TCC_LAURINDO_AVALIACAO DAS EEAB NA ESTACAO DE TRATAMENTO DO SISTEMA CENTRAL NO MUNICIPIO DE SINOP

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AVALIAÇÃO DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS DE ÁGUA BRUTA, NA ESTAÇÃO DE

TRATAMENTO DO SISTEMA CENTRAL, NO MUNICÍPIO DE SINOP/MT

THE EVALUATION OF THE WATER LIFT STATION ON THE WATER TREATMENT

PLANT IN THE CENTRAL SYSTEM IN THE CITY OF SINOP-MT

Raí Leonardo Sano Laurindo1_{, Cézar Cláudio Granetto².}

Resumo: Toda água utilizada para consumo humano deve ser tratada na Estação de Tratamento de Água

(ETA), seguindo as recomendações e índices da OMS (Organização Mundial da Saúde). Fornecer água de qualidade não é um trabalho fácil, necessita de uma série de etapas e sistemas fundamentais durante o processo desenvolvido pelas ETAs que são diferenciadas conforme o manancial escolhido para o abastecimento, podendo ele ser superficial ou subterrâneo. Nesse contexto, o sistema de bombeamento merece atenção especial, pois certamente seria impossível realizar o abastecimento de água e o tratamento de esgoto sem as bombas. A bomba é comparada com o que o coração é para o corpo humano. Vale ainda ressaltar, que o menor consumo de energia, através de um sistema eficiente que permite a eliminação de desperdícios, assegura a redução dos custos e aumenta a eficiência do sistema possibilitando um melhor equilíbrio ambiental. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o sistema de bombeamento de água da ETA no sistema central do município de Sinop-MTcom relação ao rendimento e eficiência do mesmo, comparando-o com os índices do fabricante. Concluiu-se que o sistema de bombeamento está superdimensionado, gerando um conforto e tranquilidade no fornecimento porém um gasto maior de energia e consequentemente um maior custo de produção final.

Palavras chave: Estação de Tratamento de Água; Estação Elevatória de Água Bruta; Sistema de bombeamento;

Rendimento; Eficiência.

Abstract: All water used for human consumption must be treated at the Water Treatment Plant following the

recommendations and indications of the WHO (World Health Organization). Providing quality water is not an easy task, it requires a series of fundamental steps and systems developed by the Water Treatment Plant that are differentiated according to the source chosen for the supply, which can be superficial or underground. In this context, the pumping system deserves special attention, because it would certainly be impossible to carry out the water supply and sewage treatment without the pumps. The pump is compared to what the heart is to the human body. Also, it should be noted that the low energy consumption through an efficient system allows for the elimination of waste and ensures the reduction of costs, increasing the efficiency of the system allowing a better environmental balance. The objective of this study was to evaluate the water pumping system of the Water Treatment Plant in the city of Sinop in relation to its performance and efficiency, comparing it with the manufacturer's indexes. In conclusion the pumping system is oversized and consequently, there is a higher energy consuption and a higher final production cost.

Keywords: Water Treatment Plant; Water Lift Station; Pumping system; Performance; Efficiency.

1 Introdução

A população urbana, com seu crescimento rápido, e a industrialização, vem submetendo os recursos hídricos, em muitos centros urbanos, a graves pressões. Deste modo, faz-se necessário dedicar atenção especial aos efeitos crescentes da urbanização sobre a demanda e o consumo de água, exigindo das autoridades uma revisão pública, na gestão de abastecimento de água (Francato e Barbosa, 1999).

Diante disso, a água deve ser tratada de maneira adequada para que possa ser utilizada com o mínimo de desperdício possível, passando por vários processos para que possa ser utilizada pela população sem que haja riscos à saúde.

Toda água utilizada para consumo humano, deve ser tratada na Estação de Tratamento de Água (ETA), seguindo as recomendações e índices da OMS

(Organização Mundial da Saúde). Fornecer água de qualidade não é um trabalho fácil, necessita de uma série de etapas e sistemas fundamentais durante o processo desenvolvido pelas ETAs que são diferenciadas conforme o manancial escolhido para o abastecimento, podendo ele ser superficial ou subterrâneo. Nesse contexto, o sistema de bombeamento merece uma atenção especial, porque certamente seria impossível realizar o abastecimento de águas e o tratamento de esgoto sem as bombas (REVISTATAE, 2012).

