sábado, 25 de dezembro de 2010

TRATAMENTO DE ÁGUA - OSMOSE REVERSA

TRATAMENTO DE ÁGUA - OSMOSE REVERSA


Qualquer processo de tratamento de água, tem como objetivo a separação de um solvente de um soluto. Um processo de separação é um processo que permite separar componentes de uma mistura, tanto em pequena escala, como nos laboratórios, quanto em grande, como nas estações de tratamento, e diversas outras. Existem diversos processos, destinados a fins diferentes sendo que dentre os processos de separação de um soluto destacam-se:

• Destilação

• Decantação

• Evaporação

• Filtração

• Flotação

• Processos de separação por membranas

Vamos nos concentrar no processo de separação por membranas, também denominada osmose inversa, onde as membranas retêm partículas cujo diâmetro varia entre 1 e 10 Å, sendo 1 angstrom = 1.0 × 10-10 metros

As partículas retidas são solutos de baixa massa molecular como sais ou moléculas orgânicas simples, e sendo a água um solvente inorgânico, polar, chamado frequentemente de "solvente universal" tem facilmente dissolvidas muitas substâncias.

Para que seja possivel ocorrer ocorrer a separação por membranas, deve-se aplicar uma grande pressão sobre o meio aquoso, o que contraria o fluxo natural da osmose. Por essa razão o processo é denominado osmose reversa.

Os usos da osmose reversa são diversos, sempre relacionados à separação de ions. Dentre os quais destaca-se:

Dessalinização de água do mar: Tanto para consumo humano quanto para outros processos, onde a membrana de Osmose Reversa pode reduzir a concentração de cloreto de sódio de 35.000 mg/L para 350 mg/L.

Irrigação: Um dos problemas da agricultura é a acumulação de sais no solo em função da irrigação com água de rios ou poços. A partir de certo patamar os sais tornam-se nocivos às plantações. A Osmose Reversa é capaz de remover este excesso de sais de forma economicamente viável.

Alimentação de caldeiras: Caldeiras exigem água puríssima, pois a evaporação da água causa a incrustração da superfície dos tubos pelos sólidos presentes na mesma, reduzindo a transferência de calor, aumentando o consumo de combustível e o risco de explosões. A osmose reversa, têm sido o tratamento mais utilizado nestes casos.

Produção de produtos químicos: Hospitais, conglomerados farmacêuticos e laboratórios utilizam o processo de Osmose Reversa para garantira máxima pureza em seus produtos. Processos de hemodiálise são alimentados com água desmineralizada ou destilada.

Recuperação de águas residuais na indústria: Concentração de sucos, proteínas e vinho na indústria alimentícia.

A osmose Reversa

Osmose pode ser descrita como um movimento físico de um solvente através de uma membrana semipermeável, baseada na diferença do potencial químico entre duas soluções separadas por essa membrana.

O exemplo a seguir serve como demonstração e esclarecimento desta matéria. Um recipiente de boca larga com água, conforme fig. 1 é dividido no meio por uma membrana semipermeável. A linha tracejada representa a membrana semipermeável. Iremos definir a membrana semipermeável como falta de capacidade para difundir qualquer outra substância, além do solvente, neste caso moléculas de água.

                                                                        Figura 1

Agora adicionaremos um pouco de sal de cozinha (NaCl) à solução de um lado da membrana (Fig. 2). A solução de água salgada tem um maior potencial químico, do que a solução de água do outro lado da membrana. Num esforço para equilibrar a diferença no potencial químico, a água começa a difundir pela membrana, de uma lado através da água, e de outro lado para a água salgada. Este movimento é a Osmose. A pressão exercida por esta transferência de massa é conhecida pela pressão osmótica.

