PROTEÇÃO ACÚSTICA EM ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO EXPERIÊNCIA DA COPASA

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1 PROTEÇÃO ACÚSTICA EM ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO EXPERIÊNCIA DA COPASA Rosemary Antonia Lopes Faraco Engenheira de Manutenção da Divisão de Apoio técnico à RMBH (DVAP) da COPASA 1 - INTRODUÇÃO Este trabalho apresentará algumas experiências vividas, ao longo dos anos, pela DVAP, setor da Copasa responsável pelo Apoio Técnico à Região Metropolitana de Belo Horizonte, na busca de soluções em termos de proteção acústica para as instalações de bombeamento, em consonância com as preocupações de ordem ambiental da Copasa, nos aspectos de saneamento, conservação e poluição ambiental, o que inclui a poluição sonora. A DVAP é composta por três departamentos, a saber: o de controle da qualidade da água, oficina central e engenharia, estando assim incumbida de ter diferentes atuações, desde a manutenção preditiva até a execução e gerenciamento de obras, incluindo projetos complexos e diversificados contendo interfaces civis, elétricas, mecânicas, de instrumentação e automação, como é o caso da Estação de Tratamento de Esgoto do Ribeirão Arrudas. 2 PALAVRAS CHAVE : proteção acústica, estações de bombeamento, conjuntos motobomba, ruído. 3 RESUMO Com o crescimento das comunidades e o aumento do nível de esclarecimentos das pessoas, tem ocorrido uma crescente demanda sobre melhoria do nível de vida. Tal tendência implica em ter níveis de ruído aceitáveis no trabalho e no lar, já que o ruído causa problemas de audição, estresse e dificuldades para estudo e trabalho. A partir da década de 70, legislação a nível federal, estadual e municipal têm definido limites à emissão de ruídos e estabelecem medidas para proteger a coletividade dos efeitos danosos da poluição sonora. No âmbito de Belo Horizonte, a lei Orgânica Municipal no inciso III do artigo 153 proíbe a emissão sonora que prejudique o bem-estar público. O Decreto Municipal 5.893, de 16 de março de 1988, que regulamentou a Lei Municipal 4.253, de 04 de dezembro de 1985 (lei ambiental) estabeleceu limites máximos de tolerância sonora, de acordo com a característica de ocupação (zonas residenciais, comerciais e industriais) e o horário. Assim sendo, ações têm sido movidas contra as empresas por problemas ocupacionais e ambientais. Em se tratando de ruídos, as penalidades vão desde multa de 01 a 700 UFPBH, com a suspensão das atividades até que a poluição sonora esteja sanada, até a cassação de licenças concedidas pela Prefeitura de Belo Horizonte. Dentro deste contexto global, a Copasa tem estado avaliando permanentemente, a questão de incômodo acústico originário de suas instalações, de modo a permitir um maior conforto para as populações no entorno das suas unidades industriais, seus clientes mais próximos. Nos itens que se seguem, serão apresentados alguns trabalhos acústicos realizados pela Copasa, bem como conclusões obtidas analisando-se os projetos, os problemas e as soluções encontradas na implantação de tais projetos. 1

2 4 ESTUDO DOS CASOS: CASO I: Elevatória TUPI. LOCALIZAÇÃO: R Antônio Bandeira, 325 Bairro Tupi, conforme Figuras 1, 2 e 5. V I Z I N H O 1 Reservatório Metálico CMB s V I Z I N H O 2 Rua Antônio Bandeira FIGURA 1 Croquis de situação da Elevatória Tupi. A Divisão de Apoio da Região Metropolitana (DVAP) identificou a demanda e solicitou à Seção de Segurança do Trabalho da Copasa (SCST) que fizesse um laudo sobre os níveis de pressão sonora (ruídos) produzidos na Elevatória Tupi. As medições foram feitas na primeira quinzena do mês de agosto de 2000 e foram utilizados os seguintes equipamentos, devidamente calibrados: - decibelímetro marca Simpson, modelo 886-2, circuito de compensação A, resposta lenta; - dosímetro Simpson, modelo 897, Sound Measuring System, faixa run. As medições foram feitas na área interna e externa da elevatória, conforme Tabela 1. O ruído foi classificado como intermitente, com intensidade variando com a demanda de água da rede. O horário em que ocorriam ruídos que maior incômodo produziam no ser humano, era na madrugada. PERÍODO LOCAIS DE MEDIÇÕES VALORES MÁXIMOS PELA LEI MUNICIPAL Área Externa: Interior da Instalação: Ruído Médio = 89,7 db V. Médio = 86 db 55 db(a) Ruído Máximo = 92,8 db V. Máximo = 87,4 db DIURNO 6:00-18:00 VESPERTINO 18:00-22:00 NOTURNO 22:00 6:00 Área Externa: Ruído Médio = 89,5 db Ruído Máximo = 90,4 db Área Externa: Ruído Médio = 87,2 db Ruído Máximo = 87,7 db Interior da Instalação: V. Médio = 89,8 db V. Máximo = 101,9 db Interior da Instalação: V. Médio = 87,2 db V. Máximo = 87,7 db 50 db(a) 45 db(a) TABELA 1 - Dados das medições fornecidas pela Seção de Segurança de Trabalho da Copasa em referência à Elevatória Tupi. 2

