetro de diâmetro e por quilómetro de comprimento da rede pública,

podendo atingir-se valores de 4 m3/dia, por centímetro e por quilómetro, em colectores

de precária construção e conservação.


48

Segundo este regulamento, os valores referidos anteriormente para o caudal de infiltração

podem ser inferiores sempre que estiver assegurada uma melhor estanqueidade da rede,

nomeadamente no que respeita aos colectores, juntas e câmaras de visita.

Ainda em Portugal, o Manual de Saneamento, do Professor Novais Barbosa, considera

diversos valores de caudal de infiltração, por comprimento de rede, tendo em conta a

localização da rede em relação ao nível freático. A rede poderá localizar-se acima ou abaixo

do nível freático, bem como parcialmente abaixo deste. Deste modo, segundo este manual, os

valores dos caudais de infiltração variam, no período de vida do projecto, entre 0,2 l/s/km

para colectores que se encontram acima do nível freático, e 1 l/s/km para colectores que se

encontram abaixo do nível freático (Amorim, 2007).

Na Irlanda, segundo a Greater Dublin Área Sewer Network, o caudal de infiltração considera-

se igual a 10 a 15% do caudal médio diário em tempo seco (Amorim, 2007).

Nos Estados Unidos da América (EUA), segundo a USEPA Guidelines, o caudal de

infiltração considera-se igual a 140 l/d por mm de diâmetro e por quilómetro de comprimento

da rede. Ainda nos EUA, as indicações da ASCE-WEF (American Society of Civil Engineers

– Water Environment Federation), para o projecto de sistemas gravíticos domésticos, variam

de local para local, podendo variar de 0,05 até 1,39 m3/dia por centímetro de diâmetro e por

quilómetro de colector (Cardoso et al., s.d.).

Segundo METCALF e EDDY, o caudal de infiltração pode variar entre 0,094 a 9,4 m3/dia por

centímetro de diâmetro e por quilómetro de colector, podendo por vezes atingir valores

superiores. Estes autores indicam que, de acordo com a agência reguladora dos EUA, a

infiltração se considera significante se tomar valores superiores a 7,5 m3/dia por centímetro de

diâmetro e por quilómetro de colector. Estes autores consideram, ainda, que a variação da

infiltração poderá tomar valores entre 0,2 a 28 m3/ (ha.dia) (Metcalf et al., 1991).

No Botswana, estima-se como valor para o caudal de infiltração 10m3/ha/d para tubagens de

PVC (Amorim, 2007).

No Reino Unido, WHITE et al. indica que, para a prática de projecto que neste país se

efectua, 10% da capacidade do colector deve ser reservada para a infiltração em colectores

domésticos, de acordo com WAA (White et al., 1997).

Segundo a norma alemã ATV118, para o dimensionamento de sistemas de drenagem urbana,

é considerado um caudal de infiltração igual a 100% do caudal doméstico, podendo em certas

situações, desde que assim se justifique, assumir outro valor ou ser determinado numa base

diferente, por exemplo tendo em conta a área drenada. Esta norma indica, ainda, que no caso

de existirem sistemas unitários, o caudal de infiltração pode ser omitido no dimensionamento

dos colectores. No entanto, no dimensionamento de estruturas especiais e estações de

tratamento este deve ser considerado (Cardoso et al., s.d.).

No caso de existirem registos de medições locais de caudal, a estimativa da infiltração base

que ocorre num sistema de drenagem, não tendo como origem a precipitação, pode ser



determinada em função da análise de registos de medição de caudal diário em tempo seco, em

função do caudal mínimo registado, o qual ocorre normalmente entre as 0:00 e as 6:00 horas.

Segundo COHEN, estudos onde foi realizada uma avaliação precisa dos caudais revelam que

o caudal nocturno é, em média, cerca de 8 a 12% do caudal médio diário sem ocorrência de

precipitação para bacias urbanas (Cohen et al., 1998). No entanto, esta relação pode por vezes

ser superior, em função da existência de caudais industriais ou outras afluências que

permaneçam constantes ao longo do tempo. Torna-se importante analisar com rigor o

comportamento do método de medição durante o período nocturno, uma vez que podem

existir erros relevantes originados nos menores caudais e alturas de água, bem como da

existência de reduzidas concentrações de sólidos em suspensão. Assim, estes problemas

existentes na medição de caudais em superfície livre poderão ter como resultado a sub-

estimativa de caudais nocturnos e, consequentemente, dos caudais de infiltração que surgem

efectivamente nos sistemas.


50

CAPÍTULO 4


4. INDICADORES DE DESEMPENHO

A avaliação do desempenho das entidades gestoras é considerada uma ferramenta de gestão,

estando a desenvolver uma nova dinâmica na indústria da água. Esta avaliação requer a

utilização de medidas de referência, ou seja, o recurso a indicadores de desempenho (ID) e

níveis de qualidade de serviço.

Assim, a característica ou variável de estado que, tendo em conta os valores que assume,

traduz em termos quantitativos o desempenho do sistema, designa-se por ID ou medida de

desempenho. Um ID pode ser utilizado como uma medida quantitativa, ou em certos casos

qualitativa, de um aspecto particular do desempenho, ou prestação de serviço, de uma

entidade gestora (Matos et al., 2004).

Os IDs podem ser considerados como elementos chave na definição da eficiência e eficácia da

prestação de serviços por uma entidade gestora. Estes permitem a tomada de consciência por

parte de uma dada entidade gestora em relação a certos aspectos da sua actividade, bem como

do comportamento dos próprios sistemas. Desta forma, é realizada uma avaliação por

comparação com outras entidades gestoras, as quais trabalham com limitações e contextos

semelhantes. Esta avaliação por comparação com outros prestadores de serviços é designada

por benchmarking (Matos et al., 2004).

Assim, os IDs podem ser considerados como uma base de referência para o benchmarking

métrico (metric benchmark) – avaliação de desempenho quantitativa e comparativa. O

benchmarking métrico consiste numa comparação directa com “Bench marks” (valores de

referência). Normalmente, a comparação do desempenho na prestação similar de serviços é

efectuada através de benchmarking de processo (process benchmarking) – analisando

métodos de negócio, comparando a actividade de diversas organizações e procurando

reconhecer as melhores práticas (Matos et al., 2004).

Os IDs podem variar temporalmente, de acordo com as solicitações do sistema, bem como

espacialmente, ou seja, de elemento para elemento. Estes são obtidos através de dados de

monitorização e modelação do sistema em estudo, sendo fixados independentemente do grau

de desenvolvimento socioeconómico, ou mesmo da natureza do sistema institucional em que

determinada entidade gestora trabalha. Permitem, de uma forma genérica, reconhecer e ter em

conta determinados factores relacionados com as características económicas, demográficas,

culturais e climáticas.

É importante que os IDs sejam claramente definidos, com um significado conciso e uma

interpretação única para cada indicador, de fácil compreensão mesmo para não especialistas,

facilmente verificáveis (auditáveis), auto-explicativos e sempre relacionados com áreas e

períodos de tempo bem definidos (Matos et al., 2004).

Os IDs são expressos através de uma razão entre varáveis, podendo ser adimensionais, quando

são apresentados por exemplo em percentagem, bem como intensivos, quando expressem

intensidade (Matos et al., 2004).

Indicadores de Desempenho

52

Assim, cada entidade gestora reúne os valores das variáveis relativas ao exercício do ano

anterior, necessárias ao cálculo dos indicadores de desempenho, para de seguida as enviar à

ERSAR, a Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos. É esta que avalia o

desempenho de cada entidade gestora, em função de determinados valores de referência que

possui, bem como fazendo uma análise comparativa com os indicadores de desempenho

obtidos para as diferentes entidades gestoras. Esta avaliação permite identificar para cada

entidade gestora o melhor ou pior desempenho do sistema.

Os ID são determinados neste contexto, através do conhecimento dos valores da infiltração,

podendo assim verificar de que modo é que esta afecta o desempenho de determinado sistema.

Deste modo, no contexto do projecto APUSS – Assessing Infiltration on the Performance of

Urban Sewer Systems, Alegre e Coelho sugeriram alguns indicadores de desempenho, os

quais permitem caracterizar o desempenho de um dado sistema de drenagem no que se refere

às afluências indevidas em colectores (Coelho et al., 1999).

Os indicadores propostos para avaliar o impacto da infiltração no desempenho dos sistemas de

drenagem separativos domésticos ou unitários são os seguintes (Coelho et al., 1999):

Qinf / Qsc (%) – Utilização da capacidade da secção cheia;

Qinf / Qmts (%) – Proporção do caudal em tempo seco;

Qinf / nº Cvisita (m3/s) – Caudal unitário por câmara de visita;

Qinf / Lcolector (m3/s/km) – Caudal unitário por comprimento do colector;

Qinf / (Lcolector x P) (m3/dia/(cm.km)) – Caudal unitário por área de parede do

colector.

As grandezas utilizadas para o cálculo dos indicadores de desempenho têm o seguinte

significado:

Qinf – caudal de infiltração;

Qsc – caudal de secção cheia do colector;

Qmts – caudal médio diário em tempo seco;

nº Cvisita – número de câmaras de visita;

Lcolector – comprimento do colector (km).

Indicadores de Desempenho CAPÍTULO 4


De seguida é apresentada uma breve explicação para cada um dos indicadores de desempenho

referidos anteriormente.

