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UNI VERSI DADE ESTADUAL DE CAMPI NASFacu ldade de Engenh ar ia Civ i l , Arqu i t e tu ra e Urban ism oDepar t am en to de A rqu i t e tu r a e Cons t ru o
APOSTI LA
SI STEMA PREDI AL DE ESGOTO SANI TRI O
FONTE: A POSTI LA DA ESCOLA POLI TCNI CA DA USP, DE AUTORI ADE: PROF. DR. DA NI EL C.DOS SANTOS,
PROFa. Dra. MARI NA S. DE OLI VEI RA I LHA EPROF. DR. ORESTES M. GONALVES
l t i m a atu a l i za o : 0 3 / 2 0 0 6
EC-71 2 - I ns ta laes Pred ia is H id r u l icas e San i t r ias1 semestre de 2006
Pro f a. Dr a. : Mar ina S. de Ol ive i ra I lha
BI PED: Mar cus A. S. Cam posPED: Las A. Yw ashim a
Cam pin as, SP
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1. INTRODUOA importncia do Sistema Predial de Esgoto Sanitrio na Construo Civil relaciona-se noapenas com as primordiais necessidades relativas higiene e sade, mas tambm com as
evolutivas noes de conforto, impostas por um dinmico comportamento social.Neste cenrio encontra-se o projetista, cuja misso atender aos anseios sociais, em meio aemergentes avanos tecnolgicos e necessidade mpar de racionalizao, questes estassingulares na competitiva estrutura econmica estabelecida.
Isto posto, oportuno supor que o projetista necessite de informaes bsicas relativas amodernas metodologias de dimensionamento, s inovaes tecnolgicas, assim como dosprincpios tericos que sustentam tanto o convencional quanto o novo.
Inserido nesse contexto, este Texto Tcnico, cujo tema central o Sistema Predial de EsgotoSanitrio (SPES), prope-se a abordar, em nvel de informaes bsicas, diversos temaspertinentes ao referido sistema. Desta forma, inicialmente apresentado o SPES no referente
a sua funo, seus requisitos de desempenho e sua constituio bsica. Os dois itensseguintes, 3 e 4, apresentam noes tericas sobre escoamento dos esgotos e os respectivosfenmenos associados. No item 5, so classificados os SPES. Seguem os itens 6 e 7, os quaisapresentam, respectivamente, o projeto e o dimensionamento, enquanto que o item 8 completao texto, abordando componentes e materiais afins. Anexos acompanham o texto, ilustrando eexemplificando tpicos diversos.
2. APRESENTAO DOS SISTEMAS PREDIAIS DE ESGOTOSSANITRIOS (SPES)
2.1 Funo e Requisitos de DesempenhoO sistema predial de esgoto sanitrio (SPES) um conjunto de tubulaes e acessrios, o qualdestina-se a coletar e conduzir o esgoto sanitrio a uma rede pblica de coleta ou sistemaparticular de tratamento. Alm desta funo bsica, o SPES deve atender aos seguintesrequisitos segundo a norma brasileira NBR 8160 Sistemas prediais de esgotos sanitrios Projeto e execuo (ABNT, 1999):
a) deve ser garantida a qualidade da gua de consumo;
b) permitir o rpido escoamento da gua utilizada e dos despejos introduzidos, evitando aocorrncia de vazamentos e a formao de depsitos no interior das tubulaes;
c) impedir que os gases provenientes do interior do SPES atinjam reas de utilizao;
d) dever haver uma separao absoluta em relao ao sistema predial de guas pluviais.
A contaminao da gua de consumo deve ser evitada, protegendo-se tanto o interior dossistemas de suprimento, como os ambientes receptores.
A necessidade de viabilizar o rpido e seguro escoamento do esgoto sanitrio, assim comogarantir o funcionamento adequado dos fechos hdricos, deve ser considerada desde aconcepo do SPES. A velocidade do escoamento nos trechos horizontais est associada eficincia no transporte dos materiais slidos, evitando que estes venham se depositar nofundo das tubulaes. Nos trechos verticais, a velocidade do escoamento influencia
significativamente nas presses pneumticas desenvolvidas no interior das tubulaes.
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J os fechos hdricos funcionaro adequadamente se os mesmos no se romperem, uma vezque os mesmos impedem que os gases no interior das tubulaes penetrem no ambiente,conforme j comentado. Esta condio de no rompimento ser garantida se as variaes daspresses pneumticas no interior do sistema forem limitadas, conforme o clssico trabalho de
WILY; EATON (1965). Os fenmenos que induzem as variaes das presses pneumticassero discutidos posteriormente.
A separao absoluta do SPES em relao ao sistema predial de guas pluviais deve sergarantida, assegurando a inexistncia de ligao entre tais sistemas.
2.2 Constituio
2.2.1 Subsistemas do Sistema Predial de Esgoto Sanitrio
O SPES pode ser dividido nos seguintes subsistemas:
a) Coleta e Transporte de Esgoto eb) Ventilao.
O subsistema de coleta e transporte composto pelo conjunto de aparelhos sanitrios,tubulaes e acessrios destinados a captar o esgoto sanitrio e conduzi-lo a um destinoadequado.
O subsistema de ventilao, por sua vez, consta de um conjunto de tubulaes e/oudispositivos destinados a assegurar a integridade dos fechos hdricos, de modo a impedir apassagem de gases para o ambiente utilizado, assim como conduzir tais gases atmosfera.
Outra classificao que tem sido freqentemente utilizada considera o sistema de aparelhos
sanitrios independente do de esgoto sanitrio, j que o mesmo consiste em uma interfaceentre aqueles dois sistemas.
Neste documento est sendo considerada a primeira classificao citada, tendo em vista que oescoamento no interior dos aparelhos sanitrio influencia o escoamento no sistema de esgotosanitrio.
Na Figura 1 apresentado um esquema do sistema predial de esgoto sanitrio.
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Onde:CGD: caixa de gordura dupla; CI: caixa de inspeo;RS: ralo seco; R: ralo seco;
CV: coluna de ventilao; Figura 1: Esquema geral do SPES.Fonte: Macintyre, 1996.
2.2.2 Componentes
2.2.2.1 Subsistema de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitrio
a) Aparelhos Sanitrios
Com a funo bsica de coletar os dejetos, os aparelhos sanitrios devem propiciar umautilizao confortvel e higinica por parte do usurio. Entre os aparelhos sanitrios usuais
encontram-se a bacia sanitria, o lavatrio, a banheira, o bid, etc.
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b) Desconectores
Um desconector tem por funo, atravs de um fecho hdrico prprio, vedar a passagem degases oriundos das tubulaes de esgoto para o ambiente utilizado. Tal conteno ocorreatravs da manuteno do referido fecho hdrico por meio do controle das aes atuantessobre o mesmo. Entre estas aes, vale citar a auto-sifonagem, a sifonagem induzida, asobrepresso e a evaporao. Exemplos de desconectores so a caixa sifonada, o ralo sifonadoe os sifes. Observar Figuras 2 e 3.
Figura 2: Bloqueio de gases no desconector.Fonte: Gonalves et al., 2000.
Nota: h = altura do fecho hdrico
Figura 3: Tipologias dos desconectores.Fonte: Gonalves et al., 2000.
As caixas sifonadas recebem o esgoto de vrios ramais de descarga, encaminhando-os para otubo de queda, atravs de um ramal de esgoto (estas definies so apresentadas a seguir)
Anteriormente, dispunha-se apenas de caixas sifonadas onde as entradas (3 para a caixa100x100x50 e 7 para a caixa 150x150x50) estavam dispostas seguindo um determinadongulo (45 ou 90), conforme lista a Figura 4. Atualmente, existe no mercado uma caixasifonada que permite ngulos diferenciados entre as entradas e a sada da mesma, o que evitauma patologia bastante comum nos SPES no Brasil, o aquecimento das tubulaes para aobteno de desvios. Na Figura 5 ilustrada a referida caixa sifonada.
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Figura 4: Caixas Sifonadas com ngulo de 45 ou 90.
Figura 5: Caixas Sifonadas com ngulos diferenciados.
c) Tubulaes
As tubulaes do sistema predial de esgoto sanitrio compreendem os ramais de descarga e deesgoto, tubos de queda, subcoletores e coletores. Suas respectivas definies so as seguintes:
- Ramal de Descarga: Tubulao que recebe diretamente os efluentes dos aparelhossanitrios;
- Ramal de Esgoto: Tubulao, usualmente horizontal, que recebe os efluentes dosramais de descarga, diretamente, ou atravs de um desconector(caixa sifonada, por exemplo);.
