UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA CURSO: ENGENHARIA CIVIL NIVALDO CONCEIÇÃO PEDREIRA

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1 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

2 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

3 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.

4 Dedico este trabalho a minha filha Rebeca, hoje a fonte de inspiração e estimulo da minha vida.

5 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.

6 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)

7 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.

8 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.

9 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

10 IV LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Velocidades para linhas de recalques curtas. Fonte: Netto, José M. (1991) Tabela 2 - Consumo e custo médio mensal com produtos químicos na ETA de Feira de Santana Tabela 3 Volumes produzido, distribuído, volume e percentual de perda no tratamento de água Tabela 4 - Resultado das medições nas caixas de descarga dos sifões Tabela 5 - Comparativo de perdas nas descargas Tabela 6 Cotas dos filtros em função da vazão de operação Tabela 7 Perdas medidas no processo de lavagem dos filtros em volume e porcentagem Tabela 8 - Comparativo de perdas no processo de lavagem dos filtros em relação volume tratado Tabela 9 - Rateamento do consumo de energia Tabela 10 - Custo médio com o descarte da água pré filtrada Tabela 13 - Dados para dimensionamento da elevatória de aproveitamento da água que perde na lavagem dos filtros da ETA de Feira de Santana Tabela 14 - Determinação da velocidade de projeto Tabela 15 Peças e constantes de perda de carga localizada, para Sucção Tabela 16 Peças e perda de carga localizada - Recalque Tabela 17 - Perdas de cargas na tubulação Tabela 18 - Curva característica da bomba e da tubulação de sucção e recalque da instalação da elevatória Tabela 19 - Pontos de trabalho Tabela 20 - Resumo dos custos de implantação do sistema e de desperdício de água... 49

11 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 Figura 3 - Coeficiente de rugosidade para os diversos tipos de tubos, revestimento e idade Figura 4 - Estrutura da Captação da ETA de Feira de Santana Figura 5 - Canal de água bruta Calha parshall Figura 6 - Módulos de Floculação Figura 7 - Unidade de decantação Figura 8 - Mecanismo de Sifonação Figura 9 - Filtros Figura 10 - Conjuntos Motor-Bomba-EEAT-I Figura 11 - Consumos e custos com Sulfato de Cobre Figura 12 - Consumos e custos com Sulfato de Alumínio Figura 13 - Consumos e custos com polímero Figura 14 Mecanismo de Sifonação Figura 15- Descarga Decantadores Figura 16 - Ensaio de Vazão "in loco" Figura 17 - Vazão das descargas "in loco" Figura 18 - Avaliação da cota de acordo com vazão de operação Figura 19 Gráfico representativo da curva da bomba e da tubulação... 47

12 VI SUMÁRIO RESUMO... I ABSTRACT... II LISTA DE ABREVIATURAS... III LISTA DE TABELAS... IV LISTA DE FIGURAS... V SUMÁRIO... VI 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos REVISÃO BIBLIOGRÁFICA PERDAS ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Perdas físicas Perdas não físicas PROCESSOS DE TRATAMENTO EM UMA ETA CONVENCIONAL COAGULAÇÃO FLOCULADORES DECANTAÇÃO FILTRAÇÃO ELEVAÇÃO DA ÁGUA POR BOMBEAMENTO BOMBAS LINHA DE SUCÇÃO E DE RECALQUE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA VELOCIDADE MÁXIMA NA TUBULAÇÃO PERDAS DE CARGA EM CANALIZAÇÕES POTÊNCIA DOS CONJUNTOS ELEVATÓRIOS... 14

