sexta-feira, 28 de maio de 2010

TELEMETRIA PARTE 2

TELEMETRIA – Parte 2 - Vazão

Operar um sistema de Abastecimento de Água ou de Esgotamento Sanitário implica em conhecer todas as variáveis do processo, com destaque para:

Vazão Captada: Qual o volume de Água bruta está sendo retirado do manancial?

Vazão de água distribuída: Qual o volume está sendo disponibilizado para o consumo?

Vazão de Água Faturada: Qual o volume está sendo cobrado dos clientes?

Regra geral os projetos não contemplam estes aspectos operacionais, em decorrência da ausência de informações, e ou por necessidade de redução de custos na implantação do empreendimento, além da não exigência, pelos órgãos financiadores, e ou operadores. A conseqüência é uma operação no “escuro”, é como ter uma fábrica de Cerveja e refrigerante e não saber qual o volume de produção, de distribuição e venda, caminho fatal para a falência. Em sistema de abastecimento de água e esgotamento sanitário, conhecer as variáveis relativas a volume tornou-se bastante simples e barata com o desenvolvimento de novas tecnologias, não sendo portanto cabível em pleno século 21, estar-mos operando com uma mão de obra desqualificada e com anotações fajutas, imprecisas, e aleatórias, em blocos de papel nas instalações de produção de água de tratada.

MEDIÇÃO DE VAZÃO CAPTADA NOS MANANCIAIS E TRATADA EM ETAS.

Para saber-mos as vazões instantâneas que estão chegando em nossa instalações, o sistema mais econômico é a calha parshall, que deve ser calibrada com uma ferramenta denominada de “ Pitometria” , ou ainda por métodos tradicionais como o de volumes em reservatórios. Estando a calha calibrada devemos instalar um medidor ultrassonicos, para registrar os valores instantâneos e acumulados; pronto, saímos do escuro e passamos a gerenciar nossa produção.


MEDIÇÃO DE VAZÃO DE ÁGUA DISTRIBUIDA.

Para saber-mos as vazões instantâneas que estão SAINDO de nossas instalações, o sistema mais econômico, é o medidor de inserção, que apesar de muito simples deve ser adquirido de empresas idôneas, e com referencia no mercado.

O medidor de inserção SeaMetrics, é de fácil instalação e calibração, baixo custo, e elevada precisão. Asssim com os dados de vazão processada na Eta e os dados de vazão de água distribuída, temos como administrar o volume de água que está sendo usado ou desperdiçado, no processo de tratamento, como lavagens de filtros, descargas de decantadores, e outros consumos, ou eventual fuga, em algum lugar do sistema. Portanto já estamos exercendo um processo de gerenciamento da nossa unidade de produção.

MEDIÇÃO DE VAZÃO DE ÁGUA CONSUMIDA

Saber o quanto estamos vendendo de nossa produção somente é possível com a medição individual em cada unidade de consumo. Hoje o mercado nacional dispõe de inúmeras marcas de micromedidores, além dos "importados chineses”. O processo de seleção deve ser criterioso, com um termo de referência bem elaborado e não somente a capacidade de vazão do medidor, “não estamos comprando bananinha”, é preferível não medir do que ter instalado um medidor de baixa qualidade.

Conhecendo o volume total de água faturada, comparo com o volume de água disponibilizada na rede, e tenho uma importante informação de gerenciamento, que é o quanto estou deixando de faturar, de quanto o meu faturamento está reduzido por ineficiência do meu sistema de micro medição, da minha rede com fugas, ou dos reservatórios com extravasamentos, etc.

Ainda não falamos de telemetria, e o sistema de Abastecimento de água pode ter um eficiente gerenciamento.

Quando tratamos de sistemas de pequeno porte tudo está resolvido, porém para médio e grande porte, é importante manter-mos os nossos dados sincronizados em uma central de gerenciamento, que irá em tempo real computar as vazões de produção, de distribuição por setores de abastecimento, e confrontar com os resultados das medições individuais processadas por coletores portáteis, assim ao final de cada ciclo de leitura teremos condições de avaliar em segundos como está comportando o setor de abastecimento, o que irá permitir subsidiar as equipes de apoio da manutenção, em pesquisas de vazamentos, e ou de investigações de consumo, com umas crítica, que irá avaliar situações onde ocorreu faturamento de volumes superior ao fornecido ao setor de abastecimento.

A transmissão dos dados do medidor ultrasonico, e do medidor de inserção é feito via rádio, para uma central, dotada de microcomputador que irá armazenar, gerenciar as informações e gerar relatórios para tomada de decisões.


TELEMETRIA – Parte 3 – Níveis e Pressão

Um dos maiores problemas enfrentados por aqueles que administram um sistema de abastecimento de água, é evitar o extravasamento de reservatórios, seguida da dificuldade, em se ter informações de como está abastecido determinado setor da cidade, sem que o usuário reclame..............A Empresa chega sempre após o usuário ter sofrido as agruras da falta d´agua. Atualmente porém as concessionárias, públicas ou privadas, de água e esgoto buscam cada vez mais a simplificação de seus processos e o aumento da eficiência operacional.
Nesse contexto, um dos maiores desafios é a escolha das tecnologias mais adequadas para o gerenciamento de suas instalações.
E em virtude da variedade de aplicações e diferenças operacionais entre os processos, nenhuma tecnologia individual é adequada para tudo. O setor de medição de nível vem apresentando diversas soluções técnicas que são atualizadas constantemente.
Algumas tecnologias foram abandonadas, outras aperfeiçoadas e novas tecnologias foram criadas.
Como resultado, a escolha da solução ideal envolve mais do que a simples identificação da função de um instrumento: medição de nível, fluxo em canal aberto ou monitoramento de manta de lodo. Assim neste texto propomos orientar aos projetistas, e concessionárias a selecionar equipamentos de medição de nível, e recomendar as soluções mais práticas para cada aplicação típica das instalações de tratamento de água potável e de esgoto.
Lembramos que entre as “tecnologias” abandonadas, inclui a que utilizava da variação de resistências em um cabo imerso em um reservatório, cuja condutividade do liquido permitia enviar uma tensão para um galvanômetro, remoto, interligado por LPs (Linhas privadas de telefone). Esta tecnologia foi muito utilizada pela antiga Sanemat, na década de oitenta, permitindo conhecer os níveis dos reservatórios Morro da Colina, e Bosque da Saúde, em uma central na Eta São Sebastião, o que tempos depois foi inviabilizado, em decorrência da precariedade das linhas telefônicas, .......a tecnologia evoluiu.
Atualmente o método mais eficaz, e econômico de medição de nível contínuo (proporcional) indica o nível no decorrer de todo o período de medição, é a utilização de sondas de níveis, que são de fácil instalação.


A transmissão da informação é feita via rádio, ou GSM (Global System for Mobile Communications) celular.



O resultado deste investimento em um sistema de abastecimento de água, é a garantia de uma supervisão constante nos centros de reservação, bem como garantia de credibilidade junto aos usuários, residentes na adjacência dos reservatórios.

Para controlar a pressão nas redes de distribuição, ou nas adutoras, devemos instalar um Sensor de Pressão, que incorporado a um transmissor GSM, garante a supervisão de diversos pontos estratégicos da rede, permitindo que toda ocorrência possa ser visualizada primeiramente pelo operador do sistema, que providencia reparos, antes que afete a vida dos usuários do serviço.

terça-feira, 18 de maio de 2010

TELEMETRIA



TELEMETRIA – Parte 1

O Inicio

A telemetria geralmente refere-se à comunicações sem fio, sendo realizada através de aparelhos que permitem a coleta de dados em locais diversos, transmitindo-os para outro local.

Assim quando Touro Sentado, o Cacique dos índios Sioux, queria avisar os seus amigos cheyenne, da presença do Sétimo Regimento de Cavalaria Americana, que estava sob as ordens do general Custer, utilizava-se de uma tecnologia denominada Fumaça Fragmentada, permitindo assim codificar um aviso entre dois locais remotos.




Touro Sentado chegou a ser famoso por conduzir três mil e quinhentos índios sioux e cheyenne contra o Sétimo Regimento de Cavalaria Americana, e, na batalha de Little Bighorn em 25 de junho de 1876, derrotou o exército federal. A comunicação sem fio já estava presente, ajudando o homem em suas conquistas, e garantindo produtividade em suas ações.

A Evolução da Telemetria no Saneamento

Operar um sistema de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário, sem os recursos da Telemetria é administrar no “escuro”, ou seja, não sei o que está acontecendo, e acho que está funcionando, é o achismo sempre presente. Assim uma linha de recalque que abastece dois centros de reservação em uma distancia de 5 km, estará sempre extravasando, e causando desperdício além de uma péssima imagem da empresa que combate as Perdas, e penaliza os seus usuários contra o consumo excessivo. No Brasil as Empresas não evoluíram no controle operacional, principalmente pela insuficiente visão empresarial de seus dirigentes, bem como do desconhecimento técnico de gerentes, projetistas, e operadores, além do principio básico de que é melhor proteger o mercado de trabalho, em detrimento a eficiência operacional, qualificação de pessoal e redução de custos. Neste quesito evolução o destaque é para a Sanepar (PR), seguida da Sabesp (SP), Copasa (MG), Embasa (BA) e Caesb (DF). Nestas empresas a telemetria está presente em todos os grandes centros, com transmissão de níveis de reservatórios, vazão, pressão, e estado de funcionamento de bombas. A visão de futuro é que todas as empresas venham aderir a este modelo gerencial, como mostra os novos empreendimentos financiados com recursos do PAC.