- Tubo de Queda: Tubulao vertical para a qual se dirigem os efluentes dos ramais
de esgoto e de descarga;
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- Subcoletor: Tubulao horizontal que recebe efluentes dos tubos de queda e/oudos ramais de esgoto; e
- Coletor: a tubulao horizontal que se inicia a partir da ltima insero dosubcoletor (ou ramal de descarga ou ramal de esgoto) e estende-se
at o coletor pblico ou sistema particular de tratamento edisposio de esgoto.
d) Conexes
Elementos cuja funo interligar tubos, tubos e aparelhos sanitrios, tubos e equipamentos,alm de viabilizar mudanas de direo e dimetro da tubulao. So exemplos o T, ocotovelo, a juno simples, curvas, etc., nos mais variados dimetros, conforme ilustra aFigura 6.
Figura 6: Conexes do sistema predial de esgoto sanitrio.
Os desvios na horizontal das tubulaes do sistema de esgoto sanitrio devem ser efetuadoscom peas com ngulo central igual ou inferior a 45. Em funo disso, as conexesdisponveis no mercado possibilitavam desvios a 45 ou a 90 (vertical ou horizontal).Atualmente, dispe-se de algumas conexes que permitem desvios em ngulos variveis,sempre inferiores a 45, tal como a representada na Figura 7. Este tipo de conexo evita oaquecimento de tubos para a obteno de desvios.
Figura 7: Curvar.
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e) Caixa de Gordura
Trata-se de um dispositivo complementar, cuja finalidade a reteno de substnciasgordurosas contidas no esgoto. Na Figura 8 apresentado um esquema de uma caixa degordura pr-fabricada, em material plstico e na Figura 9 ilustra-se uma caixa de gordura emargamassa.
Figura 8: Caixa de gordura pr-fabricada em material plstico.
Figura 9: Caixa de gordura em argamassa.
f) Dispositivos de Inspeo
So elementos complementares, atravs dos quais tem-se acesso ao interior do sistema, demaneira a possibilitar inspees e desobstrues eventuais. A caixa de inspeo e as conexescom uma das derivaes com um plug ou com um cap so dispositivos de inspeo bastanteusados. A Figura 10 ilustra uma juno simples com um plug.
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Figura 10: Juno simples com plug.
A Figura 11 mostra uma caixa de inspeo em argamassa e a Figura 12 mostra uma caixa deinspeo pr-fabricada, em material plstico.
Figura 11: Caixa de inspeo em argamassa.
Figura 12: Caixa de inspeo pr-fabricada em material plstico
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2.2.2.2 Subsistema de Ventilao
O subsistema de ventilao pode ser composto apenas de ventilao primria ou peloconjunto de ventilao primria e secundria. A ventilao primria constitui-se no
prolongamento do tubo de queda alm da cobertura do prdio, denominado tubo ventiladorprimrio, enquanto que a ventilao secundria consiste de ramais e colunas de ventilao oude apenas colunas de ventilao. No obstante, a ventilao secundria pode ser configuradatambm pela utilizao de dispositivos de admisso de ar, os quais podem substituir ramais ecolunas de ventilao, conforme FERNANDES (1993). A eficincia deste subsistema sersatisfatria na medida em que os fechos hdricos sejam preservados. As definies destescomponentes so as seguintes (ver Figura 13):
- Tubo VentiladorPrimrio:
o prolongamento do tubo de queda alm da cobertura doprdio, cuja extremidade deve ser aberta atmosfera;
- Ramal de Ventilao: Tubulao que conecta o desconector, ramal de descarga ouramal de esgoto coluna de ventilao;
- Coluna de Ventilao: Tubulao vertical que abrange um ou mais andares, com aextremidade superior aberta ou conectada a um barrilete deventilao;
- Barrilete de Ventilao: Consta de uma tubulao horizontal aberta atmosfera, na qualso conectadas as colunas de ventilao, quando necessrio;
- Dispositivos deAdmisso de Ar:
Elementos cuja finalidade a atenuao das flutuaes daspresses pneumticas desenvolvidas no interior das tubulaes.
Figura 13: Componentes do subsistema de ventilao
Fonte: Fernandes, 1993.
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3. TIPOS DE ESCOAMENTOS NO SPES
Os tipos de escoamentos que se estabelecem em um sistema predial de esgoto sanitrio
variam por trechos da configurao. Com relao ao subsistema de coleta e transporte doesgoto sanitrio, nos trechos horizontais (ramais de descarga e de esgoto, subcoletores ecoletores) admite-se que o escoamento seja em canal (ver Figura 14). Nos trechos verticais(tubo de queda), o escoamento anular, isto , uma lmina de gua escoa pelas paredes dotubo em forma de anel e, no interior deste, h escoamento de ar (ver Figura 15). Quanto aosubsistema de ventilao, admite-se que o escoamento de ar desenvolva-se sob regimepermanente e forado.
Figura 14: Trechos horizontais.
Fonte: Fernandes, 1993.
Figura 15: Trechos verticais.Fonte: Fernandes, 1993.
4. FENMENOS OCORRENTES NO SISTEMA PREDIAL DE ESGOTOSANITARIO
4.1 Estabelecimento da Velocidade TerminalConforme j comentado no item anterior, o escoamento de esgoto no tubo de queda considerado anular, isto , o esgoto escoa no formato de um cilindro oco, aderido parede dotubo. A velocidade de escoamento deste cilindro crescente at atingir um valor mximo e
constante, a qual denominada velocidade terminal.
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A distncia ao longo do eixo do tubo de queda, entre o ramal mais a jusante que estcontribuindo (de cima para baixo) e o ponto onde o escoamento atinge a velocidade terminal denominado comprimento terminal. Este comprimento relativamente curto, situando-senormalmente entre 3,0 e 4,0 m.
A determinao da velocidade e comprimento terminais importante para a estimativa dasvazes de ar no ncleo do tubo de queda, conforme ser abordado posteriormente. A Figura16 apresenta o perfil de distribuio de velocidades na seo transversal.
Figura 16: Perfil de distribuio de velocidades.Fonte: Fernandes, 1993.
4.2 Aes sobre os Fechos Hdricos4.2.1 Aes Decorrentes do Escoamento
O escoamento do esgoto nas tubulaes horizontais deve ser a conduto livre e nos trechosverticais deve ser anular, uma vez que deve ser evitado o desenvolvimento de cargashidrostticas no interior das tubulaes, conforme WILY; EATON (1965). Estas restriestambm podem evitar distrbios excessivos das presses pneumticas no interior do sistema,que podem ter origem nos fenmenos de auto-sifonagem, sifonagem induzida e sobrepresso,de acordo com a AMERICAN SOCIETY OF PLUMBING ENGINEERS (ASPE, 1991).
A auto-sifonagem atua sobre um fecho hdrico quando atravs deste ocorre uma descarga.Nesta situao, desenvolve-se uma depresso a jusante do fecho hdrico, o qual poder serrompido, dependendo da magnitude desta depresso. A figura 17 ilustra o desenvolvimentodeste fenmeno.
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atravs das tubulaes nos primeiros andares, podendo atingir os fechos hdricos e,conseqentemente, penetrar nos ambientes.
Figura 18: Sifonagem induzida.Fonte: Graa, 1985.
Figura 19: Sifonagem induzida e sobrepresso.Fonte: Graa, 1985.
4.2.2 Aes Independentes do Escoamento
A evaporao, a tiragem trmica e a ao do vento no topo do tubo de queda so fenmenosque podem atuar nos fechos hdricos independentemente do sistema estar em uso.
A tiragem trmica funo da diferena entre as temperaturas do ar no interior dastubulaes (temperatura interna) e no meio ambiente (temperatura externa). Se a temperaturainterna for superior externa, se desenvolvero depresses pneumticas no interior do tubo dequeda, uma vez que neste caso o ar tende a sair do tubo de queda para atingir o meioambiente. Sendo a temperatura interna inferior externa, inverte-se o sentido do fluxo do ar esobrepresses se estabelecero no interior do tubo de queda. (Figura 20).
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Nota: htq= altura do tubo de queda.
i = densidade do ar interno.
e = densidade do ar externo.
Figura 20: Tiragem trmica no tubo de queda.Fonte: Graa, 1985.
A ao do vento no topo do tubo de queda pode gerar depresses ou sobrepresses no interiordo sistema, o que depende da posio da ponta do tubo de queda em relao cobertura daedificao. A Figura 21 ilustra o fenmeno.
Nota: V = velocidade do vento.Figura 21: Efeito do vento em terminais do tubo de queda.
Fonte: Graa, 1985.
As perdas de fecho hdrico por evaporao dependem do tempo de exposio do mesmo aoambiente (maior tempo de exposio causa maior perda), temperatura e umidade relativa doar ambiental e do coeficiente de evaporao do sifo. Em locais onde associam-se altastemperaturas e baixos valores de umidade relativa do ar, maiores so as perdas porevaporao. Outro fenmeno ainda a ser citado o congelamento do fecho hdrico que podeocorrer em regies de baixa temperatura, inviabilizando assim o escoamento, no sendo
comum no Brasil.