13 VII NPSH ENERGIA DISPONÍVEL NO LIQUIDO NA ENTRADA DA BOMBA A ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE FEIRA DE SANTANA CAPTAÇÃO CANAL DE ÁGUA BRUTA FLOCULAÇÃO DECANTAÇÃO FILTRAÇÃO DESINFECÇÃO CORREÇÃO DE PH FLUORETAÇÃO RESERVAÇÃO METODOLOGIA CONSULTA A MATERIAL BIBLIOGRÁFICO ÁREA DE ESTUDO LEVANTAMENTOS OU DADOS DA PESQUISA: CONSUMO E CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS VAZÃO DE PRODUÇÃO, VAZÃO DE DISTRIBUIÇÃO E PERDA NO PROCESSO PRODUÇÃO ESTIMATIVA DE PERDAS DE ÁGUA LOCALIZADAS AVALIAÇÃO DA PERDA NO PROCESSO DE FILTRAÇÃO AVALIAÇÃO MENSAL DO CUSTO DA PERDA EM ENERGIA E EM PRODUTOS QUÍMICOS; CARACTERIZAÇÕES DA ÁGUA A SER RECIRCULADA PROJETO DA ELEVATÓRIA E BARRILETE PARA APROVEITAMENTO DA ÁGUA FILTRADA QUE PERDE; AVALIAÇÃO DO CUSTO BENEFÍCIO DO APROVEITAMENTO DA ÁGUA QUE PERDE NOS FILTROS DA ETA DE FEIRA DE SANTANA; RESULTADOS E DISCURSÃO CONSUMO E CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS... 29

14 VIII 4.2 PERDAS DE ÁGUA EM VOLUME E PERCENTUAL NO PROCESSO DE TRATAMENTO ESTIMATIVAS DE PERDAS LOCALIZADAS SIFONAÇÃO DESCARGA DECANTADORES PROCESSOS DE LAVAGEM DE FILTRO AVALIAÇÃO DO VOLUME DESCARTADO NOS FILTROS E PERCENTUAL DE PERDAS EM RELAÇÃO AO TOTAL PROJETO DA ELEVATÓRIA PARA APROVEITAMENTO DA ÁGUA DECANTADA QUE PERDE NA LAVAGEM DOS FILTROS AVALIAÇÃO DO CUSTO BENEFÍCIO DO APROVEITAMENTO DA ÁGUA QUE PERDE NOS FILTROS DA ETA DE FEIRA DE SANTANA CONCLUSÃO REFERËNCIAS ANEXOS ANEXO A Projeto Básico do sistema de recirculação ANEXO B Orçamento para implantação do projeto ANEXO C Características da Bomba Selecionada... 57

15 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

16 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 m 3 /dia e com capacidade de até m 3 /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

17 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 Objetivo Geral Avaliar as perdas de água, produtos químicos e de energia elétrica na lavagem dos filtros da ETA de Feira de Santana 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.

18 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.

19 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 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.

20 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 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

21 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 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 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.

22 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 4m 3 /m 2 /dia. São usados para remoção de teores pouco elevados de cor e turbidez sem auxilio de coagulação. * Filtros rápidos: São usados para filtração de grande volume de água previamente coagulada, nas estações de tratamento e funcionam com taxa média de 120 m 3 /m 2 /dia. A figura 1 mostra um esquema vertical de um filtro rápido. Geralmente são construídos com um sistema de fundo falso onde estão assentados difusores cuja finalidade é distribuir a filtração e a água de lavagem, uniformemente em toda área filtrante. Os filtros rápidos são unidades essenciais em uma estação convencional, e por isso exigem cuidadosa operação. Eles constituem uma "barreira sanitária" importante, podendo reter microrganismos patogênicos que resistem a outros processos de tratamento.

23 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

24 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 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)

25 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 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 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

26 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 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, 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. V 2 /2g ( ) 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.Q 1.85.C D ( )

27 13 Onde: Q - Vazão, m 3 /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)

28 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 ( ) Onde: ɣ - peso específico do liquido as ser bombeado,em kg/m 3. Para água = 1000 kg/m 3 ) Q Vazão, em m 3 /s; H man Altura manométrica em m; ɳ - rendimento global do conjunto elevatório 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: Onde: NPSHdisp = ZM - ZS+(Pa-Pv)/ ɣ - Hs ( ) ZM - cota do nível da água no poço de sucção, em m ZS - cota do eixo da bomba, em m P atm / ɣ - Pressão atmosférica, em m de coluna d`água, m.c.a. Para a água = 10,33m. P v / ɣ - Pressão de vapor a temperatura ambiente, em m.c..a. Para a água = 0,43 m.

