Norma Técnica Interna SABESP NTS 047

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1 Norma Técnica Interna SABESP NTS 047 Grades Fixas de Barras com Limpeza Mecanizada Especificação São Paulo Outubro

2 NTS 047 : 1999 Norma Técnica Interna SABESP S U M Á R I O INTRODUÇÃO OBJETIVO REFERÊNCIAS NORMATIVAS DEFINIÇÕES CLASSIFICAÇÃO DAS GRADES PERFIS DAS BARRAS PROTEÇÃO DA GRADE MECANIZADA DIMENSIONAMENTO Velocidade de passagem Perda de carga Dimensionamento das barras Dimensionamento do canal FUNCIONAMENTO CONDIÇÕES ESPECÍFICAS Motor elétrico Redutor de velocidade Acoplamento Elemento de transmissão Transmissão por correia Eixo e braço Revestimento e pintura Identificação Manual Técnico Garantia INSPEÇÃO E TESTES TRANSPORTE E EMBALAGEM ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO /10/1999

3 Norma Técnica Interna SABESP NTS 047 : 1999 Grades Fixas de Barras com Limpeza Mecanizada INTRODUÇÃO As grades de limpeza mecanizada são utilizadas quando a tarefa de remoção de materiais começa a tornar-se muito onerosa ou quando é considerada insalubre para ser executada pelo operador. A seleção adequada das grades fixas de barras com limpeza mecanizada nem sempre é uma tarefa fácil. Influenciam a vazão, as características do esgoto, o espaçamento necessário entre as barras para a proteção dos equipamentos e processos à jusante, a localização prevista para o gradeamento, extensão prevista para grade e etc. A diversidade de equipamentos existentes leva freqüentemente o usuário a optar por alternativas nem sempre mais adequadas. No entanto, uma vez instalado, este equipamento deve operar continuamente, objetivando proteger as instalações à jusante, além de eximir o operador de uma tarefa insalubre. Para tanto, faz-se necessário, ao adotar determinado equipamento, conhecer as suas complexidades, os níveis de segurança e manutenção exigidos, de modo a permitir maior vida útil ao equipamento. Optar por um equipamento eletromecânico visando a redução da mão de obra operacional, sem que haja manutenção compatível com a complexidade daquele equipamento é o primeiro passo para o insucesso. As grades de barras são normalmente os primeiros equipamentos de proteção, com a função básica de reter materiais que possam causar danos aos equipamentos posteriores. São normalmente instaladas à montante das bombas elevatórias, das caixas de areia, etc. No caso de lagoas aeradas, sem uma unidade retentora de sólidos à montante (como decantador primário ou lagoa anaeróbia), a necessidade de instalação de grade mecanizada é um requisito que deve ser atendido, uma vez que é grande a probabilidade de não ocorrer limpeza regular das grades, se estas forem de limpeza manual, podendo causar danos ao funcionamento dos aeradores. De modo geral, as grades são classificadas de acordo com o espaçamento entre as barras, desde as chamadas grossas até as finas. É também normal adotar os de maiores espaçamentos à montante dos menores, de modo a não sobrecarregar apenas uma única grade. A adoção de grades mecanizadas exige, normalmente, um canal paralelo para eventual manutenção mecânica, onde pode tanto ser prevista uma outra grade mecanizada ou manual, dependendo dos fatores operacionais considerados. De modo geral, para as grades com comprimento superior a 2,0m torna-se oneroso o trabalho de limpeza manual, necessitando-se do uso do tipo mecanizado. As de barras curvas possuem mecanismos mais simples, porém devido ao seu mecanismo existe certa limitação quanto a profundidade e largura dos canais, sendo freqüentemente aplicadas nos locais de menores vazões ou canais não muito profundos, ou ainda para a remoção de materiais de lodos decantados. Já as de barras retas possuem, geralmente, mecanismos de remoção mais complexos, não havendo limitações quanto as dimensões. Em conseqüência, os seus custos são maiores em relação às grades com barras curvas. Todos os fatores acima citados devem ser avaliados pelo projetista do sistema de tratamento objetivando a otimização do processo. 1 OBJETIVO Assegurar a adequada escolha da grade fixa de barras com limpeza mecanizada. 15/10/1999 1