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5. CLASSIFICAO DOS SISTEMAS PREDIAIS DE ESGOTOSSANITRIOS
5.1 Critrio de ClassificaoO critrio bsico de classificao do Sistema Predial de Esgoto Sanitriorefere-se ao tipo de ventilao existente no mesmo. Assim, tem-se as seguintes tipologiasbsicas:
a) SPES com ventilao primria e secundria;
b) SPES apenas com ventilao primria.
Todavia, existem tipologias alternativas, dentre as quais salientam-se:
a)SPES com dispositivos de admisso de ar;b)Sistema Sovent;c) Sistema Gustavsberg.
5.2 Tipologias Bsicas
5.2.1 SPES com ventilao primria e secundria
a) Ventilao atravs do tubo ventilador primrio, coluna e ramais de ventilao.
Esta tipologia encontra-se ilustrada na Figura 22. A linha contnua representa o subsistema decoleta e transporte de esgotos sanitrios (aparelhos sanitrios, ramais de descarga e de esgoto,tubo de queda, subcoletores e coletores). J a linha pontilhada representa o subsistema deventilao. O subsistema de ventilao desta tipologia divide-se em primrio e secundrio.A ventilao primria basicamente a extenso do tubo de queda alm do ramal conectadomais elevado; esta extenso denominada tubo ventilador primrio e sua extremidade fica emcontato com a atmosfera. J a ventilao secundria composta de colunas e ramais deventilao.
b) Ventilao atravs do tubo ventilador primrio e coluna de ventilao.
Esta tipologia, conforme Figura 23, diferencia-se da tipologia anterior apenas pelo fato de noapresentar ramais de ventilao, isto , a ventilao secundria consta somente de umacolunas conectadas ao tubo de queda.
5.2.2 SPES apenas com ventilao primria
Nesta tipologia, h apenas previso da ventilao primria, atravs do prolongamento do tubode queda, conforme anteriormente comentado (Figura 24).
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Figura 22: SPES com ventilao atravs do tubo primrio, coluna e ramais de ventilao.Fonte: Fernandes, 1993.
Figura 23: SPES com ventilao atravs do tubo ventilador primrio e coluna de ventilao. Fonte:Fernandes, 1993.
Figura 24: SPES apenas com ventilao primria.Fonte: Fernandes, 1993.
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5.3 Tipologias Alternativas
5.3.1 SPES com Dispositivos de Admisso de Ar
Conforme FERNANDES (1993), os dispositivos de admisso de ar so utilizados no intuito
de substituir os ramais e colunas de ventilao, equilibrando as presses pneumticas quenormalmente se estabelecem no interior do sistema quando sob solicitao.
Quanto concepo, h dois tipos bsicos de dispositivos de admisso de ar:
vlvulas de admisso de ar sifes auto-ventilados
a) Vlvulas de Admisso de Ar
As vlvulas de admisso de ar, em funo de suas dimenses e pontos de instalao, dividem-se em dois tipos:
- vlvulas de topo de tubo de queda;- vlvulas para ramais.
As vlvulas de topo de tubo de queda possuem dimenses maiores em relao s para ramaise so instaladas de forma a evitar a perfurao dos telhados para a passagem de ventilao. aFigura 25 ilustra uma vlvula para topo de tubo de queda.
Figura 25: Vlvulas de topo de tubo de queda.Fonte: Fernandes, 1993.
As vlvulas para ramais podem ser instaladas no topo do tubo de queda, porm, para ainstalao no tubo de queda h limitaes a serem observadas quanto a somatria dasUnidades de Contribuio de Hunter (UHCs) e do dimetro do tubo de queda. A Figura 26apresenta a estrutura da vlvula para ramais. A Figura 27 apresenta os posicionamentospossveis das vlvulas.
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Figura 26: Componentes da vlvula para ramais.
Fonte: Fernandes, 1993.
Figura 27: Posicionamento das vlvulas.Fonte: Catlogo da Studor.
Ambos os tipos de vlvulas apresentam o mesmo mecanismo de funcionamento, conformepode ser observado na Figura 28. Quando ocorrem depresses pneumticas no interior datubulao, o diafragma abre-se, possibilitando, assim, o acesso de ar para o interior da mesmaequilibrando, consequentemente, a presso pneumtica. Atingido tal equilbrio, o diafragmafecha-se e obstrui a sada dos gases.
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Figura 28: Princpio de funcionamento das vlvulas de admisso de ar.
Fonte: Fernandes, 1993.
b) Sifes Auto-VentiladosConsta de um sifo ao qual acoplado um mecanismo que viabiliza sua auto-ventilaoquando surgem depresses pneumticas no interior dos respectivos ramais, conformeFERNANDES (1993).
5.3.2 Sistema SOVENT
Este sistema, segundo ASPE (1991), composto, basicamente, pelos seguintes componentes(ver Figura 29):
- um ramal de descarga por andar;- tubo de queda nico;
- uma conexo aeradora por andar;- uma conexo deaeradora nas mudanas de direo.
Figura 29: Componentes do sistema SOVENT.Fonte: Fernandes, 1993.
Tanto a conexo aeradora, assim como a deaeradora possuem a funo de equilibrar aspresses pneumticas no interior da tubulao. A conexo aeradora equilibra as presses
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negativas, enquanto os deaeradores aliviam as sobrepresses. Estas conexes encontram-seesquematizadas na Figura 30.
Figura 30: Conexes do sistema Sovent.Fonte: Fernandes, 1993.
5.3.3 Sistema Gustavsberg
O objetivo deste sistema atender os requisitos bsicos de um SPES, viabilizandoconcomitantemente economia no consumo de gua e reduo das quantidades e dimetros dastubulaes. Os componentes deste sistema so os seguintes:
- Bacia sanitria com caixa acoplada de volume reduzido de descarga;- Diafragma instalado entre a bacia sanitria e o ramal de descarga, cuja funo
aumentar a capacidade de sifonagem da bacia;- Tubulaes em PVC, cujos dimetros so reduzidos em conformidade aos volumes
reduzidos de descarga;- Reservatrio com sifo, no qual um certo volume de esgoto ser acumulado,
viabilizando posterior carregamento dos dejetos, de maneira a garantir a auto-limpeza das tubulaes.
A Figura 31 ilustra o detalhe da bacia sanitria com caixa acoplada, reservatrio com sifo ediafragma. O nvel a indica o limite de reservao de guas residuais oriunda de diversosaparelhos sanitrios. A Figura 32 demonstra o funcionamento do referido sistema.
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Figura 31: Componentes do sistema Gustavsberg.
Fonte: Graa, 1985.
Atingido o nvel a, na seguinte descarga o sifo b preenchido de esgoto, a ponto de gerar uma auto-sifonagem no reservatrio.
A ao de auto-sifonagem esvazia o reservatrio; na seqncia, mais ar succionado, ventilando desta forma o sistema.
Figura 32: Funcionamento do sistema Gustavsberg.Fonte: Graa, 1985.
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6. PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ESGOTO SANITRIONeste captulo apresentada, inicialmente, a estrutura bsica de um projeto do sistema predialde esgoto sanitrio. Posteriormente, encontram-se algumas recomendaes tcnicas
relacionadas ao desenvolvimento do projeto propriamente dito.6.1 Estrutura BsicaAs etapas do projeto do SPES so as seguintes:
1) concepo;
2) dimensionamento;
3) elaborao do projeto de produo;
4) quantificao e oramentao;
5) elaborao do projeto como construdo (as built).
Inicialmente, concebe-se o SPES estabelecendo-se uma configurao que dever ter umdesempenho adequado diante das diversas solicitaes previstas. Devem ser consideradas,igualmente nesta fase fatores como a integrao deste sistema com os demais sistemas daedificao, a normalizao vigente, materiais e componentes disponveis no mercado, etc.
Concebido o SPES e definida uma configurao, procede-se o dimensionamento do mesmo,onde as dimenses obtidas devero atender s solicitaes previstas. Concludo odimensionamento do sistema, elabora-se o projeto para a produo, o qual consta desimbologia utilizada, representaes grficas e um conjunto de documentos. A representaogrfica deve conter, basicamente, o seguinte:
- planta baixa da cobertura, do pavimento tipo, do trreo e do subsolo, apresentandoos tubos de queda, ramais, desvios, colunas de ventilao e dispositivos diversos;
- planta baixa do pavimento inferior, apresentando os subcoletores, coletores,dispositivos de inspeo, pontos de emisso dos esgotos sanitrios, entre outrosdetalhes especficos;
- esquema vertical (fluxograma) sem escala, no qual sero apresentados osprincipais componentes do sistema;
- plantas dos ambientes sanitrios apresentando o traado e dimetros dastubulaes, normalmente em escala 1:20;
- detalhes especficos.No Anexo B so apresentadas a simbologia e algumas representaes grficas usualmenteempregadas no projeto dos SPES.
A documentao bsica, por sua vez, a seguinte:
a) memorial descritivo;
b) memria de clculo;
c) especificaes tcnicas;
d) quantificao; e,
e) oramentao.
