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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
CURSO: ENGENHARIA CIVIL
NIVALDO CONCEIÇÃO PEDREIRA
REDUÇÃO DE PERDAS NA LAVAGEM DOS FILTROS DA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE ÁGUA DE FEIRA DE SANTANA
FEIRA DE SANTANA, BA
2011
NIVALDO CONCEIÇÃO PEDREIRA
REDUÇÃO DE PERDAS NA LAVAGEM DOS FILTROS DA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE ÁGUA DE FEIRA DE SANTANA
Monografia apresentada ao Departamento de
Tecnologia da Universidade Estadual de Feira de
Santana, como requisito parcial para a obtenção do
título de Bacharel em Engenharia Civil, sob
coordenação do Prof. Colbert Francisco São Paulo.
Orientador: Profº. D.Sc. Roque Angélico Araújo
FEIRA DE SANTANA, BA
2011
NIVALDO CONCEIÇÃO PEDREIRA
REDUÇÃO DE PERDAS NA LAVAGEM DOS FILTROS DA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE ÁGUA DE FEIRA DE SANTANA
Monografia apresentada ao Departamento de Tecnologia da Universidade Estadual de Feira
de Santana, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________________
Prof. D.Sc. Roque Angélico Araújo (Orientador - UEFS)
________________________________________
Prof. M.Sc. Diógenes Oliveira Senna (UEFS)
________________________________________
Prof. M.Sc. Carlos Pereira de Novaes (UEFS)
Feira de Santana-Ba, 29 de agosto de 2011.
Dedico este trabalho a minha filha Rebeca,
hoje a fonte de inspiração e estimulo da
minha vida.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, que guia meus caminhos, e esta sempre ao meu lado nas horas em que
mais preciso.
Aos meus pais, Manoel e Maria da Gloria, pela proteção e estímulos dados durante toda essa
jornada, me mostrando que sou capaz, e que apesar das dificuldades conseguirei vencer e
“colher” os frutos desse trabalho.
A minha filhinha Rebeca, hoje a minha fonte inspiração, que com a inocência inerente as
crianças e sorriso fácil, tem me proporcionado os melhores e mais felizes momentos da minha
vida, demonstrando que meu esforço é válido. Te amo Bequinha.
A minha esposa e companheira Patrícia pela compreensão, paciência e por me fazer acreditar
que um dia chegarei lá.
A minha irmã Nilvana por me acompanhar, dividindo alegrias, problemas e
responsabilidades, e torcendo por minha vitória. E também aos meus familiares que direta ou
indiretamente ajudaram para a minha formação pessoal e profissional.
A todos meus colegas de trabalho da ETA de Feira, que sempre me compreenderam e me
ajudaram sempre quando precisei tornando possível chegar até aqui. Foram cinco anos de
batalha.
A minha turma “C” da ETA, meus amigos e companheiros Edson, Vitor e Joelson, que muitas
vezes seguraram a barra para mim, me apoiaram e me ajudaram nas muitas e muitas noites
perdidas, que não eram perdidas, pois me aprofundava nos estudos e rendia muito.
A meus amigos Manoel e Valney que sempre me estimularam a estudar e não desistir dos
meus objetivos.
Aos meus amigos da UEFS, em especial ao meu grupo Jack, Rafael Rosane, Géssica, Saulo,
Luan, Ítalo e Igor que me ajudaram muito no início dessa jornada e continuam me ajudando, e
estiveram sempre presentes quando precisei.
E por fim, ao meu orientador Profº Dr. Roque Angélico, pela confiança depositada e por ter
me ajudado com idéias, críticas e sugestões para realização desse trabalho.
A esperança é cheia de confiança; é algo de
maravilhoso e belo; é uma lâmpada
iluminada em nosso coração; é o motor da
vida; é a luz na direção do futuro.
DEUS É A NOSSA ESPERANÇA
(Autor desconhecido)
I
RESUMO
Neste trabalho procura-se apresentar uma revisão sobre o processo de
tratamento e as principais perdas ocorridas com a lavagem de filtros da Estação de
Tratamento de Água de Feira de Santana. Para isso, foram realizadas consultas na literatura e
visitas a estação de tratamento para levantamento dos dados necessários para a realização do
estudo. A partir das informações obtidas, foi possível verificar a situação atual no qual o
sistema opera e apontar uma possível melhoria com a implantação de um projeto para
reaproveitamento da água de lavagem dos filtros, que melhorará o gerenciamento dos recursos
disponíveis, levando-se assim a uma redução efetiva das perdas e dos custos operacionais
existentes no processo.
Palavras-chaves: perdas de água, lavagem de filtros, recirculação.
II
ABSTRACT
This work seeks to submit a review about the treatment process and major losses with
the washing of filters of water treatment plant of Feira de Santana. To this end, consultations
took place in literature and visits to water treatment station for survey of data necessary for
the conduct of the study. From the information obtained, it was possible to check the current
situation in which the system operates and point out a possible improvement with the
implementation of a project to reuse water washing of filters, which will improve the
management of available resources, leading to an effective reduction of losses and operational
costs in the process.
Key-words: water losses, washing filters, recirculation.
III
LISTA DE ABREVIATURAS
ANA - Agência Nacional das Águas
AWWA - AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION
EEAT – Estação Elevatória de Água Tratada
EMBASA - Empresa Baiana de Água e Saneamento S/A
ETA – Estação de Tratamento de Água
NPSH - Net Positive Suction Head
ONU – Organização das Nações Unidas
pH – Potencial Hidrogeniônico
PNCDA – Plano Nacional de Combate ao Desperdício de Água
POP – Procedimento Operacional Padrão
RPM – Rotação por minuto
SIAA – Sistema Integrado de Abastecimento de Água
IV
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Velocidades para linhas de recalques curtas. Fonte: Netto, José M. (1991) .......... 12
Tabela 2 - Consumo e custo médio mensal com produtos químicos na ETA de Feira de
Santana - 2010 ............................................................................................................. 29
Tabela 3 – Volumes produzido, distribuído, volume e percentual de perda no tratamento de
água - 2010 ................................................................................................................. 32
Tabela 4 - Resultado das medições nas caixas de descarga dos sifões ................................ 34
Tabela 5 - Comparativo de perdas nas descargas - 2010 ................................................... 36
Tabela 6 – Cotas dos filtros em função da vazão de operação............................................ 39
Tabela 7 – Perdas medidas no processo de lavagem dos filtros em volume e porcentagem. .. 40
Tabela 8 - Comparativo de perdas no processo de lavagem dos filtros em relação volume
tratado. ....................................................................................................................... 40
Tabela 9 - Rateamento do consumo de energia ................................................................ 41
Tabela 10 - Custo médio com o descarte da água pré filtrada ............................................ 42
Tabela 13 - Dados para dimensionamento da elevatória de aproveitamento da água que perde
na lavagem dos filtros da ETA de Feira de Santana. ......................................................... 43
Tabela 14 - Determinação da velocidade de projeto ......................................................... 43
Tabela 15 – Peças e constantes de perda de carga localizada, para Sucção. ......................... 44
Tabela 16 – Peças e perda de carga localizada - Recalque ................................................ 45
Tabela 17 - Perdas de cargas na tubulação ...................................................................... 46
Tabela 18 - Curva característica da bomba e da tubulação de sucção e recalque da instalação
da elevatória. ............................................................................................................... 46
Tabela 19 - Pontos de trabalho ...................................................................................... 47
Tabela 20 - Resumo dos custos de implantação do sistema e de desperdício de água ........... 49
V
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema vertical de um filtro rápido ......................................................................... 9
Figura 2 - Valores aproximados de K para as diversas peças e conexões ................................ 13
Figura 3 - Coeficiente de rugosidade para os diversos tipos de tubos, revestimento e idade... 13
Figura 4 - Estrutura da Captação da ETA de Feira de Santana. ............................................... 16
Figura 5 - Canal de água bruta – Calha parshall....................................................................... 17
Figura 6 - Módulos de Floculação ............................................................................................ 18
Figura 7 - Unidade de decantação ............................................................................................ 19
Figura 8 - Mecanismo de Sifonação ......................................................................................... 20
Figura 9 - Filtros ....................................................................................................................... 21
Figura 10 - Conjuntos Motor-Bomba-EEAT-I ......................................................................... 23
Figura 11 - Consumos e custos com Sulfato de Cobre – 2010 ................................................. 30
Figura 12 - Consumos e custos com Sulfato de Alumínio - 2010 ............................................ 30
Figura 13 - Consumos e custos com polímero - 2010 .............................................................. 31
Figura 14 – Mecanismo de Sifonação ...................................................................................... 33
Figura 15- Descarga Decantadores ........................................................................................... 33
Figura 16 - Ensaio de Vazão "in loco" ..................................................................................... 33
Figura 17 - Vazão das descargas "in loco" ............................................................................... 35
Figura 18 - Avaliação da cota de acordo com vazão de operação ............................................ 38
Figura 19 Gráfico representativo da curva da bomba e da tubulação ...................................... 47
VI
SUMÁRIO
RESUMO...................................................................................................................... I
ABSTRACT ................................................................................................................. II
LISTA DE ABREVIATURAS ...................................................................................... III
LISTA DE TABELAS ................................................................................................ IV
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................. V
SUMÁRIO ................................................................................................................. VI
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1
1.1 JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 2
1.2 OBJETIVOS ...................................................................................................... 3
1.2.1 Objetivo Geral .......................................................................................... 3
1.2.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 3
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 4
2.1 PERDAS – ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA ...................................... 4
2.1.1 Perdas físicas. ......................................................................................... 5
2.1.2 Perdas não físicas ................................................................................... 5
2.2 PROCESSOS DE TRATAMENTO EM UMA ETA CONVENCIONAL ............... 6
2.2.1 COAGULAÇÃO ....................................................................................... 6
2.2.2 FLOCULADORES ................................................................................... 7
2.2.3 DECANTAÇÃO ........................................................................................ 7
2.2.4 FILTRAÇÃO............................................................................................. 7
2.3 ELEVAÇÃO DA ÁGUA POR BOMBEAMENTO .............................................. 10
2.3.1 BOMBAS. .............................................................................................. 10
2.3.2 LINHA DE SUCÇÃO E DE RECALQUE. ............................................... 11
2.3.3 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA. ..................................................................... 11
2.3.4 VELOCIDADE MÁXIMA NA TUBULAÇÃO ............................................ 11
2.3.5 PERDAS DE CARGA EM CANALIZAÇÕES ......................................... 12
2.3.6 POTÊNCIA DOS CONJUNTOS ELEVATÓRIOS .................................. 14
VII
2.3.7 NPSH – ENERGIA DISPONÍVEL NO LIQUIDO NA ENTRADA DA
BOMBA ............................................................................................................... 14
2.4 A ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE FEIRA DE SANTANA .......... 15
2.4.1 CAPTAÇÃO ........................................................................................... 16
2.4.2 CANAL DE ÁGUA BRUTA .................................................................... 17
2.4.3 FLOCULAÇÃO ...................................................................................... 18
2.4.4 DECANTAÇÃO ...................................................................................... 19
2.4.5 FILTRAÇÃO........................................................................................... 21
2.4.6 DESINFECÇÃO ..................................................................................... 22
2.4.7 CORREÇÃO DE PH .............................................................................. 22
2.4.8 FLUORETAÇÃO .................................................................................... 23
2.4.9 RESERVAÇÃO ...................................................................................... 23
3 METODOLOGIA ................................................................................................. 25
3.1 CONSULTA A MATERIAL BIBLIOGRÁFICO .................................................. 25
3.2 ÁREA DE ESTUDO ......................................................................................... 25
3.3 LEVANTAMENTOS OU DADOS DA PESQUISA: ........................................... 25
3.4 CONSUMO E CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS. ................................ 26
3.5 VAZÃO DE PRODUÇÃO, VAZÃO DE DISTRIBUIÇÃO E PERDA NO
PROCESSO PRODUÇÃO ........................................................................................ 26
3.6 ESTIMATIVA DE PERDAS DE ÁGUA LOCALIZADAS ................................... 26
3.7 AVALIAÇÃO DA PERDA NO PROCESSO DE FILTRAÇÃO .......................... 27
3.8 AVALIAÇÃO MENSAL DO CUSTO DA PERDA EM ENERGIA E EM
PRODUTOS QUÍMICOS; .......................................................................................... 27
3.9 CARACTERIZAÇÕES DA ÁGUA A SER RECIRCULADA .............................. 28
3.10 PROJETO DA ELEVATÓRIA E BARRILETE PARA APROVEITAMENTO DA
ÁGUA FILTRADA QUE PERDE; ............................................................................... 28
3.11 AVALIAÇÃO DO CUSTO BENEFÍCIO DO APROVEITAMENTO DA ÁGUA
QUE PERDE NOS FILTROS DA ETA DE FEIRA DE SANTANA; ............................ 28
4 RESULTADOS E DISCURSÃO ......................................................................... 29
4.1 CONSUMO E CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS ................................. 29
VIII
4.2 PERDAS DE ÁGUA EM VOLUME E PERCENTUAL NO PROCESSO DE
TRATAMENTO. ......................................................................................................... 31
4.3 ESTIMATIVAS DE PERDAS LOCALIZADAS.................................................. 32
4.3.1 SIFONAÇÃO.......................................................................................... 33
4.3.2 DESCARGA DECANTADORES ............................................................ 35
4.4 PROCESSOS DE LAVAGEM DE FILTRO. ..................................................... 36
4.5 AVALIAÇÃO DO VOLUME DESCARTADO NOS FILTROS E PERCENTUAL
DE PERDAS EM RELAÇÃO AO TOTAL. ................................................................. 37
4.6 PROJETO DA ELEVATÓRIA PARA APROVEITAMENTO DA ÁGUA
DECANTADA QUE PERDE NA LAVAGEM DOS FILTROS. .................................... 42
4.7 AVALIAÇÃO DO CUSTO BENEFÍCIO DO APROVEITAMENTO DA ÁGUA
QUE PERDE NOS FILTROS DA ETA DE FEIRA DE SANTANA. ............................ 48
5 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 50
6 REFERËNCIAS .................................................................................................. 51
7 ANEXOS ............................................................................................................. 53
7.1 ANEXO A – Projeto Básico do sistema de recirculação .................................. 53
7.2 ANEXO B – Orçamento para implantação do projeto ...................................... 55
7.3 ANEXO C – Características da Bomba Selecionada ....................................... 57
1
1 INTRODUÇÃO
A água cobre 75% da superfície da Terra. A água salgada está presente nos
mares e oceanos e representa 97,4% de toda a água. A doce, portanto, não chega a 3%, sendo
que 90% desse volume, ou seja 2,7% do total corresponde a geleiras e apenas 0,3% estão
disponíveis em rios, lagos e lençóis subterrâneos. É bastante importante a preservação destes
mananciais, como forma de garantir o abastecimento, e uma prioridade que deve ser
compartilhada com toda a comunidade, pois a qualidade dos recursos hídricos e fundamental
para o equilíbrio ambiental.