                                                           Figura 2

A difusão da água irá continuar até que uma das duas reservas seja conhecida. Uma reserva pode ser a solução essencialmente de equilíbrio, pelo menos até que ao ponto em que a diferença restante no potencial químico é compensado pela resistência ou perda de pressão de difusão pela membrana. A outra reserva é que a coluna em elevação de água salgada exerce pressão hidrostática suficiente para limitar outras difusões. Observando-as, podemos mensurar a pressão osmótica da solução, observando o ponto em que a pressão principal impede outras difusões.

Exercendo uma pressão hidráulica maior do que a soma da diferença de pressão osmótica e a perda de pressão da difusão pela membrana, podemos utilizar a água para difundir na posição contrária (Fig. 3), na solução de maior concentração. Isto é a osmose reversa. Quanto maior for a pressão aplicada, mais rápida é a difusão. Utilizando a osmose reversa, estamos aptos a concentrar diversos solutos, tanto dissolvidos como dispersos em uma solução.

                                                                           Figura 3

Tipos de Membranas

Existem vários tipos de membranas, podendo ser citadas as do tipo:

1. - Acetato de Celulose

2. - Poliamidas Aromáticas-Aramidas

3. - Poliamidas Hidrazidas: por serem fibras finas e ocas, possuem uma estrutura, mas fechada, possibilitando trabalhar com água do mar com salinidade de 45.000 ppm.

4. - Poliamida de composição avançada

5. - Polisulfonas – polisulfonadas:

Desempenho das Membranas

As causas abaixo podem alterar o desempenho e o tempo de vida das membranas utilizadas como osmose reversa.

1. - pH da água: a variação de pH nas faixas fortemente ácidas ou fortemente alcalinas afeta as diferentes membranas utilizadas.

2. - Temperatura: As membranas de acetato de celulose se hidrolizam, quando a temperatura da água excede 30º.

3. - Compactação ou Deformação Física: estes problemas podem acontecer nas membranas, quando as pressões de bombeamento da água bruta excedem de 90 kgf/cm2.

4. - Cloro livre: sendo o cloro livre um agente oxidante energético, ele pode afetar a maioria das membranas, sendo nestes casos, necessária a decloração da água bruta.

5. - Fouling: É produzido no interior da membrana, pela associação de sólidos suspensos e material biológico.

6. - Incrustações: na malha de membrana, a água bruta precipita dureza temporária, carbonato de cálcio e hidróxido de magnésio e dureza permanente, sulfato de cálcio. A dureza temporária é impedida de precipitar, trabalhando-se com valores de pH da água bruta, entre 4,5 – 5,0. A dureza permanente é impedida de precipitar, dosando-se continuamente, um antiincrustante específico para sulfato de cálcio.


Vídeo:

Um ovo é colocado no xarope de milho durante 60 minutos para mostrar osmose. O óvulo é então colocado em água doce para mostrar o efeito inverso.

sexta-feira, 17 de dezembro de 2010

APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA

APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA

A captação de água da chuva é uma prática muito difundida em países como a Austrália e a Alemanha, onde novos sistemas vêm sendo desenvolvidos, permitindo a captação de água de boa qualidade de maneira simples e bastante efetiva em termos de custo-benefício. A utilização de água de chuva traz várias vantagens:

• Redução do consumo de água da rede pública e do custo de fornecimento da mesma,

• Evita a utilização de água potável onde esta não é necessária, como por exemplo, na descarga de vasos sanitários, irrigação de jardins, lavagem de pisos, etc.;

• Os investimentos de tempo, atenção e dinheiro são mínimos para adotar a captação de água pluvial na grande maioria dos telhados, e o retorno do investimento é sempre positivo;

• Faz sentido ecológica e financeiramente não desperdiçar um recurso natural escasso em toda a cidade, e disponível em abundância no nosso telhado;

• Ajuda a conter as enchentes, represando parte da água que teria de ser drenada para galerias e rios.

• Encoraja a conservação de água, a auto-suficiência e uma postura ativa perante os problemas ambientais da cidade.

O armazenamento e o reaproveitamento da água de chuva costumava ser um tema relativamente "esquecido" pelos nossos legisladores, mas nos últimos anos, sugiram em algumas cidades brasileiras leis para tratar do assunto.