3 DESCRIÇÃO DO PROBLEMA: As fontes emissoras de ruído foram identificadas como oriundas dos dois conjuntos Moto- Bomba instalados na casa de máquinas (Figuras 2 e 3) e de um tanque metálico (Figuras 2 e 4) funcionando como reservatório de sucção de água, instalado na área externa da Casa de Máquinas. A casa de máquinas foi construída em alvenaria de tijolo, tendo fechamento superior com telhas de amianto, piso de cimento, porta metálica simples com grade e janelas gradeadas e sem vidro (Figuras 3 e 5). O reservatório metálico possui capacidade aproximada de 15 m 3 apresentando ruído de alta intensidade, devido ao impacto da água contra suas paredes, principalmente durante as madrugadas. FIGURA 2 Foto mostrando a Casa de máquinas e o reservatório da Elevatória Tupi. O relatório da Seção de Segurança do Trabalho apontou as seguintes sugestões: a) colocação de isolamento acústico; b) avaliação do funcionamento mecânico da instalação; c) enclausuramento do reservatório de sucção; d) desligamento da instalação durante a noite. 3

4 FIGURA 3 Detalhe da Casa de Máquinas da Elevatória Tupi, mostrando os conjuntos moto-bomba. FIGURA 4 Tanque metálico usado como Reservatório na sucção. 4

5 FIGURA 5 Vista frontal da Casa de máquinas da Elevatória Tupi. Como tentativa de resolver-se o problema de acústica, 3 empresas foram convidadas a visitar o local e apresentarem propostas de solução. A tabela 1 mostra as propostas de solução e os seus respectivos preços. EMPRESA BASE DA SOLUÇÃO PROPOSTA ORÇAMENTO - instalação de atenuadores acústicos nos A motores e nas janelas; R$ ,00 - vedação de aberturas no telhado e alvenaria; - substituição das ventoinhas dos motores; - isolamento acústico do reservatório metálico. B - enclausuramento individual dos conjuntos moto-bomba em cabines acústicas; R$ ,00 - tratamento acústico do tanque (não especificaram qual). C - proposta de trabalho inclui estudo de alternativas, elaboração e implantação do R$ ,00 projeto (sem especificação do tipo de solução proposta). TABELA 2 Propostas e preços ofertados por 3 empresas para solucionar o problema acústico da Elevatória Tupi. A análise das propostas revelou: 5

