ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
II - 017
PROGRAMA DE DESSALINIZADORES DE ÁGUA PARA
PEQUENAS COMUNIDADES - POSTO DE ATENDIMENTO
ELETRÔNICO
Fábio Lins Neto(1)
Graduado em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da FESP - Recife-PE
(1985). Engenheiro da Assessoria de Planejamento Operacional COMPESA.
João Haroldo de Oliveira Pinho
Graduado em Engenharia Civil pela Escola Politécnica de Pernambuco
(1969).Especialista em Engenharia Sanitária pela Faculdade de Saúde
Pública da Universidade de São Paulo - USP (1974). Mestre em
Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba (1993). Engenheiro
da COMPESA e Professor da Escola Técnica Federal de Pernambuco.
Endereço(1): Rua Serra Talhada, 1143 - apto. 110 - Piedade - Jaboatão dos Guararapes - PE
- CEP: 54410-430 - Brasil - Tel: (081) 361-2194.
RESUMO
A aplicação de dessalinizadores de água para produção de água potável está difundida no
mundo inteiro, concentrando-se nas regiões terrestres mais próximas aos mares e oceanos e
com escassos recursos disponíveis de água doce.
A COMPESA - Companhia Pernambucana de Saneamento, como integrante do conjunto de
órgãos do governo estadual envolvido na missão de levar água potável a todas as camadas da
sociedade, desenvolveu um projeto padrão com vistas a reduzir os custos com o uso de carrospipa ao mesmo tempo que possibilita a preservação da qualidade da água oferecida à
população.
O projeto consta basicamente de um equipamento de dessalinização e respectivo abrigo,
reservatórios para afluente e efluente e em alguns casos o posto de atendimento eletrônico.
PALAVRAS-CHAVE: Dessalinizadores de Água, Posto de Atendimento Eletrônico.
INTRODUÇÃO
A região nordeste do país e nesta o estado de Pernambuco, é reconhecida como a mais carente
no país, principalmente quando se trata de recursos naturais disponíveis e em especial a água
para consumo humano.
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Nesta região encontram-se os maiores índices de mortalidade infantil causada por doenças de
transmissão hídrica.
No estado de Pernambuco, excetuando-se a região metropolitana do Recife e a zona da mata,
a escassez de recursos hídricos superficiais é incontestável, e os subterrâneos existentes em
várias regiões do estado apresentam teores de sais comparáveis aos da água do mar.
O governo do estado, tem como uma de suas metas a melhoria da qualidade de vida, enfocada
de maneira isonômica para todas as camadas da sociedade, elaborou e vem implantando o
programa ÁGUA DE BEBER.
Este programa é desenvolvido com a integração de vários órgãos do governo do estado e em
parceria com as prefeituras municipais, excetuando-se até o momento a região metropolitana do
Recife.
Tem como meta a implantação de módulos de sistemas dessalinizadores de água utilizando
principalmente os mananciais subterrâneos disponíveis.
A COMPESA - Companhia Pernambucana de Saneamento, desenvolveu um KIT composto
basicamente de equipamento de dessalinização e respectivo abrigo, ponto de abastecimento e
em algumas situações posto de atendimento eletrônico.
Esta versão final atualmente em uso foi obtida após adequação de sistemas semelhantes
instalados em outros estados da região nordeste especialmente o da Bahia, onde a CERB Companhia de Engenharia Rural da Bahia, instalou vários dessalinizadores, alguns deles
visitados por técnicos da COMPESA.
O LAFEPE - Laboratório Farmacêutico de Pernambuco está responsável pela fabricação do
dessalinizador e montagem local, enquanto cabe a COMPESA, em parceria com as prefeituras
municipais, a definição dos pontos de instalação, construção e implantação dos acessórios
restantes.
OBJETIVO
Propor modelo padrão para implantação de unidades dessalinizadoras de água com posto de
atendimento eletrônico para abastecimento doméstico em pequenas comunidades.
Processo de Dessalinização
Dentre os mais conhecidos processos de dessalinização de água (microfiltração, ultrafiltração,
nanofiltração e osmose reversa), hoje o mais utilizado para produção de água potável, por ser
viável tecnicamente há mais de 20 (vinte) anos é o que utiliza a técnica de OSMOSE
REVERSA.
A água dessalinizada é potável, isenta de vírus, pirogênios, fungos e bactérias e atende a todos
os padrões de potabilidade aprovados pela Organização Mundial de Saúde.
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O fenômeno da osmose reversa ocorre quando duas soluções de concentrações diferentes (ex.:
água potável e água do mar), são separadas por uma membrana semipermeável. Haverá um
fluxo de moléculas de água da solução mais diluída (água potável) para a solução mais
concentrada (água do mar).