Ações para economizar água e preservar os mananciais são metas mundiais.
Em 1922, a ONU redigiu um texto onde manifestou a importância da preservação da água no
planeta através do documento “Declaração Universal dos Direitos da Água”, que diz que cada
continente, cada povo, cada nação, cada cidade, cada cidadão, é plenamente responsável por
este bem que é essencial para a vida de todos os seres vivos.
De acordo com Tundisi (2003), entre outras crises sérias que possam ocorrer, a
da água é uma ameaça permanente à vida da humanidade e à sobrevivência da biosfera como
um todo. Esta crise tem grande importância e interesse geral, além de colocar em perigo a
sobrevivência do componente biológico, incluindo o Homo sapiens. Ela impõe dificuldades
ao desenvolvimento, a tendência a doenças de veiculação hídrica, produz estresses
econômicos e sociais, incrementando as desigualdades entre regiões e países. A água sempre
foi recurso estratégico à sociedade. O crescimento populacional e as demandas sobre os
recursos hídricos superficiais e subterrâneos são algumas das causas fundamentais da crise.
Diante da ameaça de escassez e das dificuldades para obtenção de novos
mananciais exploráveis, busca-se através das tecnologias, formas de utilizações mais racionais
e eficientes da água, desde sua captação, adução, passando pelo tratamento, até a distribuição
final.
O sistema de água potável é um conjunto de estruturas, equipamentos e
instrumentos destinados a produzir água de consumo humano a fim de entregá-la aos usuários
em quantidade e qualidade adequadas, tendo um serviço contínuo a um custo razoável, porém
esse recurso natural tão importante precisa de atenção redobrada diante da ameaça de
escassez, seja pelo pouco cuidado dos homens com a sua preservação, ou pelo desperdício nas
2
suas diversas formas de exploração e uso. É de essencial importância a melhoria continua dos
processos utilizados durante o tratamento de água, principalmente numa ETA convencional
como é o caso da ETA de Feira de Santana, onde a perda no processo supera, em alguns
meses, dez por cento do total captado. Levando-se em consideração o custo total com o
tratamento é uma perda muito grande visto que a ETA de Feira de Santana possui um volume
produzido diário acima de cem mil metros cúbicos. Por isso a redução dessa perda deve ser
intensificada, tornando-se imprescindível a realização de estudos que possam minimizar esse
problema.
Diante disto, será abordado o processo de produção e distribuição, realizando
levantamento geral de dados técnicos, operacionais (volume de perdas totais, volume de
perdas com a lavagem de filtros, entre outros) e de custos com energia elétrica, produtos
químicos. Com base nesses levantamentos será verificada a situação atual do processo de
tratamento de água na ETA de Feira de Santana e desenvolvido um projeto para
aproveitamento da água que perde na lavagem dos filtros, ou seja, recircular a água que perde
ne lavagem de filtros.
1.1 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade de redução das perdas com água e energia (redução dos
custos operacionais) em uma ETA convencional de médio porte como é o caso de ETA de
Feira de Santana, que atualmente produz cerca de 100.000m3/dia e com capacidade de até
140.000m3/dia, e a preservação desse recurso natural tão importante que é a água, foi
desenvolvido esse trabalho de pesquisa, que fará um apanhado geral sobre o processo de
tratamento de água, levantando dados que justificará a implantação de um projeto de
aproveitamento da água que perde na lavagem dos filtros da ETRA de Feira de Santana.
A elaboração desse estudo é de essencial importância mediante a situação
atual no qual o sistema opera, pois toda água de lavagem é descartada para o manancial sendo
que parte dela poderia ser reaproveitada. Isso gera prejuízos ambientais e econômicos, haja
vista que essa água já passou por quase todos os processos de clarificação, ou seja,
coagulação, floculação e decantação, restando para concluir a primeira etapa do tratamento
apenas a filtração, gerando custos operacionais bastante elevados tanto com energia elétrica
3
usada para bombear essa água da captação até a ETA, quanto com produtos químicos, em
específico sulfato de alumínio e polímero.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Avaliar as perdas de água, produtos químicos e de energia elétrica na lavagem
dos filtros da ETA de Feira de Santana.
.
1.2.2 Objetivos Específicos
- Avaliar as perdas no processo de tratamento, associada ao descarte da água antes da
lavagem dos filtros;
- Desenvolver projeto para recirculação da água decantada que se perde antes da
lavagem dos filtros da ETA;
- Estudar a viabilidade técnica e econômica do projeto de aproveitamento da água que
perde na ETA;
- Reduzir o descarte de água decantada no manancial.
4
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A necessidade do uso racional da água esta cada vez mais evidenciada devido
ao fato de sua disponibilidade esta cada vez menor, sua qualidade reduzida, rios poluídos e
poucos mananciais para captação. Assim, todo o esforço que minimize o consumo de água
tratada ou que substitua o uso desta para fins menos nobres, tende a auxiliar na racionalização
do uso da água.
Desde a captação até a entrega da água tratada ao consumidor final ocorrem
perdas, de vários tipos, que em grande parte são causadas por deficiência na operação e
manutenção das tubulações e inadequada gestão comercial.
Nas ETAs convencionais, a filtração é o processo final de remoção de
impurezas não decantadas. Após certo tempo de funcionamento, é necessário lavar o filtro,
por meio da introdução de água no sentido ascensional (retro-lavagem), com velocidade
relativamente alta, para promover a fluidificação parcial do meio granular e a liberação das
impurezas nele contidas. A água de lavagem normalmente tem a mesma destinação do lodo
dos decantadores; contudo, algumas ETAs recuperam essa água retornando ao processo de
tratamento. Outra destinação possível para essa água de lavagem é o reuso ou a recirculação,
sendo esses métodos que tendem a reduzir as perdas numa estação de tratamento.
2.1 PERDAS – ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
As estações de tratamento de água apresentam perdas operacionais, das quais
pode-se citar perda de água (vazamentos, lavagem dos filtros e decantadores),
consequentemente, perdas de produtos químicos e perdas de energia elétrica. Segundo Coelho
(1996) as perdas de água nos sistemas de abastecimento no País, estão entre 40 e 50%, sendo
que uma parcela dessa perda acontece nas ETAs. Estações projetadas ou operadas com
deficiências podem ter perdas de até 10% do volume tratado para lavagem dos filtros. A
redução dessas perdas pode refletir-se numa melhoria das condições de abastecimento dos
sistemas com reflexos favoráveis do ponto de vista técnico, econômico, financeiro, social e
ambiental.
As perdas em um sistema de abastecimento de água podem ser classificadas em
perdas físicas e perdas não físicas.
5
2.1.1 Perdas físicas.
As perdas físicas são compostas pela água perdida no processo produtivo e na
distribuição. No processo produtivo as perdas podem ocorrer, na remoção do lodo do
decantador, na lavagem dos filtros e água de utilidades.
Água de lavagem dos filtros: uma ETA do tipo convencional, por exemplo,
gasta em média de 2% a 5% do volume da água captada na operação de tratamento no
processo de lavagem dos filtros (AWWA, 1987). Em uma ETA do tipo filtro Russo pode
chegar a 15% de perda.
Água gasta na remoção do lodo dos decantadores: é um volume bem menor
quando comparado com a vazão de água de lavagem dos filtros. No entanto, contém a maior
parte dos resíduos sólidos gerados em uma ETA;
Água de utilidades: é o volume de água gasto na lavagem de tanques de
produtos químicos e no preparo de soluções, entre outras atividades. Em termos quantitativos,
seu volume é praticamente desprezível em relação aos dois anteriores.
2.1.2 Perdas não físicas
O PNCDA – Plano Nacional de Combate ao Desperdício de Água (2002)
estabelece que em sistema “público”, do ponto de vista operacional, as perdas de água são
consideradas correspondentes aos volumes não contabilizados, que englobam:
Perdas não-físicas ou aparentes são as que apresentam leque de variação
bastante amplo, se considerado o conceito de águas produzidas, consumidas e não-revertidas
em faturamento; englobam: ligações clandestinas e ou irregulares, ausência e deficiências de
micro medição, gerenciamento ineficiente de consumidores, ligações inativas reabertas, erro
de leitura, número de economias errado, entre outras. É importante, portanto, que na gestão de
sistema de abastecimento de água, o controle das perdas seja considerado independente do
tamanho do sistema, considerando os aspectos, econômicos, ecológicos e de segurança
envolvidos.
A redução das perdas físicas permite diminuir os custos de produção, mediante
redução do consumo de energia, do consumo de produtos químicos e outros, bem como
utilizar as instalações existentes para aumentar a oferta, sem expansão do sistema produtor.
6
A redução das perdas não físicas permite aumentar a receita tarifária,
melhorando a eficiência dos serviços prestados e o desempenho financeiro do prestador de
serviços. Contribui indiretamente para a ampliação da oferta efetiva, uma vez que induz à
redução de desperdícios por força da aplicação da tarifa aos volumes efetivamente
consumidos.
O combate a perdas ou desperdícios implica, portanto, na redução do volume
de água não contabilizada, exigindo a adoção de medidas que permitam reduzir as perdas
físicas e não físicas e mantê-las permanentemente em nível adequado, considerando a
viabilidade técnico-econômica das ações de combate a perdas em relação ao processo
operacional de todo o sistema.
Atualmente, a grande maioria das empresas de abastecimento de água tem
problemas com perdas físicas e de faturamento que comprometem a sua saúde financeira e a
qualidade da prestação do serviço.
O controle de perdas de água é fundamental para uma empresa de
abastecimento, para o poder público e para a população, tanto do ponto de vista ecológico
como econômico e de segurança. É compreensível o quão preocupante é a situação das perdas
de água nos sistemas de abastecimento de água em nosso país e como é fundamental potenciar
os investimentos em métodos de detecção e controle dessas perdas.
2.2 PROCESSOS DE TRATAMENTO EM UMA ETA CONVENCIONAL
2.2.1 COAGULAÇÃO
As impurezas contidas na água podem encontrar-se em suspensão ou
dissolvida. A coagulação tem por objetivo transformar as impurezas que se encontram em
suspensões finas em estado coloidal, e algumas que se encontram dissolvidas, em partículas
que possam ser removidas pela decantação e filtração. Esses aglomerados gelatinosos se
reúnem produzindo os flocos
7
2.2.2 FLOCULADORES
Câmaras de mistura lenta destinadas a promover a agitação moderada, para a
boa constituição dos flocos e agregação das impurezas. Podem ser mecanizados ou não.
2.2.3 DECANTAÇÃO
A decantação é o processo pelo qual se verifica a deposição de matérias em
suspensão, pela ação da gravidade.
Em geral as águas em seu movimento carregam partículas granulares e matéria
floculenta, por serem mais leves, e as mantém em suspensão.
A remoção de materiais em suspensão é obtida, tornando-se as águas tranqüilas
(processo que consiste em encher, manter parada um certo tempo e depois esvaziar os
tanques), ou reduzindo-se a velocidade da água, a ponto de causar a deposição das partículas
em suspensão, dentro de determinado tempo de detenção.
O decantador é um tanque geralmente de seção retangular ou circular, cujo
fundo é muitas vezes inclinado para um ou mais pontos de descarga. Esse tanque possui
dispositivos de entrada e de saída de água, previstos para evitar curtos circuitos e para melhor
distribuição do líquido no interior.
2.2.4 FILTRAÇÃO
A água que passa para os filtros (água decantada) ainda contém impurezas que
não foram sedimentadas no processo de decantação. Por isso, ela precisa passar pela filtração
que consiste em fazê-la passar através de substâncias porosas capazes de reter ou remover
algumas de suas impurezas. Os filtros retém partículas, por serem constituídos por camadas de
areia ou areia e antracito, suportadas por camadas de seixos de diversos tamanhos que retêm a
sujeira ainda restante, por vários mecanismos, principalmente o de coar.
a) Com a passagem da água através de um leito de areia verifica-se:
remoção de materiais em suspensão e substancias coloidais;
redução de bactérias presentes;
alteração das características da água, inclusive química.
8
b) Os fenômenos que ocorrem durante a filtração são:
ação mecânica de coar;
sedimentação de partículas sobre grãos de areia;
floculação de partículas, que estavam em formação, pelo aumento da
possibilidade de contato entre elas;
formação de película gelatinosa na areia, promovida por microrganismos que ai
se desenvolve.
c) Os filtros são classificados:
De acordo com a taxa ou velocidade de filtração:
* Filtros lentos; funcionam com taxa média de 4m3/m
2/dia. São usados para remoção de teores
pouco elevados de cor e turbidez sem auxilio de coagulação.
* Filtros rápidos: São usados para filtração de grande volume de água previamente coagulada,
nas estações de tratamento e funcionam com taxa média de 120 m3/m
2/dia. A figura 1 mostra
um esquema vertical de um filtro rápido. Geralmente são construídos com um sistema de
fundo falso onde estão assentados difusores cuja finalidade é distribuir a filtração e a água de
lavagem, uniformemente em toda área filtrante. Os filtros rápidos são unidades essenciais em
uma estação convencional, e por isso exigem cuidadosa operação. Eles constituem uma
"barreira sanitária" importante, podendo reter microrganismos patogênicos que resistem a
outros processos de tratamento.
9
Quanto à pressão, os filtros rápidos podem ser de dois tipos:
* De pressão: fechados, metálicos, nos quais a água a ser filtrada é aplicada sobre pressão
(usados em piscinas, indústrias e sistemas de abastecimento de água);
* De gravidade: os mais comuns
d) Perda de carga dos filtros:
No decorrer da filtração a camada de lodo vai aumentando e oferecendo maior
resistência à passagem da água, consequentemente perda de carga e o filtro perdendo vazão.
Quando a perda de carga atingir uma determinada cota limite o filtro deve ser lavado, pois já
não oferece vazão econômica.
e) Lavagem dos filtros
A lavagem dos filtros é feita com a inversão de corrente, ou seja, a água é
introduzida de baixo para cima. Na lavagem, a areia que constitui o leito filtrante deverá ser
posta em suspensão ou expansão na água. A velocidade ascensional da água de lavagem
Figura 1 - Esquema vertical de um filtro rápido
Fonte: Web Google imagem
10
deverá ser suficiente para expandir a areia, mas insuficiente para carreá-la para a calha de
coleta de água de lavagem.