6 falta de coerência entre os gráficos apresentados e o diagnóstico apresentado por parte da empresa A; absoluta falta de conteúdo na proposta apresentada pela empresa C: a proposta foi feita preservando de custos adicionais mas, em absoluto, sem informar sobre quais materiais seriam utilizados e que tipo de solução seria a indicada pela empresa para resolver o problema; preços considerados muito elevados e fora do orçamento disponível. A DVAP junto ao consultor da VITEK compareceu ao local para análise de problemas mecânicos e possíveis soluções que barateassem as propostas feitas pelas empresas especializadas em acústica. Feitas as análises de vibração e observações ambientais, as conclusões foram as seguintes: a) os conjuntos moto-bomba de 30 CV, 220 V, 3540 rpm, marca IMBIL, modelo BEK50/4, altura manométrica de 120 mca e vazão de 39 m 3 /s estava vibrando muito. A análise de vibração e a temperatura nos mancais do motor, que estava elevada, sinalizava que os rolamentos estavam em mal estado. A corrente média nas fases do motor variava em até 8%. b) a bomba em referência, quando rodada com a mão, estava travando. O ruído estava se propagando através da tubulação. Por ser uma bomba da IMBIL de 4 estágios, o problema poderia estar na montagem da tubulação de sucção: a redução situada na saída da bomba deveria ser cortada e re-aparafusada de forma a corrigir a problemas na montagem que poderia estar causando problema de roçamento na bomba. c) Havia fonte de harmônicos de baixa freqüência, destacando-se audivelmente. Tal freqüência pôde ser observada em sua propagação pela tubulação e através das paredes. d) O acoplamento era do tipo correia dificultando o alinhamento. e) o teto da casa de máquinas era de telhas de amianto com várias saídas para o ruído proveniente do funcionamento do CMB. As janelas também se constituíam em local de fuga do ruído, bem como a porta: metálica e com grade na parte superior. f) Foi aceita a sugestão de um morador (Vizinho 1) sobre a colocação de um tubo por dentro do reservatório metálico, de forma a quebrar a velocidade da água, em sua chegada. EVOLUÇÃO: O Distrito responsável - DTNE tomou ações para implementar as medidas sugeridas: Os rolamentos LA do motor foram substituídos; Os furos dos pés do motor foram aumentados para favorecer o alinhamento com a bomba; A redução existente na sucção foi retirada, cortada e novamente instalada; a Distribuidora Mineira de Bombas, representante da IMBIL, esteve no local e detectou necessidades de reforço na base e adequação do acoplamento. Fez a retífica do diâmetro externo do acoplamento, cuja irregularidade dificultava o alinhamento do conjunto motobomba; A sugestão de colocação de um tubo por dentro do reservatório metálico, foi implementada. Após o alinhamento do conjunto, houve monitoramento constante através das medições de corrente elétrica, vibração e temperatura. O conjunto passou a operar em condições normais. Concluídas as ações, a mesma equipe compareceu ao local e avaliou através da medição de ruídos que houve uma redução de 3 db(a) em relação às medições feitas anteriormente, como pode ser observado na Tabela 3. 6

7 LOCAL MEDIÇÃO ANTERIOR MEDIÇÃO ATUAL No interior da instalação: Ruído máximo diurno: 87,4 db (A) 84,3 db (A) Parede esquerda do prédio 67,5 db (A) Vizinho 1 Vizinho 2 (à direita): Janela 1 Janela 2 Janela 3 Quarto do apartamento do Vizinho 1 (a esquerda) Obs.: janela com esquadria metálica e vidro canelado com bom fechamento. 69 db (A) 70 db (A) 72 db (A) 63 db (A) 65 db (A) 67 db (A) com janela fechada: 40,2 / 42,4 db(a) com janela aberta: 48,1 / 52,1 db(a) TABELA 3: Comparativo dos valores medidos antes e após as soluções mecânicas dadas para reduzir o ruído na Elevatória Tupi. CONCLUSÕES QUANTO AO CASO I: A análise vibracional feita pela COPASA / DVAP e a consultoria da VITEK constataram problemas relacionados à base do conjunto, roçamento da bomba, desgaste de rolamentos e desalinhamento do conjunto. Confirmou-se que a fonte de ruídos originária da emissão vibracional mecânica que excitava a estrutura civil (paredes e telhado) e as tubulações, foi bastante atenuada com as medidas de manutenção mecânica. Os esforços mecânicos originados dos desalinhamentos entre motor e bomba e entre a redução da sucção e a bomba, pararam de interferir negativamente com o funcionamento do conjunto moto-bomba. A segunda fonte de ruído correspondente à entrada de água no reservatório de sucção teve seus efeitos também atenuados com a colocação de um cano por dentro do reservatório para quebrar o impacto da água. As principais frequências de excitação foram eliminadas com ganhos consideráveis em Nível de Pressão Sonora e atenuação de baixa frequência. Os soluções dadas melhoraram a condição ambiental quanto ao ruído que a elevatória provocava, no entanto, ainda são cabíveis refinamentos nas soluções, em especial quanto à instalação mecânica, no tocante à colocação de blocos de ancoragem para reduzir a propagação da vibração pela tubulação de recalque que tem mais de 6 metros, sem ancoragem, possuindo apenas estruturas de apoio em blocos de cimento. No tocante à parte de ruídos foram sugestões do consultor: colocar chicanas nas janelas; trocar a porta por outra corta-fogo; substituir as telhas por lage; colocar mão francesa para reforçar a tubulação de recalque. A médio prazo, o número de ligações deverá crescer, por isto, recomendamos que os refinamentos sugeridos sejam realizados para evitar que o problema de ruído retorne nos meses quentes em que há maior demanda de água. Não há mais incômodos acústicos elevados para a vizinhança. 7

