como a estandardizaÇÃo dos sistemas de abastecimento de

COMO A ESTANDARDIZAÇÃO DOS SISTEMAS DE ABASTECIMENTO

DE ÁGUA PODE MELHORAR O CONTROLO DA QUALIDADE DE ÁGUA

SMALL PROJECT | Water Supply and Sanitation in Small Towns: The Urban-rural Intersection

Workshop:APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS E GANHOS DA IMPLEMENTAÇÃO DO PROJECTO SMALL EM MOÇAMBIQUE

Eng.º Nélio Muiambo | COLLINS Lda.

2INTRODUÇÃOProblemas Identificados

Vários problemas foram observados durante a Implementação do Projecto Small e também apresentados aqui como resultados: • Proliferação de microorgamismos• Recontaminação na adutora de água tratada• Recontaminação na rede de distribuição• Decaimento abrupto de Cloro residual entre a ETA-CD• Decaimento abrupto de Cloro residual entre o CD-RD• Aumento da turvação na rede de distribuição

E pretende-se agora apresentar as possíveis solução para minimizar o impacto deles nasaúde dos consumidores.

3INTRODUÇÃOCausas Apuradas

1. Decaimento abrupto de Cloro residual entre a ETA-CD e CD-RD

Fonte: OPAS, 1999

AB – Cloro introduzido é consumido pelo oxidação de matéria orgânica e inorgânica (Ferro e Manganês, etc.).

BB’ – O Cloro combina-se com o compostos nitrogenados como Amónia, produzindo cloro residual combinado.

B’C – O Cloro oxida as Cloraminas formadas na fase anterior reduzindo o Cloro residual combinado.

C – Temos o Cloro residual livre (Cloro efectivo na desinfecção)

Nessa ordem de ideias, o decaimento abrupto de cloro é devido as reacções que o cloro deve fazer na água durante o seu transporte. E os Sistemas de Moamba e Homoine ambos não tem um Sistema de remoção de remoção de matéria orgânica, Ferro, Manganês e Amónia!


2. Decaimento de Cloro na rede de distribuição

Cloro reage com • Material da conduta• Biofilme formado na conduta• Depósitos na conduta• Seio do escoamento

Causas:• Escolha inadequada do material para as condutas de transporte de água Clorinada (ex. Ferro Fundido, Ferro Galvanizado,

Fibrocimento, não os melhores materiais para o transporte de água clorinada para grandes distâncias).• Natureza do escoamento, onde a velocidade da água é nula perto das paredes das condutas, formam-se biofilmes de deficil

remoção.• Depósitos nas condutas são sempres formados durante a paragem do sistemas, uma vez que há sempres alguma turvação na

água mesmo depois do tratamento.• No seio do escoamento, é inevitável que ocorram estas reacções de decaimento uma vez que água é sempre uma mistura de

H2O e outros elementos, matéria orgânica e inorgânica que é reactivo com Cloro.


3. Decaimento de Cloro na rede de distribuição

Imagem 1: Água turva na rede de distribuição, na zona mais baixa da rede sem válvulas de descarga.

Imagem 2: Amostra de água da rede de distribuição, durante a descarga (esquerda) e depois da descarga (direita).

Decaimento de Cloro na rede de distribuição devido a elevado teor de Turvação, formando por depósitos de sólidos nas zonas mais baixas da rede de distribuição.


4. Aumento da turvação na rede de distribuição e a proliferação de microrganismos nas condutas

• Paragem dos Sistemas devido as distribuições intermitentes, reparações das avarias, cortes de energia, etc, estas condições propiciam a redução de Cloro na água que ainda se encontra nas condutas e consequentemente a multiplicação das bactérias.

• Quanto maior é a turvação maior a dificuldade de haver a eficácia da desinfecção. Foi notável durante algumas análises nos sistemas que quando a turvação estiver acima de 3NTU a inactivação de microorganismos é ineficiente.