29 15 Hs=Perda de carga na sucção, em m. ɣ =Peso específico da água, em Kg/m 3. 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

30 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

31 17 dois com potência individual de 600CV, e vazão (Q) individuais de 500 l/s e 300 l/s (capacidade total de Q = l/s ), que bombeia água in natura através de uma adutora de fºfº DN 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 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

32 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 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

33 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 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

34 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.

35 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,

36 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 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 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.

37 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 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

38 24 A EEAT - I dispõe de três conjuntos de motores-bombas Worthington, modelo 12 LN 32, e motores marca WEG com potência individual de 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.

39 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.

40 CONSUMO E CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS. Levantamento realizado no Escritório Local da Embasa em Feira de Santana e na própria ETA através dos relatórios mensais. Com os dados montou-se as planilhas de custos. 3.5 VAZÃO DE PRODUÇÃO, VAZÃO DE DISTRIBUIÇÃO E PERDA NO PROCESSO PRODUÇÃO Foi realizado no Escritório Local da Embasa em Feira de Santana e os dados arquivados na própria ETA, em planilhas de controle de produção. 3.6 ESTIMATIVA DE PERDAS DE ÁGUA LOCALIZADAS Mecanismo de sifonação vazão continua e as descargas. Realização de aferições de vazão in loco (Nas caixas que reúnem dois sifões); Escolha de duas caixas de descarga de sifões (Uma em cada decantador); Com auxilio do cronometro mediu-se o tempo para encher uma bobona de 200 litros Realização de quatro aferições e apontamento dos respectivos tempos; Lançamento dos dados em planilha eletrônica Fez-se uma relação entre o volume da bobona e a média aritmética dos tempos, determinando assim a vazão. Descarga de decantadores. Realização de aferições de vazão in loco Isolou-se o modulo floculação e decantação; Abriram-se as seis descargas de fundo do decantador; Aguardou-se que o nível da lâmina d água ficasse abaixo dos vertedores;

41 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.

42 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 PROJETO DA ELEVATÓRIA E BARRILETE PARA APROVEITAMENTO DA ÁGUA FILTRADA QUE PERDE; Hidráulicas. Desenvolver o projeto técnico utilizando-se do Manuais de Instalações Desenvolver o projeto gráfico com planta baixa e corte no programa computacional AutoCAD da empresa Autodesk 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).

43 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 , , ,20 FEV , , ,00 MAR , , ,00 ABR , , ,00 MAI , , ,00 JUN , , ,00 JUL , , ,20 AGO , , ,24 SET , , ,26 OUT , , ,36 NOV , , ,36 DEZ , , ,00 TOTAL , , ,62 Fonte: EMBASA adaptados pelo Autor.

44 JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ 30 Sulfato de Cobre Consumo Kg Custos R$ Figura 11 - Consumos e custos com Sulfato de Cobre 2010 Sulfato de Alumínio CONSUMO CUSTO R$ Figura 12 - Consumos e custos com Sulfato de Alumínio

45 JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ 31 Polímero CONSUMO CUSTO R$ Figura 13 - Consumos e custos com polímero 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.

46 32 Tabela 3 Volumes produzido, distribuído, volume e percentual de perda no tratamento de água 2010 MÊS % PERDAS VOLUME VOLUME PERDA NO NO TRATADO M3 DISTRIBUÍDO M3 PROCESSO M3 PROCESSO JAN ,14 FEV ,59 MAR ,29 ABR ,55 MAI ,46 JUN ,13 JUL ,51 AGO ,48 SET ,37 OUT ,53 NOV ,08 DEZ ,8 MÉDIA ,24 Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor. 4.3 ESTIMATIVAS DE PERDAS LOCALIZADAS Em termos quantitativos o volume gasto com água de utilidades é praticamente desprezível e por isso não será contabilizado. Existem dois dispositivos na ETA que podem ser classificados como causadores de perdas localizadas, que são os sifões, Figura 14, e as descargas de decantadores, Figura 15.