O desempenho, a durabilidade e a qualidade de uma bomba estão diretamente ligados à sua instalação, operação e manutenção. Alguns procedimentos, como lubrificar, fazer a escorva e verificar se não há vazamentos, ajudam a manter um bom desempenho da bomba e também para evitar que o sistema seja interrompido por causa de defeitos, ocasionando falta de água (PÁDUA, 2008, p.50).

1_{Graduando, Universidade do Estado de Mato Grosso,}

Sinop -MT, Brasil, raileonardo@hotmail.com

² Professor, Universidade do Estado de Mato Grosso, Sinop-MT, Brasil, granettocc@gmail.com

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O Gerente Técnico do Curumim Equipamentos, Edilson Pereira, afirma que “as bombas promovem a cinética necessária para os sistemas de tratamentos de águas e efluentes, trazendo água bruta dos mananciais até as Estações de Tratamento de Águas, levando água tratadas das ETAs para os diversos logradouros das cidades, e posteriormente coletar essas mesmas águas que retornam como efluentes para as Eestações de Tratamento de Águas Residuais. O procedimento é semelhante ao sistema circulatório humano: o coração (bomba), tanto transporta o sangue arterial quanto o venoso”, sendo assim a bomba é comparado com o que o coração é para o corpo humano (REVISTATAE, 2012).

Diante dos fatos mencionados, pode se dizer que o sistema de bombeamento é muito importante para a ETA e devido a isso, esta pesquisa avalia o sistema de bombeamento da Estação Elevatória de Água Bruta de Sinop/MT, visando avaliar o rendimento e a eficiência do sistema. O principal objetivo deste trabalho, foi calcular a eficiência de cada um dos 5 poços de água, através de dados coletados no Sistema Central da Estação de Tratamento de Água (cujo dados constam na Tabela 1) e comparar com a potência da bomba utilizada pela mesma.

2 Fundamentação teórica

2.1 Estação Elevatória ou Bombeamento

Até a água chegar em nossas casas já percorreu um longo caminho, foi captada, transportada do manancial para a ETA, e em sequência, conduzida no local onde ela é distribuída para a população. Como podemos observar na Figura 1 a seguir (PÁDUA, 2008, p.28).

Figura 1: esquema do tratamento de água Fonte: Pádua, 2008.

O transporte da água pode ser realizado por gravidade, quando o terreno tiver uma topografia favorável, ou quando não é possível, utilizam-se as bombas. A necessidade do uso das bombas para recalcar a água gera gastos, como operação, energia elétrica, instalação e manutenção de equipamentos. A operação, instalação e manutenção adequadas, contribuem para que não haja falta de agua para a cidade, proporcionando mais qualidade de vida para as pessoas (PÁDUA, 2008, p.28).

2.2 Sistema Elevatório ou de Bombeamento

Um sistema elevatório é constituído pelo conjunto de tubulações, acessórios, motores e bombas necessários para fazer o transporte de um fluido de um reservatório inferior ou de captação para um reservatório superior (BRIDI, 2013, p.6). A função da bomba é fornecer energia ao liquido, vencendo as resistências do encanamento e o desnível entre os reservatórios. Os parâmetros de projeto são a vazão pretendida e a altura manométrica total do sistema H. A bomba necessitará possuir a potência necessária para superar as resistências da tubulação e o desnível, alcançando assim, a vazão de projeto (DUTRA, 2005, p5).

O sistema de bombeamento é composto por três partes:

a) Tubulação de sucção: liga o reservatório inferior ao de entrada da bomba.

b) Tubulação de recalque: liga a saída da bomba ao reservatório superior.

c) Conjunto elevatório: constituído por bombas e motores.