4 NTS 047 : 1999 Norma Técnica Interna SABESP 2 REFERÊNCIAS NORMATIVAS As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta norma, e devem ser consideradas em suas versões mais recentes: NBR 5601 Aços Inoxidáveis Classificação por composição química NBR 6006 Classificação por composição química de aços para construção mecânica NBR 6146 Invólucros de equipamentos elétricos Proteção Especificação NBR 7094 Máquinas elétricas girantes Motores de indução NBR Tintas Determinação da aderência NBR Projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário NBR Grade Fixa de Barras Retas com Limpeza Mecanizada NBR Grade Fixa de Barras Curvas com Limpeza Mecanizada SSPC-SP 10-63T Near white method blast cleaning SSPC-Paint-16-68T Coal tar epoxy Polyamide black (or dark red) paint 3 DEFINIÇÕES Grade: equipamento que, instalado no canal de fluxo do esgoto, promove a retenção de materiais de dimensões variáveis. Grade fixa de barras: conjunto de barras metálicas ou qualquer material com características adequadas, igualmente espaçadas uma das outras e dispostas verticalmente na seção transversal do canal de instalação da grade. Grade fixa de barras com limpeza mecanizada: grade cuja remoção de materiais retidos é feita por meio de dispositivos eletromecânicos. Espaçamento entre as barras (a 0 ): distância mínima livre, em milímetros, entre as faces opostas de barras consecutivas. Espaçador : elemento destinado a garantir o espaçamento e paralelismo entre as barras das grades. Rastelo: conjunto mecânico formado por pente ou pente e bandeja, acionado através de cabos ou braços, para a remoção e transporte dos sólidos retidos nas barras da grade. Conjunto de acionamento do rastelo: conjunto formado por motor elétrico, redutor e elementos de transmissão do movimento ao rastelo. Dispositivo para limpeza da grade: conjunto formado por rastelo, conjunto eletromecânico de acionamento do rastelo e dispositivo de remoção de sólidos transportados por rastelo. Dispositivo de remoção de sólidos do rastelo: dispositivo mecânico destinado a remover os sólidos transportados pelo rastelo ou rastelo-bandeja, dispondo-os em coletor de sólidos. Ciclo de limpeza: seqüência de eventos desde a partida do rastelo do ponto estacionário até o seu retorno ao ponto inicial, após executar operações de remoção, transporte e descarga dos materiais retidos na grade. Dispositivo de segurança: conjunto de dispositivos eletromecânicos destinado a prevenir danos à grade ou às pessoas. 4 CLASSIFICAÇÃO DAS GRADES As grades fixas de barras são classificadas segundo o espaçamento entre as barras: - Grade fina: de 10 mm a 20 mm - Grade média: de 20 mm a 40 mm - Grade grossa: de 40 mm em diante 5 PERFIS DAS BARRAS As barras podem ser de perfil circular, retangular, oval, trapezoidal ou de outra forma como mostrado na figura 1. 6 PROTEÇÃO DA GRADE MECANIZADA O sistema de acionamento do rastelo deve estar munido de dispositivos elétricos e mecânicos, que interrompam 2 15/10/1999

