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
2
2.1
2.2
2.3
1.2.1
Objetivo Geral .......................................................................................... 3
1.2.2
Objetivos Específicos .............................................................................. 3
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 4
PERDAS – ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA ...................................... 4
2.1.1
Perdas físicas. ......................................................................................... 5
2.1.2
Perdas não físicas ................................................................................... 5
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
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
3
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
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
4.1
RESULTADOS E DISCURSÃO ......................................................................... 29
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/m2/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/m2/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
Figura 1 - Esquema vertical de um filtro rápido
Fonte: Web Google imagem

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
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/m3)
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
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.
(2.3.7.1)
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:
FLUXOGRAMA DOS PROCESSOS
CAPTAÇÃO
COAGULAÇÃO
FLOCULAÇÃO
DECANTAÇÃO
FILTRAÇÃO
DESINFECÇÃO
FLUORETAÇÃO
RESERVAÇÃO
CORREÇÃO PH
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.
Figura 4 - Estrutura da Captação da ETA de Feira de Santana.
Fonte: Autor
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
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
Figura 5 - Canal de água bruta – Calha Parshall
Fonte: Autor.
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
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
Figura 6 - Módulos de Floculação
Fonte: O autor.
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
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
Figura 7 - Unidade de decantação
Fonte: Autor.
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
20
Figura 8 - Mecanismo de Sifonação
Fonte: Autor.
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.
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.
Figura 9 - Filtros
Fonte: Autor
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,
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 antigolpe 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

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,
litros
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
PRODUTOS QUÍMICOS
MÊS
SULF. COBRE
SULF. ALUMINIO
POLIMERO
CONSUMO
CUSTO
CONSUMO
CUSTO
CONSUMO
CUSTO
kg
R$
kg
R$
kg
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
3.547
40.126,62
72.584,00
Fonte: EMBASA adaptados pelo Autor.
2.942.134
1.263.514,49
30
Sulfato de Cobre
9.000
8.500
8.000
7.500
7.000
6.500
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
500
0
Consumo Kg
DEZ
NOV
OUT
SET
AGO
JUL
JUN
MAI
ABR
MAR
FEV
JAN
Custos R$
Figura 11 - Consumos e custos com Sulfato de Cobre – 2010
Sulfato de Alumínio
300.000
275.000
250.000
225.000
200.000
175.000
150.000
CONSUMO
125.000
CUSTO R$
100.000
75.000
50.000
25.000
Figura 12 - Consumos e custos com Sulfato de Alumínio - 2010
DEZ
NOV
OUT
SET
AGO
JUL
JUN
MAI
ABR
MAR
FEV
JAN
0
31
Polímero
4000
3800
3600
3400
3200
3000
2800
2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
CONSUMO
DEZ
NOV
OUT
SET
AGO
JUL
JUN
MAI
ABR
MAR
FEV
JAN
CUSTO R$
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.
32
Tabela 3 – Volumes produzido, distribuído, volume e percentual de perda no tratamento de água – 2010
% PERDAS
VOLUME
VOLUME
PERDA NO
TRATADO M3
DISTRIBUÍDO M3
PROCESSO M3
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
MÊS
NO
PROCESSO
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
Figura 14 – Mecanismo de Sifonação
Fonte: O Autor.
4.3.1
Figura 15- Descarga Decantadores
Fonte: O Autor
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 fezse 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 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 m3 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 14.766m3/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
Figura 17 - Vazão das descargas "in loco"
Fonte: Autor.
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 17,64m3/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 m 3.
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
VOL.
NUMERO
DESCART./
DE
DESCARGA
DESCARGAS
(M3)
MÊS
VOL.
DESCART.
DESCARGA
(M3/MÊS)
VOLUME % PERDAS
TRATADO
NA
M3
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
COTA MÁXIMA
Q = 1688 l/s
AFLUENTE
Q = 1517 l/s - 1454 l/s
2,30m
Q = 1180 l/s
1,80m
1,60m
1,30m
DRENO
CALHA DE LAVAGEM
Figura 18 - Avaliação da cota de acordo com vazão de operação
Fonte: Autor
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.
