10

Captulo 1Aplicaes dos sistemas de bombeamento

1.1. NO ABASTECIMENTO DE GUA

Em geral, um sistema convencional de abastecimento pblico de gua potvel possui as seguintes etapas: captao de gua bruta no manancial (cursos de gua, lagos, represas e audes); aduo de gua bruta (por bombeamento, por gravidade e/ou misto); tratamento da gua; reservao da gua tratada; distribuio populao.

1

2

3 4

6

7

5

Legenda

1. Manancial; 2. Sistema de bombeamen-

to de gua bruta;3. Estao de tratamento

de gua;4. Reservatrio enterrado

de gua tratada; 5. Sistema de bombeamen-

to de gua tratada;6. Reservatrio elevado;7. Rede de distribuio.

Figura 1 Esquema bsico de um sistema de abastecimento pblico de gua potvel.

1.1.1. Bombeamento a partir da tomada de gua bruta

Esse um vasto campo de aplicao dos sistemas de bombeamento. Asdificuldadesnormalmenteencontradasnoslocaisdecaptaoso: a variao do nvel de gua; a eroso causada pelos slidos arrastados pela correnteza nos cursos de gua; asdificuldadesdeacessoparaasobras; os problemas construtivos relativos a fundaes e presena dgua; a presena de plantas aquticas, via de regra decorrentes da oferta de nutrientes por conta estabilizao da

matria orgnica contida no lanamento dos esgotos domsticos. A seguir, so mostrados esquematicamente alguns tipos de sistemas de bombeamento para transporte da gua bruta, desde o manancial at o local de tratamento para potabilizao.

11Srgio Brio Jardim - Sistemas de Bombeamento e Conservao de Energia

NA mximo

NA mnimo

Motobomba Recalque

Poo de suco

Figura 2 Captao de gua em rio.

Na Figura 2, observam-se o posicionamento das motobombas acima do nvel mximo de gua - para segurana dos equipamentos eltricos contra inundao - bem como a proteo da extremidade do tubo de captao contra a eroso causada pela correnteza. Tambm se v o direcionamento para baixo do bocal de suco, para evitar a entrada de slidos. Embarragens,parafinsdecaptaodegua,usam-seastorresdetomadacomentradaemmaisdeumnvel,comofimdecontrolaraqualidadeeavazodegua,comoestmostradonaFigura3.

Recalque

Poo de suco

Poo de tomada

Comportas

NA mximo

NA mnimo

Motobombas

Acesso

Figura 3 Tomada de gua em represa, lago ou aude.

Emdeterminadasregies,ondenohadisponibilidadedemananciaissuperficiais,acaptaodeguapodeserfeitaemaqferossubterrneosconfinadoseprofundos,comoelucidadonaFigura4.

12 Aplicaes dos sistemas de bombeamento - Captulo 1

Alimentao

eltricaRecalque

Enchimento com

argamassa

Tubo camisa

Perfurao

Bomba

Crivo

Motor eltrico

Pr filtro

Material filtrante

Material filtrante

Material impermevel

Figura 4 Captao de gua em poos tubulares profundos (motobomba submersa).

Paraelucidaodoassunto,quandosoutilizadosmananciaisdeguassuperficiais,mostra-seaestaoelevatria de gua bruta Santa Ins, do Sistema Cantareira da Sabesp, em So Paulo.

Figura 5 Estao Elevatria de gua Bruta Santa Ins. Sistema Cantareira/So Paulo.Fonte: SABESP (Companhia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo).

13Srgio Brio Jardim - Sistemas de Bombeamento e Conservao de Energia

Dadooportedaelevatria,tambmsoespecificadasascaractersticastcnicasdestesistema:4 motobombas (1 de reserva) Vazo por motobomba: 11000 litros/s (11 m3/s) Potncia de cada motor eltrico: 20.000 CV Altura de suco (afogada): 20 m Altura Manomtrica Total (AMT): 120 mca Na Figura 6, mostra-se o local de descarga da elevatria de gua bruta Santa Ins no reservatrio de guasClaras,afluentedaETA(estaodetratamentodegua)doGuara,emSoPaulo.Cadaumdosdutosdescarrega uma vazo de 11000 litros/s (11 m3/s) de gua bruta.

Figura 6 Descarga da elevatria de gua bruta de Santa Ins para suprimento da ETA do Guara Sistema Cantareira So Paulo/SP.Fonte: SABESP (Companhia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo).

Para uma outra situao, na Figura 7, v-se um conjunto motobomba e conexes da estao de bombeamento de gua bruta (EBAB So Joo) do sistema de abastecimento pblico de Porto Alegre/RS.