Qinf / Qsc (%) – Utilização da capacidade da secção cheia: esta medida indica qual é a

percentagem do caudal de infiltração relativamente ao valor do caudal de secção cheia do

colector, que representa a sua capacidade. Permite avaliar a percentagem da capacidade do

colector que é utilizada em consequência da ocorrência de infiltração. Este indicador não

entra em conta com nenhuma das origens possíveis da infiltração. Este valor pode ser obtido

elementarmente (num colector), sectorialmente (num subsistema) ou globalmente (em todo o

sistema). Neste caso é necessário conhecer a capacidade do colector a avaliar, o que não

apresenta dificuldade uma vez conhecida a inclinação, a geometria e o material do colector

em análise. Este indicador fornece informação sobre o desempenho hidráulico, dando um

valor relativo à capacidade do colector em análise mas não traduzindo qualquer informação

sobre a quantidade absoluta de infiltração ocorrida.

Qinf / Qmts (%) – Proporção do caudal em tempo seco: esta medida indica qual é a

percentagem de caudal de infiltração relativamente ao valor do caudal médio diário de tempo

seco. Permite comparar o peso da contribuição do caudal de infiltração relativamente ao

caudal médio diário de tempo seco. No entanto, este indicador não entra em conta com

nenhuma das origens possíveis da infiltração. Este valor pode ser obtido elementarmente

(num colector), sectorialmente (num subsistema) ou globalmente (em todo o sistema). Neste

caso é necessário conhecer o caudal médio de tempo seco escoado pelo colector a avaliar,

dado obtido através de medições ou por estimativa. Este indicador tem o inconveniente de ser

dependente da influência do caudal médio diário de tempo seco. Este indicador, se aplicado

ao caudal que chega à estação de tratamento, permite dar informação sobre o peso que o

caudal de infiltração pode ter nos gastos do tratamento. Neste caso, além de ser usado em

termos de volume pode ser aplicado em termos de percentagem de custos.

Qinf / nº Cvisita (m3/s) – Caudal unitário por câmara de visita: esta medida indica o

caudal médio de infiltração por câmara de visita. Efectivamente, as câmaras de visita são

possíveis origens de infiltração. Assim, para avaliar a influência do número de câmaras de

visita no caudal de infiltração, este valor deve ser determinado em troços de igual

comprimento, por forma a que a influência do comprimento do colector, outra origem de

infiltração, não se sobreponha com a das câmaras de visita. No entanto, este indicador não

entra em conta com a influência da infiltração ao longo do colector, nem nas ligações

domésticas. Este valor pode ser obtido sectorialmente (num subsistema) ou globalmente (em

todo o sistema). Neste caso, é necessário conhecer o número de câmaras de visita que

contribuem para a avaliação em causa, o que pode condicionar a aplicação deste indicador.

Em sistemas onde a infiltração seja predominantemente originada nas câmaras de visita, este

pode ser um indicador importante para avaliar os benefícios de reabilitação.


54

Qinf / Lcolector (m3/s/km) – Caudal unitário por comprimento do colector: esta medida

indica o caudal médio de infiltração que ocorre por km de comprimento do colector. Este

indicador não tem em conta a influência da infiltração nas câmaras de visita, nem nas ligações

domésticas. Este valor pode ser obtido elementarmente (num colector), sectorialmente (num

subsistema) ou globalmente (em todo o sistema). Neste caso, é necessário conhecer o

comprimento total dos colectores que contribuem para a avaliação em causa, o que pode

condicionar a aplicação deste indicador. No entanto, em sistemas onde a infiltração ocorra

predominantemente ao longo do colector pode ser um indicador importante para avaliar os

benefícios de reabilitação.

Qinf / (Lcolector x P) (m3/dia/(cm.km)) – Caudal unitário por área de parede do

colector: esta medida indica o caudal médio de infiltração em função da área de parede do

colector exposta a possíveis infiltrações. Este indicador não entra em conta com a influência

da infiltração nas câmaras de visita, nem nas ligações domésticas. Este valor pode ser obtido

elementarmente (num colector), sectorialmente (num subsistema) ou globalmente (em todo o

sistema). Neste caso, é necessário conhecer o valor total da área longitudinal dos colectores

que contribuem para a avaliação em causa, o que pode condicionar a aplicação deste

indicador. No entanto, em sistemas onde a infiltração ocorra predominantemente ao longo do

colector, pode ser um indicador importante para avaliar os benefícios de reabilitação.

Em Portugal, a ERSAR propôs 6 grupos de indicadores de desempenho para os serviços de

águas residuais, que no total perfazem 182 indicadores (Matos et al., 2004).

No Quadro 4.1 apresentam-se os 6 grupos de indicadores de desempenho propostos, bem

como os códigos correspondentes.

Quadro 4. 1 - Grupos de indicadores de desempenho (Matos et al., 2004)

Grupo de indicadores de

desempenho Código

Indicadores ambientais wEn

Indicadores de recursos humanos wPe

Indicadores infra-estruturais wPh

Indicadores operacionais wOp

Indicadores de qualidade de serviço wQS

Indicadores económico-financeiros wFi



No âmbito da infiltração são importantes apenas 4 dos 6 grupos de indicadores de

desempenho apresentados anteriormente. Os 4 grupos de indicadores de desempenho a

considerar são: os indicadores ambientais, infra-estruturais, operacionais e por fim os de

qualidade de serviço (Matos et al., 2004).

Indicadores ambientais (wEn)

Como o nome assim o indica, os indicadores ambientais avaliam o desempenho da entidade

gestora no que se refere aos impactes ambientais.

Estes são designados de wEn1 a wEn15, sendo o wEn5 o indispensável para a avaliação da

infiltração. Assim, o wEn5 refere-se ao volume de descargas de excedentes originadas por

precipitação (%).

wEn5 é obtido pelo quociente entre o volume total de águas residuais descarregado e o

volume anual de precipitação x 100, durante o período de referência, ou seja:

wEn5 = wA25 / wA26 x 100 (4.1)

sendo:

wA25 – Volume de descargas de excedentes (m3);

wA26 – Volume de precipitação (m3).

Este indicador (wEn5) pode ser calculado para períodos inferiores a um ano, sabendo-se que

se pode incorrer em erros de interpretação, pelo que se considera recomendável dispor de

informação das variáveis para períodos de pelo menos um ano.

Indicadores infra-estruturais (wPh)

Os indicadores infra-estruturais destinam-se a avaliar se as infra-estruturas de drenagem e de

tratamento de água residual ainda dispõem de capacidade suficiente (“encaixe”) para

operarem correctamente e em segurança, garantindo que os seus objectivos de serviço podem

ser atingidos.

Designam-se de wPh1 a wPh12, sendo o wPh6 o necessário para a avaliação em causa. Então,

o wPh6 diz respeito à entrada em carga de colectores em tempo de chuva (%).

Deste modo, este indicador é o resultado do quociente entre o comprimento dos colectores

onde se verificou entrada em carga em tempo de chuva, durante o período de referência, e o

comprimento total da rede de colectores na data de referência x 100, ou seja:


56

wPh6 = wC3 / wC1 x 100 (4.2)

sendo:

wC1 – Comprimento total da rede de colectores (km);

wC3 – Colectores em carga em tempo de chuva (m).

Esta informação pode ser obtida tanto por monitorização como por modelação hidráulica da

rede utilizando dados reais de precipitação. Este indicador pode ser calculado para períodos

inferiores a um ano, sabendo-se que se pode incorrer em erros de interpretação, pelo que se

considera recomendável dispor de informação das variáveis para períodos de pelo menos um

ano. Se o período de referência utilizado for inferior ao ano, as comparações internas devem

ser feitas com prudência e devem ser evitadas comparações com entidades externas.

Indicadores operacionais (wOp)

Os indicadores operacionais destinam-se a avaliar o desempenho da entidade gestora no que

se refere às actividades de operação e de manutenção.

Estes são designados de wOp1 a wOp56, de onde se destacam o wOp30, o wOp31 e o wOp32

como fundamentais para a avaliação da infiltração.

Deste modo:

wOp30 – refere-se à infiltração/exfiltração e ligações indevidas (%);

wOp31 – refere-se a ligações indevidas (m3/km/ano);

wOp32 – refere-se à infiltração (m3/km/ano).

A razão entre o volume de água entrado nos colectores, proveniente de águas subterrâneas ou

de ligações indevidas, deduzido do volume de água saída dos colectores para o solo

envolvente e o (volume de águas residuais domésticas, industriais e comerciais + volume

proveniente de ligações indevidas + volume de infiltração – volume de exfiltração) x 100,

durante o período de referência indica o valor do indicador de desempenho – wOp30, ou seja:

wOp30 = (wD35 + wD36 – wD37) / (wF1 + wD35 + wD36 – wD37) x 100 (4.3)

sendo:

wD35 – Volume de água de ligações indevidas (m3);



wD36 – Volume de água infiltrada (m3);

wD37 – Volume de água exfiltrada (m3);

wF1 – Águas residuais colectadas (m3).

O wOp31 é dado pelo quociente entre o volume de água entrado nos colectores, proveniente

de ligações indevidas durante o período de referência x 365 / período de referência e o

comprimento total da rede de colectores na data de referência, ou seja:

wOp31 = (wD35 x 365 / wH1) / wC1 (4.4)

sendo:


wD35 - Volume de água de ligações indevidas (m3);

wH1 – Duração do período de referência (dia).