39
Tabela 6 – Cotas dos filtros em função da vazão de operação.
DATA
HORÁRIO
FILTRO
VAZÃO
l/s
QUALID.
ÁGUA
17/01/2011
22:00
2
1454
BOA
COTA
SERV.
RELAÇÃO
DRENO(m)
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
JAN
FEV
MAR
ABR
MAI
JUN
JUL
AGO
SET
OUT
NOV
DEZ
NUM. DE
FILTROS
LAVADOS
303
278
293
266
290
285
284
278
276
297
284
295
Média
VOL. DESCART.
NA LAVAGEM
M3/MÊS
22.422
20.572
21.682
19.684
21.460
21.090
21.016
20.572
20.424
21.978
21.016
21.830
21.146
VOLUME DE
PERDAS M3
291355
245383
299068
277287
314428
299046
315336
357980
376136
430445
406793
410866
335.344
% PERDAS
NA
LAVAGEM
7,70
8,38
7,25
7,10
6,83
7,05
6,66
5,75
5,43
5,11
5,17
5,31
6,48
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.
Tabela 8 - Comparativo de perdas no processo de lavagem dos filtros em relação volume tratado.
MÊS
JAN
FEV
MAR
ABR
MAI
JUN
JUL
AGO
SET
OUT
NOV
DEZ
NUM. DE
FILTROS
LAVADOS
303
278
293
266
290
285
284
278
276
297
284
295
Média
Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.
VOL. DESCART.
NA LAVAGEM
M3/MÊS
22.422
20.572
21.682
19.684
21.460
21.090
21.016
20.572
20.424
21.978
21.016
21.830
21.146
VOLUME
TRATADO M3
3.579.008
3.231.989
3.608.418
3.247.188
3.222.878
2.950.991
3.000.808
3.119.226
3.041.485
3.434.859
3.368.610
3.480.552
3.273.834
% PERDAS
NA
LAVAGEM
0,63
0,64
0,60
0,61
0,67
0,71
0,70
0,66
0,67
0,64
0,62
0,63
0,65
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
CONSUMO
ETA
CONSUMO
EEAT
CONSUMO
EEAB
TOTAL
VAZÃO 1688 l/s
CV
KW
%
VAZÃO 1517 l/s
CV
KW
%
VAZÃO 1180 l/s
CV
KW
%
200
147,2
2,88
200
147,2
3,51
200
147,2
4,44
3450 2539,2
49,64
2700
1987,2
47,37
2100 1545,6
46,67
3300 2428,8
6950 5115,2
47,48
100,00
2800
5700
2060,8
4195,2
49,12 2200 1619,2 48,89
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
VOLUME
CUSTO
TRATADO
PRODUTO
M3
QUIMICO
JAN
3.579.008
125.853,20
FEV
3.231.989
MAR
CUSTO
CUSTO
VOLUME
POR M3
DESCARTE
TRAT.
M3
272.649,00
0,111
22.422
2.496,56
125.864,57
275.162,34
0,124
20.572
2.552,58
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
MÊS
COM
ENERGIA
ELÉTRICA
DESPERDICIO
R$
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)
120,00
V (m/s)
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 ) . Q2
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)
SUCÇÃO
75,00
120,00
250
RECALQUE
7,40
120,00
250
C
J(m/m)
2,44
130
0,02212
2,44
130
0,02212
hfl(m) hfd(m)
2,90
1,66
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
(l/s)
(m³/s)
Perdas de carga
(m³/h)
hfl(m)
hfd(m)
HMT(mca)
Total
min.
max.
HMT
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
CURVA CARACTERÍTICA DA BOMBA E DA
TUBULAÇÃO
12
10
min.
Hman (m)
8
max.
6
Bomba
4
CURVA
CARACT
.
2
0
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160
Q (m3/s)
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)
Max.
Min.