2.3 Instalação do Sistema de Bombeamento

Uma casa de bomba deve ter iluminação e ventilação adequadas e espaço suficiente para sua instalação, garantindo o acesso com segurança do operário. As Estaões Elevatórias de Água Bruta (EEAB) podem possuir diferentes formas, isso depende das características e da quantidade de bombas, do espaço necessário e do tipo de acionamento escolhido. As tomadas de águas em que se usam as bombas podem ser realizadas por poço de sucção, captação flutuante, torre de tomada de água e caixa de tomada de agua, como pode-se observar na Figura 2 e 3.

Figura 2: Captação com Balsa Flutuante Fonte: Pádua, 2008.

A figura 3 apresenta o detalhamento de uma bomba de sucção submersa.

Figura 3: Poço de Sucção; Bomba Submersa Fonte: Pádua, 2008.

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Conforme recomenda a norma NBR 12214, deve-se deixar uma distancia mínima entre a bomba e o fundo do poço de sucção (PÁDUA, 2008, p.31).

2.3.1 Instalação Típica de Elevatória

Podemos dividir a análise de uma instalação de bombeamento em duas parte:

1) Instalação ou sistema elevatório 2) Estudo do bombeamento ou bomba

Os elementos do sistema elevatório, (Figura 4) demonstram as características físicas encontradas para o transporte da água de um nível para o outro, tendo os seguintes dados levantados (DUTRA, 2005, p.4): a) Vazão do sistema;

b) Desnível entre reservatórios de sucção e de descarga ou recalque;

c) Quantidade de acessórios, como joelhos, curvas e etc;

d) Comprimento e diâmetro da tubulação.

Figura 4: Croqui de uma instalação de recalque Fonte: Catálogo KSB BOMBAS S.A, 2000.

2.3.2 Bombas

Bombas são máquinas geratrizes cuja função é fazer o deslocamento de um liquido por escoamento. Ela transforma o trabalho mecânico que recebe para seu funcionamento em energia, que é comunicado ao liquido sob as formas de energia de pressão e cinética. As bombas são classificadas em dois grupos, as bombas de deslocamento positivo (volumétricas) e as turbobombas (não-positivos), também chamadas de hidrodinâmicas (BRASIL, 2010, p.65).

Das primeiras, temos como exemplo as bombas de concreto, que equipam os caminhões betoneira das centrais de concreto. No abastecimento de agua, são utilizadas as bombas centrifugas mista ou axias, que são os tipos mais comuns de turbobombas (MONACHESI, 2005, p.66).

Para grandes vazões, e alturas manométricas baixas a bomba do tipo axial é mais apropriada. Para grandes alturas manométricas, a mais adequada é a centrífuga. Já a bomba de fluxo misto é mais usada para altura manométrica e vazões moderadas (BRIDI, 2006, p.6). As bombas centrífugas são as mais utilizadas em nosso país, por isso vamos dar mais ênfase nela. A movimentação do fluido ocorre pela ação de forças que se desenvolvem na massa do mesmo, em consequência da rotação de um eixo no qual é acoplado um disco (rotor, impulsor, impelidor), dotado de hélice, o qual recebe fluido pelo seu centro, pela ação de força centrifuga (BRASIL, 2010, p.67). A conversão de parte da energia cinética em energia de pressão é realizada fazendo-se com que o fluido (liquido) que sai do impelidor, fazendo passagem por um conduto de área crescente.

2.4 Alturas Geométricas e Manométricas de Elevação de um Sistema de Bombeamento Comum

São utilizados nesse tipo de sistema, os reservatórios (inferior e superior), a tubulação de sucção com a válvula de pé e crivo, o conjunto moto-bomba, o registro de gaveta e a tubulação de recalque. As alturas geométricas são alturas estáticas existentes num sistema de bombeamento. Isso tudo podemos observar na Figura 5 abaixo (BRIDI, 2013, p.9).

Figura 5: Instalação típica com manômetro à saída da bomba e vacuômetro à entrada. Fonte: Bridi, 2013.

Sendo:

Hs = Altura geométrica de sucção – é a diferença entre o nível da superfície do fluido no reservatório inferior e o nível do centro do rotor da bomba.