Figura 7 Conjunto motobomba da estao elevatria de gua bruta (EBAB - So Joo) em Porto Alegre/RSFonte: Cortesia do DMAE (Departamento Municipal de guas e Esgotos). PMPA (Prefeitura Municipal de Porto Alegre/RS).

14 Aplicaes dos sistemas de bombeamento - Captulo 1

A estao possui trs motobombas de velocidade varivel, sendo uma de reserva, atuadas por inversor de freqncia, cada uma com capacidade de 2000 l/s, AMT de 61,42 mca e motor eltrico de 2000 CV.

1.1.2. Uso de motobombas na fase de tratamento de gua (potabilizao)

Nos sistemas convencionais de tratamento de gua, utilizam-se procedimentos mecnicos e fsico-qumicos onde so aplicados produtos por via lquida, em geral atravs de motobombas especiais. Para citar alguns exemplos, pode-se ter: motobombas dosadoras para a aplicao de produtos qumicos como o sulfato de alumnio, o sulfato frrico,

o sulfato ferroso (coagulantes) e hidrxido de clcio, carbonato de sdio (corretivos do pH), polieletrlitos catinicosouaninicos(auxiliaresdefiltrao);

motobombas ejetoras, tambm para a aplicao de produtos qumicos; motobombas de remoo de lodo. Na fase de decantao, h um acmulo de lodo no fundo dos tanques, que pode ser removido por bombeamento; bombasparalavagemdosfiltros. Osfiltrossolavadoscomfrequnciaporcontra-correntedeguaparaaremoodasimpurezasretidas. A gua sob presso para a lavagem pode ser obtida por bombeamento. Tambmsousadasmotobombasparaalavagemsuperficialdosfiltros; motobombas para gua de uso geral na estao de tratamento de gua. motobombas para coleta de amostra nas vrias fases de tratamento. Na Figura 8, tem-se uma sntese destas aplicaes.

1

Manancial de gua

Produtos qumicos

Produtos qumicos

Lavagem superfcie

Contra lavagem

Uso na ETA

Recalque de gua tratada

Amostra

Amostra

Amostra Lodo

Recalque de

gua bruta

2

3 4 5

6

7

Figura 8 Aplicao de bombeamento em sistemas de tratamento de gua para abastecimento pblico.

15Srgio Brio Jardim - Sistemas de Bombeamento e Conservao de Energia

1.1.3. Bombeamento de gua tratada

A reserva de gua tratada utilizada para garantir o suprimento contnuo da demanda com regime variado. Tambm para obter presso na rede de distribuio e para garantia de disponibilidade em caso de pane no sistema de produo. Pode ser constituda de reservatrios enterrados, semi-enterrados e elevados, sendo que o suprimento e a transferncia de gua entre estes reservatrios normalmente feito atravs do bombeamento, como mostrado nas Figuras 9 e 10.

1

2 3

4

Legenda

1. ETA (Estao de Tratamento de gua);

2. Reservatrio de gua tratada (enterrado);

3. EBAT (Estao de bom-beamento de gua tratada);

4. Reservatrio de gua tratada (elevado).

Figura 9 Bombeamento para a distribuio de gua.

Figura 10 Estao de bombeamento de gua tratada (EBAT - So Manoel) em Porto Alegre/RS.Fonte: Cortesia do DMAE (Departamento Municipal de guas e Esgotos). PMPA (Prefeitura Municipal de Porto Alegre/RS).

16 Aplicaes dos sistemas de bombeamento - Captulo 1

Essa estao de bombeamento possui trs motobombas (1 de reserva), cada conjunto com vazo de 640 l/s, AMT de 25 mca e motor eltrico de 250 CV.

1.1.4. Bombeamento para reforo de uma adutora (presso e vazo)

H situaes, em especial em condutos de recalque muito extensos, em que ocorre a queda sistemtica da presso hidrodinmica de suprimento, que pode ser causada pelo aumento da perda de carga por atrito (funo do excesso de demanda), por deteriorao da parede interna do conduto, ou por ambos os motivos. Nessescasos,desdequeverificadasascondiesestruturaisderesistnciadocondutoealimitaodapressooperacional, pode-se utilizar o reforo (booster), para suprir a energia necessria garantia do escoamento, elevando-se a linha piezomtrica, como est mostrado esquematicamente na Figura 11.

1 Linha piezomtrica modificada

Linha piezomtrica original

(com problema)

2

3

Legenda

1. Reservatrio elevado;2. Estao de bombeamento

de reforo (booster);3. Reservatrio inferior.

Figura 11 Bombeamento para reforo (booster).