Note-se que “ x 365 / duração do período de referência” é uma expressão de conversão de

unidades e não deve ser utilizada para extrapolações. Este indicador pode ser calculado para

períodos inferiores a um ano mas, nesse caso, tanto as comparações externas como internas à

entidade gestora devem ser feitas com prudência.

O wOp32 é obtido pelo quociente entre o volume de água entrado nos colectores, proveniente

de águas subterrâneas x 365 / período de referência e o comprimento total da rede de

colectores na data de referência, ou seja:

wOp32 = (wD36 x 365 / wH1) / wC1 (4.5)

sendo:






períodos inferiores a um ano mas, nesse caso, tanto as comparações externas como internas à

entidade gestora devem ser feitas com prudência.


58

Indicadores de qualidade de serviço (wQS)

Os indicadores de qualidade de serviço medem o nível de serviço prestado aos clientes.

Estes designam-se de wQS1 a wQS29, sendo o wQS11 e o wQS13 os indicadores relativos à

avaliação da infiltração.

Assim:

wQS11 – refere-se à inundação de alojamentos com origem em rede separativa de águas

residuais domésticas em tempo de chuva (n.º/1000 alojamentos/ano);

wQS13 – refere-se à inundação de alojamentos com origem em rede unitária de águas

residuais em tempo de chuva (n.º/1000 alojamentos/ano).

O wQS11 é obtido pelo quociente entre o número de alojamentos afectados por inundações

resultantes da rede separativa de águas residuais domésticas, em tempo de chuva, durante o

período de referência x 365 / período de referência e o número de alojamentos ligados à rede

de drenagem na data de referência x 1000, ou seja:

wQS11 = (wF3 x 365 / wH1) / wC28 x 1000 (4.6)

sendo:

wC28 – Alojamentos ligados à rede de drenagem (n.º);

wF3 – Alojamentos afectados por inundações resultantes da rede separativa de águas residuais

domésticas em tempo de chuva (n.º);


Apenas devem ser incluídas as inundações das redes separativas domésticas da

responsabilidade da entidade gestora. Note-se que as inundações podem afectar alojamentos

que não estão ligados à rede e que, neste caso, devem ser incluídos.



períodos inferiores a um ano, sabendo-se que se pode incorrer em erros de interpretação, pelo

que se considera recomendável dispor de informação das variáveis para períodos de pelo

menos um ano. Se o período de referência utilizado for inferior ao ano, as comparações

internas devem ser feitas com prudência e devem ser evitadas comparações com entidades

externas.

O indicador wQS13 é obtido pelo quociente entre o número de alojamentos afectados por

inundações resultantes da rede unitária de águas residuais, em tempo de chuva, durante o

período de referência x 365 / período de referência e o número de alojamentos ligados à rede

de drenagem na data de referência x 1000, ou seja:



wQS13 = (wF5 x 365 / wH1) / wC28 x 1000 (4.7)

sendo:

wC28 – Alojamentos ligados à rede de drenagem (n.º);

wF5 – Alojamentos afectados por inundações resultantes da rede unitária de águas residuais

domésticas em tempo de chuva (n.º);


Apenas devem ser incluídas as inundações das redes separativas unitárias da responsabilidade

da entidade gestora. Note-se que as inundações podem afectar alojamentos que não estão

ligados à rede e que, neste caso, devem ser incluídos.



períodos inferiores a um ano, sabendo-se que se pode incorrer em erros de interpretação, pelo

que se considera recomendável dispor de informação das variáveis para períodos de pelo

menos um ano. Se o período de referência utilizado for inferior ao ano, as comparações

internas devem ser feitas com prudência e devem ser evitadas comparações com entidades

externas.

A avaliação da prestação de serviços de uma dada entidade gestora, utilizando indicadores de

desempenho, deve ser executada através de uma definição clara e precisa dos objectivos que

se pretende analisar, definindo, em função desses objectivos, os indicadores que se

consideram mais adequados. É em função das particularidades do sistema, das suas principais

falhas, assim como da informação existente, que é escolhido um determinado indicador de

desempenho.

Todos os indicadores de desempenho apresentados anteriormente deverão ser analisados,

testados e aplicados a casos reais.

Os indicadores de desempenho ou medidas de desempenho são uma abordagem importante,

na medida em que é com base nestes que é possível analisar o melhor ou pior desempenho de

uma determinada entidade gestora.

No entanto, este assunto é recente e ainda se encontra em desenvolvimento, ou seja, existem

investigadores a trabalhar nesta área, por forma a propor novos indicadores de desempenho ou

mesmo actualizar os existentes.

O uso de indicadores em geral é ainda problemático, e tem sido objecto de crescente reflexão

nos últimos anos.


60

CAPÍTULO 5


5. ESTUDO DE CASO

5.1 Breve Descrição do Estudo de Caso

O estudo de caso tem como principal objectivo a quantificação das infiltrações directas e

indirectas para duas ETAR, aplicando dois dos métodos abordados anteriormente (Capítulo

3). Os dois métodos utilizados para a quantificação das infiltrações são o método do mínimo

móvel e o método do triângulo. Este estudo foi realizado para a ETAR do Choupal em

Coimbra e para a ETAR da Zona Urbana na Figueira da Foz.

O presente capítulo tem ainda como objectivo calcular alguns dos indicadores de desempenho

abordados no Capítulo 4.

5.2 Análise do Estudo de Caso

5.2.1 ETAR do Choupal

A ETAR do Choupal, em Coimbra, em funcionamento desde 1992 é considerada uma obra

bem conseguida na sua dimensão e estrutura. Esta ETAR encontra-se enquadrada numa zona

verde e recebe a água residual da zona Norte do concelho de Coimbra, da zona Urbana

(centro) e de uma parte da zona Sul.

Figura 5. 1 - ETAR do Choupal

Estudo de Caso

62

5.2.1.1 Método do mínimo móvel

O método do mínimo móvel foi aplicado à ETAR do Choupal com o intuito de estimar as

infiltrações na rede que drena para esta.

Este método baseia-se em medições diárias do caudal afluente à ETAR durante o período

considerado no estudo.

Assim, o respectivo método foi aplicado à ETAR do Choupal (maior do concelho) com base

nas medições diárias do caudal afluente a esta durante o ano de 2010.

Para a aplicação do referido método é necessário ter em conta os seguintes aspectos:

1. Adquirir os registos do caudal diário afluente a uma dada ETAR (neste caso à ETAR

do Choupal) durante o período de estudo considerado (neste caso um ano);

2. Determinar para cada dia o caudal mínimo de águas residuais (mínimo móvel);

3. Determinar o volume de infiltrações directas e indirectas.

Assim, os registos dos caudais diários afluentes à ETAR do Choupal são o ponto de partida

para a aplicação do método do mínimo móvel.

O mínimo móvel corresponde ao caudal mínimo de águas residuais, o qual é obtido tendo em

conta um período de 21 dias (3 semanas). Então, tal como o nome assim o indica, o mínimo

móvel é igual ao menor valor observado num período de 21 dias. Este procedimento é

aplicado ao longo do período de tempo considerado no estudo, neste caso de um ano (365

dias).

Assim, para cada sequência de 21 dias obtém-se o respectivo valor do mínimo móvel (caudal

mínimo de águas residuais), repetindo-se o processo até perfazer o período de tempo

considerado no estudo.

Para quantificar o volume de infiltrações directas e indirectas é necessário determinar o

volume anual afluente à ETAR, o volume de água residual e o volume de água residual com

infiltrações indirectas.

O volume anual afluente à ETAR corresponde ao total do volume diário afluente a esta

durante um ano. Assim, o volume anual afluente à ETAR do Choupal é igual a 12.023.855

m3.

Para estimar o volume de água residual é necessário ter em conta a água facturada (concelho),

a influência da ETAR do Choupal e o factor de afluência.

A água facturada corresponde a toda a água que se consumiu durante o ano de 2010 em todo o

concelho de Coimbra. No ano de 2010 a água facturada no concelho de Coimbra é igual a

10.982.983 m3.

Estudo de Caso CAPÍTULO 5


Considerou-se apenas 70% da água facturada, uma vez que a área de influência da ETAR do

Choupal corresponde a cerca de 70% do município, ou seja, cerca de 70% da população do

município de Coimbra drena as suas águas residuais para a ETAR do Choupal.

Como nem toda a água distribuída atinge a rede de águas residuais, torna-se necessário ter em

conta um factor de afluência à rede. O factor de afluência é definido como o quociente entre o

volume afluente à rede de águas residuais e o volume de água consumida (Marques et al.,

2008). No respectivo estudo adoptou-se 0,8 para o factor de afluência.

O volume de água residual é assim obtido pelo produto entre a água facturada, a influência da

ETAR do Choupal e o factor de afluência (10.982.983 m3 * 70% * 0,8), tomando assim o

valor de 6.150.470 m3.

É com base no volume de água residual que é possível determinar a média diária de água

residual (Figura 5.3).

A média diária de água residual é obtida através do quociente entre o volume de água residual

e o período de tempo considerado no estudo (365 dias).

A média diária de água residual é igual a 16.851 m3/dia.


de águas residuais (mínimo móvel), podendo também ser obtido através do produto entre a

média do mínimo móvel e o período de tempo considerado no estudo (365 dias).

A média do mínimo móvel é igual a 22.924,10 m3/dia (Figura 5.3).

Assim, o volume de água residual com infiltrações indirectas toma o valor de 8.367.297 m3

(22.924,10 m3/dia * 365 dias).