A prefeitura da cidade de Curitiba, tem uma legislação exemplar. Primeiro, instituiu em 2003 o Programa de uso Racional de Água e Esgotos (Lei PURAE 10.785/03). No ano de 2006, houve a regulamentação da lei através do Decreto Municipal 293/06 onde ficou estipulado, entre outras coisas, que as novas edificações na cidade não obterão o alvará de construção, caso não prevejam e instalem um sistema de reaproveitamento de água de chuva.
Outro exemplo ocorreu à cidade de São Paulo com o objetivo de minimizar as enchentes. Desde a 1999, é obrigatório para as novas construções com mais de 500m2, "Lei das "piscininhas", a retenção da água da chuva em reservatório específico pelo período de uma hora e a sua posterior liberação nas galerias públicas, após o pico de chuva.

Na cidade de Matão-SP, o Projeto de Lei 042/06, é dedicado exclusivamente ao reuso de água de chuva. Mais ainda, prevê expressamente a possibilidade do município conceder incentivos fiscais àqueles que construírem em seus imóveis sistemas de captação.

Por enquanto ainda não temos conhecimento de nenhuma lei do governo criando um imposto sobre a chuva, porém....

Para se obter continuamente água de boa qualidade, com segurança, pouca manutenção e baixo custo operacional, além de um sistema com equipamentos adequados são necessários alguns cuidados:

• Contar com o suporte de um profissional responsável pelo projeto:

• Atentar às normas de segurança sanitária, como separar o sistema estritamente do de água potável (de acordo com regulamentos locais) e identificar todos os componentes (reservatórios, torneiras, bacias,etc.) dentro do sistema como para finalidades ÁGUA DE CHUVA/NÃO-POTÁVEL.

• O projeto do sistema de água de chuva deve estar em acordo com os padrões/normas de construção (que garantem a drenagem do edifício, mesmo com rompimentos no sistema, nenhuma limitação na área seccional e ventilação do sistema de drenagem).

• Captar água de chuva somente de superfícies apropriadas como telhados, evitando-se áreas inadequadas, sujeitas a poluição ou contaminação.

• Realizar a filtragem fina da água antes desta entrar no tanque de armazenamento e assegurar que a sedimentação nos tanques de armazenamento funcione sempre, usando dispositivos para reduzir a velocidade de entrada e saída de água no reservatório.

• Proteger os reservatórios contra a entrada de material externo e vazamento de água, não o expondo tampouco à luz e ao calor.

As últimas chuvas mostraram mais uma vez que a cidade precisa adotar outras técnicas para impedir alagamentos e enchentes. Uma solução a ser utilizada é o aproveitamento de águas pluviais que também traz retorno para um planeta sustentável.

A vantagem da instalação do projeto de aproveitamento de água de chuva, em uma casa, comércio, prédios, fábricas ou um empreendimento traz economia de água potável, retorno financeiro em torno de 2 anos e contribuição para o meio ambiente e redução de enchentes. “A água de chuva que cai sobre os telhados ou pisos é encaminhada para a sarjeta na calçada ou para a rede de águas pluviais, sendo desperdiçada pela rede pública”.

Em nosso planeta, 97% da água é salgada e 3% é doce. Desses 3%, 75% são geleiras e lençóis de gelo, 13% são as chamadas águas profundas localizadas entre 2500 e 12.500m e 11% são de águas subterrâneas. Então, o que temos disponível para consumo da população é de apenas 1% dos 3% de água doce, ou seja, 0,03% de toda a água da Terra. É ou não um forte argumento para buscar economia de todas as formas?

Quanto ao custo da obra, cada caso é um caso e depende muito das condições físicas da obra. A manutenção é feita periodicamente a cada 6 meses. As etapas de implementação correspondem a projeto, obra e montagem. “Após isto é necessário apenas acompanhamento técnico no início de operação, pois depois o sistema entra na rotina normal de funcionamento”.