47 33 Figura 14 Mecanismo de Sifonação Fonte: O Autor. 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

48 34 verificou-se que a vazão constante de alimentação dos sifões, gera um volume mensal de 2148 m 3 em cada caixa e como são 12 caixas tem-se em média um volume de m 3 o que corresponde a 0,74% do total tratado. Tabela 4 - Resultado das medições nas caixas de descarga dos sifões Tempos (mim) Caixa 01 Caixa 01 dec.01 dec 02 T1 3'45" 3'49" T2 3'38" 3'55" T3 3'42" 3'59" T4 3"40" 3'54" Média 3'41" 3'54" Q l/s 0,90 0,85 Q m3/h 3,24 3,06 Além disso, mediu-se o tempo médio de cada uma das descargas, durante o funcionamento do sifão. Considerando que cada sifão leva em media 45 minutos entre uma descarga e outra, se tem que a vazão média no momento da descarga é de 8,7 l/s, que multiplicado pela média de horas em operação, e pelo número de sifões existentes que são 24. Em um mês dar-se cerca de descargas, com um tempo médio de 80 segundos cada. Assim cada descarga corresponde a um volume de 0,696 m 3, totalizando m 3 /mês o que corresponde a 0,42% do total tratado. Assim, conclui-se que o percentual de perdas no mecanismo de sifonação será o volume de alimentação dos sifões somado com o volume das descargas, ou seja, 1,16%.

49 DESCARGA DECANTADORES As vazões das descargas foram determinadas conforme Macedo (2000) cita em sua literatura, que são os cálculos para obtenção de vazão, volume, velocidade, entre outros aspectos relacionados, utilizando-se a formula: Q=V/t (Q=Vazão, V=Volume, t=tempo). Para a obtenção do volume foi medida toda a área de cada modulo de decantação e de posse desses dados delimitou-se um tempo de dez segundo para que a água baixe de um ponto a outro. Para isso foi realizado os seguintes procedimentos: Isolou-se o modulo floculação e decantação; Abriu-se as seis descargas de fundo do decantador; Aguardou-se que o nível da lâmina d água ficasse abaixo dos vertedores; Com trena mediu-se a diferença de cota entre as lamina inicial e final em um tempo de 60 segundos; Em seguida multiplicou essa diferença pela área do decantador e estimou o volume. No decantador 01, figura 17, o rebaixamento da lâmina d água foi de 3,5 centímetros a cada minuto, que multiplicado Figura 17 - Vazão das descargas "in loco" Fonte: Autor. pela área total do floculador e decantador que é de m 2, encontra-se uma vazão correspondente a 24,35 m 3 /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 252m 2, assim a vazão de descarga corresponde a 17,64m 3 /min. De acordo com o POP Procedimento Operacional Padrão a descarga de decantadores deve levar em média três minutos, sendo assim o volume médio descartado por cada descarga será o somatório do volume dos três decantadores que é da ordem de 199 m 3.

50 36 Totalizando uma média de m 3 /mês o que corresponde a 0,77% do volume tratado. Os dados estão registrados na Tabela 5: Tabela 5 - Comparativo de perdas nas descargas 2010 MÊS NUMERO DE DESCARGAS VOL. DESCART./ DESCARGA (M3) VOL. DESCART. DESCARGA (M3/MÊS) VOLUME TRATADO M3 % PERDAS NA DESCARGA JAN ,68 FEV ,77 MAR ,73 ABR ,81 MAI ,74 JUN ,82 JUL ,83 AGO ,83 SET ,79 OUT ,72 NOV ,77 DEZ ,77 MÉDIA ,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;

51 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.

52 38 COTA MÁXIMA Q = 1688 l/s AFLUENTE Q = 1517 l/s l/s 2,30m 1,80m Q = 1180 l/s 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.