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Conforme BAZZO e PEREIRA (1993), o memorial descritivo deve apresentar, basicamente,as caractersticas da soluo proposta. As justificativas dos mtodos e tcnicas para atingir talsoluo tambm devem ser apresentadas. A memria de clculo consta da apresentao detodo o dimensionamento e as referncias normativas. As especificaes tcnicas devem
conter, basicamente, a especificao comercial dos materiais e os detalhes construtivos, entreoutras informaes julgadas importantes.
Na seqncia realiza-se a quantificao e a oramentao dos componentes do sistema. Oprojeto as built, por fim, registrar aqueles detalhes executivos que no seguiram o projetode produo visando-se, assim, ter o registro fiel do sistema instalado.
6.2 Recomendaes Gerais
As seguintes recomendaes so de carter geral e esto em conformidade com a NBR-8160(ABNT,1999). Recomendaes mais especficas devem ser observadas na norma citada.
a) Todos os aparelhos sanitrios devem ser protegidos por desconectores, os quais podem
atender apenas um aparelho ou a um conjunto de aparelhos de um mesmo ambiente.b) As caixas sifonadas podem ser utilizadas para a coleta dos despejos de conjuntos deaparelhos sanitrios (lavatrios, bids, chuveiros) de um mesmo ambiente, alm de guasprovenientes de lavagens de pisos; neste caso as caixas sifonadas devem ser providas degrelhas. Quanto s bacias sanitrias, as mesmas j so providas internamente de umdesconector, devendo, assim, ser ligadas diretamente ao tubo de queda (Figura 33).
Figura 33: Bacia sanitria ligada diretamente ao tubo de queda
Fonte: Belinazo, 1993.
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c) Devem ser previstos dispositivos de inspeo nos ramais de descarga de pias de cozinha emquina de lavar louas (ver Figura 34).
Figura 34: Dispositivos de inspeo nos ramais de descarga das pias de cozinhae Mquina de Lavar Roupas.
d) Os tubos de queda devem, sempre que possvel, ser instalados em um nico alinhamento.Quando necessrios, os desvios devem ser feitos com peas com ngulo central igual ouinferior a 90, de preferncia com curvas de raio longo ou duas curvas de 45.
e) Para edifcios de dois ou mais andares, quando os tubos de queda recebem efluentes
contendo detergentes geradores de espuma, pelo menos uma das seguintes solues, a fim deevitar o retorno de espuma para os ambientes sanitrios, deve ser adotada:
- no conectar as tubulaes de esgoto e de ventilao nas regies de ocorrncia desobrepresso;
- atenuar a sobrepresso atravs de desvios do tubo de queda para a horizontal,utilizando uma curva de 90 de raio longo ou duas curvas de 45;
- instalar de dispositivos que evitem o retorno de espuma.
So consideradas regies de sobrepresso (ver Figura 35):
-
o trecho, de comprimento igual a 40 dimetros, imediatamente a montante dedesvio para horizontal, o trecho de comprimento igual a 10 dimetrosimediatamente a jusante do mesmo desvio e o trecho horizontal de comprimentoigual a 40 dimetros imediatamente a montante do prximo desvio;
- o trecho, de comprimento igual a 40 dimetros, imediatamente a montante da basedo tubo de queda e o trecho do coletor ou subcoletor imediatamente a jusante damesma base;
- os trechos a montante e a jusante o primeiro desvio na horizontal do coletor ousubcoletor, com comprimento igual a 40 dimetros e a 10 dimetros,respectivamente;
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- o trecho da coluna de ventilao, para o caso de sistemas com ventilaosecundria, com comprimento igual a 40 dimetros, a partir da ligao da base dacoluna com o tubo de queda ou ramal de esgoto.
Figura 35: Zonas de sobrepresso.
f) Para pias de cozinha e mquinas de lavar louas, devem ser previstos tubos de quedaespeciais com ventilao primria; estes tubos devem descarregar em uma caixa de gordura
coletiva.
g) Recomenda-se o uso de caixas de gordura para efluentes que contenham resduosgordurosos.
h) As pias de cozinha e/ou mquinas de lavar louas instaladas superpostas em vriospavimentos devem descarregar em tubos de queda exclusivos, os quais conduzem os esgotospara caixas de gordura coletivas; sendo vetado o uso de caixas de gordura individuais nosandares.
i) O interior das tubulaes deve ser sempre acessvel atravs de dispositivos de inspeo.
j) Desvios em tubulaes enterradas devem ser feitos empregando-se caixas de inspeo.
l) A extremidade aberta de um tubo ventilador primrio ou coluna de ventilao:
- deve elevar-se verticalmente pelo menos 0,30 m acima da cobertura; todavia,quando esta atender outros fins alm de simples cobertura, a elevao verticaldeve ser, no mnimo, de 2,00 m (ver Figura 36); no sendo conveniente o referidoprolongamento, pode ser usado um barrilete de ventilao.
- deve conter um terminal tipo chamin, t ou outro dispositivo que impea aentrada das guas pluviais diretamente ao tubo de ventilao.
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Figura 36: Prolongamento do tubo de queda e/ou coluna de ventilao.
m) O projeto do subsistema de ventilao deve ser feito de modo a impedir o acesso de esgotosanitrio ao interior do mesmo.
n) O tubo ventilador primrio e a coluna de ventilao devem ser verticais e, sempre quepossvel, instalados em uma nica prumada.
o) Todo o desconector deve ser ventilado. A distncia mxima de um desconector at o pontoonde o tubo ventilador que o serve est conectado consta na Tabela 1.
Tabela 1: Distncia mxima de umdesconector ao tubo ventilador.
Dimetro nominaldo ramal dedescarga DN
Distnciamxima
(m)40 1,0050 1,2075 1,80
100 2,40
p) Toda coluna de ventilao deve ter:
-
dimetro uniforme;- a extremidade inferior ligada a um subcoletor ou a um tubo de queda, em ponto
situado abaixo da ligao do primeiro ramal de esgoto ou de descarga, ou nesteramal de esgoto ou de descarga;
- a extremidade superior situada acima da cobertura do edifcio, ou ligada a umtubo ventilador primrio a 0,15 m, ou mais, acima do nvel de transbordamento dagua do mais elevado aparelho sanitrio por ele servido.1
1 Entende-se por nvel de transbordamento da gua do mais alto dos aparelhos sanitrios aquele referente aosaparelhos sanitrios com seus desconectores ligados a tubulao de esgoto primrio (bacias sanitrias, pias decozinha, tanques de lavar, etc) excluindo-se aparelhos sanitrios que despejem em ralos sifonados de piso. No
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q) Quando no for conveniente o prolongamento de cada tubo ventilador at acima dacobertura, pode ser usado um barrilete de ventilao.
r) As ligaes da coluna de ventilao aos demais componentes do sistema de ventilao oudo sistema de esgotos sanitrios devem ser feitas com conexes apropriadas:
- quando feita em uma tubulao vertical, a ligao deve ser executada por meio dejuno a 45;
- quando feita em uma tubulao horizontal, deve ser executada acima do eixo datubulao, elevando-se o tubo ventilador de uma distncia de at 0,15 m, ou mais,acima do nvel de transbordamento da gua do mais alto dos aparelhos sanitriospor ele ventilados, antes de ligar-se a outro tubo ventilador, respeitando-se o quese segue:
a ligao ao tubo horizontal deve ser feita por meio de t 90 ou juno 45,com a derivao instalada em ngulo, de preferncia, entre 45 e 90 em relao
ao tubo de esgoto, conforme a Figura 37; quando no houver espao vertical para a soluo apresentada no item acima,
podem ser adotados ngulos menores, com o tubo ventilador ligado somente porjuno 45 ao respectivo ramal de esgoto e com seu trecho inicial instalado emaclive mnimo de 2%;
a distncia entre o ponto de insero do ramal de ventilao ao tubo de esgoto eo cotovelo de mudana do trecho horizontal para a vertical deve ser a mais curtapossvel.
s) Quando no for possvel ventilar o ramal de descarga da bacia sanitria ligada diretamente
ao tubo de queda, o tubo de queda pode ser ventilado imediatamente abaixo da ligao doramal da bacia sanitria (ver Figura 38).
t) dispensada a ventilao do ramal de descarga de uma bacia sanitria ligada atravs deramal exclusivo a um tubo de queda a uma distncia mxima de 2,40m , desde que essetubo de queda receba, do mesmo pavimento, imediatamente abaixo, outros ramais de esgotoou de descarga devidamente ventilados, conforme Figura 39.
u) Bacias sanitrias instaladas em bateria devem ser ventiladas por um tubo ventilador decircuito ligando a coluna de ventilao ao ramal de esgoto na regio entre a ltima e apenltima bacia sanitria, conforme a Figura 40. Deve ser previsto um tubo ventiladorsuplementar a cada grupo de, no mximo, oito bacias sanitrias, contadas a partir da mais
prxima ao tubo de queda.
devem ser considerados como pontos mais altos de transbordamento as grelhas dos ralos sifonados de piso,quando o ramal a ser ventilado serve tambm para outros aparelhos no ligados diretamente aos mesmos.