Hr = Altura geométrica de recalque – é a diferença entre o centro do rotor da bomba e a altura entre o nível que o fluido está sendo elevado.

Hg = Altura geométrica total – é a soma de Hs e Hr.

2.4.1 Hazen-Williams

Para o cálculo de dimensionamento podemos aplicar a equação de Hazen-Williams: ℎ𝑓 = 10,6451×!_!!,!"#!,!"#× ! !!,!"# (Equação 1) Onde: Q = Vazão volumétrica em m³/s; C = Coeficiente Hazen-Williams;

L = Comprimento virtual da tubulação em metros; D = Diâmetro interno da tubulação em metros; Hf = Perda de carga da bomba até o reservatório.

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2.4.2 Eficiência da Bomba

Para o cálculo da eficiência da bomba utiliza-se a seguinte equação: 𝑛 = !! !!"#!$ (Equação 2) 𝑃!= ϓ∗!∗!_!"!"# (Equação 3) Onde:

Pu = Potência útil em cv (cavalo vapor); Q = Vazão (m3/s);

Hman = Altura manométrica (m); γ = Peso específico da água (kgf/ m3);

75 = Fator de compatibilização de unidades (cv). Para cálculo da Potência absorvida pela bomba (cv):

𝑃 = ϓ∗!∗!!"# !"∗! (Equação 4) 𝑃 = !"!∗!∗!!"# !"∗! (𝑐𝑣) (Equação 5) Onde: P = Potência absorvida (cv); Q = Vazão (m3/s);

Hman = Altura manométrica (m); γ = Peso específico da água (kgf/ m3); η = Eficiência da bomba;

75 = Fator de compatibilização de unidades (cv).

3 Materiais e métodos

3.1 Materiais

Para a elaboração deste trabalho foram utilizados materiais para auxiliar. Na revisão bibliográfica, teve como fontes o acervo da Universidade do Estado de Mato Grosso e a rede mundial de computadores, tais como, as monografias, os livros, as teses e os artigos. Além destes, foram utilizados equipamentos como trenas para a medição do comprimento total das tubulações, GPS topográfico modelo Garmin GPSMAP 64s e calculadora.

3.2 Métodos

Para este trabalho, foram coletados dados a partir de pesquisas de campo na Estação Elevatória de Água Bruta (EEAB) no município de Sinop – MT, fazendo o dimensionamento, verificando a eficiência das bombas e os rendimentos dos sistemas de bombeamentos. Para tanto, neste estudo fez-se necessária a subdivisão em duas partes. Na primeira, foram feitos os dimensionamentos dos sistemas, utilizando equações

que a bibliografia recomenda (Equação de Hazen-Williams e o cálculo de eficiência da bomba); Na segunda parte foram elaboradas tabelas com os dados obtidos fazendo-se a comparação com o rendimento e eficiência do sistema de bombeamento.

4 Resultados e discussões

O resultado deste trabalho pauta-se na avaliação, e nos cálculos da eficiência e do rendimento do sistema de bombeamento, utilizando dados coletados na ETA (Estação de Tratamento de Água) de Sinop – MT, (Figuras 6 e 7) e comparando-as com as bombas utilizadas no local.

Figura 6: ETA Jacarandás – Sistema Central. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

Figura 7: ETA Jacarandás – Sistema Central.

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O Sistema Central da ETA está situado no bairro Jardim Jacarandás, possui 3 tanques sendo 2 metálicos e 1 de concreto. Cada tanque possui capacidade de 3 milhões de litros de água. (Figuras 8, 9 e 10).

Figura 8: ETA Jacarandás – Tanque de concreto, 3 milhões

de litros. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

Figura 9: ETA Jacarandás – Tanque metálico, 3 milhões de litros. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

Figura 10: ETA Jacarandás – Tanque metálico, 3 milhões de litros. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

O sistema é abastecido por 5 poços e atendem a mais de 8.000 ligações, entre os bairros, Centro, Residencial Sul, Residencial Norte, Jardim Primaveras, Jardim Botânico, Paraiso I, Jardim das Orquídeas, Parque das Araras, Residencial Canadá e Industrial Norte (conforme o Anexo I).