Numa instalação bem projetada e bem operada o volume gasto, com a lavagem
dos filtros, deve ser de 2,0 a 2,5% do volume de água filtrada na instalação.
Após passar pelos processos de tratamento a água precisa ser elevada até a
cidades. Para isso se faz necessário o uso de um sistema de bombeamento capaz de vencer o
desníveis do terreno e fazer essa água chegar até as residências.
2.3 ELEVAÇÃO DA ÁGUA POR BOMBEAMENTO
2.3.1 BOMBAS.
São máquinas geratrizes hidráulicas que transformam o trabalho mecânico que
recebem de um motor em energia hidráulica sob as formas que o liquido é capaz de absorver,
ou seja, energia potencial de pressão e energia cinética. (MACINTYRE, 1990).
As Bombas Hidráulicas podem ser classificadas em radiais ou centrífugas (sua
característica básica é trabalhar com pequenas vazões a grandes alturas, com predominância
de força centrífuga, são as mais utilizadas atualmente), em axiais (trabalha com grandes
vazões a pequenas alturas) e em diagonais ou de fluxo misto (caracterizam-se pelo recalque
de médias vazões a médias alturas, sendo um tipo combinado das duas anteriores).
Dentre a grande variedade de bombas disponíveis, as bombas centrífugas são
as empregadas em instalações de bombeamento de água, em virtude das vantagens que, no
caso, apresentam sobre as demais.
As bombas centrífugas são constituídas por carcaça, rotor (destinado a conferir
aceleração à massa liquida, para que adquira energia cinética e de pressão), um difusor ou
coletor (que pode ser uma caixa em forma de caracol), uma voluta (que recebe o líquido que
sai do rotor e transforma parte considerável da energia cinética do mesmo em energia de
pressão)
11
2.3.2 LINHA DE SUCÇÃO E DE RECALQUE.
Linha de sucção é o trecho da tubulação entre o reservatório de captação e a
bomba. Neste trecho de tubulação pode-se ter, a depender da posição do reservatório de
sucção e da bomba, válvula de pé com crivo, tubulação reta, curvas, redução.
Linha de recalque é o trecho da linha que liga a bomba (recalque) ao ponto de
descarga. Nesse trecho pode-se ter ampliação, válvula de retenção, válvula de parada, ventosa,
curva.
2.3.3 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA.
É um conjunto de estruturas destinadas a abrigar as bombas, essas edificações
são chamadas casas de bombas ou salas de bombas, devem ter iluminação e ventilação
adequadas e ser suficientemente espaçosas para a instalação dos equipamentos e
movimentação de pessoas para operar e manter os mesmos.
No mínimo devem ser previstas duas bombas sendo uma de reserva. As
bombas poderão ser instaladas em cota superior ou inferior à do nível das águas a serem
recalcadas. No primeiro caso, haverá a sucção propriamente dita, sendo indispensável à
instalação de válvulas de pé. No segundo caso, as bombas ficarão afogadas, recomendando-se
a instalação de registro nas canalizações de admissão.
2.3.4 VELOCIDADE MÁXIMA NA TUBULAÇÃO
De acordo com Azevedo Netto (1991), os diâmetros das entradas e saídas das
bombas não devem ser tomados como indicações para os diâmetros das tubulações de sucção
e de recalque. Para as tubulações adotam-se os diâmetros maiores, com o objetivo de reduzir
as perdas de carga, visto que os diâmetros de entrada e saída na bomba são pequenos para
serem mantidos para as tubulações de sucção e de recalque.
A velocidade da água na boca de entrada das bombas geralmente esta
compreendida entre 1,5 e 5,0 m/s, podendo se tomar 3,0 m/s como termo médio
representativo. Na seção de saída da bomba as velocidades são mais elevadas, podendo atingir
o dobro desses valores. As tubulações de recalque de grande extensão devem ser
12
dimensionadas pelo critério econômico, escolhendo o diâmetro comercial mais vantajoso. As
velocidades nesses casos são relativamente baixas: 0,75 a 1,5 m/s.
Para as linhas de recalques curtas, ou apenas para as tubulações imediatas das
bombas, admitem-se velocidades mais elevadas. A companhia Sulzer recomenda os limites
máximos conforme Tabela 1.
Tabela 1 - Velocidades para linhas de recalques curtas. Fonte: Netto, José M. (1991)
D mm 50 60 75 100 150 200 300 400
V, m/s 1,3 1,4 1,55 1,8 2,2 2,3 2,45 2,6
Q, l/s 2,5 4 6,8 14,1 38,9 72,3 173,1 326,5
2.3.5 PERDAS DE CARGA EM CANALIZAÇÕES
Qualquer velocidade de escoamento em uma tubulação proporciona perda de
energia (perda de carga) decorrente da tensão de cisalhamento do líquido com a mesma. Alem
das perdas na tubulação devida ao escoamento existem perdas devidas a perturbações,
causadas por qualquer elemento ou dispositivo que venha mudar a turbulência, mudar a
direção ou alterar a velocidade, são as chamadas perdas localizadas ou acidentais ou
singulares. (AZEVEDO NETO, 1991)
Existem vários métodos para determinação de perdas de carga distribuída e
localizada. Para perdas localizadas, um deles é o dos comprimentos virtuais de canalização,
calculada pela expressão geral. Todas as perdas localizadas podem ser expressas sob a forma:
hf = K. V2/2g (2.3.5.1)
Denominada equação geral para a qual o coeficiente K pode ser obtido
experimentalmente para cada caso e se encontra tabelados, para várias peças e materiais,
conforme Figura 2.
Para estimar (calcular) as perdas de carga distribuída utilizam-se a equação de
da fórmula de HAZEN-WILLIANS e o comprimento do trecho reto da tubulação. O
coeficiente C da referida fórmula e os vários tipos de material, se encontra na Figura 3.
J= 10,641.Q1.85
.C-1.85
. D-4.87
(2.3.5.2)
13
Onde:
Q - Vazão, m3/s;
D - Diâmetro, m;
J - Perda de carga unitária, m/m
C - Coeficiente de rugosidade, que depende da natureza das paredes dos tubos
Figura 2 - Valores aproximados de K para as diversas peças e conexões
Fonte: Netto, José M. (1991)
Figura 3 - Coeficiente de rugosidade para os diversos tipos de tubos, revestimento e idade.
Fonte: Netto, José M. (1991)
14
2.3.6 POTÊNCIA DOS CONJUNTOS ELEVATÓRIOS
O conjunto elevatório (bomba-motor) deverá vencer a diferença de nível entre
os dois pontos mais as perdas de carga em todo o percurso (perda por atrito ao longo da
canalização e perdas localizadas devidas às peças especiais). (AZEVEDO NETTO, 1991). O
modelo matemático para cálculo da potência de um conjunto moto-bomba é a seguinte:
P = ɣ. Q. Hman / 75.ɳ (2.3.6.1)
Onde:
ɣ - peso específico do liquido as ser bombeado,em kg/m3. Para água = 1000 kg/m
3)
Q – Vazão, em m3/s;
Hman – Altura manométrica em m;
ɳ - rendimento global do conjunto elevatório.
2.3.7 NPSH – ENERGIA DISPONÍVEL NO LIQUIDO NA ENTRADA DA
BOMBA
A sigla NPSH do inglês “Net Positive Suction Head” é adotada universalmente
para designar a energia disponível na sucção, ou seja, a carga positiva e efetiva na sucção.
(AZEVEDO NETTO, 1991).
Há dois valores a considerar: o NPSHr (requerido), que é uma característica
hidráulica da bomba fornecida pelo fabricante e o NPSHd (disponível), que é uma
característica das instalações de sucção, que pode-se calcular através da expressão:
NPSHdisp = ZM - ZS+(Pa-Pv)/ ɣ - Hs (2.3.7.1)
Onde:
ZM - cota do nível da água no poço de sucção, em m
ZS - cota do eixo da bomba, em m
Patm/ ɣ - Pressão atmosférica, em m de coluna d`água, m.c.a. Para a água = 10,33m.
Pv/ ɣ - Pressão de vapor a temperatura ambiente, em m.c..a. Para a água = 0,43 m.
15
Hs=Perda de carga na sucção, em m.
ɣ =Peso específico da água, em Kg/m3. Para a água = 1,0.
A condição necessária para o equipamento funcionar sem cavitação é:
NPSHd ≥ NPSHr
2.4 A ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE FEIRA DE SANTANA
A Estação de Tratamento de Água de Feira de Santana - ETA é do tipo
convencional e por isso realiza uma série de operações unitárias seqüenciadas, sendo elas a
captação, coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção, fluoretação, correção de
pH e reservação, como discriminados no fluxograma do processo a seguir:
CAPTAÇÃO
COAGULAÇÃO
DECANTAÇÃO
FLOCULAÇÃO
FILTRAÇÃO
DESINFECÇÃO
FLUORETAÇÃO
CORREÇÃO PH RESERVAÇÃO
FLUXOGRAMA DOS PROCESSOS
16
2.4.1 CAPTAÇÃO
A seleção da fonte abastecedora de água é processo importante na construção
de um sistema de abastecimento. Deve-se, por isso, procurar um manancial com vazão capaz
de proporcionar perfeito abastecimento à comunidade, além de ser de grande importância a
localização da fonte, a topografia da região e a presença de possíveis focos de contaminação.
O sistema de abastecimento de água de Feira de Santana é suprido por um
manancial de superfície, o Rio Paraguaçu – Lago de Pedra do Cavalo, através do sistema de
CAPTAÇÃO da ETA do SIAA de Feira de Santana, (conjunto de estruturas e dispositivos
construídos junto ao manancial, para suprir um abastecimento de água), Figura 4, situada na
margem esquerda do Lago Pedra do Cavalo, Município de Conceição da Feira, Fazenda
Murici s/n.
A captação da água do manancial é realizada atualmente através de recalque
por cinco conjuntos de motores e bombas, sendo três com potência individual de 1100 CV e
Figura 4 - Estrutura da Captação da ETA de Feira de Santana.
Fonte: Autor
17
dois com potência individual de 600CV, e vazão (Q) individuais de 500 l/s e 300 l/s
(capacidade total de Q = 1.700 l/s ), que bombeia água in natura através de uma adutora de
fºfº DN 1.000 mm no trecho de saída do interior da captação, onde posteriormente sofre
redução para 800 mm. Encontra-se instalado nesta adutora, embaixo da ponte que dá acesso
ao interior da captação, duas válvula anti-golpe, automáticas, que protege o sistema contra o
golpe de aríete (retorno d’água) em caso de parada brusca (falta de energia elétrica). No seu
percurso até chegar na torre de equilíbrio encontram-se 03 (três) válvulas de descargas, duas
de 200 mm e uma de 300 mm, cuja finalidade é esvaziar a adutora de água bruta quando
necessário.
2.4.2 CANAL DE ÁGUA BRUTA
No canal de água bruta, Figura 5, estão instalados os difusores de aplicação das
soluções de sulfato de cobre, utilizado para controle da proliferação de algas resultantes do
processo de eutrofização natural do lago, da suspensão de cal para correção do pH quando
Figura 5 - Canal de água bruta – Calha Parshall
Fonte: Autor.
18
necessário e Sulfato de alumínio, coagulante utilizado na fase inicial do processo de
tratamento. Ainda no canal temos uma calha Parshall que serve como referencial para
medição de vazões l/s. Logo após, temos duas comportas que elevadas ou rebaixadas
(dependendo da vazão) servem para aumentar o turbilhonamento (mistura) no ponto de
aplicação do coagulante. No final temos uma caixa de repartição de vazão com três
comportas, que servem para distribuir para os floculadores, como também em casos de
limpezas ou manutenção, para isolar um dos conjuntos de unidades de floculação e um
decantador.
2.4.3 FLOCULAÇÃO
Na floculação, a água já coagulada movimenta-se de tal forma dentro dos
tanques que os flocos misturam-se, ganhando peso, volume e consistência. Cada floculador,
Figura 6, possui seis câmaras de dimensões iguais, equipadas com um motor com redutor de
velocidade (gradiente – RPM) acoplado a um eixo, no qual estão fixadas as cantoneiras em
Figura 6 - Módulos de Floculação
Fonte: O autor.
19
forma de L, onde são fixadas as tábuas, que formam as paletas, que em movimento servem
para formação dos flocos. Os floculadores têm velocidades ajustáveis em função das
características dos flocos gerados na coagulação.
2.4.4 DECANTAÇÃO
A ETA de Feira de Santana dispõe de três unidades de decantação, Figura 7,
onde as unidades 01 e 02, são conhecidas como decantadores de placas e a 03 como
decantador de colméia, são assim formados, para dificultar a ascensão dos flocos (facilitar a
sedimentação dos flocos). As placas e as colméias estão posicionadas logo acima das
pirâmides de estrutura pré-moldadas por onde a água floculada tem acesso ao decantador. Na
parte superior encontram-se os vertedores, que vertem a água decantada nas calhas, e levam
aos filtros. Na extremidade sul dos decantadores 01 e 02, na parte superior, está às caixas que
fazem parte do mecanismo de sifonação do lodo, Figura 8. Estas estão interligadas a uma rede
de fºfº 100 mm com alimentação de água do próprio decantador, bloqueada por um cap
perfurado que serve para determinar o tempo entre uma sifonação e outra. Os sifões são
Figura 7 - Unidade de decantação
Fonte: Autor.
20
compostos de uma rede em PVC, que sai da extremidade norte no centro dos decantadores,
interligados as caixas que determinam o tempo de sifonação. Dentro destas caixas existe um
tubo invertido em forma de Y, perfurado na parte superior, que por sua vez está interligado ao
vértice da rede extratora do lodo. De acordo com a dimensão do furo do cap esta sifonação
pode durar 30, 45 ou 60 segundos, sendo que na ETA o tempo padrão é de 45 segundos.
Existem nas extremidades seis registros de fºfº DN 150 mm que serve para
descargas periódicas do lodo ou para esvaziamento das unidades na ocasião das lavagens.
A unidade de decantação nº 03 divide-se em três módulos de dimensões iguais
e opera individualmente ou em paralelo. Existem três comportas; uma na entrada de cada
módulo, que servem para controle da vazão de entrada nas unidades de decantação, e também
para desativar uma das unidades de decantação.
Figura 8 - Mecanismo de Sifonação
Fonte: Autor.