HMT
Rendim. Potência
Potência
NPSHr
NPSHd
(mca)
(%)
(CV)
(KW)
(mca)
(mca)
114
7,200
70
16
12
3,20
12,11
134
6,500
70
17
12
3,60
9,47
A condição necessária para o equipamento funcionar sem cavitação é:
NPSHd ≥ NPSHr
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$)
Desperdício médio mensal
2.307,00
Desperdício anual (2010)
27.684,00
Custo total da tubulação
71.325,00
Custo do conjunto elevatório incluindo painel
21.041,00
Custo do painel e instalações elétricas
Custo total do projeto
Custo mensal de energia
Valor mensal das parcelas (120 meses)
Economia média mensal
3.000,00
95.366,00
116,00
1.334,00
857,00
50
5
CONCLUSÃO
O valor da perda de água na lavagem dos filtros na ETA de Feira de Santana é
de R$ 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.
Comunicarte, Recife-PE.
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CASAN, Criciúma, Santa Catarina, Monografia apresentada a Universidade do Extremo Sul
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
PREÇO
UNID UNIT
Curva 90º Fofo PN 10, DN 250 mm
PC
Curva 90º Fofo PN 10 DN 200 mm
PC
Tubo de Fofo, DN 250 mm
M
Tê Fofo Pn 10 DN 250 X 250 mm
PC
Redução Excêntrica Fofo PN 10, DN 250 X 200
mm
PC
Registro de Gaveta Chato Fofo Pn 10, Dn 250 mm
PC
Assent. de tubos, pecas e conexões em fofo dúctil e
aço carbono,dn 250mm
Mont. de peças, conexões, válvulas, em fofo dúctil
ou aço carbono diâmetros de 50 a 250 mm.
M
KG
364,00
210,00
171,85
409,33
453,89
1.404,20
5,91
0,67
QTDE
3
14
128
13
14
16
128,00
365,60
Subtotal
Descrição do material - recalque
UNID PREÇO
Válvula de retenção de fechamento rápido em fofo
PC 6.066,66
PN 10 DN 250
Curva 90º Fofo PN 10, DN 250 46,000 Kg
PC
364
Registro de gaveta chato fofo PN 10, DN 250
PC 1.404,20
152,000 kg
Tubo de fofo, DN 250 47,800 kg
M
171,85
Assent. de tubos, pecas e conexões em fofo dúctil e
M
5,91
aço carbono, DN 250mm
Mont. de peças, conexões, válvulas, em ferro fofo
KG
0,67
dúctil ou aço carbono, diâmetros de 50 a 250 mm.
QTDE
1,00
4
1,00
6
5,00
245,80
Subtotal
Conjunto elevatório KSB Mod. ETA 250-29
Painel de comando para motor de 20 CV e
instalações elétricas
TOTAL
1.092,00
2.940,00
21.996,80
5.321,29
6.354,46
22.467,20
756,48
244,95
61.173,18
TOTAL
6.066,66
1.456,00
1.404,20
1.031,10
29,55
164,69
10.152,20
21.041,00
3000,00
TOTAL
95.366,38
57
7.3
ANEXO C – Características da Bomba Selecionada
Para:
NCP ENGENHARIA CIVIL
KSB Filial Salvador
De:
R. Rubens Gelli 134 - Salvador/BA Brasil
www.ksb.com.br
[email protected]
Nome:
NIVALDO PEREIRA
LILIAN CAFEZEIRO
Orçamentista
Nome:
[email protected]
Fax:
Depto:
Tel.:
Data:
.
COMPRA
75 9134-4715
12/08/2011
Sua Referência: PROPOSTA BOMBA KSB
Fax:
Depto:
Tel.:
Num. Pag:
(71) 3359-0689
COMERCIAL - CFS
71 3359-0490
Num. Proposta: 108CFS00862 0
Prezados Senhores
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 .