53 39 Tabela 6 Cotas dos filtros em função da vazão de operação. DATA HORÁRIO FILTRO VAZÃO l/s QUALID. ÁGUA COTA SERV. RELAÇÃO DRENO(m) 17/01/ : BOA 1,60 18/01/ : RAZOAVEL 1,50 19/01/ : BOA /01/ : BOA /01/ : RAZOAVEL /01/ : BOA /01/ : BOA /01/ : BOA /01/ : BOA /02/ : BOA /02/ : RAZOAVEL /02/ : BOA /03/ : BOA /03/ : BOA /03/ : RAZOAVEL /03/ : RAZOAVEL /03/ : BOA ;03/ : 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 m 3 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

54 40 filtros com a perda total no processo de lavagem, bem como calculado o percentual de perda, valores estes discriminados na tabela 7. Tabela 7 Perdas medidas no processo de lavagem dos filtros em volume e porcentagem. MÊS NUM. DE FILTROS LAVADOS VOL. DESCART. NA LAVAGEM M3/MÊS VOLUME DE PERDAS M3 % PERDAS NA LAVAGEM JAN ,70 FEV ,38 MAR ,25 ABR ,10 MAI ,83 JUN ,05 JUL ,66 AGO ,75 SET ,43 OUT ,11 NOV ,17 DEZ ,31 Média ,48 Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor. Tabela 8 - Comparativo de perdas no processo de lavagem dos filtros em relação volume tratado. MÊS NUM. DE FILTROS LAVADOS VOL. DESCART. NA LAVAGEM M3/MÊS VOLUME TRATADO M3 % PERDAS NA LAVAGEM JAN ,63 FEV ,64 MAR ,60 ABR ,61 MAI ,67 JUN ,71 JUL ,70 AGO ,66 SET ,67 OUT ,64 NOV ,62 DEZ ,63 Média ,65 Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor.

55 41 Para concluir a etapa de análise de custos na produção foi contatado o setor responsável pelo controle com energia elétrica da Embasa que forneceu uma planilha de custos mensais da ETA com energia elétrica. Com auxílio do responsável pelo setor o Eletrotécnico Edval Brito Gaspar, foi possível ratear o consumo de energia de cada Unidade, pois a conta de energia da ETA é única, ou seja, os faturamentos não são independentes, sendo preciso separar os consumos da Captação, ETA e EEAT, já que para o estudo realizado só será contabilizado como perda parte do consumo de energia da captação. Os percentuais de consumo de cada unidade foram determinados através da média ponderada da potência de operação para diferentes vazões representadas nas tabelas 9. Tabela 9 - Rateamento do consumo de energia VAZÃO 1688 l/s VAZÃO 1517 l/s VAZÃO 1180 l/s CV KW % CV KW % CV KW % CONSUMO ETA ,2 2, ,2 3, ,2 4,44 CONSUMO EEAT ,2 49, ,2 47, ,6 46,67 CONSUMO EEAB ,8 47, ,8 49, ,2 48,89 TOTAL ,2 100, ,2 100, ,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.

56 42 Tabela 10 - Custo médio com o descarte da água pré-filtrada VOLUME CUSTO MÊS TRATADO PRODUTO M 3 QUIMICO CUSTO CUSTO COM POR M 3 ENERGIA TRAT. ELÉTRICA VOLUME DESCARTE M 3 DESPERDICIO R$ JAN , ,00 0, ,56 FEV , ,34 0, ,58 MAR , ,20 0, ,89 ABR , ,83 0, ,36 MAI , ,33 0, ,70 JUN , ,41 0, ,78 JUL , ,84 0, ,35 AGO , ,11 0, ,21 SET , ,47 0, ,43 OUT , ,44 0, ,70 NOV , ,12 0, ,98 DEZ , ,78 0, ,10 Média 2.307,31 Fonte: EMBASA adaptado pelo Autor. 4.6 PROJETO DA ELEVATÓRIA PARA APROVEITAMENTO DA ÁGUA DECANTADA QUE PERDE NA LAVAGEM DOS FILTROS. O dimensionamento do conjunto motor-bomba para recirculação da água dos filtros está baseado em dados da Tabela 13 e conhecimentos gerais de hidráulica, conforme apresentados na revisão bibliográfica.

