Avaliação das águas indevidas em sistema de esgoto: estudo de caso em região litorânea

Abstract

Os sistemas de esgotamento sanitário brasileiros são concebidos como separador absoluto, no qual as águas pluviais devem ser coletadas de forma independente da rede de esgoto. Entretanto, a prática demonstra que infiltrações subterrâneas e afluxos decorrentes da precipitação frequentemente comprometem a eficiência desses sistemas, ocasionando sobrecargas, extravasamentos e riscos à saúde pública e ao meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo analisar em detalhe a influência das águas indevidas em um sistema de esgoto localizado em região litorânea, tomando como estudo de caso o Sistema de Esgotamento Sanitário da Lagoa da Conceição, em Florianópolis. A metodologia baseou-se na instalação de macromedidores de vazão em duas estações elevatórias de esgoto de dois subsistemas da Lagoa da Conceição, no monitoramento de dados de precipitação e na aplicação de métodos para a quantificação da infiltração, por meio das vazões mínimas noturnas e do afluxo devido à precipitação, a partir da comparação entre períodos secos e chuvosos. O monitoramento realizado ao longo de aproximadamente 12 meses possibilitou identificar a magnitude das parcelas de contribuição indevida e avaliar a resposta do sistema aos diferentes eventos de precipitação e de tempo seco. Os resultados apontaram coeficientes de infiltração que variaram entre 0,26 e 0,43 L/s.km, valores representativos de uma contribuição constante e relevante para a sobrecarga da rede. Em relação à infiltração e afluxo devido à precipitação, os coeficientes variaram de 0,04 a 0,74 L/s.km de contribuição e verificou-se que chuvas em torno de 11 mm já provocam acréscimos de 24% de vazão, enquanto eventos extremos, como a precipitação de 66,6 mm em 24 horas, resultaram em aumentos de até 78% da vazão média de tempo seco, evidenciando elevado risco de sobrecarga e extravasamentos. Observou-se ainda que os efeitos do afluxo persistiram por até 6 dias após o evento chuvoso, caracterizando afluxo tardio em ambos subsistemas. As metodologias de vazões mínimas noturnas e diferença de volumes bombeados em tempo seco e chuvoso, se mostraram adequadas para determinação das parcelas de infiltração de águas subterrâneas e infiltração e afluxo devido à precipitação, respectivamente. Do ponto de vista prático, os resultados forneceram subsídios técnicos para o planejamento e a operação do sistema de esgoto, contribuindo para a redução de falhas e a melhoria da eficiência operacional. No campo acadêmico, ampliou-se a compreensão sobre infiltração e afluxo em redes coletoras de regiões litorâneas e permitiu a validação de metodologias aplicáveis em campo, passíveis de replicação por companhias de saneamento. Conclui-se que as águas indevidas representam fator determinante para o desempenho do sistema da Lagoa da Conceição e que sua quantificação é essencial para o aprimoramento da gestão do saneamento em regiões costeiras.

Abstract: Brazilian sewer systems are designed as fully separate systems, wherein stormwater is collected independently of the sewage system. However, in practice, groundwater infiltration and rainfall-derived inflow and infiltration (RDII) often compromise the efficiency of these systems, leading to overloads, overflows, and risks to public health and the environment. This study aimed to analyze in detail the influence of extraneous water in a sewer system located in a coastal region, using the Lagoa da Conceição sewer system in Florianopolis as a case study. The methodology involved installing flow meters at two sewage pumping stations (one in each of two subsystems of the Lagoa da Conceição system), monitoring rainfall data, and applying methods to quantify infiltration and inflow. Infiltration was quantified using minimum nightly flows, and rainfall-derived inflow and infiltration was determined by comparing data from dry and rainy periods. Monitoring over approximately 12 months enabled the identification of the magnitude of extraneous contributions and an evaluation of the system?s response to different rainfall events and dry-weather periods. The results indicated infiltration coefficients ranging from 0.26 to 0.43 L/s per km. These values represent a constant and significant contribution to overloading of the network. With respect to rainfall-derived inflow and infiltration, the coefficients obtained were between 0.04 to 0,74 L/s per km, and around 11 mm of rainfall can lead to a 24% increase in flow. Extreme events, such as 66.6 mm in 24 hours, resulted in increases of up to 78% of the average dry-weather flow, demonstrating a high risk of overloading and overflows. It was also observed that the effects of inflow persisted for up to 6 days after the rainfall event, indicating delayed inflow in both subsystems. The minimum nightly flow method, and the comparison of pumped volumes in dry and wet weather, proved to be suitable for determining the contributions of groundwater infiltration and rainfall-derived infiltration and inflow, respectively. From a practical perspective, the results provided technical support for planning and operating the sewer system, helping reduce failures and improve operational efficiency. From an academic perspective, the study broadened understanding of infiltration and inflow in coastal sewer networks and enabled the validation of field-applicable methodologies that can be replicated by sanitation companies. It is concluded that extraneous water is a determining factor in the performance of the Lagoa da Conceição system, and that its quantification is essential for improving sanitation management in coastal regions.