Deste modo, o volume de infiltrações indirectas é obtido pela diferença entre o volume de

água residual com infiltrações indirectas e o volume de água residual.

O volume de infiltrações indirectas toma o valor de 2.216.827 m3 (8.367.297 m

3 - 6.150.470

m3).

O volume de infiltrações directas é obtido pela diferença entre o volume anual afluente à

ETAR do Choupal e o volume de água residual com infiltrações indirectas.

O volume de infiltrações directas toma o valor de 3.656.558 m3

(12.023.855 m3 - 8.367.297

m3).

Estudo de Caso

64

No Quadro 5.1 apresentam-se de forma sintetizada os valores obtidos por aplicação do

método do mínimo móvel.

Quadro 5. 1 - Resultados obtidos por aplicação do método do mínimo móvel

Volume anual afluente à ETAR

(m3)

12.023.855

Volume de água residual (m3) 6.150.470

Média diária de água residual

(m3/dia)

16.851

Média do mínimo móvel (m3/dia) 22.924,10

Volume de água residual com

infiltrações indirectas (m3)

8.367.297

Volume de infiltrações indirectas

(m3)

2.216.827

% de Infiltrações indirectas 18,44

Volume de infiltrações directas

(m3)

3.656.558

% de Infiltrações directas 30,41

O resultado do respectivo método pode ser apresentado através de um hidrograma, tal como

apresentado na Figura 5.2.



Figura 5. 2 - Resultado do método do mínimo móvel para a ETAR do Choupal

Estudo de Caso

66

Através da Figura 5.2 é possível analisar a variação do volume diário afluente à ETAR do

Choupal, o mínimo móvel e a sua média diária, bem como a média diária de água residual.

Pela análise da variação do volume diário afluente à ETAR do Choupal é possível verificar

que existe uma maior afluência de caudal durante os meses de Inverno, existindo uma

diminuição significativa durante os meses de Verão.

Este facto é facilmente compreensível, uma vez que é nos meses de Inverno que existe uma

maior ocorrência de eventos pluviométricos, conduzindo assim à existência de infiltrações

directas. Como parte significativa da rede de Coimbra é unitária, nos meses de Inverno existe

uma maior afluência de caudal à ETAR.

Nos meses de Verão verifica-se uma diminuição significativa do caudal afluente à ETAR do

Choupal, uma vez que no período de Verão existe uma diminuição da ocorrência de eventos

pluviométricos, conduzindo desta forma a uma menor afluência de caudal à ETAR. Outro

aspecto importante é o facto de em Coimbra existir, nos meses de Verão, uma diminuição

significativa do número de pessoas, levando desta forma a que exista um menor volume de

água residual, que por sua vez conduz a uma diminuição do mínimo móvel.

Da Figura 5.2 é possível obter as seguintes conclusões:

a área que se encontra por baixo da linha que representa a média diária de água

residual indica o volume anual de água residual;

a área que se encontra por baixo da linha que representa o mínimo móvel indica o

volume anual de água residual incluindo a infiltração indirecta obtida através do

mínimo móvel;

a área que se encontra por baixo da linha que representa o volume diário indica o

volume anual de água que aflui à ETAR.

5.2.1.2 Método do triângulo

O método do triângulo tem como principal objectivo estimar as várias componentes do caudal

afluente a uma dada ETAR.

Assim, é possível fazer a separação entre o caudal médio de origem doméstica, as infiltrações

directas (escoamento superficial) e indirectas.



A série cronológica dos registos pluviométricos e de caudais diários afluentes à ETAR do

Choupal, no ano de 2010, encontra-se representada na Figura 5.3.

Figura 5. 3 - Diagrama cronológico de caudais medidos na ETAR do Choupal e da

precipitação registada durante o ano de 2010 (eixo inferior - caudal; eixo superior -

precipitação)

Estudo de Caso

68

Da análise do diagrama cronológico de caudais e precipitações é possível verificar que existe

uma clara correspondência do aumento de caudal com as precipitações mais elevadas. Os dias

em que o caudal tende a ser mais elevado são antecedidos por um período de precipitação

mais longo. É ainda possível observar um decaimento generalizado dos caudais na forma de

uma curva de esgotamento, nos dias em que se seguem ao fim da precipitação. Este

decaimento pode ter interpretação no efeito da drenagem rápida na rede.

As parcelas relativas à infiltração directa e indirecta obtêm-se de acordo com a metodologia

apresentada seguidamente.

Com base nas medições diárias do caudal afluente à ETAR do Choupal, durante o ano de

2010, foi possível aplicar o método do triângulo.

Para aplicar o método do triângulo é necessário:

Adquirir os registos do caudal diário afluente a uma dada ETAR (neste caso à ETAR

do Choupal) durante o período de estudo considerado (neste caso um ano);

Determinar, ordenar e representar os caudais diários, registados na ETAR do Choupal,

por ordem crescente de grandeza e em percentagem do valor máximo verificado no

período considerado no estudo (neste caso um ano);

Determinar e representar a percentagem de tempo do período considerado (neste caso

um ano);

Determinar o caudal médio de origem doméstica;

Determinar os dias influenciados por precipitação (percentagem do total);

Determinar a área do gráfico que corresponde à infiltração directa e indirecta.

É com base na ordenação e representação dos caudais diários registados na ETAR, por ordem

crescente de grandeza e em percentagem do valor máximo verificado no período considerado

no estudo, neste caso um ano, que é possível representar a curva de caudais classificados. Esta

possibilita a quantificação dos volumes gerados por cada uma das parcelas, no final de uma

série temporal, através da separação das áreas na curva de caudais classificados que são

equivalentes aos volumes de infiltração indirecta e de infiltração directa.

Sendo o método do triângulo um método gráfico baseado em medições diárias, no eixo

vertical encontra-se representado o volume diário em percentagem do valor máximo

observado e no eixo horizontal a percentagem do tempo no período de um ano (Figura 5.4).

O valor máximo observado dos registos diários do caudal afluente à ETAR do Choupal

durante o ano de 2010 é de 122.882 m3.



O caudal médio de origem doméstica é determinado tendo em conta a média diária de água

residual.

A média diária de água residual é estimada em função do volume de água residual. Este é

quantificado tendo em conta os valores da água facturada no concelho de Coimbra, a

influência da ETAR do Choupal assim como do factor de afluência.

Estes valores foram estimados quando se realizou a aplicação do método do mínimo móvel

para a ETAR do Choupal (Secção 5.2.1.1).

Assim, o volume de água residual toma o valor de 6.150.470 m3 e, por sua vez, a média diária

de água residual é igual a 16.851 m3/dia.

Logo, o caudal médio de origem doméstica é determinado pelo quociente entre a média diária

de água residual e o valor máximo observado (%), tomando o valor de 13,71%.

Da análise dos registos diários do caudal afluente à ETAR do Choupal e da precipitação diária

durante o ano de 2010, é possível contabilizar os dias influenciados por precipitação.

Deste modo, os dias influenciados por precipitação são 272 e os restantes são 93.

Logo, a percentagem de dias com chuva é igual ao quociente entre os dias influenciados por

precipitação e 365 dias (período de tempo considerado no estudo), tomando o valor de

74,52%. A percentagem dos restantes dias é igual a 25,48%.

Na Figura 5.4 os dias influenciados por precipitação são marcados, em percentagem, da

direita para a esquerda, e o ponto de intersecção da respectiva abcissa com a curva de caudais

totais corresponde ao início da linha de separação. O final desta linha corresponde à

intersecção, à direita, com a linha horizontal da componente doméstica onde esta intersecta a

abcissa dos 100%.

Então, as áreas que se encontram acima e abaixo desta linha de separação correspondem,

respectivamente, aos volumes devidos à infiltração directa e à infiltração indirecta.

Na Figura 5.4 é apresentado o resultado da aplicação do método do triângulo para a separação

das componentes de origem doméstica/industrial, infiltração indirecta e infiltração directa

para a ETAR do Choupal no ano de 2010.

Estudo de Caso

70

Figura 5. 4 - Aplicação do método do triângulo para a separação das parcelas do caudal

afluente à ETAR do Choupal



Por análise da Figura 5.4 é possível verificar que a área que se encontra abaixo da linha

característica do caudal de origem doméstica corresponde ao volume anual de água residual

doméstica.

A área compreendida entre a curva de caudais organizados por ordem crescente em

percentagem do máximo observado e a linha horizontal, a qual diz respeito ao caudal médio

de origem doméstica, é equivalente ao volume anual excedente que aflui à ETAR do Choupal

no ano de 2010. O volume anual excedente corresponde ao volume de infiltração directa e ao

volume de infiltração indirecta.

Através do integral do gráfico obtido por aplicação do método do triângulo, é possível

quantificar as infiltrações quer de origem directa quer de origem indirecta.

A área entre o eixo horizontal e a curva de caudais organizados por ordem crescente em

percentagem do máximo observado representa a totalidade do caudal afluente à ETAR. O

quociente entre a área de infiltração directa e a área total do caudal afluente à ETAR

representa a percentagem de infiltração directa afluente à ETAR do Choupal.

A percentagem de infiltração directa é igual a 36,50%.

O quociente entre a área de infiltração indirecta e a área total do caudal afluente à ETAR

representa a percentagem de infiltração indirecta afluente à ETAR do Choupal.

A percentagem de infiltração indirecta é igual a 12,35%.