DURVAL J. J. DA S. CRUZ
Gerente Filial Salvador
COMERCIAL FILIAL SALVADOR
(71)3359-0490
RENATO VASCONCELOS
Vendedor Técnico
COMERCIAL FILIAL SALVADOR
[email protected]
N/Ref.:
108CFS00862-0
Item: 1
PROPOSTA BOMBA KSB
S/Ref.:
Quantidade:
Data:12/08/2011
1
Bomba Modelo: ETA 250-29
Dados Operacionais:
Vazão
: 432,00
m3/h
Amt
: 7,00
m
NPSH (Requerido) : 3,20
m
Rendimento
: 70,00
%
149,00
/
Diam.Rotor Projeto : 266,00
mm
Líquido Bombeado : ÁGUA
Temperatura
: 25
ºC
Densidade
: 1,000
Kgf/dm3
Velocidade
: 1160
rpm
cSt
Viscosidade
: 1,00
16,00
Potência Consumida:
CV
20
18
H=m
16
D.290,00
D.250,00/290,00
14
D.210,00/290,00
D.190,00/290,00
12
D.170,00/280,00
10
D.140,00/260,00
8
A
6
4
Dados Construtivos:
Diam. Sucção
Posição
Classe Pressão
Norma
Diam. Recalque
Posição
Classe Pressão
Norma
Construção
Mancais
Lubrificação
Rotação(v.l.acion)
Base
Luva Elástica
Motor
: 250mm
: HORIZONTAL
: PN 10
: DIN 2532
: 250mm
: VERTICAL
: PN 10
: DIN 2532
: PÉS
: ROLAMENTOS
: ÓLEO
: HORÁRIO
: Dobrada
: E97
: WEG/W22 PLUS
2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Q = m3/h
A = Ponto de operação
100
10,00
8,00
NPSH
80
6,00
60
Vedação
4,00
40
Materiais:
2,00
20
20 HP / IP55 / 160L / 220/760V / Trifásico
: Gaxeta
Carcaça
: A48CL30
Rotor
: A48CL30
Eixo
: SAE1045/ SAE 4340
Luva Protetora Eixo : A48CL30
Anel de Desgaste : A48CL30
%
0
0,00
0
100
200 300 400 500 600 700
Rendimento %
Q = m3/h
NPSHr
800
Escopo de Fornecimento:
Acionador, Base, Bomba, Gaxeta, Luva elastica, Protetor, Servico conjugacao
Preço Unitário R$ 21.041,00
As demais condições comerciais estão descritas em nosso complemento comercial anexo.
900
1000
KSB ETA
Manual Técnico e Curvas Características
Nº 1150.0B/2
Bomba Centrífuga para Uso Geral
1. Aplicação
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.
3. Denominação
KSB
ETA
80 - 40 / 2
Marca
Modelo
Diâmetro Nominal do Flange de Recalque (mm)
Diâmetro Nominal do Rotor (cm)
2. Descrição Geral
Horizontal, bipartida radialmente, com um, dois ou três
estágios, sucção simples horizontal e descarga vertical para
cima.
Número de Estágios (quando aplicável)
4. Dados de Operação
Tamanhos
- DN 32 até 300
Vazões
- até 1.800 m³/h
Elevações
- até 120 m
Temperaturas
- até 140 0C
Rotações
- até 3.500 rpm
KSB ETA
Tamanhos
UNID.
Dados Construtivos
32-12
32-16
40-12
40-16
50-12
50-16
65-12
65-16
32-20
40-20
40-26
40-33/2
50-20
50-26
50-33/2
50-33/3
65-20
65-26
65-33/2
65-33/3
80-16
80-20
80-26
80-33
80-40/2
80-40/3
100-16
100-20
100-26
100-33
125-20
125-26
150-20
100-40
100-50/2
125-33
125-40
125-50/2
150-26
150-33
200-23
150-40
150-50
200-33
200-40
250-26
250-33
250-40
300-35
6. Dados Construtivos
--
0
C
D
mm
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
B
Kg.m²
0,0078
0,0174
0,0085
0,0192
0,0099
0,0197
0,0112
0,0244
0,0424
0,0431
0,1124
0,1547
0,0483
0,1163
0,1638
0,2113
0,0556
0,1378
0,1926
0,2474
0,0249
0,0868
0,1957
0,3605
0,5545
0,6405
0,0317
0,0692
0,1654
0,3584
0,0934
0,2054
0,1264
0,8869
1,2440
0,4472
0,9439
1,3798
0,2509
0,5929
0,5348
1,3398
3,0288
0,8478
1,6758
0,8958
1,1278
2,2648
1,6538
A
Rotação Máxima de Recalque (1)
bar
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
6
Cavalete
Pressão Máxima de Sucção
bar
6
Pressão de Teste Hidrostático
bar
Hydraulic Institute
0,3 Qopt / 1,1 Qopt
Passagem Mínima do Rotor
GD² Conjunto girante
com água
--
Vazão Mínima / Máxima
Temp. Mín./Máx. S/ C/ Gaxetas
Câmara Refigeração C/ Selo Mec.