5 Norma Técnica Interna SABESP NTS 047 : 1999 seu acionamento sempre que houver esforço excessivo, conforme segue: - Corrente elétrica máxima, não superior a corrente nominal indicada na placa de identificação do motor; - Limitação de torque, no valor máximo de 90% do admissível pelo conjunto mecânico, efetuado por meio de Limitador de torque mecânico. Todo sistema de acionamento e de transmissão deve ser adequadamente protegido, através de placas de advertência de riscos, de modo a preservar a segurança operacional. O equipamento deve ser projetado tendo em vista a operação ao tempo, robustez e durabilidade compatíveis com as características do esgoto. 7 DIMENSIONAMENTO 7.1 Velocidade de passagem Figura 1 Tipos de perfis para grades A velocidade de passagem do esgoto nas grades não deve ser elevada, a fim de não ocasionar arraste do material retido. Recomenda-se para a vazão afluente à grade: - Velocidade mínima: 0,6 m/s; - Velocidade máxima: 1,2 m/s e e l=5e l=5e l=5e l=2e l=3e l=5e l=5e e e e 0,5e 0,5e e e l v 0,F 0,F 1 a 0 S 1 e Y 15/10/1999 3

6 NTS 047 : 1999 Norma Técnica Interna SABESP onde: e : espessura das barras; l : profundidade das barras; F 1 : área total da seção livre entre as barras; S 1 : distância entre os eixos das duas barras consecutivas; F 0 : área da seção do canal antes da grade; v 0 e : velocidades de escoamento respectivamente entre as barras e na seção do canal antes das grades; Υ : ângulo de inclinação das barras em relação ao piso. As velocidades limites mencionadas acima devem ser estudadas em cada caso, quando da aplicação da grade curva para remoção de materiais do lodo. 7.2 Perda de carga A grade deve ser construída de modo a absorver até uma obstrução de 50% do espaço livre, para uma perda de carga de 0,15 m para vazão afluente à grade. As perdas de cargas nas grades são estimadas como segue: Para l /e = 5 e a 0 /S 1 > 0,5: h = (β 1 k 1 senυ) (γ 2 /2g) = ξ ( 2 /2g) sendo: k 1 = (S 1 /a 0-1) 4/3 β 1 = dado pela tabela 1 Para l /e e a 0 /S 1 quaisquer: h = (β 2 ξ senυ) (γ 2 /2g) = ξ ( 2 /2) sendo: β 2 = dado pela tabela 1 ξ =determinado conforme a tabela 2 h = perda de carga, em m; g = aceleração da gravidade, em m/s²; γ = peso específico da água, em kg/m³; ξ e ξ = coeficientes de perda de carga. D H = diâmetro hidráulico de uma abertura entre as barras. f = F 1 / F 0 Tabela 1- Valores de b 1 e b 2 Tipo de perfil b 1 b 2 1 2,34 1,0 2 1,77 0,76 3 1,77 0,76 4 1,0 0,43 5 0,87 0,37 6 0,71 0,30 7 1,73 0,74 Tabela 2 Valores de x l/dh f 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1, , ,2 8, ,97 0,42 0,13 0 0, ,4 7,7 3,75 1,87 0,91 0,4 0,13 0,01 0, ,5 16,6 7,4 3,6 1,8 0,88 0,39 0,13 0,01 0, ,6 3,2 1,6 0,80 0,36 0,13 0,01 0, ,6 12,2 5,5 2,7 1,34 0,66 0,31 0,12 0,02 1, ,8 11,1 5 2,4 1,2 0,61 0,29 0,11 0,02 1, ,6 28,4 16,4 10,3 4,6 2,25 1,15 0,58 0,28 0,11 0,03 2, ,4 15,8 9,9 4,4 2,2 1,13 0,58 0,28 0,12 0,04 3, ,5 27,5 15,9 10 4,5 2,24 1,17 0,61 0,31 0,15 0,06 4, ,8 27,7 16,2 10 4,6 2,25 1,2 0,64 0,35 0,16 0,08 5, ,5 28,5 16,5 10,5 4,75 2,4 1,28 0,69 0,37 0,19 0,1 6, ,8 28,5 16,6 10,5 4,8 2,42 1,32 0,7 0,4 0,21 0,12 7, ,9 5 2,5 1,38 0,74 0,43 0,23 0,14 8, ,2 11,1 5,1 2,58 1,45 0,8 0,45 0,25 0,16 9, ,4 11,4 5,3 2,62 1,5 0,82 0,5 0,28 0, , ,2 11,5 5,4 2,8 1,57 0,89 0,53 0,32 0,2 Fonte: Memento des Pertes de Charge. IDELCIK,I.E. Eyrolles Editeur Paris 4 15/10/1999