Os equipamentos são fáceis de serem instalados, desde que a infra-estrutura seja bem preparada. Utiliza Filtro Vortex, freio d’água, filtro flutuante, multi-sifão, kit de interligação e bomba de recalque.



quarta-feira, 15 de dezembro de 2010

PER CAPTA - CONTINUAÇÃO



As perdas de água em um sistema de abastecimento ocorrem de forma continua e podem ser classificadas de diversas formas, entendo como sendo a mais letal a inconsciente, e ocorre nas ligações desprovidas de medidores; nestas ligações o cidadão ignora “um pequeno vazamento” na torneira, no vaso sanitário, e o ladrão da caixa d´agua está constantemente jogando água fora.

 A idéia é que isto significa muito pouco e não irá fazer diferença no abastecimento. E para ilustrar o que representa um “inocente” vazamento, improvisamos um recipiente e o calibramos com o volume de 1(um) litro, e medimos o tempo gasto para encher este volume com uma mangueira que drenava água proveniente do resfriamento de uma gaxeta de bomba de eixo horizontal.



Resultado:

Volume Utilizado: 1,0 litro

Tempo médio para enchimento: 7 segundos

Vazão: Volume/tempo = 1/7 = 0,14 litros / segundo ou 514 l/hora ou 12.342 l/dia ou 37.000 l/mês...

Ou seja, um volume suficiente para abastecer 16 residências medidas

É evidente que a “olho nu” vai sempre parecer insignificante um pequeno vazamento, e não estando afetando o bolso, vai-se postergando o conserto, e o resultado final em um bairro é uma perda superior a 50%. Ou seja, para suprir o abastecimento de forma normal, têm-se que disponibilizar um volume 50% superior, acarretando elevação de custos com energia, pessoal, produtos químicos etc.

As fugas de água se apresentam ainda de forma “não visível”, são fugas que ocorrem sob o asfalto e drenam nas galerias, ou em vazamentos nos ramais de residências e drenam sob o piso, e que somente com pesquisas acuradas é possível detectá-las.

Nas residências, é possível zerar as perdas, e mesmo assim por algum descuido, é possível que o cidadão pague por um volume que foi desperdiçado. Porém nos sistemas de abastecimento de água, o custo é muito elevado para zerar as perdas, daí um marco convencional de 20%, é o nível de tolerância que se deve buscar, e que somente é conseguido se houver 100% das ligações controladas com hidrômetro.

Finalizando: A continha do per capta, é muito bonita no projeto, vai funcionar se o sistema for implantado com medição total, e fora deste contexto, é sonhar, ter prejuízos, contabilizar reclamações, e buscar recursos para encher o tonel furado.



















PER CAPTA -  A CONTA QUE NÃO “FECHA”

quinta-feira, 9 de dezembro de 2010

PER CAPTA - A CONTA QUE NÃO “FECHA”

PER CAPTA - A CONTA QUE NÃO “FECHA”

Quantidade de água necessária, para o abastecimento público, com um serviço adequado, ou seja, com quantidade suficiente, qualidade, continuidade com fornecimento de água 24h, universalidade etc.

Fase 1 – Na mesa do Projetista

A escolha do manancial que irá servir de fonte de abastecimento de uma cidade está condicionada à sua capacidade ou não de atender às necessidades da comunidade, no que diz respeito ao consumo atual requerido, bem como a previsão do aumento do consumo da comunidade no futuro, em função do seu próprio crescimento. Todo e qualquer sistema é projetado para servir uma comunidade, por um certo espaço de tempo, denominado de período do projeto, e para fazer o cálculo do consumo provável, é necessário conhecer:

• População a ser servida;

• Consumo "per capita", ou seja, a quantidade média diária gasta por cada um dos consumidores.

• Variação horária e variação diária do consumo.

Nos projetos, costuma-se fazer uma estimativa da população, a qual se baseia em:

• População atual;

• Número de anos durante os quais vai servir o projeto (período de projeto);

• Taxa de crescimento da população.