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Figura 37: Ligao de ramal de ventilao.
Figura 38: Ligao de ramal de ventilao. Impossibilidade de ventilao do ramal dedescarga da bacia sanitria.
Figura 39: Dispensa de ventilao de ramal de descarga de bacia sanitria.
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Figura 40: Ventilao em circuito.
7. DIMENSIONAMENTOAs tubulaes do SPES podem ser dimensionadas pelo Mtodo das Unidades de Hunter deContribuio (UHC) ou pelo Mtodo Racional devendo, em qualquer um dos casos, serrespeitados os dimetros mnimos dos ramais de descarga apresentados na Tabela 2,apresentada na seqncia.
7.1 Mtodo das Unidades de Hunter de Contribuio (UHC)
Este mtodo baseia-se na atribuio de Unidades de Hunter de Contribuio (UHC) para cadaaparelho sanitrio integrante do SPES em questo. Tais unidades constam na NBR8160/1999, e encontram-se reproduzidos na Tabela 2. Definidas as UHC dos aparelhos
sanitrios integrantes do sistema, inicia-se o dimensionamento dos demais componentes,conforme ser apresentado a seguir. No anexo C encontra-se um exemplo dedimensionamento.
7.1.1 Subsistema de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitrio
a) Tubulaes
- Ramais de Descarga:
Para os ramais de descarga devem ser adotados, no mnimo, os dimetros apresentados naTabela 2. Para aparelhos no relacionados nesta tabela, devem ser estimadas as UHCcorrespondentes e o dimensionamento deve ser feito pela Tabela 3.
- Ramais de esgoto:
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Neste caso, deve ser utilizada a Tabela 4. Recomenda-se ainda, com relao s declividadesmnimas:
- 2% para tubulaes com dimetro nominal (DN) igual ou inferior a 75, e
- 1% para tubulaes com dimetro nominal (DN) igual ou superior a 100.
- Tubos de Queda
Os tubos de queda devem ser dimensionados pela somatria das UHC conforme a Tabela 5.
Todavia, quando apresentarem desvios da vertical, os tubos de queda devem serdimensionados da seguinte forma:
I) quando o desvio formar ngulo inferior a 45 com a vertical, o tubo de queda dimensionado pela Tabela 5;
II) quando o desvio formar ngulo superior a 45 com a vertical, deve-se dimensionar:
a parte do tubo de queda acima do desvio como um tubo de queda independente,com base no nmero de unidades Hunter de contribuio dos aparelhos acima dodesvio, de acordo com a Tabela 5; e a parte horizontal do desvio de acordo com aTabela 6, uma vez que, neste caso, o trecho tratado como subcoletor;
a parte do tubo de queda abaixo do desvio com base no nmero de unidadesHunter de contribuio de todos os parelhos que descarregam neste tubo de queda,de acordo com a Tabela 5, no podendo o dimetro adotado, neste caso, ser menordo que o da parte horizontal. Ver a figura 33, a qual ilustra a geometria dos desviose opes de ventilao.
Figura 33: Desvios do tubo de queda.Fonte: ABNT, 1999.
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- Coletor Predial e Subcoletores
O coletor predial e os subcoletores podem ser dimensionados pela somatria das UHCconforme a Tabela 6. O coletor predial deve ter, no mnimo, um DN igual a 100.
No dimensionamento do coletor predial e dos subcoletores em prdios residenciais, deveser considerado apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro para a somatria donmero de unidades Hunter de contribuio. Nos demais casos, devem ser considerados todosos aparelhos contribuintes para o clculo do nmero de UHC.
Tabela 2: Unidades de Hunter de Contribuio dos aparelhos sanitrios e dimetronominal mnimo dos ramais de descarga.
Aparelho sanitrioNmero de
Unidades deHunter de
Contribuio
Dimetro nominalmnimo do ramal de
descarga
DNbacia sanitria 6 100(1)
banheira de residncia 2 40
bebedouro 0,5 40
bid 1 40
chuveiro de residncia 2 40
coletivo 4 40
lavatrio de residncia 1 40
de uso geral 2 40
mictrio vlvula de descarga 6 75
caixa de descarga 5 50
descarga automtica 2 40
de calha 2 (2) 50
pia de cozinha residencial 3 50
pia de cozinha industrial preparao 3 50
lavagem de panelas 4 50
tanque de lavar roupas 3 40
mquina de lavar louas 2 50(3)mquina de lavar roupas 3 50 (3)(1) O dimetro nominal DN mnimo para o ramal de descarga de bacia sanitria pode ser reduzido para DN75, caso
justificado pelo clculo de dimensionamento efetuado pelo mtodo hidrulico apresentado no anexo B e somentedepois da reviso da norma NBR 6452:1985 (aparelhos sanitrios de material cermico) pela qual os fabricantesdevem confeccionar variantes das bacias sanitrias com sada prpria para ponto de esgoto de DN75, semnecessidade de pea especial de adaptao.
(2) Por metro de calha considerar como ramal de esgoto (ver Tabela 5)
(3) Devem ser consideradas as recomendaes dos fabricantes.
Fonte: ABNT, 1999.
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Tabela 3: Unidades de Hunter de contribuio paraaparelhos no relacionados na Tabela 2.
Dimetro nominal mnimodo ramal de descarga
Nmero de unidades deHunter de contribuio
(DN) (UHC)
40 2
50 3
75 5
100 6
Fonte: ABNT, 1999.
Tabela 4: Dimensionamento de ramais de esgoto.
Dimetro nominal do tubo(DN)
Nmero mximo deUnidades de Hunter de
Contribuio(UHC)
40 3
50 6
75 20
100 160
Fonte: ABNT, 1999.
Tabela 5: Dimensionamento de tubos de queda.
Nmero mximo de Unidades de Hunter de Contribuio(UHC)
Dimetronominal do tubo
(DN) Prdio de at 03 pavimentosPrdio com mais de 03
pavimentos
40 4 8
50 10 24
75 30 70100 240 500
150 960 1900
200 2200 3600
250 3800 5600
300 6000 8400
Fonte: ABNT, 1999.
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Tabela 6: Dimensionamento de subcoletores e coletor predial.
Dimetro nominaldo tubo
(DN)
Nmero mximo de Unidades Hunter de Contribuio emfuno das declividades mnimas
(%)0,5 1 2 4
100 --- 180 216 250
150 --- 700 840 1000
200 1400 1600 1920 216
250 2500 2900 3500 840
300 3900 4600 5600 1920
400 7000 8300 10000 3500
Fonte: ABNT, 1999.
b) Desconectores
Os desconectores devem atender aos seguintes requisitos:
I) ter fecho hdrico com altura mnima de 0,05 m;
II) apresentar orifcio de sada com dimetro igual ou superior ao do ramal de descarga a eleconectado.
As caixas sifonadas devem ser dimensionadas conforme a Tabela 7.
Tabela 7: Dimensionamento das caixas sifonadas.
Dimetro Nominal DN(mm)
Valor mximo deUHC a montanteda caixa sifonada
100 06125 10150 15
Fonte: ABNT, 1999.
No caso das caixas sifonadas especiais, o fecho hdrico deve ter altura mnima de 0,20 m; as
mesmas devem ser fechadas hermeticamente com tampa facilmente removvel e o orifcio desada deve ter o dimetro nominal, de no mnimo 75.
c) Dispositivos Complementares
c.1) Caixas de Gordura
As caixas de gordura so dimensionadas em funo do nmero de cozinhas por elasatendidas. Desta forma, assim procede-se:
- para a coleta de apenas uma pia de cozinha pode ser usada a caixa de gordurapequena;
- para a coleta de uma ou mais cozinhas deve ser usada, pelo menos, a caixa degordura simples;
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- para a coleta de duas a doze cozinhas deve ser usada, pelo menos, a caixa degordura dupla;
- para a coleta de mais de doze cozinhas, ou ainda, para cozinhas de restaurantes,escolas, hospitais, quartis, etc. devem ser previstas caixas de gordura especiais.
A tipologia das caixas de gordura em funo de suas dimenses caractersticas apresentadana Tabela 8.
Tabela 8: Tipologia das caixas de gordura em funo das dimenses caractersticas
TipologiaCaractersticasCaixa deGorduraPequena(CGP)
Caixa deGorduraSimples(CGS)
Caixa deGordura
Dupla(CGP)
Caixa deGorduraEspecial(CGE)
dimetro interno(m) 0,30 0,40 0,60 ----
parte submersa do septo(m) 0,20 0,20 0,35 0,40
capacidade de reteno( l ) 18,00 31,00 120,00
dimetro nominal datubulao de sada (mm) 75 75 100 100
Fonte: ABNT, 1999.