Engaxe- Refrigeração
tamento
Temp. Máx. C/Câmara Refigeração
Vazão do Líquido de Refrig.
Pressão Máx. Líquido Refrig.
0
- 10 / 100
C
- 10 / 120
0
C
l / min.
140
0,5 à 1,0
1,0 à 2,0
2,0 à 4,0
6
bar
Temp. Entrada Líquido Refrig.
0
C
10 à 20
Temp. Máx. Saída Líq. Refrig.
0
C
50
1,0
Vazão Líquido Vedação
Pressão Líquido Vedação
l / min.
bar
-
0,5 + P.f.
2
0,5 + Pressão de Sucção (Mínimo 0,1 acima da Pressão Atm)
Horário, visto do lado do acionamento
--
Alívio Empuxo Axial
--
Palheta Traseira
Por furos de Alívio no rotor
Desmontagem
--
Back Pull-Out
Pela frente, com Tampa de Pressão
Flanges
Sentido de Rotação
DIN 2533, PN 16
DIN
Ferro ou Bronze
ANSI
DIN
Aço Inox
--
(3)
(3)
ANSI B 16.5 125# RF
ANSI
Mancais (Rolamento Esferas) 2x (2)
--
6304 C 3
6305 C 3
6306 C 3
6409 C 3
Retentores 2x (2)
--
20 x 35 x 7
25 x 42,9 x 9,5
30 x 50 x 12
45 x 62 x 12
Lubrificação
--
P/n Máximo
0,4
--
Anel de Vedação (no corpo)
--
Sem
Folga no Anel de Vedação
(no diâmetro)
--
--
Tamanhos
UNID.
Dados Construtivos
55 x 80 x 13
0,55
1,2
4,0
0,0174
Sem (5)
0,029
Sem (5)
0,094
Com
0,242
Com
Com
Com
Com
Com
0,3
32-12
32-16
40-12
40-16
50-12
50-16
65-12
65-16
32-20
40-20
40-26
40-33/2
50-20
50-26
50-33/2
50-33/3
65-20
65-26
65-33/2
65-33/3
80-16
80-20
80-26
80-33
80-40/2
80-40/3
100-16
100-20
100-26
100-33
125-20
125-26
150-20
100-40
100-50/2
125-33
125-40
125-50/2
150-26
150-33
200-23
150-40
150-50
200-33
200-40
250-26
250-33
250-40
300-35
Bucha Protetora do Eixo
0,0064
Sem
CV/rpm
6411 C 3
Em banho de Óleo
L
Volume do Lubrificante
DIN 2532, PN 10
ANSI B 16.1 125# FF (4)
DIN 2543, PN 16
Tabela 1
L.B. = 7313
BECB
Notas:
(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) Vide Tabela 2, item 6.1.1.
(4) Para pressões finais acima de 12 bar, utilizar ANSI B 16.1 250# RF.
(5) Opcionalmente podem ser montadas com bucha protetora do eixo.