57 43 Tabela 11 - Dados para dimensionamento da elevatória de aproveitamento da água que perde na lavagem dos filtros da ETA de Feira de Santana. DADOS: UNIDADE QUANTIDADE Vazão média de recalque (Considerando 10 minutos) l/s 120,0 N.A. máximo de operação dos filtros m 210,40 N.A. mínimo de operação dos filtros m 208,20 Cota do eixo da bomba m 207,00 Cota de lançamento na calha m 211,00 Extensão da linha de sucção m 75,00 Extensão da linha de recalque m 7,40 Extensão total da tubulação m 82,40 Nº de conjuntos Motor-Bomba uni 1 Desnível geométrico ( Hg max.) m 2,80 Desnível geométrico ( Hg min.) m 0,60 Fonte: Autor. Na definição do diâmetro foi considerada a velocidade limite para linhas de recalques curtas conforme Tabela 14, e as equações de cálculo de perda de carga. Tabela 12 - Determinação da velocidade de projeto Vazão (l/s) Diâm. (mm) V (m/s) 120,00 100,00 15,24 150,00 6,77 200,00 3,81 250,00 2,44 300,00 1,69

58 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. V 2 /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/s 2 ) e considerando que: Q = V.A, tem-se que V = Q/A, então hfl = K. (Q/A) 2 / 2g Assim, hfl = n.k/ (2g.A 2 ). Q 2 Tabela 13 Peças e constantes de perda de carga localizada, para Sucção. Barrilete de sucção Singularidade DIAM. QUANT.(n) K D Calc. (mm) n.k/2ga² Entrada Normal 200,00 1 0, ,87 Ampliação Gradual 200X , ,36 Reg. Gaveta Aberto 250,00 2 0, ,48 Curva 90º 250,00 2 0, ,95 Tê, Passagem direta 250,00 7 0, ,01 Total 89,01

59 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, ,91 Válvula retenção 250,00 1 2, ,98 Reg. Gaveta Aberto 250,00 1 0, ,24 Saída da canalização 250,00 1 1, ,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 seguinte: A fórmula de Hazen-Williams, com seu fator numérico em unidades métricas é J= Q 1.85.C D Onde: J - Perda de carga unitária em (m/m) Q - Vazão, m 3 /s; D - Diâmetro, m; C Coeficiente de rugosidade que depende da natureza das paredes dos tubos (Tabela 2)

60 46 L Extensão da tubulação (m) ferro fundido novo. O coeficiente de rugosidade adotado para fins de cálculo será considerado o Os valores de perda de carga localizada e distribuída são expressos abaixo: Tabela 15 - Perdas de cargas na tubulação Trecho L(m) Q(l/s) Diam.(mm) V(m/s) C J(m/m) hfl(m) hfd(m) SUCÇÃO 75,00 120, , , ,90 1,66 RECALQUE 7,40 120, , , ,16 TOTAL 2,90 1,82 A altura manométrica total H man, corresponde ao desnível geométrico Hg, que será o momento em que o filtro estará praticamente vazio, somado com perdas de cargas (totais). Logo: Hman = Hg + hfd + hfl Hman = 2,80 + 1,82 + 2,90 Hman = 7,52 m A curva característica da bomba e da tubulação esta representada na Tabela 18. Tabela 16 - Curva característica da bomba e da tubulação de sucção e recalque da instalação da elevatória. Q Perdas de carga HMT(mca) HMT (l/s) (m³/s) (m³/h) hfl(m) hfd(m) Total min. max. Bomba 0,00 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,60 2,80 9,0 90,00 0, ,00 1,63 1,07 2,70 3,30 5,50 7,8 100,00 0, ,00 2,01 1,30 3,31 3,91 6,11 7,4 110,00 0, ,00 2,44 1,55 3,99 4,59 6,79 7,2 120,00 0, ,00 2,9 1,82 4,72 5,32 7,52 7,0 150,00 0, ,00 4,53 2,75 7,28 7,88 10,08 6,0