21
2.4.5 FILTRAÇÃO
Os filtros em nº de 14 (quatorze), Figura 9, são do tipo rápido, ou seja, para
filtração de grandes volumes de água previamente coagulada, com taxa declinante através de
leito duplo de areia e antracito. São construídos com um sistema de fundo falso (de concreto)
onde estão assentados os difusores cuja finalidade é distribuir a filtração e a água de lavagem,
uniformemente em toda área filtrante.
Seu leito é formado por camadas de suportes de seixo rolado e areia granulada
como material filtrante. Sua operação é feita através das mesas de comandos interligadas a um
macaco pneumático, exceto as unidades de filtração 09, 10, 11, 12, 13 e 14 onde sua operação
ainda é totalmente manual. O processo de lavagem é um sistema multicelular (todos lavam
um) e é feito através da injeção de ar e água no sentido ascensional (retro-lavagem), com
determinada velocidade, para promover a fluidificação parcial do meio granular e a liberação
das impurezas nele contidas. A água de lavagem e descartada e retorna para o manancial,
Figura 9 - Filtros
Fonte: Autor
22
sendo o aproveitamento de parcela da água de lavagem o objeto do estudo desse trabalho de
pesquisa.
Estas quatro etapas: coagulação, floculação, decantação e filtração recebem o
nome de clarificação. Nesta fase, todas as partículas de impurezas são removidas deixando a
água límpida. Mas ainda não está pronta para ser usada. Para garantir a qualidade da água,
após a clarificação é feita a desinfecção, a correção do pH e a fluoretação.
2.4.6 DESINFECÇÃO
A água clarificada recebe ainda mais uma substância: o cloro para se tornar
potável. Este elimina os germes nocivos à saúde, garantindo também a qualidade da água nas
redes de distribuição e nos reservatórios.
Para esse processo a ETA possui uma linha (Barrilete) com cinco cilindros de
900 kg cada, que através do vácuo formado nos ejetores, os quais são alimentados por água
sob pressão de 6 kgf./cm³ de uma adutora de fºfº DN 100 mm, promove a mistura do gás e
aplica a solução clorada em uma tubulação de PVC de 3”, instalada na saída da galeria de
água filtrada (imersa), onde acontece o processo de desinfecção .
2.4.7 CORREÇÃO DE PH
A correção do pH consiste na alcalinização da água para remover o gás
carbônico livre e se faz necessária não apenas para se atender o parâmetro da Portaria MS
518/2004 que trata da potabilidade, mas também para proteger as estruturas e os
equipamentos, tanto da corrosão das partes metálicas como da deposição de material em
tubulações pois provoca a formação de uma película de carbonato na superfície interna das
canalizações, a água recebe uma dosagem de cal, que corrige seu pH, através da dosagem de
suspensão de cal com bombas dosadora, que bombeia por uma rede de PVC DN 1,5”, até o
ponto de aplicação do produto.
23
2.4.8 FLUORETAÇÃO
Finalmente a água é fluoretada, em atendimento à Portaria 518/2004 do
Ministério da Saúde, para prevenir contra a decomposição do esmalte dos dentes que, quando
avariado, jamais poderá ser refeito Consiste na aplicação de uma dosagem de composto de
flúor (ácido fluossilícico) para auxiliar a produção natural de dentes mais resistentes e, com
isso, proporciona saúde mais perfeita dos mesmos, reduzindo a incidência da cárie dentária,
especialmente no período de formação dos dentes, que vai da gestação até a idade de 15 anos.
2.4.9 RESERVAÇÃO
EEAT – Estações Elevatórias de Água Tratada
Após a conclusão de todas as etapas do tratamento a água é bombeada para um
reservatório elevado (Serra na cidade de Conceição da Feira), onde segue por gravidade até a
cidade de Feira de Santana. Para isso se faz necessário a existência de Estações Elevatórias de
Água Tratada que tem como o objetivo vencer o relevo e fazer com que a água chegue através
de adutoras até seu destino. São duas:
Figura 10 - Conjuntos Motor-Bomba-EEAT-I
Fonte: Autor
24
A EEAT - I dispõe de três conjuntos de motores-bombas Worthington, modelo
12 LN – 32, e motores marca WEG com potência individual de 1.350 CV e capacidade ( Q )
individual de 513,3 l/s, Figura 10. Nesta elevatória estão instaladas duas válvulas de anti-
golpe manuais, além dos painéis elétricos de comando dos referidos motores.
A EEAT –II dispõe de quatro conjuntos motores-bombas Worthington e
motores marca TOSHIBA, todos de 750 CV. Com vazão (Q) individual de 300 l/s. Nesta,
estão instaladas 02 (duas) válvulas de anti-golpe automáticas, além dos painéis elétricos de
comando dos referidos motores. Todas duas elevatórias dispõem de um poço de sucção onde é
armazenada a água tratada.
25
3 METODOLOGIA
O presente trabalho é um estudo de caso, foi desenvolvido a partir da
necessidade de avaliar as perdas de água, de energia e financeira no procedimento de lavagem
dos filtros na ETA de Feira de Santana.
3.1 CONSULTA A MATERIAL BIBLIOGRÁFICO
Inicialmente foram realizados levantamentos de informações pertinentes ao
tema deste trabalho, através de pesquisas em fontes bibliográficas tais como: Livros, Manuais
de operação da ETA, artigos científicos, monografias, trabalhos apresentados em congresso,
além da busca em sites oficias da área, tais como EMBASA (Empresa Baiana de Água e
Saneamento S/A), ANA (Agência Nacional das Águas), PNCDA (Plano Nacional de
Combate ao Desperdício de Água), dentre outros.
3.2 ÁREA DE ESTUDO
O desenvolvimento do trabalho de pesquisa de campo foi realizado na Estação
de Tratamento de Água (ETA) do Sistema Integrado de Abastecimento de Água de Feira de
Santana, coordenado pela Empresa Baiana de Água e Saneamento S/A (EMBASA),
localizada na fazenda Murici, zona rural do município de Conceição da Feira, Estado da
Bahia.
3.3 LEVANTAMENTOS OU DADOS DA PESQUISA:
O levantamento dos dados é mensal, apresentados através de gráficos e
planilhas de custos mensais e anuais, relacionando com o percentual de perdas na estação e
com a lavagem de filtros fazendo uma análise comparativa entre os mesmos.
26
3.4 CONSUMO E CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS.
Levantamento realizado no Escritório Local da Embasa em Feira de Santana e
na própria ETA através dos relatórios mensais. Com os dados montou-se as planilhas de
custos.
3.5 VAZÃO DE PRODUÇÃO, VAZÃO DE DISTRIBUIÇÃO E PERDA NO
PROCESSO PRODUÇÃO
Foi realizado no Escritório Local da Embasa em Feira de Santana e os dados
arquivados na própria ETA, em planilhas de controle de produção.
3.6 ESTIMATIVA DE PERDAS DE ÁGUA LOCALIZADAS
Mecanismo de sifonação – vazão continua e as descargas.
Realização de aferições de vazão in loco (Nas caixas que reúnem dois sifões);
Escolha de duas caixas de descarga de sifões (Uma em cada decantador);
Com auxilio do cronometro mediu-se o tempo para encher uma bobona de 200
litros
Realização de quatro aferições e apontamento dos respectivos tempos;
Lançamento dos dados em planilha eletrônica
Fez-se uma relação entre o volume da bobona e a média aritmética dos tempos,
determinando assim a vazão.
Descarga de decantadores.
Realização de aferições de vazão in loco
Isolou-se o modulo floculação e decantação;
Abriram-se as seis descargas de fundo do decantador;
Aguardou-se que o nível da lâmina d’água ficasse abaixo dos vertedores;
27
Com trena mediu-se a diferença de cota entre as lâminas inicial e final em um
intervalo de tempo de 60s;
Em seguida multiplicou essa diferença pela área do decantador e estimou o
volume e a vazão.
3.7 AVALIAÇÃO DA PERDA NO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Descarga inicial (que será recuperada)
Mediram-se diferentes cotas de operação para diferentes vazões, datas, horários
e qualidade da água decantada;
Lançamento dos dados em planilha eletrônica;
Determinação de uma cota média de operação;
Aferição da área do filtro;
Estimou-se o volume médio descartado.
Descarga para limpeza dos filtros
A descarga para limpeza continuará sendo contabilizada como perda nesta
etapa do trabalho, pois para reaproveitamento dessa água seria necessária a construção de uma
estação tratamento de resíduos. Não foi necessário contabilizar seu volume.
3.8 AVALIAÇÃO MENSAL DO CUSTO DA PERDA EM ENERGIA E EM
PRODUTOS QUÍMICOS;
Levantamento realizado no Escritório Local da Embasa em Feira de Santana e
na própria ETA, nos relatórios mensais de custos com energia elétrica e produtos químicos;
Rateamento dos custos com energia elétrica entre ETA, Captação e EEAT;
Elaboração de planilhas eletrônicas;
Apresentação de gráficos representativos;
Análise e conclusão dos dados que justifique a construção da elevatória.
28
3.9 CARACTERIZAÇÕES DA ÁGUA A SER RECIRCULADA
Como a água a ser recirculada é a decantada e a EMBASA faz o controle do
tratamento, a água que se perde antes da lavagem dos filtros pode ser recalcada para a calha
de água filtrada, sem necessidade de mais outros controles de qualidade.
3.10 PROJETO DA ELEVATÓRIA E BARRILETE PARA APROVEITAMENTO DA
ÁGUA FILTRADA QUE PERDE;
Desenvolver o projeto técnico utilizando-se do Manuais de Instalações
Hidráulicas.
Desenvolver o projeto gráfico com planta baixa e corte no programa
computacional AutoCAD da empresa Autodesk.
3.11 AVALIAÇÃO DO CUSTO BENEFÍCIO DO APROVEITAMENTO DA ÁGUA
QUE PERDE NOS FILTROS DA ETA DE FEIRA DE SANTANA;
Levantar custos com a execução do projeto utilizando a tabela de custos e
serviços, adotado pela Embasa;
Realizar cotações diretas com os fornecedores, dos materiais e equipamento
não existentes na tabela de preços da Embasa;
Calcular a amortização mensal do investimento para período de 10 anos, com
taxa de juros de 12% ao ano (0,94888 % ao mês);
Levantar custo mensal com energia elétrica para recalque da água aproveitada;
Fazer estudos de custos beneficio (perda / amortização do investimento).
29
4 RESULTADOS E DISCURSÃO
4.1 CONSUMO E CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS
Dos custos dos produtos utilizados no tratamento não serão contabilizados no
presente estudo o custo com o cloro, utilizado na desinfecção, o custo com o flúor, exigido
pelo ministério da Saúde para proteção dos dentes de crianças de até sete anos, e o custo com
a cal hidratada, adicionada para correção do pH.
Com auxilio das Planilhas de Controle de Custos utilizadas na ETA, foram
extraídos os dados essenciais para elaboração do projeto, que correspondem à média mensal
dos consumos e custos do ano de 2010 e servem de base para avaliar a situação do sistema,
tabela 2.
Tabela 2 - Consumo e custo médio mensal com produtos químicos na ETA de Feira de Santana – 2010
MÊS
PRODUTOS QUÍMICOS
SULF. COBRE SULF. ALUMINIO POLIMERO
CONSUMO
kg
CUSTO
R$
CONSUMO
kg
CUSTO
R$
CONSUMO
kg
CUSTO
R$
JAN 1.003 8.180,00 294.238 125.933,86 330 3.742,20
FEV 927 7.582,86 269.006 115.134,57 281 3.187,00
MAR 875 7.157,50 266.194 113.931,00 341 3.867,00
ABR 200 1.636,00 263.925 112.960,00 296 3.351,00
MAI 811 6.634,00 267.439 114.464,00 286 3.243,00
JUN 627 5.129,00 200.992 86.025,00 271 3.073,00
JUL 120 981,00 242.222 103.571,00 253 2.869,20
AGO 571 4.672,00 230.412 98.616,34 286 3.243,24
SET 883 7.223,00 214.720 91.900,20 239 2.710,26
OUT 830 6.789,00 244.560 104.671,70 304 3.447,36
NOV 928 7.591,00 232.060 99.321,68 304 3.447,36
DEZ 1.106 9.047,00 242.410 108.988,00 346 3.946,00
TOTAL 8.981 72.584,00 2.942.134 1.263.514,49 3.547 40.126,62
Fonte: EMBASA adaptados pelo Autor.
30
Figura 11 - Consumos e custos com Sulfato de Cobre – 2010
Figura 12 - Consumos e custos com Sulfato de Alumínio - 2010
0 500
1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000 8.500 9.000
JAN
FE
V
MA
R
AB
R
MA
I
JUN
JUL
AG
O
SE
T
OU
T
NO
V
DE
Z
Sulfato de Cobre
Consumo Kg
Custos R$
0
25.000
50.000
75.000
100.000
125.000
150.000
175.000
200.000
225.000
250.000
275.000
300.000
JAN
FE
V
MA
R
AB
R
MA
I
JUN
JUL
AG
O
SE
T
OU
T
NO
V
DE
Z
Sulfato de Alumínio
CONSUMO
CUSTO R$
31
Figura 13 - Consumos e custos com polímero - 2010
4.2 PERDAS DE ÁGUA EM VOLUME E PERCENTUAL NO PROCESSO DE
TRATAMENTO.
As perdas físicas operacionais são compostas pelos efluentes gerados no
processo produtivo, numa ETA convencional se gasta em média de 2% a 5% do volume da
água captada na operação de tratamento no processo de lavagem dos filtros (AWWA, 1987).
Na ETA de Feira de Santana o controle de produção é realizado diariamente gerando uma
planilha mensal que demonstra um percentual de perdas no processo bem acima da média
estipulada para esse tipo de estação, tabela 3.
0 200 400 600 800
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000
JAN
FE
V
MA
R
AB
R
MA
I
JUN
JUL
AG
O
SE
T
OU
T
NO
V
DE
Z
Polímero
CONSUMO
CUSTO R$
32
Tabela 3 – Volumes produzido, distribuído, volume e percentual de perda no tratamento de água – 2010
MÊS VOLUME
TRATADO M3
VOLUME
DISTRIBUÍDO M3
PERDA NO
PROCESSO M3
% PERDAS
NO
PROCESSO
JAN 3.579.008 3287653 291355 8,14
FEV 3.231.989 2986606 245383 7,59
MAR 3.608.418 3309350 299068 8,29
ABR 3.247.188 2969901 277287 8,55
MAI 3.222.878 3008450 314428 9,46
JUN 2.950.991 2651945 299046 10,13
JUL 3.000.808 2685472 315336 10,51
AGO 3.119.226 2761246 357980 11,48
SET 3.041.485 2665349 376136 12,37
OUT 3.434.859 3004414 430445 12,53
NOV 3.368.610 2961817 406793 12,08
DEZ 3.480.552 3069686 410866 11,8
MÉDIA 3.273.834 2.946.824 353.619 10,24
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.