Sistema de Telemetria da Sanecap em Cuiabá

O primeiro sistema de Telemetria da Sanecap envolve o controle dos reservatórios Nova Esperança, Pedra 90 e Manduri. Assim o operador da Eta Tijucal pode visualizar nestes reservatórios o nível, o estado de funcionamento das bombas se está ligada ou desligada, e proceder desligamentos e ligação remota. Pode ainda controlar a abertura e fechamento de válvulas, permitindo gerenciar vazões em função da demanda setorial. A transmissão de dados para a central de controle é via rádio, sendo portanto em tempo real.


quarta-feira, 12 de maio de 2010

GOLPE DE ARIETE – Parte 3

GOLPE DE ARIETE – Parte 3

Parte 3 – Evitando os efeitos do “Golpe de Ariete”

Lembra-se de como é possível realizar a pancada? (Veja Golpe de Ariete Parte 1), “Pois Intão”, tudo começa com o liquido continuando com o seu movimento mesmo após a parada da bomba, e ao percorrer uma longa distancia volta como um ariete e choca-se contra uma válvula assentada após a bomba, gerando um verdadeiro tsunami, com elevada pressão e uma velocidade da onda que atinge toda tubulação numa onda de pressão.

Se é só isto, vamos consultar o “arquiteto do castelo”, e buscar uma solução, que tem que se concentrar no objetivo de evitar o retorno da massa liquida, e nesta condição a primeira solução é a instalação do VOLANTE DE INÉRCIA.

VOLANTE DE INÉRCIA, é um grande disco que instalado entre a bomba e o motor tem a função de manter a bomba operando por um tempo igual ao tempo de parada, e assim garante que o tubo continue sendo preenchido pelo liquido bombeado mesmo com a ausência de energia. Isto ocorre porque sendo um grande volante, pelo principio da inércia, este tende a manter o seu estado de movimento com uma energia maior. Nesta condição quando a coluna atingir a velocidade zero esta tem inicio na bomba e não há coluna de retorno, e não havendo coluna de retorno não há o Golpe, não haverá a pancada, Simples não?

O problema é que didaticamente é muito simples....porém imagine uma instalação com um volante de inércia de um metro de diâmetro, ou mais, e a energia elétrica para retira-lo da inércia no instante da partida? Resultado: é um grande trambolho que ninguém ousa utiliza-lo.

Então vamos achar uma outra solução para evitar esta coluna de vácuo que é aberta na parada e que permite o retorno da coluna. Particularmente a solução que eu acho mais simples, mais econômica, e mais funcional, é o enchimento desta coluna no momento em que é formada. Como? Simples.......Constroi-se um reservatório externo, sendo alimentado por uma fonte dotada de bóia de nível, e interligado a tubulação de recalque por uma linha dotada de uma válvula de retenção, que no instante da parada, descarrega 1/3 de seu volume para o interior do tubo; pronto....quando a velocidade zerar, e for iniciado o período de retorno o tubo estará cheio e o golpe evitado. Este sistema chama-se TAU (Tanque de Alimentação Unidirecional).
Quando a pancada é pequena, a solução está no uso de válvulas de retenção, única ou por meio de seccionamento do trecho de tubulação, fracionando assim a pancada.

O assunto não está esgotado, porém o nosso objetivo é dar um entendimento simplista, para um assunto que existe inúmeras ferramentas, e modelagens matemáticas para a sua solução. Cada caso é um caso em particular, e deve-se dedicar uma importância a este dimensionamento, sob pena de prejuízos as instalações, com rompimentos de tubulações, deslocamentos de curvas, tês, etc.....

As válvulas de controle de bombas ocupam lugar de destaque no sistema de controle.......e prevenção de golpes de ariete.

O efeito BENÉFICO do golpe de ariete é o seu aproveitamento no dimensionamento de Carneiro Hidráulico.

segunda-feira, 10 de maio de 2010

GOLPE DE ARIETE PARTE 2

CALCULANDO O VALOR DA PANCADA

Personagens:

São responsáveis pela intensidade do Golpe de Ariete, ou pela pancada causada pelo retorno da coluna liquida os seguintes elementos:

1. A Velocidade

a. Quando o liquido é impulsionado na tubulação, este está dotado de uma energia cinética, que depende de como foi projetado a instalação.
Em nosso exemplo vamos admitir que a tubulação seja em ferro Fundido de 300 mm de diâmetro, e que foi projetado uma velocidade de 2,5 m/s

2. Vazão

b. A Velocidade é função da vazão, ou seja, para bombear-mos uma quantidade de liquido em uma mesma tubulação, com secção constante, devemos variar a velocidade, sempre mantendo um dos princípios da Hidráulica que é representado pela equação da continuidade, ou seja, o produto da área do tubo pela velocidade que o liquido está sendo bombeado, resulta na vazão, assim:

Vazão (Q) = Área (S) x Velocidade (V)

Q = S x V sendo: Q (m³/s); S (m²); V (m/s)

Em nosso exemplo o tubo de diâmetro 300 mm possui uma área constante de 0,070686 m², e se o liquido está animado com uma velocidade de 2,5 m/s, concluímos que neste instante está sendo transportada uma vazão correspondente a:

Q = 0,070686 m² x 2,5 m/s.....Q = 0,176715 m³/s ou 176,715 l/s ou 636,174 m³/h.

Assim em determinada condição, é ilimitada a vazão que pode ser transportado por este tubo de 300 mm. Porém para uso prático, as velocidades de escoamento mais econômicas são aquelas compreendidas até o limite máximo de 3,0 m/s.

3. Pressão

Para vencer a resistência ao escoamento, faz-se necessário transportar o liquido sob pressão. Sendo que a pressão é justamente uma indicação da quantidade de resistência ao escoamento.

O que impede ou causa resistência ao escoamento do liquido?

• O destaque na resistência, é para a diferença de nível entre o liquido na fonte, e no lugar que deve ser transportado. (DN)

• O segundo zagueiro é causado pelo atrito entre o líquido e a parede interna do tubo, é chamado de perda de carga, perda de energia, perda por atrito. O atrito pode ocorrer ao longo do tubo, e também nas peças e conexões que compõem a tubulação como: válvulas, curvas, tês, etc. sendo que o somatório destas resistências é traduzida em unidades de pressão, geralmente em metros.
Para transportar o liquido do ponto A, ao ponto B, o projetista deve definir, a pressão de trabalho, porém durante o fenômeno do golpe de aríete, a pressão poderá atingir níveis indesejáveis, que poderão causar sérios danos ao conduto ou avarias nos dispositivos nele instalados. Danos como ruptura de tubulações por sobrepressão, avarias em bombas e válvulas, ou colapso de tubos devido a vácuo, etc. Em nosso exemplo vamos admitir que a nossa pressão de trabalho seja de 10 bar (10 Kg/cm² - 100 mca)

Voltando ao nosso exemplo onde estamos transportando um liquido com uma velocidade de 2,5 m/s, em um tubo de 300mm, estamos diante de um problema hidráulico, mas iremos utilizar os princípios da cinemática para saber-mos qual a distancia que o líquido conseguirá percorrer até atingir a velocidade zero. Vamos admitir um tempo de parada de 10 segundos (posteriormente vamos calcular este valor exato).

Na Cinemática temos que a velocidade de um corpo é igual ao quociente entre o espaço percorrido e a velocidade gasta neste espaço, ou seja;

V (m/s) = E (m) / T (s)........Logo: E = V x T
Assim o nosso liquido ira percorrer um espaço de 25 m até a sua parada total, e iniciar o seu movimento de volta para dar a PANCADA na bomba ou em uma válvula que fechou.
Já viu um pingo no chão? Gera uma grande explosão, pois o liquido é incompressível, e um pingo em um copo, gera uma onda, e a maré alta quando bate na amurada de uma avenida litorânea, possui um efeito de retorno devastador, pense agora em uma coluna de liquido caindo de uma altura de 25,00m confinado em um tubo de 300 mm?

O resultado é uma grande pancada, e a geração de uma onda de retorno com uma rapidez que denominamos de celeridade (a), ou seja, Celeridade é a velocidade com que a onda gerada pelo choque se desloca ao longo da tubulação. (é diferente da velocidade da água), é um verdadeiro tsunami gerado dentro do tubo. Em nosso exemplo nossa instalação está trabalhando com 10 bar, essa pancada irá gerar uma sobrepressão, muito maior que este valor, e temos que ter tubos, válvulas...para resistir a este acréscimo de pressão, e também mecanismos para evitar que esta pancada assuma valores muito grande que exigirão aumento de custos em nosso projeto.

4. Comprimento da Tubulação

O comprimento da tubulação, é de fundamental importância no cálculo do valor do choque. Vamos adotar em nosso exemplo, um L=4.000 m

Agora finalmente estamos aptos para calcular o valor da pancada, que nossa instalação vai levar quando o sistema parar.Na seqüência vamos cuidar para minimizar este golpe, e ou proteger nossa instalação.