A área correspondente à infiltração directa é superior à área associada à infiltração indirecta

pelo que, em termos gerais, a contribuição da primeira é mais significativa do que a da

segunda no total do caudal afluente à ETAR.

5.2.1.3 Comparação e interpretação dos resultados

No Quadro 5.2 é possível analisar e comparar a percentagem de infiltração directa e indirecta

obtida por aplicação do método do mínimo móvel e do método do triângulo.

Quadro 5. 2 - Percentagem de infiltrações obtidas pelo método do mínimo móvel e pelo

método do triângulo

Método do mínimo móvel Método do triângulo

Infiltração indirecta (%) 18,44 12,35

Infiltração directa (%) 30,41 36,50

Total (%) 48,85 48,85

Estudo de Caso

72

Por análise do Quadro 5.2 é possível verificar que as percentagens de infiltrações (directas e

indirectas) obtidas pelo método do mínimo móvel diferem um pouco das percentagens de

infiltrações (directas e indirectas) obtidas pelo método do triângulo.

No entanto, face ao que é necessário estimar e aos pressupostos de cada um dos métodos, é

possível afirmar que as diferenças obtidas não são muito significativas.

Por análise do Quadro 5.2 é ainda possível verificar que existe uma grande percentagem de

infiltrações quer de origem directa quer de origem indirecta.

No entanto, são as infiltrações de origem directa que mais se fazem sentir pelo facto da maior

parte da rede que drena para a ETAR do Choupal ser do tipo unitário, isto é, constituída por

uma única rede de colectores, onde são conjuntamente admitidas as águas residuais

domésticas e as águas pluviais (Marques et al., 2008).

Os valores obtidos para as infiltrações indirectas devem-se ao facto de a ETAR do Choupal se

encontrar muito próxima do rio Mondego. Assim, antes da construção do Açude-ponte, o rio

Mondego escoava a cotas inferiores às dos colectores. No entanto, com a construção do

Açude-ponte a cota do rio subiu, originando a subida do nível freático que passou a ser

superior aos colectores. Esta situação pode ser a explicação para a grande afluência de

infiltrações indirectas à rede.



5.2.2 ETAR da Zona Urbana

A ETAR da Zona Urbana, na Figueira da Foz, encontra-se em funcionamento desde 2003.

Esta ETAR, situada na freguesia de Vila Verde, foi dimensionada para receber as águas

residuais domésticas de 70 mil habitantes, servindo actualmente cerca de 35 mil habitantes

(APDA, 2005).

Figura 5. 5 - ETAR da Zona Urbana (Google, s.d.)

5.2.2.1 Método do mínimo móvel

O método do mínimo móvel foi aplicado à ETAR da Zona Urbana com o objectivo de estimar

as infiltrações na rede que drena para esta.

O respectivo método foi aplicado à ETAR da Zona Urbana com base nas medições diárias do

caudal afluente a esta durante o ano de 2010.

O procedimento utilizado na aplicação do método do mínimo móvel para a ETAR da Zona

Urbana é idêntico ao utilizado para a ETAR do Choupal.

Assim, o volume de infiltrações indirectas é obtido pela diferença entre o volume de água

residual com infiltrações indirectas e o volume de água residual. Por sua vez o volume de

infiltrações directas é obtido pela diferença entre o volume anual afluente à ETAR da Zona

Urbana e o volume de água residual com infiltrações indirectas.

Deste modo, é necessário determinar o volume anual afluente à ETAR, o volume de água

residual e o volume de água residual com infiltrações indirectas.

Estudo de Caso

74

O volume anual afluente à ETAR da Zona Urbana corresponde ao total do volume diário

afluente a esta durante o ano de 2010, tomando assim o valor de 2.813.159 m3.

Para estimar o volume de água residual é necessário ter em conta a água facturada na área de

influência da ETAR da Zona Urbana, assim como o factor de afluência.

No ano de 2010, o valor da água facturada na área de influência da ETAR da Zona Urbana é

de 2.386.339 m3.

Adoptou-se o valor de 0,8 para o factor de afluência.

Assim, o volume de água residual é obtido pelo produto entre a água facturada na área de

influência da ETAR e o factor de afluência, isto é, 2.386.339 m3 * 0,8, sendo assim igual a

1.909.071 m3.

Conhecendo o volume de água residual facilmente se determina a média diária de água

residual (Figura 5.6).

A média diária de água residual é obtida pelo quociente entre o volume de água residual e o

período de tempo considerado no estudo (neste caso 365 dias).

A média diária de água residual é igual a 5.230 m3/dia.


de águas residuais (mínimo móvel), podendo também ser obtido pelo produto entre a média

do mínimo móvel e o período de tempo considerado no estudo (neste caso 365 dias).

O mínimo móvel corresponde ao caudal mínimo de águas residuais, o qual é obtido tendo em

conta um período de 21 dias (3 semanas). A média do mínimo móvel toma o valor de

6.155,96 m3/dia (Figura 5.6).

Deste modo, o volume de água residual com infiltrações indirectas é igual a 2.246.925 m3

(6.155,96 m3/dia * 365 dias).

Então, a diferença entre o volume de água residual com infiltrações indirectas e o volume de

água residual tem como resultado o volume de infiltrações indirectas, tomando o valor de

337.854 m3 (2.246.925 m

3 - 1.909.071 m

3).

O volume de infiltrações directas é obtido pela diferença entre volume anual afluente à ETAR

da Zona Urbana e o volume de água residual com infiltrações indirectas, tomando o valor de

566.234 m3 (2.813.159 m

3 - 2.246.925 m

3).



No Quadro 5.3 apresentam-se de forma sintetizada os valores obtidos por aplicação do

método do mínimo móvel para a ETAR da Zona Urbana.

Quadro 5. 3 - Resultados obtidos por aplicação do método do mínimo móvel

Volume anual afluente à ETAR

(m3)

2.813.159

Volume de água residual (m3) 1.909.071

Média diária de água residual

(m3/dia)

5.230

Média do mínimo móvel (m3/dia) 6.155,96

Volume de água residual com


2.246.925

Volume de infiltrações indirectas

(m3)

337.854

% de Infiltrações indirectas 12,01

Volume de infiltrações directas

(m3)

566.234

% de Infiltrações directas 20,13

O método do mínimo móvel para a ETAR da Zona Urbana tem como resultado o hidrograma

apresentado na Figura 5.6.

Estudo de Caso

76

Figura 5. 6 - Resultado do método do mínimo móvel para a ETAR da Zona Urbana



Pela Figura 5.6 é possível analisar a variação do volume diário afluente à ETAR da Zona

Urbana, o mínimo móvel, a média do mínimo móvel, assim como a média diária de água

residual.

É ainda possível analisar que o volume diário afluente à ETAR da Zona Urbana tem um

comportamento mais ou menos idêntico ao longo de todo o ano.

Nos meses de Inverno existe por vezes uma maior afluência de caudal à ETAR pelo facto de

existir uma maior ocorrência de eventos pluviométricos, os quais conduzem à existência de

infiltrações directas.

Nos meses de Verão, em comparação com os meses de Inverno, existe uma diminuição do

caudal afluente à ETAR, uma vez que no período de Verão existe uma diminuição da

ocorrência de eventos pluviométricos conduzindo desta forma a uma menor afluência de

caudal à ETAR. No entanto, é possível verificar que, principalmente nos meses de Julho e

Agosto, existe um aumento gradual do volume diário afluente à ETAR da Zona Urbana.

Sendo a Figueira da Foz uma zona turística, é durante a época balnear que existe uma maior

afluência de pessoas a esta cidade conduzindo desta forma a um aumento do caudal afluente à

ETAR.

Tal como para a ETAR do Choupal, também para a ETAR da Zona Urbana é possível tirar as

seguintes conclusões:

a área que se encontra por baixo da linha que representa a média diária de água

residual indica o volume anual de água residual;

a área que se encontra por baixo da linha que representa o mínimo móvel indica o

volume anual de água residual incluindo a infiltração indirecta obtida através do

mínimo móvel;

a área que se encontra por baixo da linha que representa o volume diário indica o

volume anual de água que aflui à ETAR.

5.2.2.2 Método do triângulo

O método do triângulo foi aplicado à ETAR da Zona Urbana com o intuito de estimar as

várias componentes do caudal afluente a esta (caudal médio de origem doméstica, infiltrações

directas e infiltrações indirectas).

O procedimento utilizado na aplicação do método do triângulo para a ETAR da Zona Urbana

é idêntico ao utilizado para a ETAR do Choupal.

Com base nas medições diárias do caudal afluente à ETAR da Zona Urbana durante o ano de

2010 foi possível aplicar o método do triângulo.

Estudo de Caso

78

A curva de caudais classificados é representada com base na ordenação e representação dos

caudais diários registados na ETAR, por ordem crescente de grandeza e em percentagem do

valor máximo verificado no período considerado no estudo (um ano).

O valor máximo observado dos registos diários do caudal afluente à ETAR da Zona Urbana

durante o ano de 2010 é de 22.624 m3.

O caudal médio de origem doméstica é determinado tendo em conta a média diária de água

residual.

A média diária de água residual foi estimada quando se realizou a aplicação do método do

mínimo móvel para a ETAR da Zona Urbana (Secção 5.2.2.1), sendo igual a 5.230 m3/dia.

Logo, o caudal médio de origem doméstica é determinado pelo quociente entre a média diária

de água residual e o valor máximo observado (%), tomando o valor de 23,12%.