4.3 ESTIMATIVAS DE PERDAS LOCALIZADAS
Em termos quantitativos o volume gasto com água de utilidades é praticamente
desprezível e por isso não será contabilizado. Existem dois dispositivos na ETA que podem
ser classificados como causadores de perdas localizadas, que são os sifões, Figura 14, e as
descargas de decantadores, Figura 15.
33
4.3.1 SIFONAÇÃO
Para estimar a vazão no mecanismo de sifonação foi necessário realizar
medições nas caixas que reúnem a descarga de dois sifões através do seguinte procedimento:
Com auxilio do cronometro
mediu-se o tempo para encher uma bobona de
200 (duzentos) litros, Figura 16, e de posse dos
dados determinou-se a vazão da seguinte forma:
Foi selecionada uma caixa de
descarga em cada decantador, medindo-se o
tempo para encher quatro vezes, em seguida fez-
se uma relação entre o volume da bobona e a
média aritmética dos tempos, determinando-se
assim a vazão.
Considerando que o tempo médio
de operação da ETA em 2010 foi de 663 h/mês
Figura 15- Descarga Decantadores Fonte: O Autor
Figura 14 – Mecanismo de Sifonação Fonte: O Autor.
Figura 16 - Ensaio de Vazão "in loco" Fonte: Autor
34
verificou-se que a vazão constante de alimentação dos sifões, gera um volume mensal de 2148
m3 em cada caixa e como são 12 caixas tem-se em média um volume de 25.777 m
3 o que
corresponde a 0,74% do total tratado.
Tabela 4 - Resultado das medições nas caixas de descarga dos sifões
Tempos
(mim)
Caixa 01 Caixa 01
dec.01 dec 02
T1 3'45" 3'49"
T2 3'38" 3'55"
T3 3'42" 3'59"
T4 3"40" 3'54"
Média 3'41" 3'54"
Q l/s 0,90 0,85
Q m3/h 3,24 3,06
Além disso, mediu-se o tempo médio de cada uma das descargas, durante o
funcionamento do sifão. Considerando que cada sifão leva em media 45 minutos entre uma
descarga e outra, se tem que a vazão média no momento da descarga é de 8,7 l/s, que
multiplicado pela média de horas em operação, e pelo número de sifões existentes que são 24.
Em um mês dar-se cerca de 21.216 descargas, com um tempo médio de 80 segundos cada.
Assim cada descarga corresponde a um volume de 0,696 m3, totalizando 14.766m
3/mês o que
corresponde a 0,42% do total tratado.
Assim, conclui-se que o percentual de perdas no mecanismo de sifonação será
o volume de alimentação dos sifões somado com o volume das descargas, ou seja, 1,16%.
35
4.3.2 DESCARGA DECANTADORES
As vazões das descargas foram determinadas conforme Macedo (2000) cita em
sua literatura, que são os cálculos para obtenção de vazão, volume, velocidade, entre outros
aspectos relacionados, utilizando-se a formula: Q=V/t (Q=Vazão, V=Volume, t=tempo).
Para a obtenção do volume foi medida toda a área de cada modulo de
decantação e de posse desses dados delimitou-se um tempo de dez segundo para que a água
baixe de um ponto a outro. Para isso foi realizado os seguintes procedimentos:
Isolou-se o modulo floculação e
decantação;
Abriu-se as seis descargas de fundo do
decantador;
Aguardou-se que o nível da lâmina
d’água ficasse abaixo dos vertedores;
Com trena mediu-se a diferença de cota
entre as lamina inicial e final em um
tempo de 60 segundos;
Em seguida multiplicou essa diferença
pela área do decantador e estimou o
volume.
No decantador 01, figura 17, o
rebaixamento da lâmina d’água foi de 3,5
centímetros a cada minuto, que multiplicado
pela área total do floculador e decantador que é de 695.5 m2, encontra-se uma vazão
correspondente a 24,35 m3/min. Para o decantador 02 do módulo velho foram consideradas a
mesma vazão, pois são iguais e por isso possuem os mesmo dispositivos.
No decantador novo o rebaixamento da lâmina foi de sete centímetros a cada
minuto, e sua área é de 252m2, assim a vazão de descarga corresponde a 17,64m
3/min.
De acordo com o POP – Procedimento Operacional Padrão a descarga de
decantadores deve levar em média três minutos, sendo assim o volume médio descartado por
cada descarga será o somatório do volume dos três decantadores que é da ordem de 199 m3.
Figura 17 - Vazão das descargas "in loco" Fonte: Autor.
36
Totalizando uma média de 25.174 m3/mês o que corresponde a 0,77% do volume tratado. Os
dados estão registrados na Tabela 5:
Tabela 5 - Comparativo de perdas nas descargas – 2010
MÊS
NUMERO
DE
DESCARGAS
VOL.
DESCART./
DESCARGA
(M3)
VOL.
DESCART.
DESCARGA
(M3/MÊS)
VOLUME
TRATADO
M3
% PERDAS
NA
DESCARGA
JAN 123 199 24.477 3.579.008 0,68
FEV 125 199 24.875 3.231.989 0,77
MAR 132 199 26.268 3.608.418 0,73
ABR 132 199 26.268 3.247.188 0,81
MAI 120 199 23.880 3.222.878 0,74
JUN 122 199 24.278 2.950.991 0,82
JUL 125 199 24.875 3.000.808 0,83
AGO 130 199 25.870 3.119.226 0,83
SET 120 199 23.880 3.041.485 0,79
OUT 124 199 24.676 3.434.859 0,72
NOV 130 199 25.870 3.368.610 0,77
DEZ 135 199 26.865 3.480.552 0,77
MÉDIA 127 199 25.174 3.273.834 0,77
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.
4.4 PROCESSOS DE LAVAGEM DE FILTRO.
O processo de lavagem de filtro na ETA segue um POP – Procedimento
Operacional Padrão, onde são discriminadas as seguintes atividades:
Fechar a entrada de água decantada (afluente) do filtro a ser lavado;
Fechar a comporta de saída de água filtrada (efluente);
Abrir a descarga da calha de lavagem;
Abrir o dreno de fundo da unidade de filtração;
37
Abrir a válvula de ar;
Ativar o sistema de ar durante 2 a 3 minutos;
Abrir a comporta de saída de água filtrada, no momento em que a água verter
na calha de lavagem de filtro desativar o ar;
Lavar com água durante 07 a 10 minutos, dependendo das condições de
limpeza do leito filtrante;
Fechar a descarga da calha;
Abrir a entrada de água decantada (afluente).
O POP foi desenvolvido para que todos os operadores realizassem a mesma
atividade, e assim melhorasse a qualidade na produção com possível redução de perda no
processo, porém esses procedimentos apesar de importantes não são eficientes e capazes de
eliminar essas perdas, pois, depende do operador. Ao abrir a descarga da calha de lavagem do
filtro um volume de água já decantada é descartado para o manancial, sendo nessa etapa
inicial da lavagem que esta o objeto de estudo desse trabalho, pois, na etapa seguinte do
procedimento faz-se a lavagem do filtro com ar e água, gerando resíduos (lodo) que
continuará sendo descartado até o momento da criação de uma estação de tratamento de
resíduos.
4.5 AVALIAÇÃO DO VOLUME DESCARTADO NOS FILTROS E PERCENTUAL
DE PERDAS EM RELAÇÃO AO TOTAL.
Para determinação do volume inicial que é descartado de cada filtro foi
realizadas varias medições da cota de operação dos mesmos, delimitando uma cota máxima a
qual esta especificada no projeto da ETA, que é a cota 210,439 m. A 2,30 m abaixo dessa cota
fica localizado um dreno com diâmetro de 200 mm, o qual servirá como referencia para
calculo do volume de água que se descarta sem fim útil, ou seja, é perda, já que o mesmo fica
logo acima da calha de lavagem do filtro (Figura 8) e será utilizado como ponto de captação
de água no projeto de recirculação que será proposto.
38
As cotas de serviço dos filtros foram definidas através de medições com auxilio
de uma trena. Para efeito de cálculo e melhoria da precisão a medição foi realizada no filtros
de um ao oitavo, pois, apesar de existir na ETA quatorze filtros, os seis restantes foram
construídos na etapa de ampliação do sistema, no ano de dois mil e três, e por isso não
possuem a tubulação de dreno conforme figura 18. Outros fatores importantes considerados
foram à vazão de operação, o horário da medição e a qualidade da água decantada, fatores
estes que geram uma variação na cota de serviço (cota de operação). Os dados deste
levantamento estão apresentados na Tabela 6.
COTA MÁXIMA
AFLUENTE
2,30m
1,80m
Q = 1688 l/s
Q = 1517 l/s - 1454 l/s
Q = 1180 l/s
1,30m
1,60m
Figura 18 - Avaliação da cota de acordo com vazão de operação Fonte: Autor
DRENO
CALHA DE LAVAGEM
39
Tabela 6 – Cotas dos filtros em função da vazão de operação.
DATA HORÁRIO FILTRO VAZÃO
l/s
QUALID.
ÁGUA
COTA
SERV.
RELAÇÃO
DRENO(m)
17/01/2011 22:00 2 1454 BOA 1,60
18/01/2011 05:00 7 1517 RAZOAVEL 1,50
19/01/2011 10:00 1 1517 BOA 1.50
19/01/2011 15:00 5 1517 BOA 1.45
20/01/2011 00:00 6 1475 RAZOAVEL 1.55
26/01/2011 10:00 8 1688 BOA 1.75
26/01/2011 15:00 3 1688 BOA 1.70
30/01/2011 22:00 4 1454 BOA 1.40
30/01/2011 01:00 1 893 BOA 0.60
06/02/2011 22:00 7 1517 BOA 1.45
08/02/2011 10:00 2 1688 RAZOAVEL 1.65
08/02/2011 15:00 3 1688 BOA 1.80
10/03/2011 10:00 4 1180 BOA 1.20
10/03/2011 15:00 5 1688 BOA 1.70
11/03/2011 00:00 6 1688 RAZOAVEL 1.65
17/03/2011 10:00 1 1688 RAZOAVEL 1.70
21/03/2011 10:00 8 1517 BOA 1.50
21;03/2011 15:00 2 1517 BOA 1.40
MÉDIA 1,55
Fonte: Autor.
Com os levantamentos dos níveis de cota de operação, calculou-se uma média
que foi em torno de 1,55 metros de altura em relação ao dreno. Considerando que cada filtro
possui 7,55 metros de largura por 6,35 de comprimento, tem-se um volume desperdiçado de
água decantada da ordem de 74 m3 em média por cada filtro lavado e como a ETA possui um
controle com o numero de filtros lavados durante o mês, foi possível contabilizar o volume
perdido na lavagem, e em seguida foi realizado um comparativo de descarte de água dos
40
filtros com a perda total no processo de lavagem, bem como calculado o percentual de perda,
valores estes discriminados na tabela 7.
Tabela 7 – Perdas medidas no processo de lavagem dos filtros em volume e porcentagem.
MÊS
NUM. DE
FILTROS
LAVADOS
VOL. DESCART.
NA LAVAGEM
M3/MÊS
VOLUME DE
PERDAS M3
% PERDAS
NA
LAVAGEM
JAN 303 22.422 291355 7,70
FEV 278 20.572 245383 8,38
MAR 293 21.682 299068 7,25
ABR 266 19.684 277287 7,10
MAI 290 21.460 314428 6,83
JUN 285 21.090 299046 7,05
JUL 284 21.016 315336 6,66
AGO 278 20.572 357980 5,75
SET 276 20.424 376136 5,43
OUT 297 21.978 430445 5,11
NOV 284 21.016 406793 5,17
DEZ 295 21.830 410866 5,31
Média 21.146 335.344 6,48
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.
Tabela 8 - Comparativo de perdas no processo de lavagem dos filtros em relação volume tratado.
MÊS
NUM. DE
FILTROS
LAVADOS
VOL. DESCART.
NA LAVAGEM
M3/MÊS
VOLUME
TRATADO M3
% PERDAS
NA
LAVAGEM
JAN 303 22.422 3.579.008 0,63
FEV 278 20.572 3.231.989 0,64
MAR 293 21.682 3.608.418 0,60
ABR 266 19.684 3.247.188 0,61
MAI 290 21.460 3.222.878 0,67
JUN 285 21.090 2.950.991 0,71
JUL 284 21.016 3.000.808 0,70
AGO 278 20.572 3.119.226 0,66
SET 276 20.424 3.041.485 0,67
OUT 297 21.978 3.434.859 0,64
NOV 284 21.016 3.368.610 0,62
DEZ 295 21.830 3.480.552 0,63
Média 21.146 3.273.834 0,65
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.
41
Para concluir a etapa de análise de custos na produção foi contatado o setor
responsável pelo controle com energia elétrica da Embasa que forneceu uma planilha de
custos mensais da ETA com energia elétrica. Com auxílio do responsável pelo setor o
Eletrotécnico Edval Brito Gaspar, foi possível ratear o consumo de energia de cada Unidade,
pois a conta de energia da ETA é única, ou seja, os faturamentos não são independentes,
sendo preciso separar os consumos da Captação, ETA e EEAT, já que para o estudo realizado
só será contabilizado como perda parte do consumo de energia da captação.
Os percentuais de consumo de cada unidade foram determinados através da
média ponderada da potência de operação para diferentes vazões representadas nas tabelas 9.
Tabela 9 - Rateamento do consumo de energia
VAZÃO 1688 l/s VAZÃO 1517 l/s VAZÃO 1180 l/s
CV KW % CV KW % CV KW %
CONSUMO
ETA 200 147,2 2,88 200 147,2 3,51 200 147,2 4,44
CONSUMO
EEAT 3450 2539,2 49,64 2700 1987,2 47,37 2100 1545,6 46,67
CONSUMO
EEAB 3300 2428,8 47,48 2800 2060,8 49,12 2200 1619,2 48,89
TOTAL 6950 5115,2 100,00 5700 4195,2 100,00 4500 3312 100,00
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor
A tabela 10 representa de forma bastante clara o que vem acontecendo na ETA
de Feira de Santana, em média, R$ 2.300,00 (dois mil e trezentos) é “jogado fora” todo mês,
um desperdício que poderá evitado com a elaboração do projeto apresentado nesse trabalho,
porém antes de qualquer coisa é necessário levantar os custo com a implantação do mesmo
para assim apresentar uma conclusão plausível e definitiva.