Primeiro Objetivo: Calcular o valor da Pressão gerada pela pancada do retorno do líquido.

Método: Supersimplista

1 - Cálculo da velocidade de propagação da onda, após a pancada.

a = 9.900 / (48,3 + K x D/e) 1/2

Onde:

a = Celeridade da onda (m/s)
D = Diâmetro de tubo (m).......0,3 m
e = Espessura do tubo (m).......0,007 m
K = Coeficiente que leva em conta os módulos de elasticidade

Tubos de aço, k = 0,5.
Tubos de ferro fundido, k = 0,6.
Tubos plásticos, k = 18,0

Logo: a = 9.900 / (48,3 + 0,6 x (0,3 / 0,007))1/2

a = 1.150,74 m/s.........observe que é uma super velocidade com que a onda de choque se propaga.

2 - Tempo de parada da bomba.

O tempo T é o decorrido entre a interrupção de funcionamento do conjunto moto bomba, por interrupção de energia e ou por ação voluntária do operador, provocando um cessar da velocidade de circulação da água na tubulação, a qual diminui progressivamente, até atingir o valor zero, parada total, para iniciar o retorno.

Este tempo será determinado pela fórmula de E. Mendiluce que propõem a seguinte expressão para o cálculo do tempo de parada:

T = C + ( K . L . V ) / ( g . Hm)

Sendo:

T = Tempo de parada da bomba (seg.)
C e K = Coeficientes empíricos de ajuste
L = Comprimento da adutora ( m )
V = velocidade de fluxo (m/seg.)
G = aceleração da gravidade (9,81 m/seg2)
Hm = altura manométrica total (m)

O coeficiente C é função da reação entre a altura manométrica e o comprimento da tubulação sendo:

C = 1 se Hm / L <>
C = 0 se Hm / L > 0,40
C = 0,60 se Hm / L > 0,20 e <>
O Coeficiente K depende do comprimento da tubulação, e pode ser obtido a partir da tabela à seguir:
L < k="2,00" align="justify">L +-= 500.................K=1,75
500< k="1,50" align="justify">L+-=1.500................K=1,25
L> 1.500...................K=1,00

Logo o tempo T de parada decorrido entre o bloqueio de energia e a velocidade igual a zero é dado por:

T = 1 + (1 x 4.000 x 2,5) / ( 9,81 x 100)

T = 10,19 segundos

O comprimento crítico Lc, é a distancia que separa a Bomba do ponto de coincidência das formulas de Michaud y Allievi, é calculado pela fórmula de Michaud. Comparam-se os comprimentos L (Adutora) & Lc. Sendo Lc igual a:

Lc = (a x 15,52) / 2, onde:

a = 1.150,74 m
T = 10,19 s.

Então:

Lc = (1.150,74 x 10,19) / 2
Lc = 5.865,72 m

Cálculo da Sobrepressão (H)

Se H = 2xLxV / gxT

Caso contrario calculamos a sobrepressão pela fórmula de Allievi, onde:

H = a x V / g

Neste exemplo iremos calcular a sobrepressão, ou o golpe, pela expressão:

H = 2xLxV / g x T

H = 2 x 4.000 x 2,5 / 9,81 x 10,19

Logo; H = 200,07 mca
lembra-se de quanto era a nossa pressão de trabalho? Essa é uma pancada com sérias conseqüências.

Este valor representa a pressão no instante do golpe, causado pelo retorno do liquido, (É a componente da energia Cinética), porém deve ser acrescido da diferença de nível (componente da energia potencial), que ocorre no mesmo instante. Assim admitindo que a diferença de nível de nosso projeto seja de 60,00m teremos uma pressão total responsável pelo Golpe de ariete igual a:

Sobrepressão Total (Ht) = H + DN.........Ht = 260,07 mca ou 26,00 bar

Para ter-mos uma melhor visualização da magnitude desta pressão, vamos admitir que o retorno do liquido seja sob um cap (Tampão de 300 mm) cuja área já calculamos e é igual a 0,070686 m².
da Física sabemos que:

Pressão = Força / Superfície.......Logo a força exercida no cap no momento do golpe será:

F = P x S ou F = 26,00Kg/cm²x706,86cm²

F = 18.378,31 Kg ou 18,38 Ton.

Suficiente para provocar um grande estrago se não for evitada esta força.

Na seqüência: Evitando a Pancada Hidráulica, ou Golpe de ariete.

domingo, 9 de maio de 2010

GOLPE DE ARIETE

GOLPE DE ARIETE

Parte 1 – Entendendo o “Golpe”


Ou Entendendo o Coice, o Baque, a Pancada, a Batida, o Empuxo, ....a Coronhada.

Os Atacantes

Antes do satélite, do laser, do Celular as guerras eram decididas no “corpo a corpo”, e para chegar até o inimigo era necessário invadir a sua fortaleza, e uma das principais armas utilizadas era o aríete, que é uma antiga máquina de guerra constituída por um forte tronco de árvore de madeira resistente, com uma testa de ferro ou de bronze a que se dava em geral a forma da cabeça de carneiro; Os aríetes eram utilizados para romper portas e muralhas de castelos ou fortalezas. Foram largamente utilizados nas Idades Antiga e Média. Existiam diversas formas de aríetes, dependendo do local e povo que o construía. Pode-se dizer que eles foram os precursores dos tanques de guerra.






Aríete portátil

Quando era importante tomar um povoado inimigo com rapidez, um recurso simples era cortar uma árvore robusta, podar o tronco, acoplar algumas alças e usar a árvore para destruir um portão ou uma parte da muralha. Embora fosse muito perigoso segurar o aríete, essa arma podia ser colocada em ação algumas horas depois da chegada às muralhas da cidade.



A Intensidade da PANCADA (ou Intensidade do Golpe de Ariete), estava relacionada com o peso do tronco e a velocidade dos arremessos, em condições diretamente proporcionais, ou seja, quanto menor o peso do tronco, e menor a velocidade, implicaria em menor pancada.

Os Defensores

A parte mais vulnerável de uma fortificação era o Portão Principal, e este era o alvo do ataque inimigo, com a utilização do ariete. Portanto os “Arquitetos” do Forte deveriam reforçar esta instalação ou criar um mecanismo de defesa eficiente, além do lançamento de óleo de baleia aquecido; e a solução foi criar uma arquitetura que impedisse o manuseio do ariete (veja a ilustração), onde a porta principal só tem acesso para quem entra pela lateral, assim o problema foi resolvido.

Forte dos Reis Magos em Natal RN - Brasil

A Inércia

Todo corpo tem a propriedade de manter o seu estado de movimento, isto é se está parado sua tendência é continuar parado. Se estiver em movimento sua tendência é manter-se em movimento, quando qualquer ação tende a alterar o seu estado original.

O Exemplo mais simplista para entendimento da inércia é de um homem em pé dentro de um ônibus. Se o ônibus está parado o estado do homem é parado e ele tende a manter esta situação quando o ônibus “arranca” , sendo portanto impelido para traz. Já com o corpo em movimento a sua tendência é manter este estado indefinidamente, sendo impelido para a frente quando o ônibus freia.

Pense agora em uma tubulação, onde seu interior está preenchido por um liquido impulsionado por uma bomba; O liquido está em movimento, o seu estado de movimento pode ser alterado quando voluntariamente desligamos a bomba, ou quando há falhas no sistema de alimentação elétrica. Lembre do cidadão no ônibus, da mesma forma quando desligamos a bomba, o liquido continua sendo impulsionado para frente, devendo percorrer uma distancia em função da sua velocidade inicial, e como está confinado dentro de um tubo, provoca um vácuo no comprimento da distancia percorrida.

Decorrido alguns segundos, e por falta de uma força para continuar impulsionando o liquido, este para, ou seja, sua velocidade é igual a zero.

Neste instante o que temos: Uma bomba parada (Nosso Castelo),... Um trecho de tubo sob o efeito do vácuo,... e um imensa coluna liquida com velocidade igual a zero (Nosso Tronco de Madeira)
Como sempre bombeamos para cima, o que irá ocorrer? Lógico pelo efeito da gravidade toda coluna de água ( Nosso Tronco de madeira) vai retornar, e dar uma grande pancada na bomba, dar um grande golpe de ariete. Se o tubo e a bomba estiverem “preparados” vai resistir, e o inimigo não causará nenhum dano, caso contrário irá explodir a bomba e a tubulação, pelo efeito do golpe de ariete, (Ou golpe da coluna de água).

No Próximo segmento: Calculando o Valor da PANCADA , e Dimensionando a Fortificação


sexta-feira, 23 de abril de 2010

CAVITAÇÃO o inimigo número 1

CAVITAÇÃO

No movimento da água, quando há queda de pressão, aparecem bolhas de vapor que possuem vida mínima de (0.006 seg.), o colapso destas bolhas atuam de forma destruidora nas paredes metálicas. A primeira implicação que ocorre é que durante o desaparecimento das bolhas junto ao metal, aparecem pressões localizadas da ordem de centenas de atmosfera; sendo inúmeras as bolhas que continuamente estão entrado em colapso pode-se imaginar uma verdadeira martelagem na parede metálica, este fenômeno possui freqüência que varia de 600 à 25.000 CPS.
Sendo um fenômeno indesejável deve-se procurar evitar as condições que levam ao seu inicio, ou seja devemos manter uma pressão interna em todos os pontos da sucção superior a pressão de vapor (NPSHd > NPSHr).