3
KSB ETA
6.1 Descrição
6.1.1 Flanges
Norma
Material
Pressão
(bar)
Diâmetro Nominal do Flange (Sucção ou Recalque)
32 - 50
DIN
Ferro
ou
Bronze
> 200
-
65 - 150
2533, PN 16
2532, PN 16
até 12
B 16.1 125# FF
> 12
B 16.1 250# FF
ANSI
Aço
Carbono
ou
Aço Inox
DIN
2545, PN 40
2543, PN 16
B 16.5 150# RF
ANSI
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 nos
Cavaletes
Execução Padrão
Sucção
Recalque
Horizontal
Vertical
para
cima
Rotação Possível da
Boca de Recalque
0
AeB
CeD
-Tabela 3
6.1.4 Rotor
Radial, fechado e de fluxo único.
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.
6.1.6 Vedação do Eixo
Pode ser feita por gaxeta (padrão) ou opcionalmente por
selo mecânico.
4
Vide item 10 - Medidas
KSB ETA
6.1.6.1 Gaxeta
Execução Normal
Código
Com Câmara de Refrigeração
Aplicação
920.2
102
7A
102
330
412
902.2
0
920.2
902.2
210
461
461
210
452
Bombas do cavalete “O” e
adaptadas ao cavalete “A”.
452
165
901.2
400.4
400.2
7E
330
7A
102
102
920.2
902.2
502
461
1
330
502
920.2
902.2
461
Bombas do cavaletes A, B, C e D
210
210
452
412
165
400.4
452
901.2
Para líquidos limpos, não agressivos,
com pressão de sucção positiva.
400.2
7E
920.2
902.2
461
452
458
920.2
902.2
502
Cavaletes A, B, C e D
461
210
10A
210
7A
10E
10E
502
2
330
903
411
102
330
903
411
102
10A
452
412
165
400.4
400.2
458
10A
10A
901.2
Selagem interna, pelo próprio líquido
bombeado, aplicado quando o
líquido bombeado for limpo e a
pressão de sucção negativa.
7E
102
10E
330
C
920.2
502
902.2
10E 7A
C
330
165
920.2
902.2
502
458
461
3
102
10A
210
10A
210
461
458
452
452
10A
901.2
412
400.4
400.2
10A
Cavaletes A, B, C e D
Selagem com líquido de fonte
externa, com escoamento interno.
7E
C
10A
330
330
10A 7A
102
102
920.2
902.2
502
461
4
C
502
920.2
902.2
461
210
210
452
458
452
412
165
400.4
400.2
458
901.2
10E
Selagem com líquido de fonte
externa com escoamento também
externo.
Aplicável as bombas:
50-20
50-26
50-33 / 2 / 3
65-26
65-33 / 2 / 3
80-20
80-26
125-26
125-33
10E 7E
Tabela 4
5
KSB ETA
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.
6.2.1 Reserva de Potência
Potência requerida
pela bomba (CV)
Reserva de potência para
o motor de acionamento
até 2 ............................................... aprox. 20%
até 20 ............................................. aprox. 15%
acima de 20 ................................... aprox. 10%
Tabela 5
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:
NPSHr = 10 - Hs +
NPSH =
Hs =
v=
g=
v²
+ 0,5
2g
(m)
altura de sucção (m)
velocidade na sucção (m/s)
aceleração da gravidade (m/s²)
6.3 Pintura
Padrão KSB.
7. Acessórios
Os seguintes acessórios podem ser fornecidos
7.1 Acoplamento
6.2 Acionamento
Padrão KSB Normex ou de outros fabricantes.
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.
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.
6
KSB ETA
8. Figuras em Corte e Lista de Peças
8.1 Execução Normal SEM Refrigeração
903
411
XX
502.2
10E
920.3
932
903
411
C
360
421
330
321
F
422
XVI
461
102
400.1
400.3
507
452
458
230
162
210
Fig. 1
8.2 Execução Com 2 Estágios
903
502
411
452
XX
230.1
502.2
525
10E
411
162
903
502.1
360
C
400.3
421
210
321
330
F
422
360
XVI
507
458
461
171
102
230
400.1
920.3
932
Fig. 2
7
KSB ETA
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 da
Peça
ETA - G
ETA - S
Ferro Fundido
Corpo Espiral
102
Tampa de Sucção
162
GG 20
Eixo
210
SAE 1045
Rotor
230
GG 20
Cavalete de Mancal
331
Junta Plana
O’Ring
GG 20
ETA - B
Bronze
GGG 40
ETA - C1
ETA - C2
Aço Inoxidável (4)
SAE 40
A743 CF8
A743 CF8M
GGG 40
SAE 40
A743 CF8
A743 CF8M
SAE 1045
AISI 316
AISI 316
AISI 316
GG 20
SAE 40
A743 CF8
A743 CF8M
GG 20
GG 20
GG 20
GG 20
GG 20
400.1/2
TIMBÓ
KI. Univ.