O homem não só precisa de água de qualidade satisfatória, mas também em quantidade suficiente para satisfazer suas necessidades de alimentação, higiene e lazer, entre outras. Hoje se considera a água do ponto de vista sanitário, de grande importância no controle e na prevenção de doenças. Normalmente a água é gasta das seguintes maneiras:

a) Água para fins domésticos

É a que serve à bebida, ao banho, à lavagem de roupa e de utensílios, à limpeza de casa e aguação do jardim, às abluções e a descarga da privada.

b) Água para fins comerciais

É a água gasta em restaurantes, bares, escritórios e demais estabelecimentos comerciais.

c) Água para fins industriais

É a água utilizada na transformação de matéria prima ou a água que entra na composição do produto beneficiado e também a água para irrigação.

d) Água para fins públicos

É a água utilizada nos edifícios públicos, nas fontes dos jardins públicos e para a limpeza pública.

e) Água para fins de recreação

É a água utilizada nas piscinas de recreio e de esportes.

f) Água para fins de segurança

É a água utilizada para combate a incêndios.

O consumo médio de água por pessoa por dia, conhecido por "consumo per capita" de uma comunidade é obtido, dividindo-se o total de seu consumo de água por dia pelo número de pessoas servidas. O consumo de água depende de vários fatores, sendo complicada a determinação do gasto mais provável por consumidor.

No Brasil, costuma-se adotar quotas médias "per capita" diárias de 120 a 200 litros por pessoa.

Na zona urbana, a variação é motivada pelos hábitos de higiene da população, do clima, do tipo de instalação hidráulico-sanitária dos domicílios e, notadamente, pelo tamanho e desenvolvimento da cidade.

Na zona rural, o consumo "per capita" é influenciado também pelo clima, pelos hábitos de higiene e pela distância da fonte ao local de consumo.

Segundo a literatura técnica, o consumo mínimo de água/pessoa por dia para fins domésticos é de:

- Água para a bebida ......................... 02 litros

- Alimentos e cozinha ........................ 06 litros

- Lavagens de utensílios ......................09 litros

- Lavagens de roupas .........................15 litros

- Abluções diárias ............................ 05 litros

- Banho de chuveiro ..........................30 litros

- Aparelhos sanitários ........................10 litros

T O T A L ....................................... 77 litros


Nos projetos de abastecimento público de água, o "per capita" adotado varia de acordo com a natureza da cidade e o tamanho da população. A maioria dos órgãos oficiais adota 200 litros/habitante/dia para as grandes cidades, 150 litros/habitante/dia para médias e pequenas. A Fundação Nacional de Saúde acha suficiente 100 litros/habitante/dia para vilas e pequenas comunidades. Em caso de abastecimento de pequenas comunidades, com carência de água e de recursos é admissível até 60 litros/habitante/dia.

Cada município do estado possui uma densidade habitacional, levantada pelo IBGE, e varia de 3 a 5 hab./residência, assim adotando o valor máximo de 5 (cinco), e um per capita de 200 l, teremos um volume por residência de 1.000 l/ligação. Ou 30.000 l/mês.

Muito simples, agora inclui-se os coeficientes K1 e K2, e dimensiona-se a produção, adutoras, reservatórios, redes e ligações.....Constroi-se ......Não instala medidores.......e, começa as manobras de registros, “pois não temos água suficiente”



Fase 2 – A Realidade:

Como o sistema de oferta de água foi construído sem limitação de consumo pelo bolso do cliente, aparece um vilão denominado PERDAS, que no Brasil é em média 50% e tem empresas com valores acima de 70%.

Se o uso não for metódico, a tabela inicial de avaliação do per capita, não se realiza, e ele pode não tomar 02 litros de água por dia, mais vai jogar fora de forma consciente e de forma inconsciente um grande volume de água que irá fazer a diferença no fechamento da conta entre a quantidade disponível de água, e a necessidade de consumo..........(Continua na próxima postagem)