Imagem 2: À esquerda (>1050NTU) e à direita (7.65 NTU)

• Imprescindível em todas as estações de tratamento de água superficial

• Essencial para a redução de sólidos suspensos em todas as épocas do ano

FLOCULAÇÃO E DECANTAÇÃO7

• Carvão Activado – material de carbono obtido a partir da queima controlada entre à 800 – 1000oCde alguns elementos como madeira, casca de coco, etc., o que lhe permite o desenvolvimento dealta porosidade para absorção de impurezas em líquidos e gases. O uso de carvão activado notratamento de água vai eliminar: matéria orgânica, cheiro, sabor e ácidos húmicos, substâncias queparticipam activamente na demanda de Cloro.

• Uso de meios-filtrantes catalíticos e resinas, para a remoção de ferro, manganês, amónia, nitritos enitratos e outros materiais inorgânicos.

Impactos resultantes da omissão de carvão activado e meios filtrantes-catalíticos no tratamento deágua:

• Imprecisão na definição das concentrações de desinfectante e altos custos com os químicos

• Consumo abrupto de Cloro na desinfecção

• Rápido decaimento de cloro ao longo de transporte, por haver depósitos de matéria orgânica nascondutas

• Rápida proliferação de microorganismos nas condutas e reservatórios

• Cheiro, sabor e cor devido a matéria orgânica, ferro, manganês, amónia, e outros

REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA E INORGÂNICA 8

SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA MODELOÁGUAS SUPERFICIAIS

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VARIADORES DE FREQUÊNCIA (VFD)VFDs como dispositivo de controle de pressões e possíveis rupturas da adutora

VFD – é um dispositivo que transforma corrente eléctrica alternada fixa

(corrente e tensão) em corrente eléctrica alternada variável, controlando a

potência consumida pela carga através da variação da frequência entregue pela

rede. Este dispositivo possui este nome pela maneira que ele faz esta variação

de giro do motor trifásico.

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É um equipamento útil para arrancar e controlar electrobombas de forma mais eficiente e económica pelas suas

inúmeras vantagem, más para o estudo do Projecto Small achou-se importante nos sistemas de adução de água

tratada, em que tem se verificado rupturas por golpe de ariete ou fadiga da tubagem.

• anular os golpes de ariete, através da paragem lenta, aumentando dessa forma a vida útil do sistema hidráulico,

como tubagem, válvulas e electrobombas, que na ausência de VFD sofreriam sobrepressões.

• permite-se também especificar material de classe mais baixa e mais barata, que em um sistema de partida

convencional em que sofre golpe de ariete.

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Sistemas de Partida Convencional como Estrela, Triângulo e Estrela-Triângulo as parragens são bruscas,

ocorrendo sobrepressões (Pmax) e subpressões (Pmin).

Partida Convencional

Pmax 11 bar

Pmin 3 bar

Classe do tubo PN12/PN16

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Ex: Pn = 7 bar, ΔP = 4 bar, Hg = 4 bar


Com o uso de VFD aplica-se na sua parametrização um tempo de desaceleração nas paragens e o motor

reduz a sua rotação, da rotação máxima até anular o movimento e consequentemente a pressão parte da

pressão nominal (pressão de operação) até a altura geométrica (pressão na paragem) de forma gradual.

E as pressões são facilmente controladas, evita-se rupturas e a ainda pode-se aplicar materiais de baixas

classe de resistência nas condutas.

VFD

Pmax 7 bar

Pmin Hg = 4 bar

Classe do tubo PN9/PN10

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Ex: Pn = 7 bar, ΔP = 4 bar, Hg = 4 bar

VARIADORES DE FREQUÊNCIA (cont.)

Outras vantagens dos quadros eléctricos equipados com VFDs:

• reduzir o consumo de energia, variando a frequência até ao ponto óptimo de operação da electrobomba

• reduzir os picos de energia nos arranques que sobrecarregam o sistema eléctrico

• permitir que o motor possa funcionar à potência mais baixa que a sua potência nominal sem reduzir o caudal da bomba

• protegem o motor contra sobreaquecimento, sobrecorrente, sobretensão, baixa tensão e sobrecarga, sem nunca afectar o

motor

• quando há alguma anomalia com o motor, o VFD sinaliza no painel de controlo para acção antecipada, prevenindo danos

maiores ao motor. Caso mais comum é quando o motor está prestes a perder o isolamento, o VFD alerta com erro de

curto-circuito e nessa situação o motor pode ser rapidamente reparado.