NSPH (NET POSITIVE SUCTION HEAD)

-Definições

NSPHrequerido

Consta nos catálogos das bombas, e é determinado em testes de laboratório, representa a energia necessária requerida do liquido parra chegar até o rotor onde irá ganhar energia para se recalcado.

NSPHdisponível

NSPH disponível é uma característica do sistema e é a energia que o liquido possui num ponto anterior ao flange de sucção. Pode ser calculado pela expressão: ( Em caso de poços abertos) (m . c . a)

NPSH = ± Z + (( Pa – Pv )/ צּ) * 10 – h f s

Sendo
Z = Altura de Sucção (m)
Pa = Pressão Atmosférica local (mca)
Pv = Pressão de vapor na temperatura de bombeamento
צּ = Peso especifico (água = 1,0) (m)
hf = Perda de carga na sucção (m)

GRAFICO PARA A CAVITACAO

Para gerar o gráfico para comparação entre NPSHr e NPSHd, utiliza-se o sistema de eixos cartesianos, com a projeção da vazão no eixo X e os NPSH no eixo Y.
O primeiro ponto do NPSHd é obtido com a vazão zero ou seja hs = 0 que define uma reta horizontal paralela a eixo das vazões, os demais pontos da função hs = f (Q) do valor constante da ordenada correspondente ao NPSHd para Q = 0, esta função na maioria dos casos é quadrática e da forma hfs = K . Q^2.












O NPSHr é uma característica do equipamento e fornecido pelo fabricante:

Recomendações Importantes Relativo à sucção

a) . – Evitar turbilhonamento no poço de sucção
b) . – Limitar ao máximo de 2,0 m/s a velocidade de entrada do crivo
c) . – Propiciar submergencia mínima do crivo para evitar a entrada do ar.

H =2.5 x D+ 0.10 m

( H= Altura NA min. )

d)– Evitar descarga acima do crivo
e) - Garantir o mínimo de comprimento para a sucção
f) – Evitar o emprego de tês em sucção onde é inevitável o barrilete.
g) - Bomba trabalhando no inicio da faixa, com baixa pressão e alta vazão;
h) - Existência de altura negativa de sucção;






Fatos que devem ser sempre lembrados:

Uma bomba não cria pressão, ela só fornece fluxo. A pressão é justamente uma indicação da quantidade de resistência ao escoamento.


A Pressão Atmosférica é a responsável pela entrada do fluído na sucção da bomba. Quando a altura de sucção for superior a 8 metros (ao nível do mar), a Pressão Atmosférica deixa de fazer efeito sobre a lâmina d'água.

Se tiveres que tratar com água, consulte primeiro a experiência e depois a razão. (Leonardo da Vinci)






SE: NPSHd > NPSHr




A bomba nestas condições funcionará normalmente, porém, deve-se evitar:




1. Aumento da vazão;


2. Aumento do nível dinâmico da captação;


3. Aumento da temperatura da água.


FENOMENOS ESPECIAIS DA SUCÇÃO

- Vórtice no poço de sucção

Ocorre quando o poço de sucção não esta convenientemente dimensionado e não há recobrimento da entrada do tubo de sucção. O vórtice carreia ar que causa a perda de escorvamento ou redução em até 25% da vazão inicial ou normal.

- Liberação de ar dissolvido

Na água quando há uma redução de pressão na tabulação de sucção, o ar e outros gases dissolvidos na água têm a tendência de liberar na forma de pequenas bolhas.
Para evitar o seu acumulo na tubulação deve ser projetado convenientemente a sucção sem que haja pontos favoráveis para o seu acúmulo.

- Pré Rotação



O escoamento da água na tubulação de sucção das bombas tem tendência a uma rotação, que é introduzida pelo movimento do rotor da bomba e que se chama “Pré rotação “. Este fenômeno já é previsto pelo fabricante no projeto do rotor. Porem se forem introduzidas curvas ou outros dispositivos que se afastem do desenho convencional da sucção alterar-se-á a pré rotação então à entrada de água no rotor que deveria efetuar-se sem choque e segundo angulo ideal para a vazão especificada irá ocorrer segundo a direção inconveniente, havendo ruídos e vibrações, tal como acontece quando há cavitação .

FENOMENOS BÁSICOS DA SUCÇÃO

- SOLUBILIDADE DOS GASES NA ÁGUA

À pressão e temperatura normais, a água é capaz de manter ar em dissolução até cerca de 2% de seu volume. O mesmo acorrendo com outros gases.
“Designa-se por coeficiente de solubilidade a relação entre o volume máximo do gás que pode ser dissolvido e o volume do liquido dissolvente. Na tabela a seguir são apresentados os coeficientes de solubilidade de gases (m3 de gás a 0° C e pressão atmosférica normal, que podem ser dissolvidos na água.


Gás Volume em m3 de gás que pode ser dissolvido em 1 m3 de água
Hidrogênio 0.023
Azoto 0.026
Ar 0.029
Óxido de Carbono 0.030


Oxigênio 0.053
Cloro 5.00

Estes gases são libertados quando ocorre a cavitação onde há uma diminuição de pressão.


TENSÃO DE VAPOR DE AGUA

Tensão de vapor é a pressão exercida pelo vapor em determinado espaço. O espaço diz-se saturado quando não comporta mais vapor.
A tensão de vapor de água saturado aumenta com a temperatura, tornando-se igual à pressão atmosférica no ponto de ebulição ver tabela.

Tensão de vapor de água em função da temperatura

T° ( °C) Pv / (Altura Equivalente em M.C.A)
0 0,062
2 0.072
20 0.238
25 0.323
30 0.433
40 0.752
100 10.332


Pressão atmosférica em função da altitude

Altitude em metros Altura Equivalente em M.C.A
0 10.33
300 9.96
600 9.56
900 9.22
1200 8.88
1500 8.54








sexta-feira, 19 de fevereiro de 2010

VÓRTICE

BOMBEAMENTO DE FLUIDOS
VÓRTICE O INIMIGO NÚMERO 2

Um vórtice (ou vórtex) é um escoamento giratório onde as linhas de corrente apresentam um padrão circular ou espiral. São movimentos espirais ao redor de um centro de rotação.
Ele surge devido a diferença de pressão de duas regiões vizinhas. Quando isso ocorre o fluido tende a equilibrar o sistema e flui para esta região mudando, eventualmente, a direção original do escoamento e, com isso, gera vorticidade.
Eles são encontrados nos mais diversos locais da natureza, como correntes circulares de água vindas de marés conflitantes, como quando se mexe uma xícara de café, uma ilha no meio do oceano, furacões, tornados ou efeitos de ponta de asa. Este último é muito estudado pela indústria aeronáutica, pois sua geração aumenta o arrasto da aeronave. Esse efeito recebe o nome de arrasto induzido e é minimizado pela presença de empenamentos e winglets, que dificultam o deslocamento de ar.
Tecnicamente um vórtice pode ser qualquer escoamento circular ou rotacional que possui vorticidade. Vorticidade é um conceito matemático utilizado na dinâmica dos fluídos. Ela pode ser entendida como a quantidade de circulação ou rotação de um fluido por unidade de área de um ponto no campo de escoamento.
No estudos atmosféricos, vorticidade é uma propriedade que caracteriza a rotacionalidade em grande escala das massas de ar. Se a circulação atmosférica é aproximadamente horizontal, a vorticidade é aproximadamente vertical.


É sempre interessante verificar a direção que um fluído de vórtice toma, ou no sentido horário ou no anti-horário, muito depende da força que o provocou, mas em condições autônomas, ele sofre influência da rotação do planeta, fazendo com que os vórtices naturais do hemisfério norte girem no sentido anti-horário, e os do hemisfério sul no sentido horário. Jamais foi registrado um furacão que transpassasse o equador, porém se as forças que o criaram forem imensas, provavelmente ele se dissiparia tão logo se aproximasse dessa linha imaginária.
Quando o vórtice ocorre na entrada do crivo de uma bomba, o sistema perde rendimento, com significativa redução de vazão, portanto os projetos de bombeamento devem ser elaborados com prevenção para este problema, que identificamos como o inimigo número 2, das elevatórias. No video podemos observar um vórtice gerado pela passagem de água em uma galeria na estrada de Barão de Melgaço, é muito comum o vórtice ocorrer em captações flutuantes, quando temos forte correntezas, e baixa submergencia. O inimigo número 1, falaremos em nossa próxima postagem.

quarta-feira, 20 de janeiro de 2010

PIADA COM PREFÁCIO


PIADA COM PREFÁCIO


Prefácio são as palavras de esclarecimento, justificação ou apresentação, que precedem o texto de uma obra literária, e até de uma piada; preâmbulo, prólogo, prelúdio, preliminar, introdução, exórdio.
Resumo: Muitas vezes temos que contar uma história para que o interlocutor entenda a nossa piada e de um sorriso legal.