8 4.2 CASO II: Booster Nova York, instalado na Rua Nove, 235. Bairro Nova York. Um Booster tem como objetivo aumentar a pressão, sem a necessidade de substituir ou adicionar outros troncos alimentadores. Consiste na inserção, no sistema de distribuição, de um conjunto moto-bomba para adequar o abastecimento de uma determinada área às novas necessidades de fornecimento de água. O espaço requerido para sua instalação é pequeno, sendo esta uma de suas vantagens. Havia registros de ruído intenso e vibração, especialmente quanto à residência localizada na parte superior do Booster. INSTALAÇÕES: área aproximada: 200 m 2 com portão e cadeado. Os muros de divisa são de pequena altura permitindo visada direta a partir das residências vizinhas. A casa de máquinas foi construída em alvenaria de tijolo (Figuras 6 e 7), tendo fechamento superior com telhas de amianto, piso de cimento, porta metálica simples e janelas tipo basculante, nas laterais. Foram identificadas aberturas entre o telhado e as paredes e na parte superior da porta, para passagem de trilho guia de talha. CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMENTO: Os motores trabalham normalmente, com sobrecarga de cerca de 14 %, por cerca de 19 horas diárias. Atenção especial deveria ser dada ao problema de temperatura no funcionamento dos conjuntos. FIGURA 6 Casa de máquinas do Booster Nova York. 8

9 A DVAP solicitou à Seção de Segurança do Trabalho da Copasa (SCST) que fizesse um laudo sobre os níveis de pressão sonora (ruídos) produzidos no Booster Nova York. As primeiras medições foram feitas no mês de abril de 2000 e foi utilizado o medidor de nível de pressão sonora Sound Level Meter, marca M. S. A, tipo II, circuito de compensação A, resposta lenta. O relatório da Segurança do Trabalho, ver síntese na Tabela 4, apontou as seguintes sugestões: a) colocação de revestimento interno rugoso; b) avaliação do funcionamento mecânico da instalação; c) colocação de apoio de borracha para os conjuntos moto-bomba. FONTES DE RUÍDO IDENTIFICADAS: O ruído provém do funcionamento de um dos 2 conjuntos moto-bomba da instalação, os quais possuem as seguintes características: Motores Trifásicos: WEG modelo 225S, 75 CV, 220 V, 185 A, 3565 rpm; Bombas: Worthington modelo D x3x10, vazão 108 m 3 /h, 120 mca, P. rec. 12 kgf/cm 2, P suc. 4 kgf/cm 2. Ruído de fundo medido na rua foi de 55 db(a). FIGURA 7 Detalhe do muro recoberto por vegetação no Booster Nova York. 9

10 PERÍODO LOCAIS DE MEDIÇÕES VALORES MÁXIMOS PELA LEI MUNICIPAL BOMBA 1: Área Externa: BOMBA 2: Vizinhança: a) vizinha A (à esquerda): Ruído Médio = 68 db Ruído Médio = 58 db DIURNO 14:55-16:00 Ruído Máximo = 67 db b) vizinha B (direita): Ruído Médio = 52 db Ruído Máximo = 65 db Interior da Casa de máq.: V. Médio = 73 db V. Máximo = 94 db Interior da Casa de máq.: V. Médio = 74 db V. Máximo = 99 db 55 db(a) TABELA 4 - Dados das medições fornecidas pela Seção de Segurança de Trabalho da Copasa em referência ao Booster Nova York. O relatório da consultoria da VITEK, sugeriu: a) colocação de forro de laje; b) fechamento das aberturas no telhado; c) colocação de porta isolante, tipo corta-fogo e eliminação das aberturas sobre a porta de acesso ao booster; d) colocação de proteção acústica nas janelas. Três empresas apresentaram propostas. A Tabela 5 mostra as propostas de solução e os seus respectivos preços. EMPRESA BASE DA SOLUÇÃO PROPOSTA ORÇAMENTO - instalação de atenuadores acústicos nas janelas A laterais; R$ ,00 - vedação de aberturas no telhado e alvenaria; - substituição das ventoinhas dos motores; - enclausuramento acústico dos motores e bombas. B - sistema de ventilação auxiliar; - instalação de uma laje; R$ 8.793,00 - tratamento acústico do teto e paredes laterais; - instalação de atenuadores acústicos no retorno das saídas do ar a ser insuflado na casa de máquinas. C - proposta de trabalho inclui estudo de alternativas, elaboração e implantação do projeto (sem R$ ,00 especificação do tipo de solução proposta), não incluindo amortecedores anti-vibratórios. TABELA 5 Propostas e preços ofertados por 3 empresas para solucionar o problema acústico do Booster Nova York. 10