7 Norma Técnica Interna SABESP NTS 047 : Dimensionamento das barras As dimensões do perfil da barra e dos reforços intermediários, devem ser calculadas de modo a assegurar a estabilidade do conjunto. No caso de utilização da grade antes da elevatória de esgotos sanitários, deve ser levado em consideração para a seleção do espaçamento da grade, o diâmetro máximo do sólido admissível pela bomba, aplicando-se um coeficiente de redução de 0, Dimensionamento do canal O dimensionamento do canal na seção de instalação da grade é em função da área do canal e da espessura das barras da grade. A área útil é calculada de acordo com a fórmula seguinte: (a 0 + e) S = Au a 0 Onde: S = área do canal até o nível d água; Au = área útil para a velocidade do projeto; a 0 = espaçamento entre as barras; e = espessura das barras 8 FUNCIONAMENTO A grade de limpeza mecanizada deve possuir sistema de remoção de sólidos, projetado de modo que não haja retorno destes ao canal de esgoto. O funcionamento da grade deve ser preferencialmente intermitente, com possibilidade de operação contínua em condições especiais através de painel de comando local com chave seletora e botão de parada de emergência. O painel de comando local deve ser instalado em posição de fácil acesso ao operador. O acionamento da limpeza deve ser feito através de uma das seguintes alternativas: - Sistema de detecção do desnível hidráulico entre a montante e a jusante da grade, com perda de carga máxima de 0,15 m; - Temporizador regulável, com intervalo mínimo entre as partidas de 15 min e máximo programado de acordo com a demanda (diurna, noturna e sazonal). O tempo mínimo de funcionamento deve permitir, no mínimo, três ciclos de limpeza. 9 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS 9.1 Motor elétrico O motor elétrico deve satisfazer as seguintes características: - Atender aos requisitos da NBR 7094; - Ser totalmente fechado, com ventilação externa, para o funcionamento ao tempo, proteção mínima IP(W)55, conforme NBR 6146; - A potência absorvida não deve ultrapassar 80% da sua potência nominal. 9.2 Redutor de velocidade O redutor de velocidade deve ter as seguintes características: - As engrenagens helicoidais, paralelas, sem fim e cônicas devem ser fresadas, retificadas, se necessário, tratadas termicamente e dimensionadas para uma vida útil (L 10 ) de h; - As engrenagens devem trabalhar em banho de óleo e alojadas em carcaça de aço ou ferro fundido, livre de porosidades, com rigidez e área de resfriamento compatíveis. - Deve ser provido de dispositivo de verificação do nível de óleo e bujões para enchimento e drenagem, em locais de fácil acesso; - Os eixos de engrenagens devem ser apoiados em mancais de rolamentos, adequados à sua posição de transmissão (horizontal ou vertical), para uma vida útil mínima (L 10 ) de h; 15/10/1999 5