A nossa história começa com uma bomba, sim uma bomba, não aquelas dos aiatolás, mas as que têm em nossa residência, para elevar a água até a caixa d´água quando a empresa responsável pelo abastecimento de água não garante a pressão mínima estabelecida nas normas técnicas, e também aquelas grandes bombas utilizadas nas empresas de saneamento.
Cada bomba construída tem a sua identidade própria, ou seja, todas as informações inerentes a sua vazão, altura de recalque, potencia, rendimento hidráulico, energia necessária na sucção, são reveladas por meio de sua CURVA CARACTERÍSTICA, representada abaixo.


Esta curva é a identidade da Bomba: zpy-123 e de posse desta CURVA é possível identificar as condições de funcionamento da bomba, comparando com os dados colhidos em campo com técnicas de medição de vazão e pressão. Esta é a mesma condição das adutoras, que a semelhança das bombas tem também a sua curva característica, que trataremos em outro texto.

Na montagem das bombas são utilizadas peças especiais de diversos materiais, como PVC, Ferro Fundido, Aço entre os principais.



Dentre estas peças da montagem, destacamos as curvas em ferro fundido com diâmetros de 25 mm a alguns metros de diâmetro, sendo que em Mato Grosso, a maior instalação de bombas para abastecimento público é da Eta Tijucal onde a adutora de água bruta possui curvas de 1.200 mm em Ferro Fundido, e com peso de 1.750 Kg. O mais comum nas instalações são curvas com diâmetros entre 100 mm a 600 mm.

A PIADA

Em uma cidadezinha do interior, o Ulisses, (Zé mané amigo do prefeito) toma posse como gerente do serviço de abastecimento de água da cidade; e como acontece nas estatais, não recebe nenhum treinamento, e vira chefe de um serviço que ele só conhecia o produto final que era a água tratada que chegava a sua casa. E para seu azar uma bomba montada em uma área vital do sistema ‘deu pau’ na sua primeira semana de trabalho. Sem problema pensa, ligo a reserva, e vou procurar socorro na capital.......pega o telefone e liga.
- Bom dia, gostaria de falar com o engenheiro responsável pela manutenção dos equipamentos aqui de nossa cidade.
(espera alguns minutos, e do outro lado atende o Dr. Pedro.
- Bom dia, qual o seu problema?
- Dr. Estamos com a Bomba de nossa captação pifada, e precisamos de socorro pois estamos funcionando precariamente a reserva, e ela pode ‘dar pau’ a qualquer hora.
(acreditando estar falando com o chefe anterior, responde)
- Positivo, temos algumas bombas no estoque, e para selecionar uma que possa atender as condições locais, preciso que você me envie a curva desta bomba, que esta com problema.
- Ok, Dr. Vou amanhã à capital e posso levar pessoalmente.

No dia seguinte:

- Bom dia Dr., Sou o Ulisses da cidade de politicalha, que te ligou ontem.
- Sim estou sabendo, trouxe a curva da bomba que lhe pedi?
- trouxe sim Dr. deu um trabalhão danado, tivemos que trabalhar a noite toda, ta lá no caminhão, precisa de dois homens para carregá-la.

SORRIA.............

(O cabeça de bagre, desmontou a tubulação e trouxe a curva de ferro usada na montagem, ele ainda não sabia que a sua bomba tinha identidade, e que esta estava no arquivo de cadastro dos equipamentos)

Já vi cada uma, mas lavar filtro com pé de galinha, esta é demais..........

terça-feira, 5 de janeiro de 2010

ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE O ESGOTAMENTO SANITÁRIO DE CUIABÁ

Este texto foi escrito em 1.983, e datilografado em uma máquina Olivetti nas dependências da saudosa Gercap (Gerencia da Capital) sediada no bairro do Porto, próximo a feira municipal. O objetivo na época foi uma publicação no Jorsan (Jornal da Sanemat). A maior motivação era questionar os investimentos em esgoto quando não tínhamos universalizado o abastecimento de água na cidade de Cuiabá. Nesta época discutia-mos o projeto da atual Ete Zanildo Costa Macedo, e não vislumbravá-mos um PAC do esgoto, e a cidade crescia exigindo investimentos em água. Porém como crônica informativa o assunto continua atual............vaia nos Homens, e viva aos Peixes, o Rio Cuiabá e as Bactérias, pois confesso que ao encontrar este texto em meus arquivos, e relendo-o verifiquei que o assunto é mais latente que antes, a história é a mesma, evoluímos muito pouco ou quase nada.



PARTE 1 - O HOMEM, OS PEIXES, O RIO CUIABÁ, E AS BACTÉRIAS.

Durante muito tempo tivemos a oportunidade de observar a oscilação do tema Esgotamento Sanitário e dependendo do Emissor o assunto ganha as páginas dos jornais e os minutos preciosos da TV, com conotações catastróficas para os habitantes do rio e para a população cuiabana; são pontos de vista apoiados em um tema onde o desconhecimento fomenta a criatividade e a imaginação na sua abordagem, gerando hipóteses sem nenhum embasamento Científico; e para tentar-mos eliminar alguns paradigmas inerentes ao assunto, recordaremos inicialmente alguns aspectos biológicos relacionado com a questão.
O Meio Ambiente abriga três formas de vida em função da temperatura reinante. São elas; a vida latente, oscilante e continua os peixes se enquadram no grupo de vida oscilante, visto que, suportam até -15°C, são animais de sangue frio ou heterotermos; nós ao contrário para curtir-mos um calorzinho cuiabano e um friozinho da Chapada dos Guimarães, estamos enquadrados no grupo de vida contínua (de sangue quente) ou homeotermos.
Agora se o assunto é Oxigênio no Meio Ambiente a vida pode ser Aeróbica ou Anaeróbica, ou seja, os seres vivos podem na presença de oxigênio ou intoxicar-se e morrer, ou viver de forma saudável.

O oxigênio pode estar presente tanto na Atmosfera que é o oxigênio que respiramos, ou em meio líquido nos rios e lagos, do qual os peixes respiram, somos portanto de vida Aeróbica a mesma dos peixes, só que cada um a sua moda e no seu habitat; um retira o oxigênio que precisa do ar e o outro da água; e finalmente no que concerne à Alimentação, os seres vivos podem ser Autótrofos e Heterótrofos, os primeiros sintetizam a matéria orgânica que precisam através da fotossíntese ou através da Quimiossintese, onde a matéria orgânica é sintetizada usando a energia da oxidação de matérias inorgânicas realizado por Nitrobactérias e Ferrobactérias. Neste quesito nós e os peixes somos da família dos heterótrofos. Distinguem-se ainda nos seres heterótrofos aqueles que retiram a matéria orgânica que precisam de organismos mortos que são os Saprófitas e aqueles que retiram alimentos de organismos vivos que são denominados Parasitas.
Importante é ainda destacar a relação entre os seres vivos de mesma espécie que se aglutinam em Colônias ou Sociedade; no primeiro caso os indivíduos só podem viver juntos, onde o exemplo mais comum é o das bactérias e no segundo caso, a aglutinação ocorre apenas pelo instinto de associação que pode ser Individualista como nos cardumes, rebanhos e manadas, e Coletivistas como as abelhas, formiga e cupins.
Vamos considerar os três agrupamentos de vida que irão interagir-se quando o Assunto é o Esgoto Doméstico, são eles:

a) - O homem;
b) - Os peixes e seu meio ambiente (O Rio Cuiabá);
c) - As colônias de bactérias.

O Homem, os Peixes e o Rio já são nossos velhos conhecidos, sendo possível vê-los diariamente e avalia-los de várias formas. Resta, portanto as famosas Bactérias Coliformes, sim famosas, está em todos os bate papos, todos falam a seu respeito, e apenas uns poucos tiveram o “privilégio” de vê-las e entende-Ias vamos, portanto tentar desvendar este mistério.


OS COLIFORMES - ESSES DESCONHECIDOS

Para iniciar-mos neste novo mundo desconhecido, vamos primeiro saber o que é um Coliforme?

Em termos bem práticos, definimos Coliformes como sendo toda bactéria capaz de fermentar e produzir gás em 48h e a 37°C quando semeada em caldo lactosado em condições aeróbicas. As bactérias do grupo coliformes são divididas pelos sanitaristas em duas espécies:

- Escherichia Coli (fecal); e
- Aerobacter Aerogenes (do solo).

Estudos demonstram que:

Menos de 4% do Grupo dos Coliformes Fecais (Escherichia Coli) são patogênicos, ou seja, são capazes de produzir doenças.

É desaconselhável a fixação de uma proporção entre coliformes totais e fecais.

‘Se não estiver ocorrendo nenhum caso de diarréia infantil a variedade patogênica é de 0% (zero por cento)

Não existe nenhuma relação entre um elevado número de coliformes e casos de doenças devido ao banho em águas poluídas.

Comparado com os riscos possíveis como queimaduras de sol, intoxicação alimentar com ingestão de peixes deteriorados. “A ocorrência de contrair doenças através de banhos em águas poluídas” é insignificante a menos que surjam evidencias epidemiológicas.

No existe nenhum relato em que o banho em águas do mar contaminadas por esgoto consiste em sério risco para a saúde.