Com relao a caixa de gordura especial (CGE), prismtica de base retangular, as seguintescaractersticas devem ainda ser apresentadas:
- o volume da cmara de reteno de gordura obtido pela frmula:
V = 2N + 20
Onde:N - nmero de pessoas servidas pelas cozinhas que contribuem para a caixa de gorduraV - volume em litros- a altura molhada deve ser de 0,60 m;- a distncia mnima entre o septo e a sada deve ser de 0,20 m.
b) Dispositivos de Inspeo
b.1) Caixas de Inspeo:
A caixa de inspeo um dispositivo destinado a permitir a inspeo, limpeza, desobstruodas canalizaes, a juno de coletores e a mudana de declividade.
b.2) Caixas de Passagem:
Caixas de passagem so dispositivos que permitem a inspeo, limpeza e desobstruo dascanalizaes de esgoto. So caixas de inspeo com apenas uma entrada e uma sada para oesgoto. Quando cilndricas, devem ter dimetro mnimo de 0,15 m e, quando prismticas debase poligonal, permitir na base a inscrio de um crculo de dimetro mnimo de 0,15 m; as
mesmas devem possuir grelha ou tampa cega, e uma altura mnima de 0,10 m.
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c) Instalao de Recalque
Esta instalao utilizada para recalcar os esgotos acumulados em caixas coletoras situadasabaixo do nvel da rede pblica de esgoto, provenientes de aparelhos sanitrios e dedispositivos instalados nesse nvel. A caixa coletora, disposta de modo a receber todo oesgoto por gravidade, sendo que, a partir dela, recalca-se o esgoto para o coletor predial oudispositivo de tratamento de esgotos por meio de bombas.
O dimensionamento da instalao de recalque dever considerar aspectos como a capacidadeda bomba, que dever atender vazo mxima provvel de contribuio dos aparelhos edispositivos instalados que possam estar em funcionamento simultneo, o tempo de detenodo esgoto na caixa e o intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas do motor.
Quanto ao dimensionamento da caixa coletora, a mesma deve ter a sua capacidade calculadade modo a evitar a freqncia exagerada de partidas e paradas das bombas por um volumeinsuficiente, bem como a ocorrncia de estado sptico por um volume exagerado.
O volume til da caixa coletora (Vu), ou seja, o volume compreendido entre o nvel mximo eo nvel mnimo de operao da caixa (faixa de operao da bomba), pode ser determinadoatravs da seguinte expresso:
Q x tVu = ---------------
4
Onde:Q = capacidade da bomba, em m3/ min, determinada em funo da vazo afluente de esgotos
caixa coletora;t = intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas do motor, em min.
O tempo de deteno do esgoto na caixa coletora (d) pode ser determinado a partir daseguinte equao:
Vtd = ----------
q
Onde:d = tempo de deteno, em min.Vt = volume total da caixa coletora, em m3.q = vazo mdia de esgoto afluente, em m3/ min.
O tempo de deteno do esgoto na caixa no deve ultrapassar 30 minutos. Quando receberefluentes de bacias sanitrias, a caixa coletora, deve possuir uma profundidade mnima de0,90 m, a contar do nvel da geratriz inferior da tubulao afluente mais baixa. O fundo deveser suficientemente inclinado para impedir a deposio de materiais slidos quando a caixafor esvaziada completamente. A caixa coletora tambm deve ser ventilada por um tuboventilador primrio, independente de qualquer outra ventilao utilizada no edifcio. Por outrolado, caso a caixa coletora no receba efluentes de bacias sanitrias, a profundidade mnima aser considerada de 0,60 m.
As tubulaes de suco devem ser uma para cada bomba e possuir dimetro uniforme enunca inferior aos das tubulaes de recalque. J as tubulaes de recalque devem atingir um
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nvel superior ao da rede de maneira que impossibilite o refluxo dos esgotos, devendo serprovidas de dispositivos para este fim.
recomendvel que a capacidade da bomba seja considerada como sendo igual a duas vezesa vazo afluente de esgotos sanitrios e que o intervalo entre duas partidas consecutivas domotor no seja inferior a 10 minutos, no sentido de se preservar os equipamentoseletromecnicos de freqentes esforos de partida.
7.1.2) Componentes do Subsistema de Ventilao
So apresentados a seguir os critrios a serem coletados para o dimensionamento do sistemade ventilao secundria.
a) Ramal de Ventilao: os dimetros mnimos a serem utilizados constam na Tabela 9;
b) Coluna de Ventilao: Os dimetros nominais mnimos so apresentados na Tabela 10, emfuno das UHC e do comprimento. Este comprimento medido desde a extremidade
superior da coluna, que se encontra em contato a com atmosfera at sua base, no encontrocom o tubo de queda;
c) Barrilete de Ventilao: Os dimetros nominais mnimos so apresentados na Tabela 10. Onmero de UHC de cada trecho a soma das unidades de todos os tubos de queda servidospelo trecho e o comprimento a considerar o mais extenso, da base da coluna de ventilaomais distante da extremidade aberta do barrilete at essa extremidade;
Tabela 9: Dimensionamento de ramais de ventilao
Grupo de aparelhos sem bacias
sanitrias
Grupo de aparelhos com bacias sanitrias
Nmero deUnidades Hunterde Contribuio
Dimetro nominaldo ramal deventilao
Nmero de UnidadesHunter de
Contribuio
Dimetro nominaldo ramal deventilao
at 12 40 at 17 50
13 a 18 40 18 a 60 75
19 a 36 50 --- ---
Fonte: ABNT, 1999.
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Tabela 10: Dimensionamento de colunas e barriletes de ventilao
Dimetro nominal mnimo do tubo de ventilao
40 50 75 100 150 200 250 300
Dimetronominal do
tubo de quedaou do ramal deesgoto(DN)
Nmero deUnidades
Hunter deContribuio
(UHC) Comprimento permitido (m)
40 8 46 -- -- -- -- -- -- --
40 10 30 -- -- -- -- -- -- --
50 12 23 61 -- -- -- -- -- --
50 20 15 46 -- -- -- -- -- --
75 10 13 46 317 -- -- -- -- --
75 21 10 33 247 -- -- -- -- --
75 53 8 29 207 -- -- -- -- --
75 102 8 26 189 -- -- -- -- --
100 43 -- 11 76 299 -- -- -- --
100 140 -- 8 61 229 -- -- -- --
100 320 -- 7 52 195 -- -- -- --
100 530 -- 6 46 177 -- -- -- --
150 500 -- -- 10 40 305 -- -- --
150 1100 -- -- 8 31 238 -- -- --
150 2000 -- -- 7 26 201 -- -- --150 2900 -- -- 6 23 183 -- -- --
200 1800 -- -- -- 10 73 286 -- --
200 3400 -- -- -- 7 57 219 -- --
200 5600 -- -- -- 6 49 186 -- --
200 7600 -- -- -- 5 43 171 -- --
250 4000 -- -- -- -- 24 94 293 --
250 7200 -- -- -- -- 18 73 225 --
250 11000 -- -- -- -- 16 60 192 --
250 15000 -- -- -- -- 14 55 174 --300 7300 -- -- -- -- 9 37 116 287
300 13000 -- -- -- -- 7 29 90 219
300 20000 -- -- -- -- 6 24 76 186
300 26000 -- -- -- -- 5 22 70 152
Fonte: ABNT, 1999.
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7.2 Dimensionamento Racional
(Texto elaborado a partir de ILHA; SANTOS (1994))
O dimensionamento racional visa flexibilizar a atuao do projetista do SPES, outorgando aomesmo um poder de deciso maior do que aquele proporcionado pela metodologiaconvencional. Acredita-se que tal flexibilizao auxilie substancialmente as emergentesnecessidades de racionalizao e otimizao na Construo Civil.
Este dimensionamento racional consta basicamente em estabelecer, em princpio, umaconfigurao inicial para o SPES apenas com ventilao primria; na seqncia, segue-se coma determinao probabilstica das vazes de projeto, caracterizao das vazes de descargados aparelhos sanitrios, dimensionamento das tubulaes e a verificao da suficincia daventilao primria. Caso esta no seja suficiente, altera-se a geometria da configuraoinicial proposta ou concebe-se para a mesma a ventilao secundria. Caber ao projetista adefinio da melhor soluo. A idia que esta metodologia racional seja suficientementeabrangente, oferecendo ao projetista condies de trabalhar as diversas variveis de projeto,isto , flexibilidade. A escolha do tipo de bacia sanitria, por exemplo, poder estar definindoo nvel de ventilao necessria.