Como resultado deste trabalho se apresenta na Tabela 1, a característica dos 5 poços analisados referente ao Sistema Central da ETA do município de Sinop-MT onde as maiores potências são obtidas com o uso de uma bomba da marca EBARA modelo BHS 813/4 com 50 cv e as menores potências de 20 cv são geradas através da bomba EBARA BHS 516/9. A vazão de maior volume obtida é de 128 m³/h e a menor de 25 m³/h. Se tratando da profundidade de perfuração dos poços, a maior atinge 140 metros e a menor 86 metros. Os comprimentos das tubulações foram obtidas com a ajuda de um colaborador da empresa Águas de Sinop, percorrendo todo o trecho real das tubulções e fazendo a medição com o auxilio de trenas. O maior comprimento mensurado foi de 2.781 metros e o menor de 45,45 metros.

Tabela 1: Dados do Sistema Central

SISTEMA CENTRAL Poços Modelo da _bomba Potencia Vazão Vazão Profundidade de

Perfuração

Profundidade de Instalação

bomba Comp. tubulação

Diâmetro

tubulação Endereço do poço

PTP-01 BHS 813/4 EBARA 50 cv m³/h 128 36 l/s 120 m 72 m 45,45 m 150 mm Av. dos Jacarandás 3960 – Centro PTP-42 BHS 813/4 EBARA 50 cv m³/h 80 22 l/s 120 m 72 m 81 m 150 mm Av. dos Jacarandás 3960 – Centro PTP-02 BHS 516/9 EBARA 20 cv m³/h 43 12 l/s 86 m 33 m 2781 m 110 mm Rua das Seringueiras/Av. das Acácias Q-25 L-26 PTP-03 BHS 813/4 EBARA 50 cv m³/h 89 25 l/s 100 m 63 m 1191 m 150 mm Av. das Palmeiras/Rua das Arecas Q-28 L-03 PTP-38 BHS 516/9 EBARA 20 cv m³/h 25 7 l/s 140 m 90 m 524,59 m 150 mm Rua das Colombinas Q-140 L-02

airros atendidos

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Pode-se observar no mapa geral de Sinop (Anexo I), ainda Na ETA do Sistema Central, estão localizados dois poços de água. O primeiro poço observado é denominado PTP-01 (Figura 11).

Figura 11: PTP-01 - Poço localizado na ETA Jacarandás – Sistema Central. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

A Tabela 2 mostra o dimensionamento da perda de carga do poço PTP-01, cujo diâmetro utilizado no sistema foi de 150mm e 200mm. Através dos cálculos realizados, resultaram em um comprimento virtual de 152,34 metros para a tubulação de 150mm de diamêtro e 41,30 metros de comprimento virtual para a tubulação com diâmetro de 200mm. Os dados de comprimentos virtuais foram utilizados em outros cálculos de dimensionamento que será demonstrado mais adiante deste trabalho.

Segundo Netto (2010), tabela 7.6 no Anexo II, extraímos os comprimentos equivalentes a perdas de cargas localizadas das tubulações e acessórios. O procedimento de cálculo consistiu em fazer a contagem dos acessórios presentes nos poços e multiplicar pela perda de carga de cada acessório, cujo valor está tabelado de acordo com o diâmetro da tubulação. A soma das perdas totais com o comprimento da tubulação resulta no comprimento virtual. Este processo se repetiu para os poços PTP-02, PTP-03, PTP-38 e PTP-42.