O fluxo ocorre de forma natural e poderá ser acelerado aplicando-se por meio de
equipamentos as leis da física, química e da hidráulica.
A figura 1, apresenta resumidamente a importância da osmose reversa no tratamento das
impurezas moleculares da água.
Figura 1: Escala de processo de remoção de impurezas moleculares da água.
Região Molecular
Macromoléculas Orgânicas e Colóídes
Vírus
Bactérias/Partículas
Fungos
Pirogênios
Íons
Bactérias
0,1nm
1
10
100
1.000
10.000
1A
10
100
1000A
1? m
10? m
Troca Iônica
Osmose Reversa
Ultra Filtração
Micro Filtração
Eletrodiálise
Nanofiltração
Em valores percentuais estão apresentados na Tabela 1 a seguir, as rejeições das membranas
de osmose reversa FILMTEC FT-30 utilizadas nos dessalinazadores fabricados pelo LAFEPE
com suas respectivas condições de operação:
?
?
?
?
?
Material: película fina composta de poliamida e polisulfona
Pressão Máxima de Operação: 700 m.c.a.
Temperatura máxima : 45º C
Ph de operação contínua: 2 - 11
Ph durante limpeza: 1-12
Tabela 1: Rejeição de osmose reversa por membrana FILMTEC FT-30.
SOLUTO
Fluoreto de Sódio
Cloreto de Sódio
Bicarbonato de Sódio
REJEIÇÃO %
98
98
98
SOLUTO
Cianeto de Sódio
Sílica
Nitrato de Sódio
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REJEIÇÃO %
95
98
93
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Cloreto de Magnésio
Sulfato de Magnésio
Formadeíldo
Isopropanol
Ácido Lático
Pesticidas
99
99
25
90
94
99
98
99
35
70
70
99
Cloreto de Cálcio
Sulfato de Níquel
Metanol
Uréia
Glucose
Organoclorados
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Com relação aos outros processos de dessalinização de água, a literatura pesquisada informa:
? Microfiltração: A microfiltração remove partículas na faixa e 0,1 a 1 micron. Geralmente
partículas suspensas e colóides são rejeitados, enquanto macro-moléculas e sólidos
dissolvidos passam através das membranas. As suas aplicações principais incluem remoção
de bactérias, materiais floculados ou sólidos suspensos de água de resfriamento.
? Ultrafiltração: A ultrafiltração permite a separação de macro-moléculas e de partículas na
faixa de 20 a 1000 ângstrons (0,002 a 0,1 microm). Novamente ocorre a passagem das
moléculas menores e de todos os sais dissolvidos através da superfície da membrana. Os
itens rejeitados pela membrana incluem colóides, proteínas, contaminantes microbiológicos
e grandes moléculas orgânicas.
? Nanofiltração: A nanofiltração compreende um processo de membranas especiais, no
qual as partículas situam-se na faixa de 10 ângstrons (1 nanômetro), vindo daí a
denominação de “nanofiltração”. Este processo atua no setor entre a ultrafiltração e a
osmose reversa. Todas as moléculas orgânicas com elevado peso molecular são rejeitadas.
Diante disso, sais dissolvidos constituídos por ânios monovalentes tem taxas de rejeição da
ordem de 20 a 80 %, enquanto que os constituídos por ânions divalentes possuem taxas de
rejeição da ordem de 90 a 98 %. Algumas das aplicações típicas incluem a remoção de cor
e compostos de natureza orgânica de água superficiais, remoção de dureza de águas
tratadas e redução de sólidos totais dissolvidos.
Com a intenção de comparar estes processos com a osmose reversa pode-se afirmar que este
é o nível final do processo de filtração disponíveis. A membrana de osmose reversa atua como
uma barreira a todos os sais dissolvidos e moléculas inorgânicas com peso molecular acima de
100. As moléculas de água, por outro lado, passam livremente através da superfície da
membrana, criando uma corrente de água purificada. As rejeições típicas de sais dissolvidos
atinge a marca de 95 a 99 %.
Em resumo, a microfiltração, ultrafiltração, a nanofiltração e a osmose reversa são processos de
separação por membranas, os quais diferem entre si na dimensão física do material retido pela
membrana.
Recuperação do Sistema de Dessalinização.