KI. Oilit
KI. Oilit
KI. Oilit
412.1
NB 70
NB 70
NB 70
NB 70
NB 70
Aperta Gaxeta
452
GG 20
GG 20
SAE 40
A743 CF8
A743 CF8M
Anel Cadeado
458
GG 20
GG 20
SAE 40
AISI 316
AISI 316
Anel de Desgaste (1)
502.1/2/3/4
GG 20
GG 20
SAE 40
AISI 316 (5)
AISI 316 (5)
Anel Centrifugador
507
SAE 1035
SAE 1035
AISI 316
AISI 316
AISI 316
Luva Protetora do Eixo (2)
524
GG 20
GG 20
AISI 316
AISI 316
AISI 316
Prisioneiro
902.1
SAE 1020
SAE 1020
LATÃO
AISI 316
AISI 316
Prisioneiro
902.3
SAE 1020
SAE 1020
LATÃO
AISI 316
AISI 316
Porca
920.1
SAE 1020
SAE 1020
LATÃO
AISI 304
AISI 304
Porca
920.3
SAE 1020
SAE 1020
LATÃO
AISI 304
AISI 304
Porca do Rotor
922
SAE 1020
SAE 1020
AISI 304
AISI 304
AISI 304
Difusor (3)
171
GG 20
--
SAE 40
--
--
Luva Distanciadora (3)
525
GG 20
--
AISI 316
--
--
Notas:
(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.
9
KSB ETA
10.3 Cavaletes C e D
a
DNp
g
e
DNp
b2
I
f
f
b1
I
VI
V
XIII
o
h
VII
h1
h
DNa
l
XVI
p
III
b1
m
b2
III
m
2
Tamanhos 200-23,
250-29 e 300-35
m3
n2
u
n3
n
r
n1
r1
t
q
q4
dm6
m4
s
m1
Medidas em mm
CAVALETE
a
100-40
100-50 (1)
125-33
125-40
125-50 (1)
150-26
150-33
150-40
150-50
200-23
200-33
200-40
250-29
250-33
250-40
300-35
C
C
C
C
C
C
C
D
D
C
D
D
D
D
D
D
624
624
629
619
619
629
624
870
870
635
875
880
880
853
875
890
MODELO
CAVALETE
q3
dm6
C
C
C
C
C
C
C
D
D
C
D
D
D
D
D
D
42
42
42
42
42
42
42
50
50
42
50
50
50
50
50
50
MODELO
100-40
100-50 (1)
125-33
125-40
125-50 (1)
150-26
150-33
150-40
150-50
200-23
200-33
200-40
250-29
250-33
250-40
300-35
MEDIDAS DAS BOMBAS
b1 b2
255
255
230
267
267
222
245
285
323
264
277
308
340
295
330
405
e
f
g
h
h1 m m1 m3 m4 n
275
-- 400 155 300 300 445 105
275
-- 400 230 300 300 445 105
266
-- 375 150 300 300 445 105
298
-- 475 160 300 300 445 105
298
-- 475 247 300 300 445 105
283
-- 400 170 300 300 445 105
300
-- 425 170 300 300 445 105
325
-- 425 160 400 400 650 150
363
-- 525 170 400 400 650 150
335 244 300 250 300 330 445 105
353
-- 475 175 400 400 650 150
372
-- 625 180 400 400 650 150
435 292 350 220 400 400 650 150
398
-- 525 245 400 400 650 150
410
-- 600 180 400 400 650 150
520 352 450 300 400 520 650 150
PONTA LIVRE DO EIXO
l
t
u
250
250
250
250
250
250
250
250
250
250
250
250
250
250
250
320
80
80
80
50
80
80
80
120
120
80
120
120
120
120
120
120
250
250
250
250
250
250
250
380
380
250
380
380
380
380
380
380
n1 n2 n3 o
p
q
q3 q 4
160
160
160
160
160
160
160
200
200
160
200
200
200
200
200
200
22
22
22
22
22
22
22
25
25
22
25
25
25
25
25
25
60
60
60
60
60
60
60
85
85
60
85
85
85
85
85
85
190
190
190
190
190
190
190
190
190
190
190
190
190
190
190
260
12
12
12
12
12
12
12
14
14
12
14
