Normas e recomendações técnicas

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1 DWA Normas e recomendações técnicas Norma DWA-M 212 Equipamento Técnico de Digestores Anaeróbios em ETEs Abril de 2008 Technische Ausrüstung von Faulgasanlagen auf Kläranlagen German Association for Water, Wastewater and Waste Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.

2 DWA Normas e recomendações técnicas Norma DWA-M 212 Equipamento Técnico de Digestores Anaeróbios em ETEs Abril de 2008 Technische Ausrüstung von Faulgasanlagen auf Kläranlagen Publisher/Marketing: German Association for Water, Wastewater and Waste Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee Hennef Germany Tel.: Fax: [email protected] Internet:

3 A Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) atua na Alemanha como portavoz para todas as questões do setor hídrico e empreende grandes esforços para contribuir com o desenvolvimento da gestão hídrica sustentável e segura. Sendo uma organização com independência política e econômica, ela atua nas áreas de gestão hídrica, de efluentes, resíduos e proteção dos solos. Na Europa, a DWA é a organização que conta com o maior número de associados nessa área, e sua competência técnica em implantação de normas, educação profissional e informação lhe confere reconhecimento pela opinião pública. O corpo de mais de associados conta com especialistas e lideranças da administração pública, universidades, escritórios de engenharia, autoridades e empresas. O foco de suas atividades é a elaboração e atualização de um conjunto de normas técnicas uniformizadas, bem como a colaboração com a criação de normas de assuntos técnicos específicos em nível nacional e internacional. Isso abrange não apenas os temas técnico-científicos, mas também os interesses econômicos e jurídicos da proteção do meio ambiente e dos recursos hídricos. Notas legais Edição e distribuição: DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee Hennef, Alemanha Tel.: Fax: [email protected] Internet: Tradução da Norma: Marcos Zattar Composição: DWA Impressão: DWA ISBN: Impresso em papel 100% reciclado DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef 2008 Todos os direitos reservados, inclusive os direitos de traduções em outros idiomas. É proibida a reprodução de toda e qualquer parte deste guia técnico sem a autorização escrita do editor, seja ela fotocópia, microfilmagem ou qualquer outra técnica, ou transmitida em idioma utilizado por máquinas, principalmente máquinas de processamento de dados. 2 Abril de 2008

4 Prefácio A digestão anaeróbia de lodo em estações de tratamento de esgoto tem como resultado o biogás, que, em áreas de aplicação similares, deve ser diferenciado do biogás de esgoto 1 conforme o guia técnico ATV-DVWK-M 363 e a DIN EN O biogás resultante deste processo é coletado por meio da tubulação de gás e encaminhado aos consumidores passando por um gasômetro e, quando necessário, por um processo de purificação. Via de regra, os consumidores são as caldeiras para geração de calor ou as usinas CHP para a cogeração de calor e energia elétrica/mecânica. Já que a utilização de equipamentos para geração, armazenamento, distribuição e utilização de gás apresenta riscos significativos inerentes, esses equipamentos devem ser operados e instalados respeitando os preceitos técnicos. Portanto, o projeto, instalação e operação dos equipamentos devem seguir as normas de segurança operacional. A construção e operação de biodigestores anaeróbios na Alemanha seguem diversas normas e recomendações técnicas que, em parte, não correspondem ao estado da técnica e que, em sua grande maioria, foram desenvolvidas para as redes públicas de gás natural. A utilização dessas normas técnicas em digestores anaeróbios deve ser realizada de maneira criteriosa. Além disso, a Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e. V (Associação Técnico-Científica Alemã para Gás e Água, DVGW) não oferece nenhum selo de conformidade para os componentes empregados nos biodigestores anaeróbios (válvulas de gaveta, válvulas borboleta, etc.). Os projetistas, as autoridades e as empresas operadoras adotam distintas abordagens e, com isso, surgem incertezas sobre os equipamentos técnicos necessários em digestores anaeróbios. A aplicação dessas orientações e indicações, bem como o manuseio do biogás, exigem conhecimentos técnicos derivados da prática. Neste guia técnico serão apresentados os aspectos eletrotécnicos, de máquinas e de segurança fundamentais para a construção e operação de biodigestores. Os métodos construtivos apresentados neste guia técnico, os quais se baseiam em leis e regulamentos, foram validados pela prática operacional e atendem aos pré-requisitos de segurança. Os diagramas de processo neste guia técnico visam fornecer indicações e recomendações para a construção e operação de biodigestores em estações de tratamento de esgoto dómestico. 1) N.T.: Na Alemanha, distinguem-se os conceitos de Biogas e Faulgas, sendo o segundo o tipo específico de biogás obtido pelo processo de estabilização anaeróbia do lodo do tratamento de esgoto urbano. No Brasil, utiliza-se indistintamente biogás em ambas as situações. A tradução desta norma adotou, em caráter ad hoc, o termo gás de esgoto nos esparsos casos em que os dois termos ocorriam com proximidade, o que exigiu uma diferenciação. Nos demais casos, adotou-se simplesmente biogás, sendo o sentido pretendido indicado pelo contexto. Abril de