61 Hman (m) CURVA CARACTERÍTICA DA BOMBA E DA TUBULAÇÃO 10 8 min. 6 4 max. Bomba 2 0 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 0,160 Q (m3/s) CURVA CARACT. Figura 19 Gráfico representativo da curva da bomba e da tubulação Na tabela 19, resumo do sistema, constam os pontos de trabalho do conjunto motor-bomba, inclusive a potência do motor e o NPSH requerido e disponível. Tabela 17 - Pontos de trabalho Hg (m) Q (l/s) HMT Rendim. Potência Potência NPSHr NPSHd (mca) (%) (CV) (KW) (mca) (mca) Max , ,20 12,11 Min , ,60 9,47 A condição necessária para o equipamento funcionar sem cavitação é: NPSHd NPSHr

62 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 , 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, ,00 por ano (vinte e sete mil e seiscentos reais). O custo do projeto, conforme anexo B, é de R$ ,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).

63 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) ,00 Custo total da tubulação ,00 Custo do conjunto elevatório incluindo painel ,00 Custo do painel e instalações elétricas 3.000,00 Custo total do projeto ,00 Custo mensal de energia 116,00 Valor mensal das parcelas (120 meses) 1.334,00 Economia média mensal 857,00

64 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$ ,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.

65 51 6 REFERËNCIAS AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA). Water treatment plant waste management. Denver (Co): AWWA Research Foundation, 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 , São Paulo. AZEVEDO NETTO, J. M. et al.. CETESB/ASCETESB, V. 1 e V , 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, p. CETESB, Operação e Manutenção de ETA. CETESB. São Paulo. COELHO, A.C. (1996). Medição de água, política e prática - Manual de Consulta. Comunicarte, Recife-PE. CUNHA, Leomar Cardoso. Estudo para reutilização de água de lavagem dos filtros da ETA, CASAN, Criciúma, Santa Catarina, Monografia apresentada a Universidade do Extremo Sul Catarinense Disponível em Acesso em março de 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.

66 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, MACÊDO, Jorge Antônio Barros de. Águas e Águas. 2. São Paulo: Varela, MACINTYRE, A.J. (1990). Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias, LTC -livros técnicos e científicos Editora S.A, PNCDA, 2002 Plano Nacional de Combate ao Desperdício de Água SP: Disponível em: Acesso em: setembro de 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 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 TUNDISI, J. G. Água no Século XXI: Enfrentando a Escassez. São Carlos: RiMa, IIE, 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.

67 53 7 ANEXOS 7.1 ANEXO A Projeto Básico do sistema de recirculação

68 7.2 ANEXO B Orçamento para implantação do projeto 55

69 56 Descrição do material - sucção Curva 90º Fofo PN 10, DN 250 mm Curva 90º Fofo PN 10 DN 200 mm Tubo de Fofo, DN 250 mm Tê Fofo Pn 10 DN 250 X 250 mm Redução Excêntrica Fofo PN 10, DN 250 X 200 mm Registro de Gaveta Chato Fofo Pn 10, Dn 250 mm 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. UNID PC PC M PC PC PC M KG PREÇO UNIT QTDE TOTAL 364,00 210,00 171,85 409,33 453, ,20 5,91 0, , , , , , , ,20 756,48 365,60 244,95 Subtotal ,18 Descrição do material - recalque UNID PREÇO QTDE TOTAL Válvula de retenção de fechamento rápido em fofo PC 6.066,66 1,00 PN 10 DN ,66 Curva 90º Fofo PN 10, DN ,000 Kg PC ,00 Registro de gaveta chato fofo PN 10, DN 250 PC 1.404,20 1,00 152,000 kg 1.404,20 Tubo de fofo, DN ,800 kg M 171, ,10 Assent. de tubos, pecas e conexões em fofo dúctil e M 5,91 5,00 aço carbono, DN 250mm 29,55 Mont. de peças, conexões, válvulas, em ferro fofo KG 0,67 245,80 dúctil ou aço carbono, diâmetros de 50 a 250 mm. 164,69 Subtotal ,20 Conjunto elevatório KSB Mod. ETA ,00 Painel de comando para motor de 20 CV e instalações elétricas 3000,00 TOTAL ,38