8 NTS 047 : 1999 Norma Técnica Interna SABESP - Os eixos de engrenagens devem ser retificados nos locais de montagem dos rolamentos e do sistema de vedação; - O redutor deve ser dimensionado adotando-se o fator de serviço superior ou igual a 1,25, para transmitir a potência nominal do motor. 9.3 Acoplamento O acoplamento entre o motor e o redutor pode ser: - Rígido, para motores flangeados diretamente sobre o redutor; - Com luva elástica; - Por correia de transmissão O acoplamento entre o redutor e o eixo do sistema de transmissão deve ser feito por meio de acoplamento rígido. Os rolamentos devem estar contidos em caixa provida de sistema de lubrificação, de fácil acesso sem necessidade de desmontagem do conjunto. 9.4 Elemento de transmissão Os elementos de transmissão de movimento ao rastelo podem ser por cabo de aço, cremalheira, correntes ou outros mecanismos, devendo obedecer às características mínimas seguintes: - Cabo de aço: de aço inoxidável, compatível com o meio; - Corrente: de ferro fundido, aço inoxidável, polímero de alta densidade ou outros materiais aplicáveis, todos compatíveis com a agressividade do meio; - Cremalheira: de aço carbono com tratamento contra abrasão. 9.5 Transmissão por correia No caso de transmissão por correia em V, devem ser satisfeitas as condições recomendadas para esta transmissão, não devendo a velocidade linear das correias ser inferior a 2,5 m/s. O mecanismo de transmissão por correia deve ser protegido por caixa-guarda de aço ou tela metálica As polias devem estar isentas de porosidades, e devem ser balanceadas estática e dinamicamente. 9.6 Eixo e braço O eixo e braço (nas grades curvas), devem ser construídos de material resistente a esforços mecânicos, com características mínimas compatíveis com o aço ABNT 1045 (ver NBR 6006), protegidos contra a agressividade do meio. Os eixos sujeitos a submersão no esgoto, devem ser construídos em aço inoxidável (NBR 5601), com características compatíveis com o tipo de esgoto, e possuir mancais autolubrificantes com materiais compatíveis com o meio. 9.7 Revestimento e pintura O fabricante deve fornecer previamente o plano de revestimento e pintura para análise e aprovação da Sabesp. Todas as partes executadas em aço carbono e em ferro fundido devem receber os seguintes tratamentos de superfície e revestimento: - Remoção de todas as rebarbas e imperfeições; - Jateamento da superfície ao metal quase branco, conforme SSPC-SP 10 63T; - O revestimento de partes em contato com esgoto deve ser executado de acordo com a SSPC-Paint-16-68T com mínimo de demãos necessárias para espessura final de película seca de 400 µm. Os requisitos acima devem ser verificados na fábrica, através de inspeção visual, medição da espessura de película de revestimento e ensaio de aderência (ver NBR 11003). 6 15/10/1999

9 Norma Técnica Interna SABESP NTS 047 : Identificação A grade de limpeza mecanizada deve ser provida de placa de identificação em aço inoxidável, colocada em local facilmente visível, contendo, indelevelmente, as seguintes informações: - razão social e endereço do fabricante; - modelo ou tipo, de acordo com o catálogo do fabricante se este for o caso; - número desta Norma; - número ou letra de fabricação ou de série; - ano de fabricação; - potência de motor e rotação final de transmissão. 9.9 Manual Técnico Todas as grades fornecidas conforme esta Norma devem ser acompanhadas de manual de instalação, operação e manutenção, especificando as características das partes componentes e respectivos procedimentos para a manutenção de rotina. Devem ser apresentados de forma clara, de fácil compreensão e com figuras ilustrativas Garantia O fornecedor deve garantir o equipamento quanto ao seu funcionamento e durabilidade, bem como os materiais utilizados e os revestimentos aplicados pelo prazo e condições definidas no projeto e estabelecidos em contrato. 10 INSPEÇÃO E TESTES O equipamento fabricado segundo esta Norma, e conforme acordo entre as partes envolvidas, deverá ser inspecionado pelo comprador ou seu representante, devendo o fabricante facilitar o livre acesso a todas as fases de fabricação e realização de ensaios. O equipamento será considerado em conformidade desde que sejam cumpridas todas as prescrições desta norma. A grade deve ser fornecida acompanhada de, no mínimo, certificados de rotina que abranjam: - Matéria prima, quando requerido; - Motor: tensão aplicada e isolamento; - Redutor: relação de redução, aquecimento e vibração. As grades mecanizadas fabricadas conforme esta Norma devem ser testadas após a instalação no local, devendo abranger os seguintes aspectos: - Funcionamento das partes e do conjunto, conforme previsto no projeto, - Funcionamento do sistema de segurança; - Inspeção visual das grades e dos pentes e respectivos encaixes, inspeção acústica e medição térmica do motor e do redutor; - Verificação da vibração do conjunto. O plano de inspeção e testes apresentado na tabela 3 é orientativo, podendo ser ampliado ou reduzido em função das características e particularidades do projeto ou de acordo entre as partes. 11 TRANSPORTE E EMBALAGEM Quando requerido, as partes componentes do equipamento devem ser embaladas conforme o meio de transporte utilizado, de modo que não fiquem sujeitas aos esforços que possam produzir quaisquer deformações. 12 ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO A grade de limpeza mecanizada é aceita, se atender às prescrições desta Norma, à vista dos resultados da inspeção. Caso contrário, deve ser rejeitada. 15/10/1999 7