Tabela 2: Poço PTP-01

Perda de carga em tubos e acessórios

Poço Acessórios Diâmetro (mm) Tam./Quant. Perda Carga Perda total

PTP-01 Curva 90 150 1 1,9 1,9 Curva 45 150 2 1,1 2,2 Registro de gaveta 150 1 1,1 1,1 Tê 150 1 3,4 3,4 Val de retenção 150 1 12,5 12,5 Tubos 150 18 m 2,24 2,24 Válvula pé de crivo 150 1 39 39

Comprimento da tubulação de diâmetro 150mm 18 m Profundidade de instalação da bomba 72 m

COMPRIMENTO VIRTUAL 150mm 152,34m

Curva 90 200 3 2,4 7,2

Saída

canalização 200 1 6 6

Tubos 200 27 m 0,61 0,61

Comprimento da tubulação de diâmetro 200mm 27,45 COMPRIMENTO VIRTUAL 200mm 41,3 m

Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

Ainda no Sistema Central está localizado o poço denominado PTP-42 (Figura 12). Com os dados utilizados da Tabela 1 foi determinado a perda de carga deste poço (Tabela 3) resultando em um comprimento virtual de 152,14 metros.

Figura 12: PTP-42 - Poço localizado na ETA Jacarandás – Sistema Central. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

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No bairro Jardim Botânico (Figura 13), está o poço PTP-02. Com os seus respectivos dados foi elaborada a Tabela 4 que dimensiona a perda de carga deste poço. O mesmo conta com dois diâmetros diferentes para a sua tubulação, visto que para o diâmetro de 150mm, totalizou um comprimento virtual de 93,24 metros e para o diâmetro de 100mm foi calculado um comprimento virtual de 2.798,50 metros.

Figura 13: PTP-02 - Poço localizado no Jardim Botânico.

O poço PTP-03 está localizado do bairro Setor Residencial Norte (Figura 14).

Figura 14: PTP-03 - Poço localizado no Setor Residencial Norte. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

A Tabela 5 apresenta o dimensinamento de perda de carga do poço PTP-03 em que gerou um comprimento virtual de 1.334,94 metros.

PTP-42 Válvula pé de crivo 150 1 39 39 Curva 90 150 3 1,9 5,7 Curva 45 150 2 1,1 2,2 Registro de gaveta 150 1 1,1 1,1 Tê 150 1 3,4 3,4 Val de retenção 150 1 12,5 12,5 Saída canalização 150 1 5 5 Tubos 150 2,24 2,24 2,24

Comprimento da tubulação de diâmetro 150mm 81m Profundidade de instalação da bomba 72m COMPRIMENTO VIRTUAL 152,14m

PTP-02 Registro de gaveta 150 1 1,1 1,1 Tê 150 1 3,4 3,4 Val de retenção 150 1 12,5 12,5 Tubos 150 2 m 2,24 2,24 Válvula pé de crivo 150 1 39 39

Comprimento da tubulação de diâmetro 150mm 2 m Profundidade de instalação da bomba 33m COMPRIMENTO VIRTUAL 150mm 93,24m Curva 45 100 2 0,7 1,4 Curva 90 100 8 1,3 10,4 Saída canalização 100 1 3,2 3,2 Tubos 100 2781m 2,5 2,5

Comprimento da tubulação de diâmetro 100mm 2781m COMPRIMENTO VIRTUAL 100mm 2798,5m

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Poço Acessórios Diâmetro (mm) Tam./Quant. Carga Perda total Perda

PTP-03 Curva 90 150 7 1,9 13,3 Curva 45 150 4 1,1 4,4 Registro de gaveta 150 1 1,1 1,1 Tê 150 1 3,4 3,4 Val de retenção 150 1 12,5 12,5 Tubos 150 1 2,24 2,24 Saída canalização 150 1 5 5 Válvula pé de crivo 150 1 39 39

Comprimento da tubulação de diâmetro 150mm 1191m Profundidade de instalação da bomba 63m

COMPRIMENTO VIRTUAL 1334,94m

Próximo ao Sistema Central, porém no bairro Setor Industrial Norte (Figura 15), está localizado o poço PTP-38. Os dados dimensionados para a perda de carga constam na Tabela 6.

Figura 15: PTP-38 - Poço localizado no Setor Industrial Norte. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.

Para este trabalho foi adotado para tubos de ferro fundido um coeficiente C de 100 e para tubos de PVC um coeficiente C de 150.