Vale ressaltar que o custo por metro cúbico tratado corresponde apenas aos
produtos químicos necessários ao processo de clarificação da água que são sulfato de cobre,
sulfato de alumínio e polímero, e os custos com energia elétrica foi calculado através do rateio
de consumo entre captação, ETA e EEAT, pois para o presente projeto só interessa a
captação, que são etapas que antecedem o processo de filtração.
42
Tabela 10 - Custo médio com o descarte da água pré-filtrada
MÊS
VOLUME
TRATADO
M3
CUSTO
PRODUTO
QUIMICO
CUSTO
COM
ENERGIA
ELÉTRICA
CUSTO
POR M3
TRAT.
VOLUME
DESCARTE
M3
DESPERDICIO
R$
JAN 3.579.008 125.853,20 272.649,00 0,111 22.422 2.496,56
FEV 3.231.989 125.864,57 275.162,34 0,124 20.572 2.552,58
MAR 3.608.418 124.957,00 283.763,20 0,113 21.682 2.455,89
ABR 3.247.188 117.947,00 173.772,83 0,090 19.684 1.768,36
MAI 3.222.878 124.341,00 230.490,33 0,110 21.460 2.362,70
JUN 2.950.991 94.227,00 243.658,41 0,114 21.090 2.414,78
JUL 3.000.808 107.421,20 223.180,84 0,110 21.016 2.315,35
AGO 3.119.226 106.531,58 242.844,11 0,112 20.572 2.304,21
SET 3.041.485 101.833,46 217.509,47 0,105 20.424 2.144,43
OUT 3.434.859 114.908,06 249.036,44 0,106 21.978 2.328,70
NOV 3.368.610 110.360,04 254.131,12 0,108 21.016 2.273,98
DEZ 3.480.552 121.981,00 239.961,78 0,104 21.830 2.270,10
Média 2.307,31
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.
4.6 PROJETO DA ELEVATÓRIA PARA APROVEITAMENTO DA ÁGUA
DECANTADA QUE PERDE NA LAVAGEM DOS FILTROS.
O dimensionamento do conjunto motor-bomba para recirculação da água dos
filtros está baseado em dados da Tabela 13 e conhecimentos gerais de hidráulica, conforme
apresentados na revisão bibliográfica.
43
Tabela 11 - Dados para dimensionamento da elevatória de aproveitamento da água que perde na lavagem dos
filtros da ETA de Feira de Santana.
DADOS: UNIDADE QUANTIDADE
Vazão média de recalque (Considerando 10 minutos) l/s 120,0
N.A. máximo de operação dos filtros m 210,40
N.A. mínimo de operação dos filtros m 208,20
Cota do eixo da bomba m 207,00
Cota de lançamento na calha m 211,00
Extensão da linha de sucção m 75,00
Extensão da linha de recalque m 7,40
Extensão total da tubulação m 82,40
Nº de conjuntos Motor-Bomba uni 1
Desnível geométrico ( Hg max.) m 2,80
Desnível geométrico ( Hg min.) m 0,60
Fonte: Autor.
Na definição do diâmetro foi considerada a velocidade limite para linhas de
recalques curtas conforme Tabela 14, e as equações de cálculo de perda de carga.
Tabela 12 - Determinação da velocidade de projeto
Vazão (l/s) Diâm. (mm) V (m/s)
120,00 100,00 15,24
150,00 6,77
200,00 3,81
250,00 2,44
300,00 1,69
44
De acordo com a velocidade e economia o diâmetro adotado para sucção e
recalque é de 250 mm, pois estará de acordo com as exigências de cálculo e diâmetro
disponível nas estruturas para captação.
- Calculo da perda de Carga Localizada (m)
Tomando-se como base a expressão geral das perdas localizadas tem-se:
hfl=k . V2/2g
Onde:
hfl – perda de carga localizada
K - coeficiente de perda de carga (empírico)
V - velocidade de escoamento (m/s)
g - aceleração da gravidade (9,81 m/s2)
e considerando que:
Q = V.A, tem-se que V = Q/A, então hfl = K. (Q/A)2 / 2g
Assim, hfl = n.k/ (2g.A2 ) . Q
2
Tabela 13 – Peças e constantes de perda de carga localizada, para Sucção.
Barrilete de sucção
Singularidade DIAM. QUANT.(n) K D Calc. (mm) n.k/2gA²
Entrada Normal 200,00 1 0,50 200 25,87
Ampliação Gradual 200X250 1 0,30 250 6,36
Reg. Gaveta Aberto 250,00 2 0,20 250 8,48
Curva 90º 250,00 2 0,40 250 16,95
Tê, Passagem direta 250,00 7 0,60 250 89,01
Total 89,01
45
Tabela 14 – Peças e perda de carga localizada - Recalque
Barrilete de recalque
Singularidade DIAM. QUANT.(n) K D. Calc.(mm) n.k/2gA²
Curva 90º 250,00 4 0,40 250 33,91
Válvula retenção 250,00 1 2,50 250 52,98
Reg. Gaveta Aberto 250,00 1 0,20 250 4,24
Saída da canalização 250,00 1 1,00 250 21,19
Total 112,32
Obs.: No cálculo da perda de carga localizada não se levou em consideração a
redução e ampliação gradual para entrada de sucção e recalque, visto que o diâmetro de
sucção e recalque da bomba é o mesmo das tubulações.
A perda de carga localizada será dada pela seguinte expressão:
hfl=201,32. Q²
- Calculo da perda de carga distribuída (m)
As perdas de cargas ao longo da tubulação foram obtidas através do produto da
perda de carga unitária da fórmula de HAZEN-WILLIAMS e o comprimento da tubulação.
hfd =J x L
A fórmula de Hazen-Williams, com seu fator numérico em unidades métricas é
a seguinte:
J= 10.641. Q1.85
.C-1.85
. D-4.87
Onde:
J - Perda de carga unitária em (m/m)
Q - Vazão, m3/s;
D - Diâmetro, m;
C – Coeficiente de rugosidade que depende da natureza das paredes dos tubos (Tabela 2)
46
L – Extensão da tubulação (m)
O coeficiente de rugosidade adotado para fins de cálculo será considerado o
ferro fundido novo.
Os valores de perda de carga localizada e distribuída são expressos abaixo:
Tabela 15 - Perdas de cargas na tubulação
Trecho L(m) Q(l/s) Diam.(mm) V(m/s) C J(m/m) hfl(m) hfd(m)
SUCÇÃO 75,00 120,00 250 2,44 130 0,02212 2,90 1,66
RECALQUE 7,40 120,00 250 2,44 130 0,02212
0,16
TOTAL 2,90 1,82
A altura manométrica total Hman, corresponde ao desnível geométrico Hg, que
será o momento em que o filtro estará praticamente vazio, somado com perdas de cargas
(totais). Logo:
Hman = Hg + hfd + hfl
Hman = 2,80 + 1,82 + 2,90
Hman = 7,52 m
A curva característica da bomba e da tubulação esta representada na Tabela 18.
Tabela 16 - Curva característica da bomba e da tubulação de sucção e recalque da instalação da elevatória.
Q Perdas de carga HMT(mca) HMT
(l/s) (m³/s) (m³/h) hfl(m) hfd(m) Total min. max. Bomba
0,00 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,60 2,80 9,0
90,00 0,090 324,00 1,63 1,07 2,70 3,30 5,50 7,8
100,00 0,100 360,00 2,01 1,30 3,31 3,91 6,11 7,4
110,00 0,110 396,00 2,44 1,55 3,99 4,59 6,79 7,2
120,00 0,125 432,00 2,9 1,82 4,72 5,32 7,52 7,0
150,00 0,150 540,00 4,53 2,75 7,28 7,88 10,08 6,0
47
Figura 19 Gráfico representativo da curva da bomba e da tubulação
Na tabela 19, resumo do sistema, constam os pontos de trabalho do conjunto
motor-bomba, inclusive a potência do motor e o NPSH requerido e disponível.
Tabela 17 - Pontos de trabalho
Hg (m) Q (l/s) HMT
(mca)
Rendim.
(%)
Potência
(CV)
Potência
(KW)
NPSHr
(mca)
NPSHd
(mca)
Max. 114 7,200 70 16 12 3,20 12,11
Min. 134 6,500 70 17 12 3,60 9,47
A condição necessária para o equipamento funcionar sem cavitação é:
NPSHd ≥ NPSHr
0
2
4
6
8
10
12
0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 0,160
Hm
an (
m)
Q (m3/s)
CURVA CARACTERÍTICA DA BOMBA E DA TUBULAÇÃO
min.
max.
Bomba
CURVA CARACT.
48
As plantas do projeto foram desenvolvidas no programa computacional
AutoCAD da empresa Autodesk e está apresentado no anexo A do presente trabalho.
Para o ponto de trabalho definido nos cálculos foi selecionada uma bomba da
KSB, modelo ETA 250-29, cujas características estão detalhadas no anexo C.
4.7 AVALIAÇÃO DO CUSTO BENEFÍCIO DO APROVEITAMENTO DA ÁGUA
QUE PERDE NOS FILTROS DA ETA DE FEIRA DE SANTANA.
O projeto da elevatória de recirculação serviu de subsídio para o levantamento
do custo, pois foi escolhido por meio de cálculos de hidráulica o diâmetro das tubulações de
sucção e recalque, assim como o conjunto motor bomba que atenderá a necessidade do
sistema.
O desperdício médio com produtos químicos e energia elétrica na ETA com o
descarte da água pré-filtrada, verificado através de estudos realizados in loco e já
apresentados nesse trabalho gira em torno de R$ 2.300,00 mensais (dois mil e trezentos reais).
ou seja, 27.600,00 por ano (vinte e sete mil e seiscentos reais).
O custo do projeto, conforme anexo B, é de R$ 95.366,00 (noventa e cinco mil
trezentos e sessenta e seis), para o horizonte de projeto de 10 anos, e considerando uma taxa
de juros de 0,94888% ao mês.
Para o investimento avaliado com tempo de retorno de 10 anos, o custo da
parcela do investimento fica em R$ 1334,00 (um mil trezentos e trinta e quatro).
Considerando o custo da energia consumida pelo conjunto motor-bomba com o
equipamento funcionando, em média, dez minutos por cada lavagem de filtro, e sendo lavados
doze filtros por dia, a bomba irá operar duas horas por dia. Como o custo do kWh é de R$
0,13 (treze centavos) no horário fora de ponta, o valor mensal gasto com energia elétrica será
da ordem de R$ 116,00 ( cento e dezesseis reais).
49
Na tabela 20 encontra-se registrado o custo do desperdício médio mensal com a
perda de água e o custo mensal do investimento para período de retorno de 10 anos com taxa
de juros de 12% ao ano, ou seja, 0, 94888% ao mês. Pela Tabela 20 verifica-se que com a
implantação do projeto se obtém economia de R$ 857,00 (Oitocentos e cinqüenta e sete).
Tabela 18 - Resumo dos custos de implantação do sistema e de desperdício de água
Itens Custos (R$)
Desperdício médio mensal 2.307,00
Desperdício anual (2010) 27.684,00
Custo total da tubulação 71.325,00
Custo do conjunto elevatório incluindo painel 21.041,00
Custo do painel e instalações elétricas 3.000,00
Custo total do projeto 95.366,00
Custo mensal de energia 116,00
Valor mensal das parcelas (120 meses) 1.334,00
Economia média mensal 857,00
50
5 CONCLUSÃO
O valor da perda de água na lavagem dos filtros na ETA de Feira de Santana é
de R$ 2.307,00 (dois mil e trezentos reais).
O custo do investimento para aproveitamento da água que perde, possível de
ser aproveitada, na lavagem dos filtros da ETA de Feira de Santana é de R$ 95.366,00
(noventa e cinco mil trezentos e sessenta e seis reais).
Para financiamento do investimento em prazo de 10 anos e juros de 12% ao
ano = 0,94888% ao mês, a parcela de amortização mensal do investimento é de R$ 1334,00
(Hum mil trezentos e trinta e quatro reais), que somando-se ao custo mensal com energia
elétrica R$ 116,00 (cento e dezesseis reais), gera uma economia de R$ 857,00 (oitocentos e
cinquenta e sete reais) por mês.
A implantação do projeto de aproveitamento da água que perde na lavagem dos
filtros da ETA de Feira é viável economicamente, tecnicamente e ambientalmente. O retorno
do investimento ocorre em 52 meses.
51
6 REFERËNCIAS
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA). Water treatment plant waste
management. Denver (Co): AWWA Research Foundation, 1987. apud FEITOSA E
CONSONI, Análise de oportunidades de minimização da geração de lodo na estação de
tratamento de água alto da boa vista, São Paulo.
AZEVEDO NETTO, J. M. et al. Técnica de abastecimento e tratamento de água.
CETESB/ASCETESB, V. 1 e V. 2.1987, São Paulo.
AZEVEDO NETTO, J. M. et al.. CETESB/ASCETESB, V. 1 e V. 2.1987, São Paulo.
AZEVEDO NETTO, J.M.; ALVAREZ G.A. Manual de Hidráulica, V1, 1996, São Paulo.
BERNARDO, L. Di. (1993). Método e Técnica de tratamento de Água. ABES. Rio de
Janeiro.
DI BERNARDO, L.; DI BERNARDO DANTAS, A. Métodos e Técnicas de Tratamento de
Água – segunda edição – São Carlos: RiMa, V. 1, 2005. 792 p.
CETESB, 1975. Operação e Manutenção de ETA. CETESB. São Paulo.
COELHO, A.C. (1996). Medição de água, política e prática - Manual de Consulta.
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Catarinense. 2009. Disponível em http://www.casan.com.br. Acesso em março de 2010.
EMPRESA BAIANA DE ÁGUAS E SANEAMENTO (EMBASA). Manuais de operação da
Estação de Tratamento de Água. Feira de Santana-Ba.
EMPRESA BAIANA DE ÁGUAS E SANEAMENTO (EMBASA). Planilhas de custos com
energia elétrica (2010). Feira de Santana-Ba.
52
EMPRESA BAIANA DE ÁGUAS E SANEAMENTO (EMBASA). Relatórios de controle de
custos operacionais (2010). Feira de Santana-Ba.
HAMMER, M.J. Sistema de Abastecimento de água e Esgoto, São Paulo: LTC - livros
técnicos e científicos Editora, 1975.
MACÊDO, Jorge Antônio Barros de. Águas e Águas. 2. São Paulo: Varela, 2004.
MACINTYRE, A.J. (1990). Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias, LTC -livros
técnicos e científicos Editora S.A, 1990.
PNCDA, 2002 Plano Nacional de Combate ao Desperdício de Água SP: Disponível em:
http://www.geocities.com/ Acesso em: setembro de 2010.