O termo recuperação do sistema é conceituado como sendo a percentagem de água de
alimentação convertida em água purificada. A recuperação máxima em qualquer instalação de
osmose reversa depende dos sais presentes na água de alimentação e suas tendências a se
precipitar na superfície da membrana como incrustação mineral. Os sais com maior propensão
à precipitação nesta situação são o carbonato de cálcio, sulfato de cálcio e sílica. O nível de
recuperação de um sistema pode ser definido de acordo com a equação:
Qp
Qp
R = --------- = ------------ (1), onde temos:
Qa
Qp - QR
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R = Nível de recuperação do sistema
Qp = Vazão de água produzida
Qa = Vazão de água de alimentação
QR = Vazão da água rejeitada
Por outo lado, a concentração de sais dissolvidos na corrente do rejeito pode ser calculada
com o auxílio da equação :
Ca
CR = ------------- (2), onde temos:
1 - R
CR = Concentração de sais dissolvidos na corrente do rejeito (ml/l)
Ca = Concentração de sais dissolvidos na corrente da alimentação (ml/l)
R = Nível de recuperação do sistema
Com o aumento do nível de recuperação do sistema, mais água é convertida em produto. Isto
reduz o volume de água a ser rejeitada e, consequentemente, aumenta o valor da concentração
de sais dissolvidos na corrente do rejeito, assim como a possibilidade de sua precipitação na
superfície da membrana.
Portanto, o objetivo de maximizar o nível de recuperação do sistema deve-se respeitar o limite
de recuperação do mesmo.
Pré-Tratamento
O pré-tratamento destina-se a proteger e prolongar a vida útil das membranas da osmose
reversa, de modo a ter-se a água bruta dentro do padrão de qualidade exigida para
alimentação. O pré-tratamento é definido em função da qualidade da água bruta. No trabalho
apresentado foram adotadas como pré-tratamento:
? Filtro de Areia: Tem por objetivo remover sólidos suspensos presentes na água de
alimentação, bem como remover cor e turbidez quando em baixos teores.
? Filtro de Carvão: Tem por objetivo remover cloro livre e matéria orgânica (baixo teor), a
fim de proteger as membranas de osmose reversa, que apresentam baixa tolerância ao
cloro livre.
? Filtro de Cartucho: Tem por objetivo remover partículas maiores que 5 ? m, remanescente
da água de alimentação.
? Unidade Dosadora de Anti-Incrustante: No pré tratamento está prevista a adição de
anti-incrustante na dosagem de 1 ppm que forma um filme na superfície da membrana
inibindo a deposição de sólidos suspensos na mesma, prolongando o intervalo de tempo
para realização de limpeza química.
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Performance das Membranas
Nos equipamentos utilizados, o fabricante garante a performance das membranas de osmose
reversa por um período de 36 meses pró-rata a partir da data de sua entrega desde que
obedecidas as condições abaixo apresentadas:
? a recuperação Volumétrica do Sistema deverá seguir parâmetro estabelecido no projeto;
? a temperatura da água de alimentação não excederá 50ºC;
? o SDI (Silt Density Index - Índice de Densidade de Material) da água de alimentação
deverá ser menor que 5;
? durante a operação contínua o pH da água deverá estar entre 2 e 11;
? As membranas não poderão sofrer choques hidráulicos (golpe de aríete) ou contrapressão
superior a 5 psi;
? a água de alimentação não deverá conter ozônio, permangana to ou outro agente oxidante
forte: teor de ferro ? 0,3 ppm e teor de cloro ? 0,1ppm.
Equipamento Utilizado na Dessalinização
Conforme citado na introdução, os equipamentos de dessalinização utilizados foram montados
e instalados nos respectivos locais pelo LAFEPE - Laboratório Farmacêutico de Pernambuco,
e os mesmos tem como componentes básicos:
?
?
?
?
?
?
Filtro de Cartucho
Sistema de Dosagem Anti-Incrustante
Bomba de Alta Pressão
Motores Elétricos
Permeadores de Osmose Reversa
Sistema de Limpeza Química
Como acessórios de monitoramento e controle são instalados:
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Válvulas
Conexões
Suportes
Painel de Controle
Condutivimétro
Manômetros
Pressostato
Rotâmetros
Tubulação de alta e baixa pressão
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O Kit Compesa
A COMPESA para desenvolver este modelo de sistema, utilizou a técnica de dessalinização de
água por membranas de osmose reversa, tecnicamente viável e hoje utilizada nos Estados
Unidos, Europa, Ásia e Oriente Médio para produção de água potável em regiões com
problema de abastecimento.
Consorciado à esta tecnologia foi desenvolvido por técnicos da COMPESA um Sistema de
Atendimento Eletrônico Automático, composto de um abrigo para o equipamento de
dessalinização associado a dois reservatórios, sendo um com água para alimentação do sistema
(salobra), e o outro com água dessalinizada que alimenta o posto de atendimento eletrônico.
O posto de atendimento eletrônico em sua primeira concepção, foi construído em alvenaria e é
equipado com um sistema de válvulas Solenóides, que é uma hidro-eletro-válvulas que dá
passagem a água quando chega uma tensão alternada na bobina, a água deve vir com pressão
de uma caixa d’água superior, ou de uma motobomba.