Tabela 7: Coeficiente C – Hazen-Williams TIPO DE TUBO Novos

USADOS

10 anos

20 anos

Aço Corrugado (Chapas Onduladas) 60 X X

Aço Galvanizado Roscado 125 100 90

Aço Rebitado 110 90 80

Aço Soldado 125 110 90

Aço Soldado (revestimento epóxi) 140 130 115

Chumbo 130 120 120

Cimento Amianto 140 130 120

Cobre 140 135 130

Concreto (bom acabamento) 130 125 120

Concreto (acabamento comum) 130 120 110

Ferro Fundido (sem revestimento) 130 110 90

Ferro Fundido (revestimento epóxi) 140 130 120

Ferro Fundido (rev. Arg. cimento) 130 120 105

Grês Cerâmico Vidrado (Manílias) 110 110 110

Latão 130 130 130

Madeira (em aduelas) 120 120 110

Tijolos (condutos bom acabamento) 100 95 90

Vidro 140 140 140

Plástico (PVC) 140 135 130

Nota: Manual de Hidráulica. Fonte: Azevedo Netto, 2010. Tabela 6: Poço PTP-38

Poço Acessórios Diâmetro Tam./Quant. Perda Carga Perda total

PTP-38 Curva 90 150 8 1,9 15,2 Curva 45 150 2 1,1 2,2 Registro de gaveta 150 1 1,1 1,1 Tê 150 1 3,4 3,4 Val de retenção 150 1 12,5 12,5 Tubos 150 1 2,24 2,24 Saída canalização 150 1 5 5 Válvula pé de crivo 150 1 39 39

Comprimento da tubulação de diâmetro 150mm 524,59m Profundidade de instalação da bomba 90m

COMPRIMENTO VIRTUAL 695,23m

Através da Tabela 7 Coeficiente C Hazen-Williams, foi retirado o “Coeficiente C” (coeficiente de viscosidade da tubulação), para utilizar na Equação de Hazen-Williams, ilustrado na Tabela 8.

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A Tabela 8 demonstra os cálculos da Equação de Hazzen-Williams, onde o “L” é o comprimento virtual, encontrado no dimensionamento de perda de carga em tubos e acessórios dos poços. O “Q” é a vazão do poço em m³/s. O “C” é o coeficiente Hazen-Williams e o “HF” é a perda de carga no trecho de canalização da bomba até a caixa d’água.

Tabela 8: Hazen-Williams Hazen-Williams (mm) D L (m) Q (m³/s) C HF (m) PTP-01 150 152,34m 0,035555556 100 6,847054841 200 41,26m 0,035555556 100 0,456712074 4,067663799 PTP-42 150 152,14m 0,022222222 100 2,863538715 PTP-02 100 2798,5m 0,011944444 150 56,7368726 150 93,24m 0,011944444 100 0,555805495 57,2926781 PTP-03 150 1334,94m 0,024722222 100 30,61040178 PTP-38 150 695,23m 0,00694444 100 1,517925272

Posteriormente, foi feito o dimensionamento para definir a altura manométrica das bombas (Tabela 9). O “HG” é a Altura Geométrica obtida pela diferença de cotas do poço e do reservatório e é obtida com o auxílio de um GPS topográfico.

Tabela 9: Altura Manométrica

Altura manométrica

HG (m) HF (m) bomba Prof. reservatório Altura Hman (m) PTP -01 0 7,303766914 72 m 6,4 m 85,7037669 PTP -42 0 2,863538715 72 m 5,4 m 80,2635387 PTP -02 7 57,2926781 33 m 6,4 m 103,692678 PTP -03 4 30,61040178 63 m 6,4 m 104,010401 PTP -38 0 1,517925272 90 m 6,4 m 97,917925

Os dimensionamentos finais encontraram a eficiência dos cinco sistemas de bombeamentos conforme apresentados nas tabelas 10, 11, 12, 13 e 14 e analisar se houve ou não um superdimensionamento. O “η” (eficiência da bomba) utilizado foi extraído nos ábacos de “Curva de performace” (Anexos III e V).