Pelos registos diários do caudal afluente à ETAR da Zona Urbana e com os dados relativos

aos dias de chuva e de sol para o período de um ano, foi possível realizar uma estimativa dos

dias influenciados por precipitação.

Assim, os dias influenciados por precipitação são 200 e os restantes são 165.

Logo, a percentagem de dias influenciados por precipitação é igual ao quociente entre os dias

influenciados por precipitação e 365 dias (período considerado no estudo), tomando o valor

de 54,79%. A percentagem dos restantes dias toma o valor de 45,21%.

Os dias influenciados por precipitação são marcados, em percentagem, da direita para a

esquerda, e o ponto de intersecção da respectiva abcissa com a curva de caudais totais

corresponde ao início da linha de separação (Figura 5.7). O final desta linha corresponde à

intersecção, à direita, com a linha horizontal da componente doméstica onde esta intersecta a

abcissa dos 100%.

Então, as áreas que se encontram acima e abaixo desta linha de separação correspondem,

respectivamente, aos volumes devidos à infiltração directa e à infiltração indirecta.

Na Figura 5.7 é apresentado o resultado da aplicação do método do triângulo para a separação

das componentes de origem doméstica, infiltração indirecta e infiltração directa para a ETAR

da Zona Urbana no ano de 2010.



Figura 5. 7 - Aplicação do método do triângulo para a separação das parcelas do caudal

afluente à ETAR da Zona Urbana

Estudo de Caso

80

Tal como verificado na aplicação do método do triângulo para a ETAR do Choupal

(Figura5.4), também na aplicação do método do triângulo para a ETAR da Zona Urbana

(Figura 5.7) é possível verificar que a área que se encontra abaixo da linha característica do

caudal de origem doméstica corresponde ao volume anual de água residual doméstica.

A área compreendida entre a curva de caudais organizados por ordem crescente em

percentagem do máximo observado e a linha horizontal, a qual diz respeito ao caudal médio

de origem doméstica, é equivalente ao volume anual excedente que aflui à ETAR da Zona

Urbana no ano de 2010. O volume anual excedente corresponde à infiltração indirecta e à

infiltração directa.

A quantificação das infiltrações directas e indirectas é conseguida através do integral do

gráfico obtido por aplicação do método do triângulo (Figura 5.7).

Deste modo, a área entre o eixo horizontal e a curva de caudais organizados por ordem

crescente em percentagem do máximo observado representa a totalidade do caudal afluente à

ETAR.

O quociente entre a área de infiltração directa e a área total do caudal afluente à ETAR

representa a percentagem de infiltração directa afluente à ETAR do Choupal, tomando o valor

aproximado de 16,63%.

O quociente entre a área de infiltração indirecta e a área total do caudal afluente à ETAR

representa a percentagem de infiltração indirecta afluente à ETAR do Choupal, sendo

aproximadamente igual a 15,51%.

5.2.2.3 Comparação e interpretação dos resultados

Através do Quadro 5.4 é possível analisar e comparar a percentagem de infiltração directa e

indirecta obtida por aplicação do método do mínimo móvel e do método do triângulo.

Quadro 5. 4 - Percentagem de infiltrações obtidas pelo método do mínimo móvel e pelo

método do triângulo

Método do mínimo móvel Método do triângulo

Infiltração indirecta (%) 12,01 15,51

Infiltração directa (%) 20,13 16,63

Total (%) 32,14 32,14



Por análise do Quadro 5.4 é possível verificar que as percentagens de infiltrações (directas e

indirectas) obtidas pelo método do mínimo móvel diferem um pouco das percentagens de

infiltrações (directas e indirectas) obtidas pelo método do triângulo.

O método do mínimo móvel e o método do triângulo são métodos diferentes que partem de

pressupostos distintos e, portanto, as diferenças obtidas até são bastante aceitáveis.

Por análise do Quadro 5.4 é ainda possível verificar que a percentagem de infiltrações, quer

de origem directa quer de origem indirecta, são bastante significativas, sendo a percentagem

de infiltração directa superior à percentagem de infiltração indirecta.

O valor existente para a percentagem de infiltrações directas é explicado pelo facto de parte

significativa da rede que drena para a ETAR da Zona Urbana ser do tipo unitário.

A percentagem de infiltrações indirectas é justificada pela proximidade do rio Mondego e do

mar à ETAR da Zona Urbana. Assim, é bastante provável que alguns dos colectores da zona

baixa da cidade estejam implantados a cotas inferiores à da maré, o que poderá ter como

consequência a afluência de infiltrações indirectas à rede.

5.3 Indicadores de Desempenho

O cálculo dos indicadores de desempenho é realizado tendo em conta os volumes obtidos por

aplicação do método do mínimo móvel.

Este cálculo é realizado para a ETAR do Choupal e para a ETAR da Zona Urbana.

No Quadro 5.5 apresentam-se de forma sintetizada os valores obtidos para os volumes de

infiltração directa e de infiltração indirecta, assim como o volume de água residual com

infiltrações indirectas para a ETAR do Choupal e para a ETAR da Zona Urbana.

Quadro 5. 5 - Volumes de infiltração directa e indirecta e volumes de água residual com

infiltrações indirectas obtidos para a ETAR do Choupal e para a ETAR da Zona Urbana

ETAR do Choupal ETAR da Zona Urbana

Volume anual de

infiltrações directas (m3)

3.656.558 566.234

Volume anual de


2.216.827 337.854

Volume anual de água

residual com infiltrações

indirectas (m3)

8.367.297 2.246.925

Estudo de Caso

82

5.3.1 ETAR do Choupal

É com base nos dados relativos à rede que drena para a ETAR do Choupal que é possível

calcular alguns dos indicadores de desempenho abordados no Capítulo 4.

Os dados da rede que drena para a ETAR do Choupal são:

Comprimento total de colectores = 537 km;

Número de câmaras de visita = 17.408;

Diâmetros em todo o sistema: A informação fornecida sobre os diâmetros existentes

ao longo de todo o sistema indica que 85% da rede doméstica apresenta um diâmetro

de 200 mm e os restantes 15% apresentam diâmetros superiores. Assim, assumiu-se

que dos restantes 15%, 10% apresentam um diâmetro de 250 mm e 5% apresentam um

diâmetro de 315 mm.

5.3.1.1 Indicadores de desempenho propostos pela ERSAR

Segundo a ERSAR, para a avaliação dos caudais de infiltração são importantes 4 grupos de

indicadores de desempenho: os indicadores ambientais, os infra-estruturais, os operacionais e

por fim os de qualidade de serviço, tal como abordado no capítulo 4.

Dos 4 grupos de indicadores de desempenho apenas é possível calcular os indicadores

operacionais, uma vez que apenas se dispõe de dados para o cálculo destes.

As variáveis envolvidas no cálculo destes indicadores são:


Devido à falta de dados relativos unicamente ao volume de ligações indevidas (ligações de

águas pluviais a um colector de águas residuais domésticas), calcularam-se os indicadores

com o volume de infiltrações directas.

O volume de infiltrações directas contabiliza o volume de água de ligações indevidas assim

como o volume de água que atinge o colector através das juntas ou fissuras existentes na rede

ou mesmo através das câmaras de visita.

O volume anual de infiltrações directas é igual a 3.656.558 m3.




Por definição, a infiltração consiste na entrada de águas subterrâneas no sistema de drenagem

de águas residuais. Deste modo, assume-se que o volume de água infiltrada é igual ao volume

anual de infiltração indirecta, sendo igual a 2.216.827 m3.


Uma vez que não se dispõe de informação relativa ao volume de água exfiltrada, considerou-

se que este toma um valor nulo.

wF1 – Águas residuais colectadas (m3);

Por definição, água residual colectada é toda a água residual doméstica e/ou industrial,

transportada através da rede de colectores em tempo seco (não inclui a água pluvial resultante

de tempo de chuva). Deste modo assume-se que a água residual colectada é igual ao volume

anual de água residual com infiltrações indirectas, sendo igual a 8.367.297 m3.


O comprimento total da rede de colectores é igual a 537 km.


No respectivo estudo o período de referência é de 1 ano, ou seja, 365 dias.

Com base, na informação apresentada anteriormente é possível determinar os seguintes

indicadores operacionais:




Então:

wOp30 = (wD35 + wD36 – wD37) / (wF1 + wD35 + wD36 – wD37) x 100

(5.1)

Estudo de Caso

84

Substituindo cada uma das variáveis pelos valores apresentados anteriormente obtém-se

wOp30 igual a 41,24%.

wOp31 = (wD35 x 365 / wH1) / wC1 (5.2)

Substituindo, obtém-se wOp31 igual a 6.809,23 m3/km/ano.

wOp32 = (wD36 x 365 / wH1) / wC1 (5.3)

Substituindo, obtém-se wOp32 igual a 4.128,17m3/km/ano.

5.3.1.2 Outros indicadores

Seguidamente são determinados os seguintes indicadores de desempenho:

Qinf / Qsc (%) - esta medida indica qual é a percentagem do caudal de infiltração

relativamente ao valor do caudal de secção cheia do colector, que representa a sua

capacidade;

Qinf / Qmts (%) - esta medida indica qual é a percentagem de caudal de infiltração

relativamente ao valor do caudal médio diário de tempo seco;

Qinf / nº Cvisita (m3/s) - esta medida indica o caudal médio de infiltração por câmara de

visita;

Qinf / (Lcolector x P) (m3/dia/(cm.km)) - esta medida indica o caudal médio de infiltração

em função da área de parede do colector exposta a possíveis infiltrações.