• São mais acessíveis que os quadros eléctricos convencionais, tanto na aquisição assim como para a sua manutenção.

• tirar maior rendimento das electrobombas, sem amentar o consumo de energia

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REDE DE DISTRIBUIÇÃO

Zonas periféricas das cidades e pequenas cidades, apresentam maiores problemasde saneamento. Por esta razão estas zonas devem ser dadas maiores atençãodurante a concepção das redes e manutenção.

Patógenos admitidos num ponto da zona com saneamento deficiente, podempropagarem-se para mais pontos da rede de distribuição.

Para evitar a proliferação de microorganismos admitidos na rede de distribuiçãodurante as reparações, pode se optar por desenhar redes ramificadas devidamenteseccionadas e equipados com válvulas de descargas.

Desenhos de redes ramificadas, ainda apresenta as seguintes vantagens• Permitem fazer o zoneamento das redes em casos de intervenções como

fugas, reparações ou expansão.• Distribuição de água de forma faseada em caso de baixas pressões.• Melhor cotrolo de perdas de água na rede de distribuição.• Ainda pode se instalar contadores na rede para avaliação das perdas na

rede de distribuição em zonas. C Contador

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CONTROLO DE PRESSÕES NA REDE DE DISTRIBUIÇÃO

Sistemas com altos desníveis, as pressões precisam serem controladas, foi vista a

necessidade de válvulas de controlo de pressão na rede de distribuição no sistema

de Homoine, assim como Morrumbene.

Com válvulas de controlo de pressões na rede de distribuição, deve se esperar a

redução de rupturas que admitem a entrada de microorganismos nas horas de

paragem do sistema e durante as reparações de rupturas.

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SISTEMAS INTEGRADOS DE ÁGUA E SANEAMENTO

Os Sistemas de Abastecimento de Água devem ser pensados e desenhados de forma integradas aos Sistemas de Saneamento.

A água limpa que entra na residência de cada consumidor é controlada em termos de qualidade e quantidade, más a que sai não é e fica ao critério do consumidor.

O pensamento integrados destes sistemas irá permitir:• Evitar a contaminação das fontes de água• Contaminação de água das condutas da rede de distribuição após

fugas e reparações

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Uma vez que a qualidade da água pode variar com o tempo, a concepção de um Sistema

estático que tenha uma vida útil muito larga, como 20 ou 30 anos, poderá não ser uma

medida assertiva, pois logo que houver a variação da qualidade de água a tecnologia usada

para o tratamento daquela água fica inválida.

Por isso uma das observações feitas no decurso do Projecto Small é a necessidade de

conceber e construir Sistemas modulares, flexíveis que podem ser expandidos com o tempo

ou alterados em caso de necessidade.

Exemplo do Sistema de Moamba, objecto de estudo no Projecto Small.

O sistema foi concebido para turvação até 30NTU, com as seguintes unidades: Coagulação +

Floco-decantação + Filtração com areia + Desinfecção com Cloro

Neste momento a estação de tratamento não é mais eficiente para a actual qualidade de

água bruta, que sofreu alteração devido a exploração de inertes à montante (com máquinas

dentro do rio), derramamento de óleos no rio e actividade antropogénica crescente no rio.

CONSTRUÇÃO DE SISTEMAS MODULARES 18

• Para responder a esta nova realidade estão em estudo as seguintes soluções: Electrocoagulação + Decantadores de lamelas

+ Filtração com carvão activado

CONSTRUÇÃO DE SISTEMAS MODULARES 19

Figura 1: Representação de Electrocoagulação.fonte: watertectonics.com

Figura 2: Representação transversal de decantador com lamelas.

• Fácil e rápida manutenção

• Redução dos custos operacionais e de manutenção

• Viabilidade económica dos sistemas quanto a gestão

• Maior satisfação dos clients

• Potecção da saúde pública dos consumidores

• Protecção da reputação do Gestor do Sistema

CONCLUSÃOMAIS VANTAGENS DA ESTANDARDIZAÇÃO DE SISTEMAS

Fora as vantagens analisadas acima que concernem a qualidade de água dentro do Projecto Small, podem ser incusas mais vantagens de forma mais abrangente:

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OBRIGADO!

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como a estandardizaÇÃo dos sistemas de abastecimento de

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