Tabela 10: Cálculo da eficiência da bomba

Eficiência da bomba

PTP-01

Q (m³/s) Hman η 0,035555556 85,70377 m 0,65

P = 26,40 cv

Fonte: Acervo Pessoal, (2016).

PTP-42

Q (m³/s) Hman η 0,22222222 80,263538 m 0,69

P = 16,4094 cv

Fonte: Acervo Pessoal, 2016. Tabela 12: Cálculo da eficiência da bomba

PTP-02

Q (m³/s) Hman η 0,011944444 103,69267 m 0,66

P = 10,8992 cv

PTP-03

Q (m³/s) Hman η 0,024722222 104,01040 m 0,70

P = 23,9994 cv

(10)

5 CONCLUSÃO

Após a coleta de dados e conclusão dos cálculos de dimensionamentos dos sistemas de bombeamentos, conclui-se que as cincos bombas estão superdimensionadas.

Nos poços PTP-01 e PTP-42 localizados na ETA central foram dimensionados bombas de 25 cv e 16,40 cv respectivamente mas utilizam bombas de 50 cv de potência.

O poço PTP-03, instalado no Setor Residencial Norte, utiliza uma bomba de 50 cv e pelo dimensionamento encontrou a uma potência necessária de 23,99 cv. As bombas dos poços PTP-02 e PTP-38 tiveram uma potência calculada de 10,89 cv e 5,53 cv nesta ordem, visto que nos poços estão instalados bombas de 20 cv.

Tabela 15: Comparação de potências

POTÊNCIA UTILIZADA NECESSÁRIA POTÊNCIA POTÊNCIA COMERCIAL

PTP-01 50 cv 26,40 cv 27,50 cv PTP-42 50 cv 16,40 cv 17 cv PTP-02 20 cv 10,89 cv 12 cv PTP-03 50 cv 23,99 cv 25 cv PTP-38 20 cv 5,53 cv 7,5 cv 190 cv 83,21 cv 89 cv

Ao compararmos a diferença de potências obtidas, 83,21 cv necessárias, as potências comerciais 89 cv e 190 cv utilizadas obtém-se o resultado de 2,28 vezes e 2,13 vezes respectivamente o necessário para a produção de água no sistema analisado. Estes valores de potências que estão superdimensionadas geram custos excessivos com energia elétrica, causando prejuízos financeiros e ambientais.

Em um sistema de abastecimento de água, a captação da água consome muita energia elétrica, o que aumenta o custo operacional e de produção onerando o sistema. Uma solução seria estudar um controle operacional de programas de eficiência energética usando a otimização na operação dos sistemas

associado a uma política de planejamento na automação dos sistemas, avaliando o horário de acionamento das máquinas para horários de tarifas com menor custo.

A Águas de Sinop é uma empresa nova que absorveu toda a sua estrutura do SAAES (Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Sinop). Este trabalho contribui para que estes superdimensionamentos possam ser analisados e os prejuízos também para que nas ampliações futuras da rede se analise os tratamentos de água por setores ou regiões.

Agradecimentos

Agradeço primeiramente a Deus, pois sem ele não teria sabedoria e força ao longo de toda a caminhada. Ao professor e orientador Cézar Cláudio Granetto, que acompanhou e teve discernimento para me auxiliar ao longo deste trabalho. Aos meus pais, Alvaní e Neide, que mesmo longe sempre me apoiaram. À minha namorada Giordany Ferreira pelo apoio e companheirismo para que eu pudesse superar mais este desafio. Aos amigos que a graduação me proporcionou e a todos os professores do curso e à UNEMAT, os quais contribuíram na minha vida acadêmica. E em nome do supervisor de operações Flávio Almeida, agradeço à Águas de Sinop por fornecer todos os dados necessários para a confecção deste trabalho.

Referências

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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12211. Estudo de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água - Procedimento. Rio de Janeiro, 1989.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12215. NB 591. Elaboração de projetos de

PTP-38

Q (m³/s) Hman η 0,00694444 97,91792 m 0,61

P = 5,5305 cv

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sistemas de adução de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1991.

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http://www.revistatae.com.br/, acesso em: 02 de abril de 2016.