Quando falamos em Poluição de um rio, devemos nos posicionar na escolha do ângulo sob o qual o problema é encarado. A Poluição é uma espécie de monstro de muitas caras, e o especialista, ao enfrentá-lo vê somente uma dessas caras de acordo com a posição em que se coloca, ou dos objetivos que tem em vista. Daí os desentendimentos entre ecologistas, piscicultores, sanitaristas, políticos e o cidadão comum. Para o cidadão comum, a água poluída é aquela que se apresenta Suja, pela presença de substâncias putrefatas e mal cheirosas, prevalece no seu conceito o aspecto estético da água, este cidadão não concebe a possibilidade de uma água limpa, transparente e fresca estar poluída. Matar peixes, e produzir nuvens de pernilongos, assim como não concebe que uma água colorida, com sabor desagradável e opaco não esteja poluída e não ser nociva á saúde.
Os sanitaristas estão impregnados pelo conceito de poluição ligado à transmissão de doenças. Relacionam o índice de coliformes à presença de elementos tóxicos, e tudo que prejudica as qualidades estéticas da água são seus inimigos mais visados, e quando o assunto é tratamento de esgoto, os seus objetivos imediatos são a eliminações total de bactérias e a estabilização total da matéria orgânica, pois ao ser lançado no rio, poderá alterar suas características de potabilidade com produção de sabor, odor e redução de oxigênio.
Ao Piscicultor, nem o sabor, nem o odor, nem a cor e nem o número de coliformes constituem valores negativos á qualidade da água, e portanto não podem ser tomados como denunciadores de poluição. Uma intensa cor verde e repugnante para quem bebe a água é até desejável, pois isto é devido ao Plâncton que é alimento básico dos peixes. Ao contrário do sanitarista que tem pavor dos sais de nitrogênio e fósforo, porque favorecem o desenvolvimento de algas, o piscicultor costuma, na prática ‘adubar` as águas com nitratos e fosfatos e com excrementos de aves e bovinos, para ele, água poluída é a que possui pouco oxigênio, ou substância tóxica para os peixes.

A matéria orgânica somente é nociva quando “rouba” excessivamente o oxiqênio dos Rios e Lagos, enquanto que é mais nocivo o zinco dos revestimentos de canos galvanizados, o cobre que os sanitaristas controlam as algas e o cloro que é lançado no rio e que mata a alimentação dos peixes e até o próprio peixe.
O ecologista entende como poluição toda alteração de natureza física, química, biológica e hidrológica que desequilibra o ciclo biológico normal, contribuindo para alterar a composição Faunistica e Floristica do meio. Este conceito não tem um objetivo prático e não visa a proteção da água no sentido de uma reutilização qualquer, não leva ainda em consideração as preferências ou a saúde do homem.
Para o ecologista, a introdução de uma água cristalina e com muito oxigênio, em um rio pantanoso, pobre em oxigênio e rico em metana constitui poluição, uma vez que o oxigênio em excesso destruirá a flora anaeróbica produtora de metana e outras consequências, alterando o ciclo biológico natural; seria o caso de poluição de um rio não poluído por outro rio não poluído.

Concluímos, portanto que:

· Água Poluída não é Sinônimo de água suja

· A poluição é fenômeno que ocorre também em águas de boas características estéticas.

· A poluição pode não existir em águas que nos apresenta com péssimas características estéticas.


Em nossas considerações sobre o esgoto doméstico dado as circunstâncias do meio prático envolvendo o homem o rio e os peixes, definimos, Poluição como qualquer alteração Ecológica ou desequilibro Biológico que tenha como conseqüência a destruição ou impossibilidade de criação de peixes e que comprometa a utilização das águas para fins de recreio e uso sanitário para abastecimento público.

Quando se introduz substâncias e organismos nocivos no meio denominaremos contaminação. Assim quando ocorre o lançamento de fezes com o vírus da Cólera o meio líquido ficou Contaminado com este elemento estranho ao meio.

Quando se trata de esgotos sanitários devemos considerar como principais elementos poluidores do rio os seguintes parâmetros:

a) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) - Este é o principal parâmetro de medida de poluição de um rio, e representa a capacidade que a carga orgânica de esgoto tem de consumir o oxigênio do meio líquido onde é lançado.

b) Sólidos Decantáveis (SD) - Representa a capacidade de assoreamento do rio pela quantidade de sólidos que se decanta e é trazido pelo efluente de esgoto.

c) Sólidos em Suspensão Total (SST) - Representa a capacidade do esgoto de alterar a turbidez do rio, prejudicando os processos biológicos de fotossíntese ou de consumir o oxigênio do mesmo se os sólidos em suspensão forem de materiais voláteis.

e) Nutrientes (sob a forma de Nitrogênio (NO3) ou Fósforo (PO4) - Estes nutrientes em doses elevadas acarretam um crescimento desequilibrado de seres produtores de uma cadeia alimentar causando o processo de Eutrofização. O número de coliformes encontrados no rio não guarda nenhuma correlação com estes parâmetros indicadores de Poluição e muito menos de Contaminação, portanto fazer diagnósticos utilizando apenas, coliformes como indicador de poluição deve ser reconsiderada, pois a existência de coliformes indica apenas que existe um despejo orgânico, não estéril, e estranho ao corpo receptor.

Mas afinal para que servem estes agora conhecidos coliformes?

Onde houver presença de animais de sangue quente existirá a presença de coliformes, sendo que a qualidade do ambiente onde vive estes animais pode ser aferida com a utilização da medição de coliformes que se torna a principal função dos mesmos, ou seja, a de Controle de Qualidade do Ambiente.

Em qualquer levantamento sanitário de um corpo receptor, sempre que neste corpo receptor houver a contribuição de despejos orgânicos não estéreis, invariavelmente o número de coliformes se alterará, denunciando a presença destes despejos. Deve-se analisar a partir desta informação se o despejo é ou não prejudicial ao corpo receptor. Se o despejo for o efluente de uma lagoa ou estação de tratamento de Esgoto o número elevado ou não de coliformes não tem o menor significado em termos de “Poluição“.
Os coliformes podem ainda ser utilizados para a modelagem de rios quanto a qualidade da água, e na medição do Parâmetro T-90, que corresponde ao tempo necessário para que 90% das bactérias seja inativada pelas condições adversas encontradas na massa liquida. A medição de coliformes deve ainda ser utilizada para checar as estações de tratamento de esgoto quanto ao comportamento da população bacteriana, definindo a eficiência da estação.
Conclui-se, portanto que não existindo nenhuma correlação entre coliformes e os parâmetros indicadores de poluição, estes devem ser medidos apenas para detectar que existe o despejo ( poluidor ou não), estranho a natureza do corpo receptor.

Quando o assunto é contaminação, os coliformes têm ainda menores possibilidades de serem considerados como indicadores. Porém as facilidades de sua análise e o seu agrado pela maioria dos sanitaristas, têm acarretado prejuízos, a programas de recreações aquáticas e gastos em Projetos e Construções de unidades de tratamento desnecessárias, assim como tem impedido Programas de Pesquisas de verdadeiros e confiáveis indicadores de Contaminação e Poluição. É tempo de mudar.

E viva os Coliformes.


PARTE 2 – O PODER DO RIO

O esgoto bruto gerado na cidade pode ser oriundo basicamente de uma das seguintes fontes:

- Origem fecal;
- Lavagem de domicílios, hospitais, escolas, restaurantes, hotéis...
- Águas de chuva;
- Poeiras;
- Fertilizantes;
- Pesticidas de jardins; hortas
- Óleos e graxas;
- Indústrias (farmácia, papel, carne).
- etc.

A exemplo do lixo interessa a cada cidadão descarta-lo o mais distante de sua residência, afinal, o esgoto é um subproduto nauseante. Para resolver este problema a solução mais comum é a sua coleta em uma fossa onde os sólidos são retidos e ocorre a infiltração do resíduo líquido no solo através de sumidouros; este sistema consiste em soluções individuais e até coletivas de Fossas e Sumidouros cuja construção é de domínio popular.
Nos aglomerados urbanos com alta densidade e em regiões de baixa capacidade de infiltração no solo, este fica saturado e o esgoto aflora, gerando uma condição insalubre. A solução adotada, portanto é a de coleta do efluente das fossas e o seu lançamento em um curso dágua; Ao ser lançado no rio o esgoto ”agride” o meio ambiente aquático que “reage“ buscando auto depurar-se, assim é possível reconhecer quatro zonas distintas, ao longo do curso d’água que recebe forte contribuição de esgoto, que são:

- Zona de degradação;
- Zona de decomposição ativa;
- Zona de recuperação;
- Zona de águas limpas.

A Zona de Degradação - ou primeiro estágio de impacto entre o esgoto e o rio, caracteriza-se por uma água turva de cor acinzentada com depósito de sólidos que atrai uma densidade muito grande de peixes em busca de alimentos. Neste estágio ocorre a proliferação bacteriana constituída de bactérias aeróbicas que se alimentam da matéria orgânica utilizada para sua oxidação.
O oxigênio dissolvido (02) nesta zona reduz a 40% de saturação, e o gás carbônico se eleva, assim como o teor de compostos nitrogenados e de amônia.
A DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) ou o poder do esgoto em retirar oxigënio do rio, atinge o pico máximo neste ponto de lançamento, decrescendo em seguida; em contrapartida as algas são raras por falta de luz cuja penetração é dificultada pela turbidez elevada, e pela presença de substâncias tóxicas e falta de oxigênio á noite. Este ambiente é propicio ainda para que as bactérias do grupo coliformes, as de vida livre no esgoto, os fungos e protozoários, principalmente os ciliados atinjam o auge de desenvolvimento.
A fase seguinte, é caracterizada como Zona de Decomposiçào Ativa.