11 A análise das propostas revelou: absoluta falta de conteúdo na proposta apresentada pela empresa C: a proposta foi feita preservando de custos adicionais mas, em absoluto, sem informar sobre quais materiais seriam utilizados e que tipo de solução seria a indicada pela empresa para resolver o problema; preços considerados muito elevados e fora do orçamento disponível, com exceção da empresa B que além de preço acessível apresentou proposta dentro do que a consultoria havia indicado como melhor solução. A empresa B foi contratada. Foram necessárias adequações no projeto básico proposto, visando atendimento à lei Orgânica Municipal que rege os níveis de ruído ambientais, bem como os critérios de temperatura e facilidade de manutenção. As alterações foram: a) montagem de cabine acústica englobando os dois conjuntos moto-bomba; b) instalação de atenuadores nas janelas (Figura 7); c) instalação de ventilação forçada sobre cada conjunto moto-bomba, para diminuir a temperatura interna da cabine acústica; d) elevação do muro com a residência do lado direito da instalação; e) instalação de porta tipo corta-fogo. f) Vedação das aberturas entre as telhas de amianto e as paredes. Até a presente data, não houve a inspeção final pela Seção de Segurança do Trabalho, mas tudo leva a crer que o projeto construído atendeu, já que levantamentos preliminares junto aos vizinhos demonstraram que já há um reconhecido conforto auditivo, com as medidas tomadas. Um aspecto a ressaltar é que a temperatura dos conjuntos moto-bomba aumentou cerca de 14% com a primeira solução, levando à instalação de um ventilador sobre cada conjunto motobomba, já que os conjuntos possuem classe de isolamento B, que corresponde a 130 º C para o ponto mais quente do enrolamento para uma temperatura externa de 40 º C. Com a primeira solução, a temperatura de carcaça já estava atingindo, em um conjunto, 115 º C e em outro 109 º C, demonstrando claramente o risco para o isolamento das bobinas dos motores, já que o calor gerado internamente às bobinas e transferido à carcaça, estava acima da temperatura de alerta. Em termos de motores, conforme orientações dos fabricantes, a cada 10 º C acima da temperatura admissível para sua classe de isolamento, ocorre redução de sua vida útil pela metade. Outro aspecto importante é o da lubrificação: o excesso de temperatura degenera, podendo chegar a decompor o lubrificante e causar danos aos rolamentos se não houver adequação do tipo de lubrificante e da rotina de lubrificação ou redução da temperatura a que o conjunto está submetido. 11

12 FIGURA 8: Detalhes laterais da proteção acústica instalada no Booster Nova York. Estão em evidência as laterais e teto em chapas de aço e a porta de acesso ao conjunto moto-bomba 01. O material de revestimento interno mostrado na foto à esquerda é espuma. FIGURA 9: Detalhe da proteção acústica do Booster Nova York, correspondendo à parte traseira da foto à direita da Figura 8. 12

13 FIGURA 10: Detalhe da frontal da proteção acústica do Booster Nova York, correspondendo ao acesso ao conjunto moto-bomba 02, bem como o espaço para manutenção, acabamento interno e exaustor superior. FIGURA 11: Detalhe da frontal da proteção acústica do Booster Nova York, acesso ao conjunto motobomba 02, mostrando as dimensões da porta do enclausuramento. 13

14 FIGURA 12: Detalhe da lateral da proteção acústica do Booster Nova York, correspondendo às conexões da tubulação de recalque. Nesta instalação também foi detectado um problema de fixação de um dos conjuntos moto-bomba à base, que estava causando transmissão de vibração pela tubulação e solo, facilmente perceptível até mesmo com o pé, nas proximidades da porta de acesso. As ações em andamento para resolver este problema são: balanceamento do conjunto, aumento do torque de aperto dos parafusos, grauteamento da base e de parte da tubulação de recalque. Caso não se obtenha os valores esperados de vibração, novas ações serão tomadas, incluindo retirada e colocação de outros chumbadores e, se necessário, redimensionamento da base. 14