O funcionamento se inicia a partir da introdução de ficha no console de controle eletrônicoCCE, que é confeccionada em fibra de vidro medindo 35 x 15 x 10cm que acomoda ficheiros,
medidores eletromecânicos e fichas especiais.
A partir da introdução das fichas, é fechado o circuito e acionadas as válvulas solenóides da
motobomba e pelo controle do tempo de funcionamento no potenciômetro é liberado 10 litros
de água potável os quais são acondicionados em bolsas plásticas padronizadas.
Estes recipientes distribuídos gratuitamente, além de servirem como transporte de água, servem
como marketing do sistema e foram adquiridas ao custo de R$ 0,20 a unidade com
durabilidade prevista para cerca de 06 (seis) meses.
Considerando o projeto inicial, foi constatado que tratava-se de uma obra com estrutura de
certa forma pesada e cara, que comparada com o novo projeto, posto de atendimento
eletrônico, este foi desenvolvido com custos reduzidos em cerca de 50 %. O posto é
confeccionado em concreto armado pré-moldado sendo mais leve e mais rápida a sua
montagem, podendo também ser desmontado e remanejado.
Em resumo, o KIT é composto de:
? Abrigo com equipamento dessalinizador
? Reservatórios de água afluente e efluente
? Posto de atendimento e acessórios (console para fichas, recipientes, torneiras, etc.)
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As figuras a seguir, referem-se a:
Figura 2: Abrigo de dessalinizador com reservatórios.
Figura 3: Posto de atendimento eletrônico (projeto inicial).
Comentario:
Figura 4: Posto de atendimento (projeto final)
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Localidades Contempladas
O programa ÁGUA DE BEBER reveste-se de enorme alcance social e tem importância
fundamental na fixação do homem no campo, podendo ser referencial para idênticos programas
em todo o nordeste.
Atualmente a COMPESA já instalou com recursos próprios, 15 (quinze) unidades de
dessalinização em pequenas localidades, a meta é atingir 100 (cem) localidades até o final do
atual governo. Neste conjunto destacam-se as cidades de Santa Maria do Cambucá como
projeto piloto equipado com posto de atendimento eletrônico, e Arcoverde onde foi
oficialmente inaugurado pelo governo estadual o programa ÁGUA DE BEBER.
O Quadro 1 abaixo mostra as localidades contempladas e seus respectivos municípios:
Quadro 1: Localidades contempladas.
MUNICÍPIO
Arcoverde
Arcoverde
João Alfredo
Frei Miguelinho
Frei Miguelinho
Vertentes
Gravatá
Santa
Maria
Cambucá
Sertânia
Sertânia
Sertânia
Sertânia
Alagoinha
ATENDIMENTOS EQUIPAMENTOS
ELETRÔNICOS
DESSALINIZADO
INSTALADOS
RES INSTALADOS
Arcoverde
03
03
Aldeia Velha
01
Jitirana
01
Lagoa de João Carlo
01
Chã Grande
01
Sítio Caruá
01
Russinhas
01
do Santa
Maria
do
01
01
Cambucá
Albuquerque Né
01
Algodões
01
Vila da Barra
01
Valdemar Siqueira
01
Perpétuo Socorro
01
LOCALIDADE
A meta do programa ÁGUA DE BEBER, é instalar o mais rápido possível postos de
atendimentos eletrônicos em todas as localidades contempladas com dessalinizadores.
CONCLUSÕES
O abastecimento de pequenas localidades por carro-pipa foi estimado em cerca de R$ 3,00
(três reais) por metro cúbico e com baixa confiabilidade sanitária da água distribuída.
Para o período de dez anos o custo da água produzida pelo processo de dessalinização é de
R$ 0,30 (trinta centavos de real).
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O Posto de Atendimento Eletrônico é um avanço no sentido de reduzir custos quanto a
desperdícios e gerenciamento do sistema.
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O custo médio atual para implantação do sistema de Dessalinização é de R$ 25.000,00 (vinte e
cinco mil reais).
O Sistema de Dessalinização acrescido do Posto de Atendimento Eletrônico é da ordem de R$
45.000,00 (quarenta e cinco mil reais).
A ficha é comercializada na comunidade ao preço de R$ 0,05 (cinco centavos) e adquirida em
pontos que identicamente vendem por exemplo fichas telefônicas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
INOVEL, Chuveiro Eletrônico à Ficha - Modelo IL-95 - Manual de Instrução,
ago.1990.
2.
NETO, F. L., Visita à CERB - Companhia de Engenharia Rural da Bahia, COMPESA - Recife/PE, jun.1996.
3.
Workshop Internacional sobre Dessanilização de Água, Petrolina - PE, jul.1995.
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