Assim:

Qinf / Qsc (%)

Não se dispõe de informação para o cálculo deste indicador.

Qinf / Qmts (%)

O Qmts representa o valor do caudal médio diário em tempo seco. Este é obtido pelo quociente

entre o volume de água residual com infiltrações indirectas (volume de água residual +

volume de infiltração indirecta) e o período de tempo considerado no estudo, ou seja:



Qmts = 8.367.297 m3/ano / 365 dias Qmts = 22.924,10 m

3/dia

No cálculo do caudal médio diário em tempo seco (Qmts) incluiu-se o caudal de infiltração

indirecta.

Assume-se que o caudal de infiltração (Qinf) é igual à soma do caudal de infiltração indirecta

com o caudal de infiltração directa.

Assim:

Qinf = 2.216.827 + 3.656.558 = 5.873.385 m3/ano = 16.091,47 m

3/dia

Então:

Qinf / Qmts = 16.091,47/22.924,10 Qinf / Qmts = 70,19%

O valor de 70,19% indica a percentagem de caudal de infiltração relativamente ao caudal

médio diário de tempo seco.

Qinf / nº Cvisita (m3/s)

O nº Cvisita representa o número de câmaras de visita, sendo igual a 17.408.

Uma vez que não se dispõe de informação relativa ao caudal que infiltra unicamente pelas

câmaras de visita, calculou-se este indicador com base no caudal de infiltração total. Assim,

assume-se que o caudal de infiltração (Qinf) é igual à soma do caudal de infiltração indirecta


Assim:

Qinf = 2.216.827 + 3.656.558 = 5.873.385 m3/ano = 16.091,47 m

3/dia = 0,186244 m

3/s

Então:

Qinf / nº Cvisita = 0,186244/17.408 Qinf / nº Cvisita = 0,000011m3/s

O valor de 0,000011 m3/s representa o caudal médio de infiltração por câmara de visita.

Qinf / (Lcolector x P) (m3/dia/(cm.km))

Assume-se que o caudal de infiltração (Qinf) é igual ao total do caudal de infiltração, ou seja, à

soma do caudal de infiltração indirecta com o caudal de infiltração directa.

Assim:

Qinf = 2.216.827 + 3.656.558 = 5.873.385 m3/ano = 16.091,47 m

3/dia

Estudo de Caso

86

O Lcolector representa o comprimento do colector (km) sendo igual a 537 km e P refere-se ao

perímetro (cm).

No Quadro 5.6 apresenta-se de forma sintetizada alguns cálculos necessários para a

determinação do indicador de desempenho Qinf / (Lcolector x P).

Quadro 5. 6 - Determinação do (Lcolector x Perimetro)

Diâmetros (mm) Lcolector (km) Perímetro - πD (cm) Lcolector * Perímetro

(cm.km)

Φ200 85% * 537 = 456,45 62,83 28.678,75

Φ250 10% * 537 = 53,70 78,54 4.217,60

Φ315 5% * 537 = 26,85 98,96 2.657,08

Total = 35.553,43

Então:

Qinf / (Lcolector x P) = 16.091,47 / 35.553,43 Qinf / (Lcolector x P) = 0,453 m3/dia/(cm.km)

O valor de 0,453 m3/dia/(cm.km) indica o caudal médio de infiltração em função da área de

parede do colector exposta a possíveis infiltrações.

Segundo o Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de

Drenagem de Águas Residuais (RGSPPDADAR), Decreto Regulamentar nº 23/95, no seu

artigo nº 126, o valor do caudal de infiltração pode considerar-se “Proporcional ao

comprimento e diâmetro dos colectores, nas redes de médios e grandes aglomerados; neste

último caso, quando se trate de colectores recentes ou a construir, podem estimar-se valores

do caudal de infiltração da ordem de 0,500 m3/dia, por centímetro de diâmetro e por

quilómetro de comprimento da rede pública, podendo atingir-se valores de 4 m3/dia, por

centímetro e por quilómetro, em colectores de precária construção e conservação” (MOPTC,

1995)

Assim:

Qinf / (Lcolector x diâmetro) = 16.091,47 / ((456,45*20) + (53,70*25) + (26,85*31,5))

Qinf / (Lcolector x diâmetro) = 1,42 m3/dia/(cm.km)

O valor 1,42 m3/dia/(cm.km) encontra-se dentro do intervalo indicado pelo regulamento (0,5 a

4 m3/dia/(cm.km)).



5.3.2 ETAR da Zona Urbana

É com base nos dados relativos à rede que drena para a ETAR da Zona Urbana que é possível

calcular alguns dos indicadores de desempenho abordados no Capítulo 4.

Os dados da rede que drena para a ETAR da Zona Urbana são:

Comprimento total de colectores = 142 km;

Número de câmaras de visita = 4.238;

Material da rede à entrada da ETAR: PEAD PE80 PN4;

Inclinação da rede à entrada da ETAR: 0,2%;

Diâmetro da rede à entrada da ETAR: DN 710 mm;

Diâmetro ao longo de praticamente todo o sistema: Φ200 mm.

5.3.2.1 Indicadores de desempenho propostos pela ERSAR

Os dados fornecidos sobre rede que drena para a ETAR da Zona Urbana apenas permitem

determinar os indicadores operacionais, tal como acontecia para a ETAR do Choupal.

Os indicadores operacionais propostos pela ERSAR são:




O raciocínio utilizado para o cálculo destes indicadores é idêntico ao utilizado anteriormente

para a ETAR do Choupal.

Seguidamente são apresentados os valores de cada uma das variáveis necessárias para o

cálculo dos indicadores operacionais. Os valores indicados seguidamente para cada uma das

variáveis têm por base os mesmos motivos apresentados anteriormente para a ETAR do

Choupal.

Estudo de Caso

88

As variáveis envolvidas no cálculo dos indicadores operacionais são:


Pelo facto de não existir informação relativa apenas ao volume de ligações indevidas

considera-se que este é igual ao volume anual de infiltrações directas sendo assim igual a

566.234 m3.


Uma vez que a água infiltrada consiste na entrada de águas subterrâneas no sistema de

drenagem de águas residuais, esta considera-se igual ao volume anual de infiltrações

indirectas tomando assim o valor de 337.854 m3.


Uma vez que não se dispõe de informação relativa ao volume de água exfiltrada, considera-se

que este toma um valor nulo.

wF1 – Águas residuais colectadas (m3);

O volume de águas residuais colectadas assume-se igual ao volume anual de água residual

com infiltrações indirectas sendo igual a 2.246.925 m3, uma vez que, entende-se por água

residual colectada toda a água residual doméstica e/ou industrial, transportada através da rede

de colectores em tempo seco (não inclui a água pluvial resultante de tempo de chuva).


O comprimento total da rede de colectores é igual a 142 km.


No respectivo estudo o período de referência é de 1 ano, ou seja, 365 dias.

Então:

wOp30 = (wD35 + wD36 – wD37) / (wF1 + wD35 + wD36 – wD37) x 100

(5.4)

Substituindo cada uma das variáveis pelos valores apresentados anteriormente obtém-se

wOp30 igual a 28,69%.



wOp31 = (wD35 x 365 / wH1) / wC1 (5.5)


wOp32 = (wD36 x 365 / wH1) / wC1 (5.6)


5.3.2.2 Outros indicadores

Tal como para a ETAR do Choupal também para a ETAR da Zona Urbana são determinados

os seguintes indicadores:

Qinf / Qsc (%);

Qinf / Qmts (%);

Qinf / nº Cvisita (m3/s);

Qinf / (Lcolector x P) (m3/dia/(cm.km)).

Assim:

Qinf / Qsc (%)

O Qsc representa o valor do caudal de secção cheia do colector o qual pode ser determinado

através da fórmula de Manning-Strickler:

(5.7)

em que:

– caudal escoado (m3/s);

– área da secção do escoamento ou área molhada (m2);

Sabendo que o diâmetro externo é igual a 710 mm, então o diâmetro interno é igual a 710 – (2

espessura).

Estudo de Caso

90

O material da rede à entrada da ETAR da Zona Urbana é PEAD PE80 PN4. Por análise das

tabelas deste mesmo material sabe-se que a espessura é de 21,8 mm.

Então o diâmetro interno é de 666,4 mm, ou seja, 0,6664 m.

Assim a área é igual:

0,349 m

2 (5.8)

– coeficiente de rugosidade (m1/3

/s);

Em função do material, PEAD PE80 PN4, o coeficiente de rugosidade é igual a 90 m1/3

/s.

– inclinação do colector;

A inclinação da rede à entrada da ETAR é de 0,2%.

=A/Pw – raio hidráulico - quociente entre a área molhada e o perímetro molhado

(m).

ou seja:

0,349 m2;

2,094 m.

Então:

=A/Pw (5.9)

= 0,349/2,094 = 0,167 m

Assim, substituindo na fórmula de Manning-Strickler obtém-se:

m3/s

Assume-se que o caudal de infiltração (Qinf) é igual ao caudal de infiltração total, isto é, à




Assim:

Qinf = 337.854 + 566.234 = 904.088 m3/ano = 2.476,95 m

3/dia = 0,02867 m

3/s

Então:

Qinf / Qsc = 0,02867/ Qinf / Qsc = 6,73%

O valor de 6,73% indica a percentagem do caudal de infiltração relativamente ao valor do

caudal de secção cheia do colector, que representa a sua capacidade.