5 Tradução da Norma: Marcos Zattar. Revisão da Versão Traduzida: Grupo de trabalho coordenado pelo Projeto DKTI Biogás (PROBIOGÁS). Apoio para realização da tradução: Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH. O trabalho de tradução e revisão desta norma foi realizado por uma equipe multidisciplinar composta por membros de prestadoras de serviço de saneamento brasileiras, empresas de consultoria e universidade, juntamente com o Ministério das Cidades brasileiro e a Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH. Os membros do grupo de trabalho são os seguintes: Carlos Chernicharo Carolina Cabral Christoph Platzer Gilson Silva Gustavo Possetti Hélinah Moreira Humberto Belina Marcos Montenegro Mônica da Silva Renato Takahashi Sebastian Rosenfeldt Valéria Ferreira Victor Valente Waldo Villani UFMG Rotária do Brasil Rotária do Brasil Ministério das Cidades SANEPAR GIZ CAESB ADASA-DF CAESB SeMAE São José do Rio Preto Rotária do Brasil COPASA GIZ SeMAE São José do Rio Preto Esta atividade fez parte do escopo do Projeto Brasil-Alemanha de Fomento ao Aproveitamento Energético de Biogás (PROBIOGÁS-DKTI Biogás), coordenado pelo Ministério das Cidades e a Cooperação Alemã para o Desenvolvimento Sustentável, por meio da GIZ. A tradução de Normas Técnicas Alemãs voltadas para eficiência energética e aproveitamento energético de biogás em Estações de Tratamento de Esgotos é um passo importante para facilitar a implantação de medidas similares no Brasil. Esta iniciativa contou com o apoio da Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA). Mais informações: 4 Abril de 2008

6 Autores Este guia técnico foi elaborado por um grupo de trabalho da Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (Associação Alemã de Gestão Hídrica, Efluentes e Resíduos) da comissão especial KA-11 "Instalações Técnicas e Construção de ETEs" e AK-8 "Biogás". São membros desse grupo de trabalho: BECKER, John Engenheiro, Worpswede BERGMANN, Dieter Engenheiro Ph.D., Dresden BLACKERT, Wolf-Dieter Engenheiro, Taunusstein BÜßELBERG, Frank Engenheiro, Düren GARBRANDS, Sabine Engenheira, Düsseldorf HOHMANN, Rüdiger Engenheiro Ph.D., Essen (Porta-voz até 03/2005) MAßOW, Joachim Engenheiro, Munique NIEHOFF, Hans-Hermann Engenheiro, Hanau RETTENBERGER, Gerhard Prof. Eng. Ph.D., Trier SCHNATMANN, Christian Engenheiro, Essen (Porta-voz a partir de 04/2005) Colaboraram como convidados: JUSTEN, Peter Engenheiro, Aarbergen Coordenação do projeto na sede nacional da DWA: THALER, Sabine Bióloga, Hennef Departamento de Gestão de Efluentes e Proteção das Águas Abril de