Esta zona é reconhecida apenas quando ocorre forte carga de esgoto e caracteriza-se por apresentar uma acentuada cor cinza com depósito de Iodos escuros no fundo e ativo mau cheiro. Na parte média da zona de decomposição ativa o oxigênio pode ser integralmente consumido pelas bactérias, fungos e outros organismos aeróbicos instalando-se, portanto condições de Anaerobiose (falta de oxigênio) em toda massa d’água nos pontos de maior concentração de Iodo orgânico. Com o desaparecimento da vida aeróbica, surge em seu lugar uma flora e fauna com respiração intramolecular, ao que da origem ao desprendimento de bolhas contendo gases como metano, gás sulfídrico, mercaptanas etc., que são responsáveis pelo mau cheiro do ambiente séptico. Nesta zona observa-se ainda:

· - O nitrogênio ainda é encontrado em grandes quantidades na forma orgânica com predominância de amônia iniciando sua oxidação em nitritos.

· - As bactérias coliformes diminuem rapidamente no decorrer desta zona principalmente as patogênicas e fecais em geral devido à presença de bacteriófagos que parasitam as bactérias.

· - A água limpa é o maior antisséptico contra as bactérias, matando-as rapidamente.

· - Nesta região os bacteriófagos destroem os bacilos desentéricos, tifícos, paratificos, além do escheria colil. Nesta depuração bacteriana pelos bacteriófagos surgem outros aliados como a luz e a precipitação de partículas que são arrastadas para o fundo, bem como a ausência de nutrientes para as bactérias de vida livre.

· - Ocorre ainda uma elevação de protozoários, vermes tubeficídios e larvas de insetos resistentes a falta de oxigênio tais como os sirfídios e quironomídeos.

A terceira zona de auto depuração do rio é a zona de recuperação ativa que se inicia quando o teor de oxigênio dissolvido atinge 40% de saturação até o seu valor normal. Ocorre a medida que a matéria orgânica se oxida e a DBO se reduz havendo em conseqüência um saldo de oxigênio introduzido pela atmosfera na superfície líquida, e por organismos fotossintetizantes que já proliferam com vigor nesta zona. Observa-se ainda:

· - As águas clareiam e os depósitos no fundo já são mais graúdos, não havendo presença de gás nem mau cheiro.

· - Entre os compostos de nitrogênio predominam os mais oxidados como nitritos e nitratos porém pode ainda ser encontrados amônia.

· - Esta zona é de alta mineralização.

· - Com a oxidação do nitrogênio, fósforo e enxofre são gerados substâncias estáveis como fosfatos e sulfatos que provocam uma intensa fertilização do meio possibilitando um grande desenvolvimento de vegetais fotossintetizantes como algas e outras plantas garantindo a alimentação adequada de toda série de animais que habitam a água doce.

· - As bactérias se reduzem assim como os protozoários que se alimentam destas.

· - Surgem as algas em intensa reprodução, primeiras as azuis na superfície e margens depois as flageladas verdes.

· - Os rotiferos e microcustáceos têm o seu máximo desenvolvimento.

· - Grande número de larvas de quironomídeos além de moluscos e muitos vermes desenvolvem-se em grandes quantidades servindo de alimentos aos peixes mais tolerantes que começam a aparecer.


E finalmente fechando o circuito de autodepuração do rio, surge a Zona de Água Limpa, onde o rio atinge as condições originais de oxigênio dissolvido, DBO, e índices bacteriológicos antes do lançamento. Estas águas devido ao processo de auto depuração tornam-se mais férteis que antes de receberem o esgoto, aumentando portanto a sua produtividade dando origem a fenômenos de floração e superpopulação de algas que conduz a uma supersaturação de oxigênio (02), havendo ainda a predominância de compostos minerais completamente oxidados e estáveis.
Nesta zona as algas alimentam os protozoários, estes os rotiferos, crustáceos e larvas de insetos dos quais se alimentam os peixes.

É Restabelecido Portanto o Ciclo Biodinâmico Normal do Manancial.

Concluímos, portanto que o rio aceita o lançamento de esgoto bruto, exige apenas que as condições a seguir sejam observadas:

· a) - O lançamento doméstico seja inerte PH variando de 5 a 9 o que representa o retorno das águas de abastecimento público.

· b) - Temperatura ambiente menor que 400 a 500 C.

· c) - Baixo teor de sólidos sedimentáveis (menor que 1 mililitro).

· d) - Vazão inferior a 50% do manancial.

· e) - Teor de óleos minerais menores que 20 mg I litro

· f) - Teor de óleos vegetais e gorduras animais menores que 50 mg I litro

· g) - Ausência de sólidos em suspensão
.
Observando as condições de auto depuração do rio recomenda-se a manutenção de lançamentos isolados isto é, deve-se evitar grandes concentrações pontuais. Contribuindo para que o ciclo de autodepuração ocorra em uma distância relativamente pequena. E às vezes imperceptível aos desavisados.

E Viva o Rio.


PARTE 3 – O PODER DO HOMEM

Buscando garantir uma excelente qualidade ao rio o homem desenvolve tecnologias para o tratamento dos esgotos das cidades e impõe regras severas de lançamentos e de qualidade das águas que supera a sua capacidade de cumpri-Ias, exigindo para tal fim um volume de recursos em alguns casos incompatíveis com os benefícios gerados ao meio ambiente.
Ao rio foi atribuída uma classificação definida pela presença de coliformes, DBO, turbidez, cor, PH e 0D. Assim as águas de classe especial não devem ter nenhum teor de coliformes isto é, compara-se com as águas efluentes das estações de tratamento. E as demais com a deteriorização dos índices são classificados em classe II, III, IV, e fundamentados apenas na concentração de coliformes no ponto de lançamento alardea-se a necessidade de tratamentos onerosos sem levar em consideração a capacidade de autodepuração do rio. E obviamente a tolerância de esgoto que o mesmo pode receber. Os custos que envolvem um sistema de tratamento são muito elevados e, portanto devem ser Aplicados Nos Limites Da Necessidade, não podemos ser sentimentalistas com o rio, temos sim que adequar o tratamento em função de estudos despojados de fisiologismos e apoiados na técnica, buscando a racionalidade; assim o dimensionamento da Estação de Tratamento de Esgoto Sanitário deverá contemplar, alguns dos seguintes processos

· Tratamento Preliminar: Onde serão retirados do esgoto os sólidos grosseiros, como lixo e areia, por meio de processo físico de gradeamento e desarenador.

· Tratamento Primário: Propiciará a redução de parte da matéria orgânica presente no esgoto, removendo os sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes. A remoção poderá ser por meio de processo físico de decantação em Reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente, e o lodo resultante ser retirado do fundo do RALF, através de tubulações e encaminhado aos Leitos de Secagem. Sendo que a parte líquida deverá ser recirculada para o RALF.

· Tratamento Secundário: Removerá a matéria orgânica e os sólidos em suspensão, por meio de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas, através de microorganismos – bactérias aeróbias, facultativas, protozoários e fungos. No processo anaeróbio os microorganismos presentes nos esgotos se alimentam da matéria orgânica ali também presente, convertendo-a em gás carbônico, água e material celular. Esta decomposição biológica do material orgânico requer a ausência de oxigênio e outras condições ambientais adequadas como temperatura, pH , tempo de contato etc. Para esta fase de tratamento poderá ser projetado um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) – Onde a biomassa cresce dispersa no meio e não aderida como nos filtros. Esta biomassa, ao crescer, forma pequenos grânulos, que por sua vez, tendem a servir de meio suporte para outras bactérias. O fluxo do líquido é ascendente e são formados gases – metano e gás carbônico, resultantes do processo de fermentação anaeróbia.

· Tratamento Terciário: Nesta fase serão removidos poluentes específicos (micronutrientes e patogênicos), além de outros poluentes não retidos nos tratamentos primário e secundário. Resultando em um tratamento de qualidade superior para os esgotos. Neste tratamento removem-se compostos como nitrogênio e fósforo, além da remoção completa da matéria orgânica. O processo de tratamento poderá ser por meio de Filtros Anaeróbicos, e polimento final com Wetlands construídas, que conferirá ao efluente final, total ausência de sólidos em suspensão e microorganismos patogênicos.

· Tratamento do lodo: Todos os processos de tratamento de esgoto resultam em subprodutos: o material gradeado, areia, escuma lodo primário e lodo secundário, poderão ser tratados para serem lançados no meio ambiente. O processo consiste na desidratação para remover a umidade, com redução do volume, em leitos de secagem.

· Controle Sanitário
O controle sanitário deverá ser feito mediante analises especificas, em laboratório a ser construído junto a planta de tratamento.