Qinf / Qmts (%)

O Qmts representa o valor do caudal médio diário em tempo seco. Este é obtido pelo quociente

entre o volume de água residual com infiltrações indirectas (volume de água residual +

volume de infiltração indirecta) e o período de tempo considerado no estudo, ou seja:

Qmts = 2.246.925 m3/ano / 365 dias Qmts = 6.155,96 m

3/dia

No cálculo do caudal médio diário em tempo seco (Qmts) incluiu-se o caudal de infiltração

indirecta.

Assume-se que o caudal de infiltração (Qinf) é igual à soma do caudal de infiltração indirecta


Assim:

Qinf = 337.854 + 566.234 = 904.088 m3/ano = 2.476,95 m

3/dia

Então:

Qinf / Qmts = 2.476,95/6.155,96 Qinf / Qmts = 40,24%

O valor de 40,24% indica a percentagem de caudal de infiltração relativamente ao caudal

médio diário de tempo seco.

Qinf / nº Cvisita (m3/s)

O nº Cvisita representa o número de câmaras de visita, sendo igual a 4.238.

Uma vez que não se dispõe de informação relativa unicamente ao caudal de infiltração que

passa pelas câmaras de visita, calculou-se este indicador com base no caudal de infiltração

total. Assim, assume-se que o caudal de infiltração (Qinf) é igual à soma do caudal de

infiltração indirecta com o caudal de infiltração directa.

Estudo de Caso

92

Assim:

Qinf = 337.854 + 566.234 = 904.088 m3/ano = 2.476,95 m

3/dia = 0,02867 m

3/s

Então:

Qinf / nº Cvisita = 0,0286 / 4.238 Qinf / nº Cvisita = 0,000007 m3/s

O valor de 0,000007 m3/s representa o caudal médio de infiltração por câmara de visita.

Qinf / (Lcolector x P) (m3/dia/(cm.km))

Assume-se que o caudal de infiltração (Qinf) é igual ao total do caudal de infiltração, ou seja, à


Assim:

Qinf = 337.854 + 566.234 = 904.088 m3/ano = 2.476,95 m

3/dia

O Lcolector representa o comprimento do colector (km) sendo igual a 142 km e P refere-se ao

perímetro (cm).

Então:

Qinf / (Lcolector x P) = 2.476,95 / (142*62,83) Qinf / (Lcolector x P) = 0,278 m3/dia/(cm.km)

O valor de 0,278 m3/dia/(cm.km) indica o caudal médio de infiltração em função da área de

parede do colector exposta a possíveis infiltrações.

Segundo o Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de

Drenagem de Águas Residuais (RGSPPDADAR) Decreto Regulamentar nº 23/95, no seu

artigo nº 126 (MOPTC, 1995):

Qinf / (Lcolector x diâmetro) = 2.476,95 / (142*20)

Qinf / (Lcolector x diâmetro) = 0,87 m3/dia/(cm.km)

O valor 0,87 m3/dia/(cm.km) encontra-se dentro do intervalo indicado pelo regulamento (0,5 a

4 m3/dia/(cm.km)), tal como acontecia para a ETAR do Choupal.



5.3.3 Análise comparativa

O Quadro 5.7 apresenta os valores dos indicadores operacionais segundo a ERSAR e o

Quadro 5.8 os valores obtidos para os outros indicadores de desempenho, para a ETAR do

Choupal e da Zona Urbana.

Quadro 5. 7 - Síntese dos valores obtidos para os indicadores de desempenho segundo a

ERSAR

Indicadores de desempenho

(ERSAR) ETAR do Choupal ETAR da Zona Urbana

wOp30 (%) 41,24 28,69

wOp31 (m3/km/ano) 6.809,23 3.987,56

wOp32 (m3/km/ano) 4.128,17 2.379,25

Quadro 5. 8 - Síntese dos valores obtidos para os outros indicadores de desempenho

Outros indicadores de

desempenho ETAR do Choupal ETAR da Zona Urbana

Qinf / Qsc (%) - 6,73

Qinf / Qmts (%) 70,19 40,24

Qinf / nº Cvisita (m3/s) 0,000011 0,000007

Qinf / (LcolectorxP)

(m3/dia/(cm.km))

0,453 0,278

Por análise do Quadro 5.7 é possível verificar que os valores obtidos para os indicadores de

desempenho da ETAR da Zona Urbana tomam valores mais baixos em comparação com os

valores obtidos para os indicadores de desempenho da ETAR do Choupal.

Este resultado deve-se ao facto de tanto a dimensão da rede (câmaras de visita e comprimento

de colectores) como o volume de infiltrações (quer de origem directa quer de origem

indirecta) da ETAR da Zona Urbana tomarem valores mais baixos que os da ETAR do

Choupal.

Estudo de Caso

94

Assim, é a ETAR da Zona Urbana a que apresenta um melhor desempenho, pois, tal como

analisado no Quadro 5.7, os indicadores operacionais apresentam menores valores.

O mesmo acontece com os outros indicadores de desempenho apresentados no Quadro 5.8.

São também os indicadores calculados para a ETAR da Zona Urbana os que apresentam

menores valores, revelando um melhor desempenho.

CAPÍTULO 6


6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Tradicionalmente, a problemática da afluência de caudais de infiltração aos sistemas de

drenagem de águas residuais domésticas/industriais não tem sido considerada como

prioritária. No entanto, o desempenho dos sistemas de drenagem, quer ao nível da sua

eficiência quer ao nível da sua eficácia, vai sendo afectado devido a vários aspectos, tais como

o envelhecimento e deterioração das componentes do sistema, o que conduz a um aumento

significativo dos volumes infiltrados. O aumento significativo da afluência de caudais de

infiltração aos sistemas de drenagem são uma das principais causas da diminuição do seu

desempenho, atingindo os vários aspectos hidráulico, sanitário, ambiental, estrutural e sócio-

económico. As principais consequências destas afluências, quando atingem valores

significativos, são o aumento dos custos de operação, manutenção e, eventualmente, de

investimento, quer em sistemas de drenagem, quer em estações de tratamento de águas

residuais, e a redução da capacidade útil de transporte e tratamento de águas residuais, que

contribui para a ocorrência de inundações, maiores descargas e, consequentemente, poluição

dos solos e meios hídricos. Deste modo, o aumento dos custos operacionais e a influência no

aspecto hidráulico-sanitário conduziu a que várias entidades gestoras dos sistemas de

drenagem de águas residuais analisassem a problemática das infiltrações em sistemas de

drenagem com o objectivo da sua quantificação e redução.

O presente trabalho teve como principal objectivo apresentar um estudo bibliográfico sobre a

afluência de caudais de infiltração em sistemas de drenagem de águas residuais, realizar uma

pesquisa sobre os métodos que permitem estimar esses mesmos caudais, adquirir

conhecimentos sobre os indicadores de desempenho que permitem avaliar o desempenho do

sistema de drenagem no que respeita aos caudais de infiltração e, por fim, aplicar alguns dos

métodos abordados bem como os diversos indicadores de desempenho a dois sistemas de

drenagem reais.

Deste modo, numa primeira fase foram utilizados dois dos métodos abordados (método do

mínimo móvel e método do triângulo) para estimar os caudais de infiltração. O estudo foi

realizado para duas estações de tratamento de águas residuais, nomeadamente, a ETAR do

Choupal em Coimbra e a ETAR da Zona Urbana na Figueira da Foz.

A percentagem total de infiltrações obtida por aplicação do método do mínimo móvel e por

aplicação do método do triângulo para a ETAR do Choupal é de 48,85% e para a ETAR da

Zona Urbana é de 32,14%. Assim, ao efectuar uma análise comparativa entre a percentagem

total de infiltrações obtida para ETAR do Choupal e para a ETAR da Zona Urbana é possível

concluir que a percentagem total de infiltrações na ETAR do Choupal é superior à

percentagem total de infiltrações na ETAR da Zona Urbana. Este facto é facilmente explicado

uma vez que a ETAR do Choupal recebe água residual da zona Norte do Concelho de

Coimbra, da zona Urbana (centro) e de uma parte da zona Sul, isto é, existe uma grande

extensão da rede, o que tem como consequência uma maior ocorrência de infiltrações. Outro

aspecto importante é o facto da maior parte da rede que drena para a ETAR do Choupal ser do

Considerações Finais

96

tipo unitário, assim como o facto da respectiva ETAR se encontrar muito próxima do Rio

Mondego.

Numa segunda fase foi avaliado o desempenho técnico do sistema de drenagem relativamente

à infiltração. Assim, é possível concluir, pelos valores obtidos para cada um dos indicadores

de desempenho, que é a rede da ETAR da Zona Urbana a que apresenta um melhor

desempenho em comparação com a rede da ETAR do Choupal. A rede da ETAR da Zona

Urbana apresenta um melhor desempenho uma vez que o volume de infiltrações obtido (quer

de origem directa quer de origem indirecta) toma valores mais baixos em comparação com o

volume de infiltrações (quer de origem directa quer de origem indirecta) obtido para a rede da

ETAR do Choupal, tendo assim como consequência um melhor desempenho.

De uma forma geral, é possível concluir que os objectivos foram atingidos, e que este trabalho

deu uma contribuição importante para caracterização das infiltrações nos sistemas de

drenagem de águas residuais do nosso país, sensibilizando para o facto de estas afectarem

fortemente o bom desempenho dos sistemas de drenagem de águas residuais.

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