10 NTS 047 : 1999 Norma Técnica Interna SABESP Tabela 3 - Plano de Inspeção para grades mecanizadas utilizadas em ETE INSPEÇÃO INSPETOR 3 2A 2B 2C NORMAS OU DOCUMENTOS APLICÁVEIS INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES estado superficial do material X X F SIS corrosão <= grau C p/ aço Carbono, não aceitável para aço inox e não ferrosos certificados de qualidade e de ASTM/SAE/AISI para materiais qualificados matéria prima visual Técnica/Desenhos dimensional o sub-conjunto deve ser Técnica/Desenhos apresentado montado (parte emersa) embalagem X F Técnica marcação X X F Técnica ensaio funcional sem carga X X F o sub-conjunto deve ser Técnica/Desenhos apresentado montado (parte emersa) documentação gerada durante os testes e a fabricação X X F Técnica/Desenhos pintura Técnica/Desenhos/ aderência mínima (y2 tab. 1), (x2 tab. 2) ou (grau 2 NBR tab.3) / medição de espessura Cabos e correntes Técnica/Desenhos certificados dos ensaios Redutor de velocidade verificar aquecimento/ Técnica/Desenhos ruído anormal / relação de Motor elétrico Técnica, Desenhos, NBR 5383, 6146 e 7094 Painel de controle Técnica/Desenhos/ NBR 6808 conjunto montado no local de X X C sua instalação Técnica/Desenhos 2A - INSP. PELO FABRICANTE 2B - INSP. PELO FORNECEDOR 2C - INSP. PELO CLIENTE 3.F Inspeção na fábrica 3.C - Inspeção no canteiro transmissão ensaio de rotina ensaio funcional simulado 8 15/10/1999

11 Norma Técnica Interna SABESP NTS 047 : 1999 Grades Fixas de Barras com Limpeza Mecanizada Considerações finais: 1) Esta norma técnica, como qualquer outra, é um documento dinâmico, podendo ser alterada ou ampliada sempre que for necessário. Sugestões e comentários devem ser enviados à Divisão de Normalização Técnica - TDSN. 2) Tomaram parte na elaboração desta Norma: ÁREA UNIDADE DE TRABALHO A AEOI Luiz Oshiro A AEOI Wagner Cocchi I IPEP Hissashi Kamyama T TSTE Samuel Abdala T TDSN Airton Checoni David NOME 15/10/1999 9

12 NTS 047 : 1999 Norma Técnica Interna SABESP Sabesp - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Diretoria Técnica e Meio Ambiente - T Superintendência de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico - TD Departamento de Serviços Tecnológicos e Acervo - TDS Divisão de Normalização Técnica - TDSN Rua Dr. Carlos Alberto do Espírito Santo, CEP São Paulo - SP - Brasil Telefone: (011) / FAX: (011) [email protected] - Palavras Chave: Grade, grade mecanizada - 08 páginas 15/10/1999