7.2.1) Apresentao do Dimensionamento Racional
A seguir ser abordada a determinao probabilstica da vazo de projeto e o equacionamentoracional propriamente dito, onde equaes bsicas da hidrulica e algumas de suas variantesso utilizadas. Diversas formulaes especficas desenvolvidas por pesquisadores do assuntoso consideradas como, por exemplo, a determinao da velocidade e comprimento terminais,a capacidade do tubo de queda , entre outras. Por ltimo ser apresentada a idia bsica do
modelo matemtico para verificar a necessidade da ventilao secundria, este desenvolvidopor GRAA (1985).
a) Vazo de Projeto
Uma postura adequada para determinar a vazo de projeto consider-la como funo dasimultaneidade de uso e da tipologia dos aparelhos sanitrios. H diversos mtodosprobabilsticos desenvolvidos para determinar a simultaneidade de uso, muitos deles baseadosnas distribuies normal, binomial e multionomial. Entre estes mtodos, pode-se citar ostrabalhos de Hunter, Webster, Courtney, Konen e Murakawa, conforme GONALVES(1986). Este autor tambm desenvolveu um modelo probabilstico o qual aberto para aentrada de diversos dados especficos da realidade de cada projeto. importante tambm
salientar que tais mtodos estatsticos permitem ao projetista estabelecer qual o nvel deconfiana que o mesmo deseja trabalhar. Quanto ao levantamento da tipologia dos aparelhossanitrios, mais especificamente as bacias sanitrias, cresce em importncia a escolhas debacias eficientes mas de reduzido consumo de gua, conforme ROCHA (1992).
b) Equacionamento
b.1) Dimensionamento o Subsistema de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitrio.
O escoamento no tubo de queda considerado anular, isto , o esgoto escoando pelas paredesdo tubo de queda na forma de um cilindro co onde circula ar. Em qualquer seo transversaldeste escoamento, a razo entre a seo de gua e a seo de ar deve situar-se entre 1/4 e 1/3,de maneira a evitar que o escoamento preencha totalmente a seo transversal, condio estaque perturbaria sensivelmente as presses de ar no interior do sistema.
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40
O dimetro do tubo de queda pode ser determinado a partir da seguinte equao:
0,116 n3/8 Qtq3/8dtq = --------------------------- (01)
to5/8
Onde:
dtq= dimetro interno do tubo de queda, em m;Qtq= vazo de projeto no tubo de queda, em l/s;
n = coeficiente de Manning, em s/m1/3 ;
to = taxa de ocupao de gua durante o escoamento no tubo de queda.
Esta equao uma variante da equao de Manning para escoamento anular e permanente,onde o valor de Qtq aquele onde ocorre a velocidade terminal. Sendo o escoamento no tubode queda anular, o valor do to pode ser expresso da seguinte forma:
to = Se / Stq
Onde:Se = rea da seo transversal da coroa circular por onde escoa a gua no tubo de queda;Stq = rea da seo transversal do tubo de queda
A fim de se garantir a manuteno do escoamento anular no tubo de queda, recomenda-seutilizar to entre 1/4 e 1/3 conforme, comentado anteriormente. A velocidade terminal tem aseguinte formulao, conforme SWAFFIELD; CAMPBELL (1995):
Vt = 13 (Qtq / dtq) 2/5 (03)
Onde:Vt = velocidade terminal, em m/s;dtq = dimetro interno do tubo de queda, em mm.
Com relao vazo de projeto, a mesma pode ser obtida atravs das diversas metodologiascitadas no item 3.4. Utilizando-se, por exemplo, a distribuio binomial, a qual foiincorporada no texto da NBR-8160 conforme ILHA; SANTOS (1994), tem-se a seguinteformulao bsica:
)(1
i
N
i qmQtq = (04)
Onde:Qtq = a vazo de projeto no trecho considerado (l/s);i = ndice representativo do tipo de aparelho sanitrio;N = nmero de tipos de aparelhos sanitrios no trecho considerado;
mi= nmero de aparelhos sanitrios do tipo i a serem considerados em uso simultneo,entre J aparelhos instalados, para um dado fator de falha;
J = nmero de aparelhos sanitrios do tipo i instalados no trecho considerado;qi = vazo unitria do aparelho sanitrio do tipo i (l/s).
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A distribuio binomial estabelece, para um dado nvel de confiana a ser estipulado peloprojetista, o nmero de aparelhos sanitrios do tipo i em uso simultneo (mi) entre o totalinstalado ao trecho considerado (J). O tipo de aparelho sanitrio em questo determinar asrespectivas vazes a serem fornecidas pelos fabricantes, assim como as freqncias de uso e
duraes das descargas, as quais so dados de campo.O dimetro dos ramais de descarga, ramais de esgoto, sub-coletores e coletor predial pode sercalculado a partir da seguinte equao, considerando-se escoamento meia seo:
n3/8 Qe3/8 I-3/16de = ---------------------- (05)
6,644Onde:de = dimetro do trecho considerado, em m;n = coeficiente de Manning, em s/m1/3 ;Qe = vazo no trecho considerado, em l/s;
I = declividade do trecho considerado em m/m.A vazo em cada trecho, no caso do ramal de descarga, ser dada por:
Qe = qi (06)
A vazo em cada trecho, no caso do ramal de esgoto, ser dada por:
)(1
i
N
i qmQe = (07)
Onde:N = nmero de tipos de aparelhos sanitrios no trecho considerado;mi = nmero de aparelhos sanitrios do tipo i a serem considerados em uso, simultneo, para
um dado fator de falha;qi = vazo de contribuio do aparelho sanitrio do tipo i.
A vazo em cada trecho, no caso dos sub-coletores, ser dada por:
Qe = Qtq (08)
A vazo em cada trecho, no caso do coletor predial, ser dada por:
)(1 i
N
i
qmQe =
(09)
A declividade I adotada na equao 05 para o dimensionamento dos sub-coletores e coletoresdeve ser testada quanto as condies de arraste do material slido atravs do princpio datenso trativa:
Tr = Rh I 1,0 Pa (10)Onde:Rh = raio hidrulico, em m;Tr = tenso trativa, em Pa; = peso especfico, em N/m2 .
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b.2) Dimensionamento do Subsistema de Ventilao
O subsistema de ventilao pode ser composto por tubulaes ou dispositivos de ventilaoou, ainda, uma combinao de ambos. O equacionamento da ventilao primria, isto , ovalor do dimetro do tubo de queda que propicie uma vazo de ar que equilibre as pressespneumticas, no interior do sistema, em torno da presso atmosfrica, dado pela seguinteequao, conforme GRAA (1985):
Qar = c Qtq2/5 - 1,5 Qtq (11)
Onde:Qar = vazo de ar que escoa pelo ncleo de ar no tubo de queda, em l/s;c = coeficiente adimensional;Qtq = vazo de projeto no tubo de queda, em l/s.
J para o dimensionamento das tubulaes da ventilao secundria, a seguinte equao
utilizada considerando-se uma perda de carga mxima de 25mmca e desconsiderando-se aperda de carga nas singularidades de acordo ASPE (1991):
Dv = 4,06 [f Lv (Qar')2)]1/5 (12)
Onde:Dv = dimetro da tubulao de ventilao, em mm;Lv = comprimento da tubulao de ventilao, em mm;f = coeficiente de perda de carga distribuda, adimensional;Qar = vazo de ar na tubulao de ventilao, em l/s.
A vazo de ar na coluna de ventilao estimada como sendo igual a 2/3 da vazo dear no interior do tubo de queda, chegando-se, ento, a seguinte relao:
Qar' = 40 Qar (13)
OndeQar = neste caso a vazo de ar na coluna de ventilao, sendo obtida em l / min.
Caso a ventilao secundria seja composta por dispositivos de ventilao, sero necessrias
as especificaes dos fabricantes, de acordo com FERNANDES (1993).
c) Modelo para Verificao da Necessidade da Ventilao Secundria
A verificao da necessidade da ventilao secundria em um SPES com tubo de queda nico(sistema sem ramais e colunas de ventilao) possvel atravs da utilizao de umequacionamento desenvolvido por GRAA (1985), onde so determinadas, a partir doconhecimento das caractersticas geomtricas do sistema e das condies climticas doambiente , as magnitudes estimadas e admissveis das variveis referentes s perdas de alturado fecho hdrico assim como as presses desenvolvidas no interior do sistema. O conjunto deinequaes a seguir, se obedecido, indica no ser necessria a ventilao secundria:
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a) Ha,i Hr,i b) Da,s Dr c) Sa,s Sr
Onde :Ha,i = perda de altura do fecho hdrico admissvel para o desconector i (mm);Hr,i = perda de altura do fecho hdrico provocada por auto-sifonagem (mm);Da,s= depresso admissvel no sistema (N/m2);Dr = depresso mxima provocada pelos efeitos de sifonagem induzida, tiragem trmica e
ao do vento e das variaes da presso ambiental (N/m2);Sa,s = sobrepresso admissvel no sistema (N/m2);Sr = sobrepresso mxima no sistema ( N/m2).
As variveis Ha,i , Da,s e Sa,s dependem das caractersticas geomtricas do sistema, enquantoas variveis Hr,i , Dr e Sr dependem das condies ambientais dos fenmenos associados aoescoamento. Todas as equaes envolvendo estas variveis, as quais formam um
equacionamento bastante extenso e complexo, esto detalhadamente apresentadas emGRAA (1985).