7 Índice Prefácio... 3 Autores... 4 Índice... 6 Índice de Figuras... 7 Índice de tabelas... 7 Nota ao leitor Área de aplicação Conceitos Definições Abreviaturas Estrutura de uma usina de biogás Topo do biodigestor Equipamentos para o tratamento do biogás Combate à formação de espuma Remoção de partículas Dessulfurização Remoção de compostos orgânicos de silício Tubulações Requisitos e materiais Dimensionamento Válvulas e instalações de segurança Dispositivos de proteção contra sobrepressão e vácuo Outros dispositivos de segurança Dispositivos de controle de vazão Gasômetro Gasômetro instalado em série ou paralelo/interações com o sistema de gás Medição do nível de enchimento Soprador Dispositivos para medição da vazão de biogás Equipamentos de segurança para sistemas de consumo Linha de controle e regulagem de gás Corta-chamas Queimadores Tipos de flares Instalação e distâncias de segurança Ignição e controle da chama Utilização do gás em caldeiras e motores a gás Proteção contra explosão e incêndio com classificação de zonas com risco de explosão Inspeções Inspeções antes da entrada em operação Abril de 2008

8 5.2 Inspeções periódicas Inspeções após reparos Particularidades (sistemas de alta pressão, particularmente formas do gasômetro) e recomendações operacionais Injeção de gás Sistemas de alta pressão Observações operacionais Anexo A Diagramas de fluxo simplificado Exemplos Literatura Leis e regulamentos Normas técnicas Normas DIN Normas e recomendações técnicas - DWA Outras normas técnicas Normas de segurança Literatura relacionada Índice de Figuras Figura 1: Exemplo de um diagrama de fluxo simplificado biodigestor com gasômetro de baixa pressão no fluxo principal Figura 2: Separador de espuma Figura 3: Filtro de seixo Figura 4: Exemplo de curva de pressão dinâmica em um sistema de gás com gasômetro de baixa pressão Figura 5: Exemplo de curva de pressão dinâmica em um sistema de gás com gasômetro não pressurizado Figura 6: Selo hídrico como regulador hidráulico de sobrepressão e subpressão Figura 7: Linha de controle e regulagem de gás Índice de tabelas Tabela 1: Correspondência BGR 104/TRBS Tabela 2: Inspeções antes da entrada em operação Tabela 3: Inspeções periódicas Abril de

9 Nota ao leitor Este guia técnico é o produto do esforço conjunto técnico, científico e econômico, em caráter voluntário, originado conforme os princípios vigentes (estatuto, regulamento da DWA e a norma DWA-A 400). Conforme a jurisprudência, existe presunção real de que o conteúdo desta norma de trabalho esteja correto e seja reconhecido do ponto de vista técnico. Qualquer pessoa é livre para utilizar o guia técnico. No entanto, seu uso pode estar sujeito a regulamentos, leis, contratos ou quaisquer bases legais que a tornem obrigatória. Este guia técnico é, entre outras, uma importante fonte de conhecimento para soluções tecnicamente adequadas. A sua utilização não isenta ninguém da responsabilidade pelos próprios atos ou pela utilização correta na prática. Isso se aplica principalmente à correta utilização dos intervalos admitidos no guia. 1 Área de aplicação Este guia técnico tem como escopo os aspectos técnicos da segurança em instalações elétricas e de equipamentos para digestores anaeróbios em estações de tratamento de esgoto dómestico. Essas diretrizes e recomendações técnicas podem ser aplicadas a outros tipos de digestores anaeróbios respeitando as circunstâncias vigentes. Este guia técnico não substitui regras de segurança presentes em leis, normas e diretrizes de prevenção de acidentes aprovadas pelas instituições competentes. 2 Conceitos 2.1 2Definições Biogás O biogás é uma mistura de gases composta majoritariamente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) resultante da decomposição anaeróbia de matéria orgânica. Biogás de esgoto O biogás de esgoto é um tipo de biogás resultante da estabilização anaeróbia do lodo em processos de tratamento de esgoto (urbano). Ele é composto por uma mistura de gases entre os quais, em maior quantidade, estão CH4, CO2 e, em menor quantidade, N2, O2, H2S, além de traços de outros gases e substâncias. Pressão do sistema Pressão estática em gasômetros de baixa pressão Pressão dinâmica Pressão estática dos gases em movimento (correntes de gás) 8 Abril de 2008