A seleção do método deve ainda estar apoiada na capacidade de manutenção com tecnologia e mão de obra local. Em geral as decisões do tratamento são predominantemente apoiadas pelos enfoques da mídia que exploram de forma sensacionalista o aspecto estético do lançamento, que na maioria dos casos se limitam a ocorrer na zona de degradação, onde o visual desagradável não representa nenhum prejuízo ao meio ambiente. E a confusão se instala quando ocorre a presença de organismos patogênicos no rio, visto que esta situação indica muito mais um problema de Saúde Pública do que de saneamento, tendo em vista que para que seja acusada sua presença é necessário que exista um portador na população contribuinte, como ocorreu com o vibrião colérico; que tem a sua transmissão primária pela ingestão de águas contaminadas por fezes ou vômitos e secundariamente pela ingestão de alimentos contaminados, mãos sujas e moscas, ou seja, problemas típicos de saúde pública e de praticas higiênicas simples e individuais.
È muito mais útil o investimento em tratamento de água e apenas a coleta e afastamento dos esgotos do que o seu tratamento mal planejado, porém quando este é exigido pelas condições ambientais deve-se definir o grau de tratamento em função da capacidade de autodepuração do rio, O rio é um aliado no processo, e alguns preciosismos no tratamento, como a cloração de efluentes com lançamentos imediatos no corpo receptor são muito mais maléficos às condições de vida do rio, do que o lançamento do esgoto bruto doméstico.

E apupos aos homens.

Jorcy Francisco de França Aguiar
Eng° Civil – CREA 874 I D – MT.

terça-feira, 29 de dezembro de 2009

UMA VISÃO DO RIO CUIABÁ

Parte 1 – Nível de Água do Rio Cuiabá de 1.966 a 2.008 – Cinco décadas

Para um resgate histórico do comportamento do Rio Cuiabá, buscamos as informações da Agência Nacional de Águas – ANA - Superintendência de Gestão da Rede Hidrometeorológica – SGH –por meio da Coordenadoria do Grupo de Validação dos Dados Hidrometeorológicos – GEINF cujos dados foram tabulados de forma a visualizar o comportamento da variação do nível do Rio Cuiabá na estação Rosário Oeste; onde destacamos os principais eventos durante um período de cinco décadas, dados em cm.

Período: Mínima Máxima

1.966 a 1.970 39 725

Data: 13-09-67 12-02-66

1.971 a 1.980 40 800

Data: 20-09-71 13-03-74

1.981 a 1.990 50 741

Data: 11-09-86 11-01-88

1.991 a 2.000 23 846

Data: 02-02-99 11-01-95

2.001 a 2.008 49 680

Data: 10-02-01 12-01-02

Neste período o Rio Cuiabá flutuou entre um nível mínimo de 23 cm em fevereiro de 1.999 e um nível máximo de 846 cm, em janeiro de 1.995, ou seja, o Rio possui uma elevada diferença entre o seu nível em período de estiagem e durante o período de cheia, sendo a predominância nos meses de setembro para as mínimas, e janeiro para as máximas. Esta é uma condição muito importante que deve ser considerada na elaboração de projetos de engenharia nas margens deste importante rio que banha as Localidades de Rosário Oeste, Acorizal, Guia, Cuiabá, Várzea Grande, Santo Antonio do leverger, e Barão de Melgaço.

Um dos principais efeitos desta variação está associado com a mudança do perfil longitudinal e transversal do Rio, por meio dos assoreamentos e erosões de barrancos com uma formação geográfica sempre diferente a cada enchente do Rio, e este efeito pode ser visualizada por meio das obras da extinta empresa de saneamento do estado de mato grosso – Sanemat; hoje administradas pela Sanecap e DAE Várzea Grande, conforme os registros visualizados a seguir:



Captação do Porto:

Esta captação foi a primeira construída no Rio Cuiabá, pela empresa EFLA – Empresa de Força Luz e Água do Estado de Mato Grosso, e está localizada próximo a feira do porto, tratava-se de uma captação que funcionava com bombas de eixo horizontal em poço seco transportando água bruta para a estação de tratamento localizada na rua Presidente Marques, hoje Eta 1, junto ao memorial José Luiz de Borges Garcia. Este complexo foi abandonado na década de 70, pois com a mobilidade do Rio, houve um “espraiamento” causando em conseqüência uma modificação na cota de mínima, impossibilitando assim a utilização de sucção positiva em decorrência da redução da submergencia necessária, a solução encontrada foi a utilização de flutuadores, que são mantidos até a data atual.

Captação de Várzea Grande

Na década de 60 a captação de Várzea Grande era semelhante a de Cuiabá, exceto a tomada que se fazia por uma tubulação que alimentava o poço de sucção. Esta captação devido a mobilidade do Rio, ficou em uma área atingida apenas nos períodos de cheia, e consequentemente teve que ser abandonada, e substituída por uma tomada direta no rio por meio de tubulões.


A captação construída pelo sistema de tubulão resistiu até o ano de 2.008, quando o DAE VG, projetou e construiu um novo lance de tubulões, objetivando ampliar a vida útil desta captação, que em períodos de estiagem exigia a instalação de bombas sobre flutuadores, buscando garantir a submergencia necessária para operação das bombas.

Estes registros mostram com clareza o comportamento do rio ao longo destas cinco décadas, e reserva surpresas com os seus picos de estiagem e enchentes. Assim as obras de engenharia devem ser planejadas de modo que possam ser operadas em qualquer época do ano, e com vida útil garantida em qualquer situação de nível.

Parte 2 – Vazão do Rio Cuiabá de 1.966 a 2.008 – Cinco décadas

Com a urbanização das cidades, a contenção de margens impede que o rio provoque mudanças naturais no seu leito por meio de erosão de margens; porem a ação de dragagens provoca uma constante mutação da área do perfil transversal do rio com o aprofundamento de canais, assim como o aumento do assoreamento decorrente do maior nível de desmatamentos em sua área de contribuição. A soma destes dois fatores como elementos fundamentais provocam “espraiamentos” e direcionamentos de fluxo com comportamentos hidráulicos atípicos. Assim o rio Cuiabá apresenta diversas formações do seu perfil em função do trecho que flui, e a semelhança de todos os canais fluviais apresenta ao longo de seu perfil longitudinal, uma distinção entre seus vários segmentos, comprovando assim a dinamicidade do sistema. O perfil longitudinal de um rio sofre contínuas alterações, devido às variações no escoamento e na carga sólida, o que acarreta muitas irregularidades no seu leito como as corredeiras e as depressões. Ao longo do canal, o rio tenta eliminar essas irregularidades, na tentativa de adquirir um perfil longitudinal côncavo e liso, com declividade suficiente para transportar a sua carga. Outros fatores influenciam no perfil longitudinal tais como a confluência de tributários, as variações na resistência à erosão do substrato rochoso, a erosão remontante por mudança brusca em nível de base à jusante ou ainda as deformações neotectônicas locais ou na bacia de contribuição.

Normalmente, os rios ao longo de seu curso possuem vários segmentos, trechos em equilíbrio (ajustados) e em desequilíbrio (desajustados). Neste contexto, os trechos em equilíbrio apresentam inclinações suaves e constantes no perfil longitudinal, já os trechos em

desajustes apresentam irregularidades ou mesmo deformações em seu traçado. Concluímos, portanto que a cada trecho do Rio temos um perfil único, e com formato em função das características de sua margem, e com uma área única medida em m2 (metro quadrado):

E com beleza impar, o Rio Cuiabá flui rumo ao pantanal, e a sua velocidade muda em função dos trechos em que percorre, dependente da sua declividade, e da largura dos canais fluviais. Quanto maior a declividade, maior será a velocidade de escoamento; Concluímos portanto que o Rio possui velocidades variáveis em função do trecho que percorre.

Já podemos então falar de Vazão, o que é?

Vazão (Q), do Rio Cuiabá, é a quantidade de água em volume (m3), que flui em uma unidade de tempo, geralmente avaliado em segundo, ou horas, assim temos a vazão expressa em m3/segundo, ou m3/hora. A vazão do Rio corresponde ao produto da área da secção do rio em m2, pela sua velocidade em m/s. ou seja a vazão é igual ao produto da área pela velocidade (Q=A x V), esta equação é denominada equação da continuidade, ou seja não havendo contribuição ou retirada de água em um trecho do Rio, as mudanças do seu perfil transversal são acompanhadas da mudança da velocidade, mantendo assim constante a vazão no trecho inicial e final. Assim concluímos que pela dinamicidade do rio, este se apresenta em alguns trechos com elevada variação de nível, e somente podemos avaliar se o mesmo está “secando” se calcular-mos a sua vazão; que é a única variável que expressa quantidade de água, assim em 2.009 o Rio Cuiabá, pode estar com um nível muito baixo na régua do porto, em comparação com 1.964, e nem por isto pode estar com uma quantidade de água menor.


Assim recorrendo a um estudo que registra a vazão média do Rio Cuiabá de 1.962 a a.999, podemos verificar que a menor “seca” do Rio ocorreu antes do desenvolvimento da Cidade, ou seja, 1.964 e 1.969. e que as grandes cheias “grandes volumes de água” ocorreram no período de 1.979 e 1.998. Nesta análise, portanto devemos imaginar a potencialidade de grandes cheias se não houvesse a presença da barragem de Manso como contenedora de volumes expressivos que poderiam influenciar na vida tranqüila dos ribeirinhos.



ÁGUA CONTAMINADA EM BARÃO DE MELGAÇO

  ÁGUA CONTAMINADA EM BARÃO DE MELGAÇO   A notícia foi estampada em diversos jornais, água contaminada em Barão de Melgaço   A CAUSA: ...