8. MATERIAIS E COMPONENTES DO SISTEMA PREDIAL DEESGOTO SANITRIONeste captulo so apresentados alguns materiais e componentes normalmente utilizados noSPES.
8.1 Tubos e Conexes
Os tubos e conexes comerciais encontram-se em vrios tipos de materiais, entre eles o PVCrgido, a cermica vidrada, o fibrocimento e o ferro fundido os quais sero apresentados naseqncia. Em funo da grande diversidade de recomendaes existentes relativas execuo, as mesmas no sero apresentadas neste item. Todavia, tais recomendaes devemser observadas nos catlogos dos respectivos fabricantes.
8.1.1 PVC Rgido
Existem duas sries de tubos de PVC: Srie normal (tubos com parede de menor espessura) esrie reforada (tubos com parede de espessura maior).
A produo de tubos e conexes em PVC rgido deve atender s especificaes contidas na
NBR-5688 e NBR-7362. Para utilizao deste material, a NBR 8160 prescreve os seguintesrequisitos bsicos a serem atendidos:
a) os tubos e conexes devem ser protegidos contra choques e esforos de compresso;
b) o referido material no deve ser exposto a temperaturas recomendadas pelos fabricantes.
8.1.2 Cermica Vidrada
Os tubos e conexes de cermica vidrada devem atender os requisitos da NBR-5645. Quanto sua utilizao, a NBR-8160 no permite o uso deste material em instalaes aparentes ouembutidas. importante tambm salientar que as tubulaes deste material no devem ser
expostas choques e perfuraes, tampouco serem utilizados em terrenos onde desenvolvam-se recalques.
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8.1.3 Fibrocimento
Segundo a NBR-8160/1999, a utilizao de tubos e conexes de fibrocimento em instalaesaparentes ou embutidas so possveis apenas quando forem utilizadas juntas elsticas. Alm
disso, faz-se tambm necessrio o uso de proteo adequada contra choques.8.1.4 Ferro Fundido
Os tubos e conexes desse material devem atender os requisitos da NBR-8161. Com relao sua utilizao entretanto, os requisitos a serem atendidos constam na NBR-8160, a qualbasicamente expressa que o ferro fundido deve apresentar revestimento adequado.
Neste sentido, os fabricantes oferecem revestimentos betuminosos, tintas asflticas, tintas base de borracha clorada, tintas base de resinas epxicas, entre outros, segundoMACINTYRE (1996). Convm tambm salientar que este material pode ser enterrado, desdeque adequadamente protegido, conforme j comentado. Os tubos de ferro fundido devemapresentar as seguintes caractersticas (Empacotando Sistemas Prediais,1999):
alta resistncia contra choques;
alta resistncia a produtos qumicos;
baixo nvel de rudo na conduo dos esgotos;
serem incombustveis; e
alta durabilidae.
8.2 Aparelhos Sanitrios
Exemplos de aparelhos sanitrios, cuja funo bsica a coleta das guas servidas so: bacia
sanitria, lavatrio, banheira, mictrio, etc. H tambm equipamentos como a mquina delavar roupas, a mquina de lavar pratos, entre outros.
As bacias sanitrias podem ser utilizadas com caixas de descarga (suspensas ou acopladas)ou vlvulas de descarga.
Devido a grande variedade de modelos dentro de cada tipo de aparelhos/equipamentossanitrios, as cotas dos pontos de alimentao de gua fria e quente e tambm de esgotosanitrio podem diferir de forma significativa . recomendvel consultar a especificaotcnica de cada aparelho para que a locao destes pontos seja precisa e no ocasioneretrabalho na obra. No anexo D encontram-se as distncias dos pontos de esgoto dosaparelhos sanitrios.
9. BIBLIOGRAFIA
ABNT. Sistema Predial de Esgoto Sanitrio Projeto e execuo - NBR 8160,Brasil,1999.
AMERICAN SOCIETY OF PLUMBING ENGINEERS (ASPE-1991)ASPE.Vents & Venting. ASPE DATA BOOK. Chapter 1, USA, 1988.BAZZO, W.A.; PEREIRA, L.T.V. Introduo Engenharia. Editora da UFSC,
Florianpolis, 1993.BELINAZO, H. J. Manual de Instalaes Hidrulicas e Sanitrias. Santa Maria, 1993.Empacotando Sistemas Prediais CD-ROM da Serie Empacotando Edifcios.
So Paulo, 1999.
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FERNANDES, V. M. C. Influncia do Uso de Dispositivos de Admisso de Ar noComportamento Hidrulico-Pneumtico dos Sistemas Prediais de Coleta de EsgotosSanitrios de Edifcios Residenciais. PCC -EPEUSP, So Paulo, 1993.
GRAA, M. E. A. Formulao de modelo para a avaliao das condies determinantes
da necessidade de ventilao secundria em sistemas prediais de coleta de esgotossanitrios. PCC -EPUSP, So Paulo, 1985.
GONALVES, O. M. Formulao de modelo para o estabelecimento de vazes deprojeto em sistemas prediais de distribuio de gua fria, So Paulo, 1986.
GOLNALVES, O. M. Execuo e manuteno de sistemas hidrulicos prediais. EditoraPINI, So Paulo, 2000.
ILHA, M. S. O. ; SANTOS, D. C. Normalizao de sistemas prediais de esgoto sanitrio.In: VIII Simpsio nacional de instalaes prediais. So Paulo, 1994. Anais do VIIISimpsio nacional de instalaes prediais. p31-37.
MACINTYRE, A.J. Instalaes Hidrulicas Prediais e Industriais. Livros Tcnicos eCientficos Editora, Rio de Janeiro, 1996.
MINISTRIO DO PLANEJAMENTO E ORAMENTO (MPO). Metas mobilizadorasnacionais. PROGRAMA BRASILEIRO DA QUALIDADE E PRODUTIVIDADE(PBQP).SECRETARIA DE POLTICA URBANA (SEPURB). Braslia. Julho, 1998.
WILLY, R. S; EATON, H. N. Capacities of stacks in sanitary drainage systems forbuildings. Washington, D.C., National Bureau of standards, 1961 (Monograph 31 Reprinted with correction in 1965).
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ANEXO ADETALHES DE PROJETO DO SISTEMA HIDRULICO PREDIAL DE
ESGOTO SANITRIO
Figura A1 Soluo para Lavanderia e Cozinha.
Figura A2 Adaptador para mquina de lavar roupa.
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ANEXO CEXEMPLO NUMRICO
Figura C1 Soluo Banheiro Social Planta
Figura C2 Soluo Banheiro Social - Corte
Corte CC
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Dimensionamento pelo Mtodo das Unidades de Hunter de Contribuio
DADOS:P Direito: 2,85m
N pavimentos: 8+ trreo+ casa de mquinas + subsolo
Cobertura: Laje imperbeabilizada
1- Ramais de descarga (Tabela. 2 pgina 39 ):
Aparelho Sanitrio UHC
Ramal de Descarga (DN)
Bacia Sanitria 6 100LavatrioChuveiro
12
4040
2- Ramais de esgoto (Tabela 4 pgina 40):DN 75 i min = 2%DN 100 i min = 1%
Ramal de Esgoto S UHC DNB - D (1 + 2) =3 50
D TQ 04 (1 + 2) + 6 = 9 100
3- Tubo de queda (Tabela 5 pgina 40):
Tubo de queda S UHC DN
TQ 04 9 x 8 = 72 100
4- Ramal de Ventilao (Tabela 9 pgina 45):
Ramal de Ventilao S UHC DNt CV03 (1 + 2) + 6 = 9 < 50
5- Coluna de Ventilao (Tabela 10 pgina 46):
Coluna de ventilao S UHC Lcoluna ( metros) DN
CV 03soma UHC x no
pav.
9 x 8 = 72
2,85 x (8 + 1 + 1) +0,3 = 28,8 75
Medidas em metros
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ANEXO DDISTNCIAS DOS PONTOS DE ESGOTO DOS APARELHOS
SANITRIOS
Bacia sanitria
Com caixa suspensa/embutida
b 26 30 17
Bacia sanitria
Com caixa acoplada
a 20 11,4 20 20b 15 14 15 14c 30,5 30,5 30 30
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Bacia sanitria
Com vlvula de descarga
a 33 33 33
b 26 30 17
Linha infantil
Mictrio
Suspenso
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Mictrio
at o piso
Lavatrio
Cuba em tampo
Lavatrio
Com pedestal
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Lavatrio
suspenso
Chuveiro
Tanque
a 12 12,5 18b 45 45 45c 110 110 110
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Mquina de Lavar roupas
Mquina de Lavar pratos
Torneira de jardim
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Pia de cozinha
Cuba simples
Pia de cozinha
Cuba dupla