70 7.3 ANEXO C Características da Bomba Selecionada 57

71

72

73 Para: NCP ENGENHARIA CIVIL De: KSB Filial Salvador R. Rubens Gelli Salvador/BA - Brasil ksbsalvador@ksb.com.br Nome: Fax: Depto: Tel.: Data: NIVALDO PEREIRA. COMPRA /08/2011 Nome: Fax: Depto: Tel.: Num. Pag: LILIAN CAFEZEIRO Orçamentista lilian.cafezeiro@ksb.ind.br (71) COMERCIAL - CFS Sua Referência: PROPOSTA BOMBA KSB Num. Proposta: 108CFS 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 RENATO VASCONCELOS Gerente Filial Salvador Vendedor Técnico COMERCIAL FILIAL SALVADOR COMERCIAL FILIAL SALVADOR (71) renato.vasconcelos@ksb.ind.br

74 N/Ref.: 108CFS S/Ref.: PROPOSTA BOMBA KSB Data: 12/08/2011 Item: 1 Quantidade: 1 Bomba Modelo: ETA Dados Operacionais: Vazão : 432,00 m3/h Amt : 7,00 m NPSH (Requerido) : 3,20 m Rendimento : 70,00 % Diam.Rotor Projeto : 266,00 149,00 / mm Líquido Bombeado : ÁGUA Temperatura : 25 ºC Densidade : 1,000 Kgf/dm3 Velocidade : 1160 rpm Viscosidade : 1,00 cst Potência Consumida: 16,00 CV H = m D.290,00 D.250,00/290,00 D.210,00/290,00 D.190,00/290,00 D.170,00/280,00 D.140,00/260,00 A Dados Construtivos: Diam. Sucção : 250mm Posição : Classe Pressão : Norma : DIN 2532 Diam. Recalque : 250mm HORIZONTAL PN 10 Posição : VERTICAL Classe Pressão : PN 10 Norma : DIN 2532 Construção : PÉS Mancais : ROLAMENTOS Lubrificação : ÓLEO Rotação(v.l.acion) : HORÁRIO Base : Dobrada Luva Elástica : E97 Motor : WEG/W22 PLUS 20 HP / IP55 / 160L / 220/760V / Trifásico Vedação : Gaxeta Materiais: Carcaça : A48CL30 Rotor : A48CL30 Eixo : SAE1045/ SAE 4340 Luva Protetora Eixo : A48CL30 Anel de Desgaste : A48CL30 Escopo de Fornecimento: Acionador, Base, Bomba, Gaxeta, Luva elastica, Protetor, Servico conjugacao ,00 6,00 4,00 2, A = Ponto de operação Q = m3/h 8,00 80 NPSH % 0, Rendimento % Q = m3/h NPSHr Preço Unitário R$ ,00 As demais condições comerciais estão descritas em nosso complemento comercial anexo.

75 Manual Técnico e Curvas Características Nº B/2 KSB ETA 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. 2. Descrição Geral Horizontal, bipartida radialmente, com um, dois ou três estágios, sucção simples horizontal e descarga vertical para cima. 3. Denominação KSB ETA / 2 Marca Modelo Diâmetro Nominal do Flange de Recalque (mm) Diâmetro Nominal do Rotor (cm) Número de Estágios (quando aplicável) 4. Dados de Operação Tamanhos - DN 32 até 300 Vazões Elevações Temperaturas Rotações - até m³/h - até 120 m 0 - até 140 C - até rpm