14
14
14
14
14
45,1
45,1
45,1
45,1
45,1
45,1
45,1
53,5
53,5
45,1
53,5
53,5
53,5
53,5
53,5
53,5
580
580
580
250
580
580
580
700
700
580
700
700
800
700
800
840
306
306
306
306
306
306
306
417
417
306
417
417
417
417
417
417
FLANGE DE ASPIRAÇÃO
DNa
Centro Anel
Flange
de
de
Furos Encosto
125
125
150
150
150
200
200
200
200
200
250
250
250
300
300
300
250
250
285
285
285
340
340
340
340
340
395
395
395
445
445
445
210
210
240
240
240
295
295
295
295
295
350
350
350
400
400
400
188
188
212
212
212
268
268
268
268
268
320
320
320
370
370
370
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
12
12
12
12
12
12
96
96
101
91
91
101
96
128
128
107
133
138
138
111
133
148
r1
s
w
210
210
210
210
210
210
210
335
335
210
335
335
335
335
335
335
440
440
440
440
440
440
440
560
560
440
560
560
660
560
660
680
22
22
22
22
22
22
22
26
26
24
28
28
28
28
28
28
83
83
83
83
83
83
83
92
92
83
92
92
92
92
92
92
FLANGE DE PRESSÃO
Parafusos
Qtde.
105
105
105
105
105
105
105
135
135
105
135
135
135
135
135
135
140
140
140
140
140
140
140
140
140
140
140
140
140
140
140
160
r
Furos
DNp
18
18
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
100
100
125
125
125
150
150
150
150
200
200
200
250
250
250
300
Flange
Centro Anel
de
de
Furos Encosto
Parafusos
Qtde.
220
220
250
250
250
285
285
285
285
340
340
340
395
395
395
445
180
180
210
210
210
240
240
240
240
295
295
295
350
350
350
400
158
158
188
188
188
212
212
212
212
268
268
268
320
320
320
370
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
12
12
12
12
Furos
18
18
18
18
18
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
CONEXÕES
Previsto para
I - Funil de enchimento, escape de ar
III - Escoamento
V - Manômetro
VI - Vacuômetro
(1) Estes modelos são de 2 estágios.
12
Previsto para
Modelos 100-40 até 125-50
Modelos 150-26 até 300-35
Modelos 100-40 até 125-50
Modelos 150-26 até 300-35
1/2"
3/4"
1/2"
3/4"
1/2"
1/2"
VII - Escoamento do óleo
Preenchimento para o óleo
XIII Vareta do indicador de óleo
XVI - Escoamento de água gotejante
3/8"
3/8"
3/8"
Cavalete C
3/4"
Cavalete D
1"
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 : 84.13.70.80
NCM BOMBAS SUBMERSÍVEIS, SUBMERSAS 8413.70.10
Válvulas Borboleta e Retenção
: 84.81.80.97
Parte e Peças : Conforme natureza específica
Bombas e Conjuntos Moto-Bomba com vazão acima de 18m³/h : 84.13.70.90
REMESSA PELO CLIENTE À KSB DE MOTOR E/OU ACESSÓRIO PARA MONTAGEM / INDUSTRIALIZAÇÃO
Conforme 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.
09. Válvulas Borboletas - Estamos produzindo no Brasil. - "CONSULTE-NOS"
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