PROJETO COM + ÁGUA; Compêndio; Sistematização das Metodologias Empregadas.
Setembro/2008.
REIS, Roberto Bezerra. Estudo de reuso e reciclagem de água de lavagem de filtro rápido de
estação de tratamento de água, em sistema de ciclo fechado, independente Monografia
apresentada a Universidade Estadual de Campinas. 2009.
ROCHA, André Ricardo. Controle e redução de perdas da rede de Distribuição de água
tratada, Monografia apresentada Escola de engenharia civil, Universidade Católica do
Salvador. 2008.
TUNDISI, J. G. Água no Século XXI: Enfrentando a Escassez. São Carlos: RiMa, IIE, 2003.
apud Reis; Estudo de reuso e reciclagem de água de lavagem de filtro rápido de estação de
tratamento de água, em sistema de ciclo fechado, independente.2009.
53
7 ANEXOS
7.1 ANEXO A – Projeto Básico do sistema de recirculação
55
7.2 ANEXO B – Orçamento para implantação do projeto
56
Descrição do material - sucção UNID
PREÇO
UNIT QTDE TOTAL
Curva 90º Fofo PN 10, DN 250 mm PC
364,00 3
1.092,00
Curva 90º Fofo PN 10 DN 200 mm PC
210,00 14
2.940,00
Tubo de Fofo, DN 250 mm M
171,85 128
21.996,80
Tê Fofo Pn 10 DN 250 X 250 mm PC
409,33 13
5.321,29
Redução Excêntrica Fofo PN 10, DN 250 X 200
mm PC
453,89 14
6.354,46
Registro de Gaveta Chato Fofo Pn 10, Dn 250 mm PC
1.404,20 16
22.467,20
Assent. de tubos, pecas e conexões em fofo dúctil e
aço carbono,dn 250mm M
5,91 128,00
756,48
Mont. de peças, conexões, válvulas, em fofo dúctil
ou aço carbono diâmetros de 50 a 250 mm. KG
0,67 365,60
244,95
Subtotal 61.173,18
Descrição do material - recalque UNID PREÇO QTDE TOTAL
Válvula de retenção de fechamento rápido em fofo
PN 10 DN 250 PC 6.066,66 1,00
6.066,66
Curva 90º Fofo PN 10, DN 250 46,000 Kg PC 364 4 1.456,00
Registro de gaveta chato fofo PN 10, DN 250
152,000 kg PC 1.404,20 1,00
1.404,20
Tubo de fofo, DN 250 47,800 kg M 171,85 6 1.031,10
Assent. de tubos, pecas e conexões em fofo dúctil e
aço carbono, DN 250mm M 5,91 5,00
29,55
Mont. de peças, conexões, válvulas, em ferro fofo
dúctil ou aço carbono, diâmetros de 50 a 250 mm. KG 0,67 245,80
164,69
Subtotal 10.152,20
Conjunto elevatório KSB Mod. ETA 250-29 21.041,00
Painel de comando para motor de 20 CV e
instalações elétricas 3000,00
TOTAL 95.366,38
57
7.3 ANEXO C – Características da Bomba Selecionada
Para: De:
Fax: Fax:
Nome: Nome:
Depto: Depto:Tel.: Tel.:Data: Num. Pag:
Prezados Senhores
DURVAL J. J. DA S. CRUZ
Gerente Filial SalvadorCOMERCIAL FILIAL SALVADOR
RENATO VASCONCELOSVendedor Técnico
Em atendimento à consulta em epígrafe,temos a satisfação de submeter à sua apreciação nossa proposta correspondente.
Na expectativa de que a presente seja de seu agrado, colocamo-nos à disposição através de nosso Coordenador de Vendas, para quaisquer esclarecimentos que porventura sejam desejados .
Atenciosamente .
Sua Referência: Num. Proposta:
COMERCIAL - CFS
12/08/2011
NCP ENGENHARIA CIVIL
.
NIVALDO PEREIRA
COMPRA75 9134-4715
(71) 3359-0689
LILIAN CAFEZEIRO
71 3359-0490
COMERCIAL FILIAL SALVADOR
KSB Filial SalvadorR. Rubens Gelli 134 - Salvador/BA - Brasil
PROPOSTA BOMBA KSB 108CFS00862 0
(71)3359-0490 [email protected]
N/Ref.: S/Ref.: Data:
Item: 1 Quantidade: 1108CFS00862-0 PROPOSTA BOMBA KSB 12/08/2011
Bomba Modelo: ETA 250-29Dados Operacionais:
mm
Vazão : m3/hAmt : mNPSH (Requerido) : mRendimento : %Diam.Rotor Projeto :Líquido Bombeado :Temperatura : ºCDensidade : Kgf/dm3Velocidade : rpmViscosidade :Potência Consumida: CV
432,00 7,00 3,2070,00
16,00
266,00 /149,00ÁGUA251,0001160 1,00 cSt
Dados Construtivos:Diam. Sucção :
Diam. Recalque :
Base :Luva Elástica :Motor :
Vedação :
Posição :Classe Pressão :Norma :
Posição :Classe Pressão :Norma :Construção :Mancais :Lubrificação :Rotação(v.l.acion) :
WEG/W22 PLUS20 HP / IP55 / 160L / 220/760V / Trifásico
Gaxeta
E97
250mm
250mm
HORIZONTALPN 10DIN 2532
VERTICALPN 10DIN 2532PÉSROLAMENTOSÓLEOHORÁRIODobrada
Materiais:Carcaça :Rotor :Eixo :Luva Protetora Eixo :Anel de Desgaste :Escopo de Fornecimento:Acionador, Base, Bomba, Gaxeta, Luva elastica, Protetor, Servico conjugacao
A48CL30A48CL30SAE1045/ SAE 4340A48CL30A48CL30
Preço Unitário R$ 21.041,00
As demais condições comerciais estão descritas em nosso complemento comercial anexo.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Q = m3/h
H = m
D.140,00 /260,00
D.170,00 /280,00
D.190,00 /290,00D.210,00 /290,00
D.250,00 /290,00
D.290,00
A
A = Ponto de operação
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rendimento %NPSHr
Q = m3/h
NPSH %
0
20
40
60
80
100
KSB ETA
Bomba Centrífuga para Uso Geral
Manual Técnico e Curvas CaracterísticasNº 1150.0B/2
3. Denominação
4. Dados de Operação
Tamanhos
Vazões
Elevações
Temperaturas
Rotações
Marca
Modelo
Diâmetro Nominal do Flange de Recalque (mm)
Diâmetro Nominal do Rotor (cm)
Número de Estágios (quando aplicável)
KSB ETA 80 - 40 / 2
- DN 32 até 300
- até 1.800 m³/h
- até 120 m
0- até 140 C
- até 3.500 rpm
1. Aplicação
2. Descrição Geral
Horizontal, bipartida radialmente, com um, dois ou três estágios, sucção simples horizontal e descarga vertical para cima.
A bomba KSB ETA é indicada para o bombeamento de líquidos limpos ou turvos e encontra aplicação preferencial em abastecimentos de água nas indústrias, nos serviços públicos, nas lavouras, em irrigações, na circulação de condensados, óleos térmicos, nos serviços de resfriamento, em instalações prediais e de ar condicionado, etc.
KSB ETA
3
6. Dados Construtivos
Tabela 1
(1) Valores para bombas em Ferro Fundido, Bronze, Aço Carbono ou Inox. Para bombas em Ferro Nodular, o limite de 6 bar é elevado para 10 bar.(2) As bombas de cavalete “0” quando equipadas com câmara de resfriamento são montadas no suporte “A”.(3) (4) (5)
Vide Tabela 2, item 6.1.1.Para pressões finais acima de 12 bar, utilizar ANSI B 16.1 250# RF.Opcionalmente podem ser montadas com bucha protetora do eixo.
Notas:
Dados Construtivos
Cavalete
Passagem Mínima do Rotor
GD² Conjunto girantecom água
Rotação Máxima de Recalque (1)
Pressão Máxima de Sucção
Pressão de Teste Hidrostático
Kg.m²
bar
bar
UNID.
Tamanhos
0
6
Hydraulic Institute
mm
32
-12
32
-16
40
-12
40
-16
50
-12
50
-16
65
-12
65
-16
32
-20
40
-20
40
-26
40
-33
/25
0-2
05
0-2
65
0-3
3/2
50
-33
/36
5-2
06
5-2
66
5-3
3/2
65
-33
/38
0-1
68
0-2
08
0-2
68
0-3
38
0-4
0/2
80
-40
/31
00
-16
10
0-2
01
00
-26
10
0-3
31
25
-20
12
5-2
61
50
-20
10
0-4
01
00
-50
/21
25
-33
12
5-4
01
25
-50
/21
50
-26
15
0-3
32
00
-23
15
0-4
01
50
-50
20
0-3
32
00
-40
25
0-2
62
50
-33
25
0-4
03
00
-35
0,00
780,
0174
0,00
850,
0192
0,00
990,
0197
0,01
120,
0244
0,04
240,
0431
0,11
240,
1547
0,04
830,
1163
0,16
380,
2113
0,05
560,
1378
0,19
260,
2474
0,02
490,
0868
0,19
570,
3605
0,55
450,
6405
0,03
170,
0692
0,16
540,
3584
0,09
340,
2054
0,12
640,
8869
1,24
400,
4472
0,94
391,
3798
0,25
090,
5929
0,53
481,
3398
3,02
880,
8478
1,67
580,
8958
1,12
782,
2648
1,65
38
5 5 9 6 10 10 18 14 4 5 4 4 8 5 5 5 12 8 8 8 24 18 14 9 9 9 32 26 19 15 40 28 49 11 11 22 16 16 45 32 65 26 20 50 38 80 71 68 97
--
Temp. Mín./Máx. S/Câmara Refigeração
0CC/ Gaxetas
C/ Selo Mec.
Temp. Máx. C/Câmara Refigeração 0C
Vazão do Líquido de Refrig.
- 10 / 100
- 10 / 120
140
0,5 à 1,0
l / min.
Alívio Empuxo Axial
Desmontagem
Palheta Traseira--
--
Fla
ng
es
DIN
ANSI
DIN
ANSI
Ferro ou Bronze
--
--
1,0
0,5 + Pressão de Sucção (Mínimo 0,1 acima da Pressão Atm)
DIN 2532, PN 10
ANSI B 16.5 125# RF
6304 C 3
CV/rpmP/n Máximo
A B C D
6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 14 6 10 14 6 10 10 10 6 10 6 10 10 6 10 12 6 10 10 6 6 10 6 10 12 6 10 12 10 6 10 10 12 6 10 6 6 10 6bar
Vazão Mínima / Máxima 0,3 Qopt / 1,1 Qopt--
Re
frig
era
ção
Pressão Máx. Líquido Refrig. bar 6
l / min.
Temp. Entrada Líquido Refrig. 10 à 20
Temp. Máx. Saída Líq. Refrig. 50
0C0C
Vazão Líquido Vedação
En
ga
xe
-ta
me
nto
Pressão Líquido Vedação bar
Sentido de Rotação Horário, visto do lado do acionamento--
Aço Inox
Mancais (Rolamento Esferas) 2x (2)
Retentores 2x (2)
Lubrificação
Volume do Lubrificante
Bucha Protetora do Eixo
Anel de Vedação (no corpo)
Folga no Anel de Vedação(no diâmetro)
--
--
L
--
--
--
1,0 à 2,0 2,0 à 4,0
0,5 + P.f.2
-
Back Pull-Out
Por furos de Alívio no rotor
Pela frente, com Tampa de Pressão
DIN 2533, PN 16
ANSI B 16.1 125# FF (4)
DIN 2543, PN 16
6305 C 3 6306 C 3 6409 C 3 6411 C 3
Em banho de Óleo
20 x 35 x 7 25 x 42,9 x 9,5 30 x 50 x 12 45 x 62 x 12 55 x 80 x 13
0,4 0,55 1,2 4,0
0,0064 0,0174 0,029 0,094 0,242
Sem Sem (5) Sem (5) Com Com
Sem Com Com Com Com
-- 0,3
Dados Construtivos
UNID.
Tamanhos
32
-12
32
-16
40
-12
40
-16
50
-12
50
-16
65
-12
65
-16
32
-20
40
-20
40
-26
40
-33
/25
0-2
05
0-2
65
0-3
3/2
50
-33
/36
5-2
06
5-2
66
5-3
3/2
65
-33
/38
0-1
68
0-2
08
0-2
68
0-3
38
0-4
0/2
80
-40
/31
00
-16
10
0-2
01
00
-26
10
0-3
31
25
-20
12
5-2
61
50
-20
10
0-4
01
00
-50
/21
25
-33
12
5-4
01
25
-50
/21
50
-26
15
0-3
32
00
-23
15
0-4
01
50
-50
20
0-3
32
00
-40
25
0-2
62
50
-33
25
0-4
03
00
-35
(3)
(3)
L.B. = 7313 BECB
KSB ETA
4
6.1.5 Equilíbrio do Empuxo Axial
Por meio de furos de alívio. O empuxo axial é absorvido por meio dos rolamentos. As bombas 32-12, 32-16, 32-20, 40-12 e 40-16 não possuem furos de alívio, sendo o empuxo axial aliviado por meio de palhetas traseiras.
6.1 Descrição
6.1.1 Flanges
Material
Ferroou
Bronze
NormaDiâmetro Nominal do Flange (Sucção ou Recalque)Pressão
(bar) 32 - 50 65 - 150 > 200-
AçoCarbono
ouAço Inox
DIN
ANSI
ANSI
DIN
até 12
> 12
2533, PN 16 2532, PN 16
B 16.1 125# FF
B 16.1 250# FF
2545, PN 40 2543, PN 16
B 16.5 150# RF
Tabela 2
6.1.2 Construção
Horizontal, bipartido radialmente, com um, dois ou três estágios. O corpo espiral é fixado no suporte de mancais e apoiado sobre pés próprios nos tamanhos maiores
6.1.3 Disposição dos Bocais
Bombas nosCavaletes
Rotação Possível daBoca de Recalque
Execução Padrão
Sucção Recalque
0Vide item 10 - Medidas
A e B HorizontalVertical
paracima
C e D --
Tabela 3
6.1.4 Rotor
Radial, fechado e de fluxo único.
6.1.6 Vedação do Eixo
Pode ser feita por gaxeta (padrão) ou opcionalmente por selo mecânico.
102
902.2
461
210
920.2
452
7A
7E
102
901.2
461
210
452
902.2
920.2
330
412
165
400.4
400.2
102
502
461
452210
902.2
920.2
3307A
7E
102
901.2
461
210
502
452
902.2
920.2
330
412165
400.4
400.2
10A
10A
10E
7E
7A
102
901.2
461
210
502
903
411
458452
902.2
920.2
330
412165
400.4
400.2
102
502
458
210
461
411903
452
902.2
920.2
330
10A
10A
10E
10E
10A
10A
452
902.2
920.2
330102
C
458
461
502
21010A
10A
7A10E
7E
102
901.2
461
502
458
C
452
902.2
920.2
330
412
165
400.4400.2
210
102
901.2
461
502
458
C
210
7E10E
7A10A
452
902.2
920.2
330
412165
400.4
400.2
10A
10E
102
C
458
461
502
210452
902.2
920.2
330
KSB ETA
6.1.6.1 Gaxeta
Tabela 4
0
1
2
3
4
Código Execução Normal AplicaçãoCom Câmara de Refrigeração
Bombas do cavale te “O” e adaptadas ao cavalete “A”.
Bombas do cavaletes A, B, C e D
Para líquidos limpos, não agressivos, com pressão de sucção positiva.
Cavaletes A, B, C e D
Selagem interna, pelo próprio líquido bombeado, aplicado quando o líquido bombeado for limpo e a pressão de sucção negativa.
Cavaletes A, B, C e D
Selagem com líquido de fonte externa, com escoamento interno.
Selagem com líquido de fonte externa com escoamento também externo.
Aplicável as bombas:
50-2050-2650-33 / 2 / 365-2665-33 / 2 / 3
80-2080-26
125-26125-33
5
Potência requeridapela bomba (CV)
até 2 ............................................... aprox. 20%
até 20 ............................................. aprox. 15%
acima de 20 ................................... aprox. 10%
Reserva de potência parao motor de acionamento
Tabela 5
KSB ETA
6
6.1.6.2 Selo Mecânico
Opcionalmente as bombas podem ser fornecidas com vedação através de selos mecânicos simples ou duplos.Usualmente são utilizados “flushings” de acordo com os planos nº 11 (13 no caso das bombas de cavalete “0”) e nº 54 do código API 610, respectivamente para selos simples e duplos.
6.1.7 NPSH
Os valores de NPSH requeridos podem ser calculados através da seguinte fórmula, sendo os valores de altura de sucção (Hs) obtidos nas respectivas curvas características:
6.2 Acionamento
Através de acoplamento elástico, por motor elétrico, turbina, motor de combustão interna, redutor ou através de sistema de polias e correia. Utilizam-se mancais reforçados caso a polia seja montada na ponta de eixo da bomba.
6.2.1 Reserva de Potência
6.3 Pintura
Padrão KSB.
7.1 Acoplamento
Padrão KSB Normex ou de outros fabricantes.
7.2 Protetor de Acoplamento
Padrão KSB.
7.3 Base
Padrão KSB, sendo base metálica de chapa dobrada para as bombas de cavalete 0, A e B e potências até 75 cv inclusive. Para as demais bombas, base de chapa metálica soldada.
NPSH = 10 - Hs + + 0,5rv²2g
NPSH =Hs =
v =g =
(m)altura de sucção (m)velocidade na sucção (m/s)aceleração da gravidade (m/s²)
7. Acessórios
Os seguintes acessórios podem ser fornecidos
KSB ETA
7
8. Figuras em Corte e Lista de Peças
8.1 Execução Normal SEM Refrigeração
8.2 Execução Com 2 Estágios
360
502.1
10E
452 XX
411
903
502
230.1 502.2525
162411
903
C
920.3932400.1
230171102
458XVI461507
422330360F
210400.3321421
Fig. 1
Fig. 2
XX10E
411
903
502.2
932
920.3
903411
162
400.1102
230458
461XVI
452507
422F
400.3210
330360
321421
C
KSB ETA
9
9. Materiais
As execuções abaixo, são as básicas standardizadas. Além destas, inúmeras outras variantes também são padronizadas, conforme listas de materiais 1150.720 B / 721 B / 722 B / 723 B / 724 B / 725 B, assim como outras em materiais especiais sob consulta.
Denominação Nº daPeça
Corpo Espiral
Tampa de Sucção
Eixo
Rotor
Cavalete de Mancal
Junta Plana
O’Ring
Aperta Gaxeta
Anel Cadeado
Anel de Desgaste (1)
Anel Centrifugador
Luva Protetora do Eixo (2)
Prisioneiro
Prisioneiro
Porca
Porca
Porca do Rotor
Difusor (3)
Luva Distanciadora (3)
ETA - G
Ferro Fundido
102
162
210
230
331
400.1/2
412.1
452
458
502.1/2/3/4
507
524
902.1
902.3
920.1
920.3
922
171
525
GG 20
GG 20
SAE 1045
GG 20
GG 20
TIMBÓ
NB 70
GG 20
GG 20
GG 20
SAE 1035
GG 20
SAE 1020
SAE 1020
SAE 1020
SAE 1020
SAE 1020
GG 20
GG 20
GGG 40
GGG 40
SAE 1045
GG 20
GG 20
KI. Univ.
NB 70
GG 20
GG 20
GG 20
SAE 1035
GG 20
SAE 1020
SAE 1020
SAE 1020
SAE 1020
SAE 1020
--
--
SAE 40
SAE 40
AISI 316
SAE 40
GG 20
KI. Oilit
NB 70
SAE 40
SAE 40
SAE 40
AISI 316
AISI 316
LATÃO
LATÃO
LATÃO
LATÃO
AISI 304
SAE 40
AISI 316
A743 CF8
A743 CF8
AISI 316
A743 CF8
GG 20
KI. Oilit
NB 70
A743 CF8
AISI 316
AISI 316 (5)
AISI 316
AISI 316
AISI 316
AISI 316
AISI 304
AISI 304
AISI 304
--
--
A743 CF8M
A743 CF8M
AISI 316
A743 CF8M
GG 20
KI. Oilit
NB 70
A743 CF8M
AISI 316
AISI 316 (5)
AISI 316
AISI 316
AISI 316
AISI 316
AISI 304
AISI 304
AISI 304
--
--
ETA - S ETA - B ETA - C1 ETA - C2
Aço Inoxidável (4)Bronze
(1) Não aplicável para os tamanhos: 32-12, 32-16, 32-20, 40-12, 40-16 e 65-12.(2) Não aplicável nas bombas de suportes A, B e C.(3) Aplicável somente para bombas com 2 e 3 estágios.(4) Os tamanhos 150-20, 150-50 e 200-23, não são disponíveis no material especificado.(5) Para os tamanhos 200-33 até 300-35 o material é ASTM A743 CF8M.
Notas:
b1
fh
b2III
I
ut
dm6
DNpa g
V VI
DN
a
XIIIl
p
VIIo
m
XVI
m2
m3
q
q3
m1
m4q4
sn r n1
n3r1
n2
Ib1
b2
eDNp
fh
h1
III
Tamanhos 200-23,250-29 e 300-35
KSB ETA
10.3 Cavaletes C e D
12
Medidas em mm
100-40100-50 (1)125-33125-40125-50150-26150-33150-40150-50200-23200-33200-40250-29250-33250-40300-35
(1)
CCCCCCCDDCDDDDDD
624624629619619629624870870635875880880853875890
MODELO
CA
VA
LE
TE
a b1 b2 f g h m m1 m3 n o p q3 q4 r s w
MEDIDAS DAS BOMBAS
255255230267267222245285323264277308340295330405
275275266298298283300325363335353372435398410520
-- -- -- -- -- -- -- -- --
244 -- --
292 -- --
352
400400375475475400425425525300475625350525600450
155230150160247170170160170250175180220245180300
300300300300300300300400400300400400400400400400
300300300300300300300400400330400400400400400520
445445445445445445445650650445650650650650650650
105105105105105105105150150105150150150150150150
250250250250250250250250250250250250250250250320
80808050808080
120120
80120120120120120120
250250250250250250250380380250380380380380380380
160160160160160160160200200160200200200200200200
140140140140140140140140140140140140140140140160
580580580250580580580700700580700700800700800840
306306306306306306306417417306417417417417417417
22222222222222252522252525252525
60606060606060858560858585858585
190190190190190190190190190190190190190190190260
9696
1019191
10196
128128107133138138111133148
210210210210210210210335335210335335335335335335
440440440440440440440560560440560560660560660680
22222222222222262624282828282828
83838383838383929283929292929292
e h1 m4 n1 n3n2 q r1
100-40100-50 (1)125-33125-40125-50150-26150-33150-40150-50200-23200-33200-40250-29250-33250-40300-35
(1)
42424242424242505042505050505050
MODELO
FLANGE DE ASPIRAÇÃO
DNaFlange
Centrode
Furos
Anelde
Encosto
Parafusos
FurosQtde.
FLANGE DE PRESSÃO
DNpFlange
Centrode
Furos
Anelde
Encosto
Parafusos
FurosQtde.C
AV
AL
ET
E
dm6l u t
105105105105105105105135135105135135135135135135
12121212121212141412141414141414
45,145,145,145,145,145,145,153,553,545,153,553,553,553,553,553,5
125125150150150200200200200200250250250300300300
250250285285285340340340340340395395395445445445
210210240240240295295295295295350350350400400400
188188212212212268268268268268320320320370370370
8888888888
121212121212
18182323232323232323232323232323
100100125125125150150150150200200200250250250300
220220250250250285285285285340340340395395395445
180180210210210240240240240295295295350350350400
158158188188188212212212212268268268320320320370
888888888888
12121212
18181818182323232323232323232323
CCCCCCCDDCDDDDDD
PONTA LIVRE DO EIXO
(1) Estes modelos são de 2 estágios.
CONEXÕES
Funil de enchimento, escape de ar
ManômetroVacuômetro
I -
V -VI -
Modelos 100-40 até 125-50Modelos 150-26 até 300-35
1/2"3/4"1/2"3/4"1/2"1/2"
EscoamentoIII -Modelos 100-40 até 125-50Modelos 150-26 até 300-35 Cavalete C
Cavalete DXVI -
XIII -
VII -
Escoamento de água gotejante
Escoamento do óleoPreenchimento para o óleoVareta do indicador de óleo
Previsto para
3/4"
1"
3/8"3/8"3/8"
Previsto para
COMPLEMENTO COMERCIAL
01. PREÇOS
Os preços indicados referem-se aos equipamentos e acessórios descritos em nossa proposta e entendem-se:Em R$ (reais), fixos e irreajustáveis. Frete FOB - Posto Várzea Paulista / SP
02. CONDIÇÕES DE PAGAMENTO Á VISTA OU 28 DDL (Sujeito á aprovação de cadastro.)
03. PRAZO DE ENTREGA
60 dias após confirmação de recebimento e aceitação do pedido pela KSB.
04. IMPOSTOS
ICMS: Incluso nos preços ofertados, na alíquota atual 7%, conforme legislação em vigor, para válvulas, bombas e/ou conjuntos moto-bombas (Alíquotas de 5,14%).Para saídas e faturamentos a partir do Estado de São Paulo, a alíquota do ICMS está em conformidade com a "Resolução SF4/98".Esta oferta contempla o benefício de redução na base de cálculo de ICMS para bombas centrífugas e válvulas, conf. convênio ICMS No 52/91, 45/92, 11/94, 01/00, 91/08, 119/09, 101/10 e 138/08 (p/ faturamentos até 31/12/2012).
IPI: Não incluso nos preços ofertados. A ser acrescido aos preços pôr ocasião do faturamento conforme as alíquotas vigentes na data da emissão do faturamento em consonância com a classificação fiscal correspondente e a legislação aplicável.
Para bombas, motobombas e válvulas o Decreto n° 7.394/2010 de 16/12/2010 estabeleceu a seguinte alíquota:
5% para bombas com vazão igual ou inferior a 18 m³/h. 0% para bombas com vazões superiores a 18 m³/h, exceto bombas submersas / submersíveis. A validade deste decreto será até 31/12/2011.
CLASSIFICAÇÃO FISCAL:Bombas e Conjuntos Moto-Bomba com vazão igual ou abaixo de 18m³/h : 84.13.70.80Válvulas Borboleta e Retenção : 84.81.80.97Parte e Peças : Conforme natureza específica
REMESSA PELO CLIENTE À KSB DE MOTOR E/OU ACESSÓRIO PARA MONTAGEM / INDUSTRIALIZAÇÃOConforme determina o artigo 132 combinado com o Artigo 149, decreto nº 4544/02, RIPI e Artigo 402, decreto nº 45490/00 RICMS, quando a aquisição se destinar a consumidor final, a remessa deverá ser realizada com o destaque do IPI e ICMS.
NOTA: Em caso de alteração dos tributos, ora em vigor e/ou criação de novos tributos, procedesse-a automaticamente, pôr ocasião do faturamento, a revisão de preços correspondente.
05. EMBALAGEM
Inclusa nos preços ofertados.
06. VALIDADE DA PROPOSTA
30 dias.
07. ATRASO DE PAGAMENTO
Em caso de atraso de pagamento, os valores a serem pagos corresponderão á:Juros de mora de 1% (um pôr cento) ao mês, calculados sobre as importâncias em atraso corrigidas mês a mês, desde a data do vencimento até a data do efetivo pagamento.
08. FINAME
Todos os produtos de nossa linha de fabricação são cadastrados junto ao FINAME sendo portanto, passíveis de financiamento em operações junto ao BNDES. Lembramos entretanto que, na hipótese de vir a contratação ser feita com este tipo de financiamento, os pagamentos deverão ser efetuados na data de seu vencimento pela FINAME, ou
COMPLEMENTO COMERCIAL
pelo contratante. Na hipótese de atraso de pagamento aplica-se o disposto no item 7 acima, devendo as respectivas importâncias serem pagas pelo contratante.
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10. COFINS
Declaramos que os preços informados, contemplam a contribuição devida do COFINS com a alíquota de 7,6% estipulada pela Lei no. 10.833/03 e a contribuição devida do PIS/PASEP com alíquota de 1,65% estabelecida na Lei no. 10.637/02, obrigando-nos a reembolsar os valores recebidos a esses títulos na hipótese de declaração judicial ou administrativa da inconstitucionalidade da majoração das citadas contribuições.
11. DADOS CADASTRAIS DA KSB PARA EMISSÃO DAS NOTAS FISCAIS :
KSB BOMBAS HIDRAULICAS S/A RUA JOSÉ RABELLO PORTELLA, Nº 638 VÁRZEA PAULISTA - SP - CEP 13220-540
CNPJ: 60.680.873/0001-14 INSCRIÇÃO ESTADUAL: 712.000.470.118