1.2. EM SISTEMAS DE GUAS RESIDURIAS

Constituem as guas residurias: os esgotos domsticos provenientes das reas habitacionais e da atividade domstica, com composio

predominantemente orgnica; osefluentesindustriais,quesocompostospelosdespejoslquidosdasindstrias,podendoserresultantes

doprocessoprodutivo,dossistemasderefrigerao,oudeoutrasfontes.Essesefluentescaracterizam-sepelagrandediversificaodacomposio,quepodeserorgnica,inorgnicaoumista.

Os sistemas de guas residurias so projetados para funcionar por gravidade, com condutos operando com seo parcialmente tomada pelo lquido. Nesses casos, os clculos se baseiam no uso da declividade e do raio hidrulico(quedependedodimetroedopermetromolhado),sendoque,nasreasdetopografiamuitoplana,encontra-se um srio problema em funo da necessidade do rebaixamento excessivo das canalizaes, o que acarreta grande elevao dos custos de implantao. Nesses casos, torna-se necessrio o bombeamento. As situaes mais comuns, principalmente para os sistemas de esgotos sanitrios, ou domsticos, so as seguintes:

17Srgio Brio Jardim - Sistemas de Bombeamento e Conservao de Energia

1.2.1. Na fase de coleta

a) Bombeamento do esgoto para o nvel do coletor pblico

Motobomba

Esgoto

Coletor de Esgoto

Caixa de passagem

Poo de recepo

RuaPasseio

Subsolo

Figura 12 Bombeamento de esgoto para o nvel do coletor pblico.

b) Bombeamento para a recuperao de cota em redes de coleta

Nesse caso, o bombeamento pode ser usado em duas situaes: pararetirarosesgotoscoletadosereunidosemreasconfinadasebaixas(bacias)deumarededeesgotos,

dando seqncia conduo. So as elevatrias distritais, como mostrado na Figura 13; pararecuperarcotaemumcoletordeesgotosimplantadoemtopografiaplanaequetenhaatingidoacentuado

rebaixamento,paragarantirofluxo.EstassituaesestoelucidadasnaFigura14.

Em

issrio

Estao

Elevatria

Poo de

Visita

Figura 13 Elevatria distrital de esgotos sanitrios (reas planas).

18 Aplicaes dos sistemas de bombeamento - Captulo 1

Motor

Bomba

Poo de

Chegada

Esgoto

Esgoto

Poo de

Chegada

Motor

Bomba

Passeio

Figura 14 Elevatrias para a recuperao de cota em canalizao de esgoto sanitrio.

Figura 15 Estao elevatria para ganho de cota (EE n9) de esgotos domsticos na cidade de Canoas/RS.Fonte: Cortesia da CORSAN Companhia Riograndense de Saneamento. Gerncia de Canoas/RS.

1.2.2. Na fase de envio para o tratamento

Emalgumassituaes,olocaldestinadoaotratamentodosesgotosdomsticosficabastanteafastadodopontoondechegamosefluentescoletadosemdeterminadaregio.Nessescasos,comumacontecerqueotrajetodoemissrioparaotransportedosesgotosato localdotratamentoocorraemtrechosdetopografiaplana ou em aclive, quando se torna necessrio o bombeamento. o caso do sistema de esgotos sanitrios da cidade de Porto Alegre, em fase de expanso com a implantao do PISA Programa Integrado Scio Ambiental - que dever elevar o volume de esgotos domsticos tratados de 27% para 77%, a curto prazo. Na Figura 16, apresenta-se uma vista parcial das obras de aumento da estao de bombeamento de esgotos da Ponta da Cadeia. Essa elevatria possibilitar a conduo dos esgotos coletados em uma rea que totaliza aproximadamente 40% da regio tributria de esgotos do municpio de Porto Alegre/RS, at o local da estao de tratamento de esgotos da Serraria, distante cerca de 17 quilmetros.

19Srgio Brio Jardim - Sistemas de Bombeamento e Conservao de Energia

Figura 16 Estao de bombeamento de esgotos atravs de emissrio para tratamento final. EBE Ponta da Cadeia/Porto Alegre/RS. Fonte: PISA (Programa Integrado Scio-Ambiental). Cortesia do DMAE / Prefeitura Municipal de Porto Alegre.

Em vista parcial e em primeiro plano, v-se o barrilete de descarga. Em segundo plano e abaixo, as motobombas de esgotos domsticos. So seis motobombas. Quatro (1 de reserva) que captam no Poo 1 (esgotos vindos da EBE Baronesa doGravata),cadaumacomvazode906l/s,AMT de 15,5 mca e motor eltrico de 250 CV. Mais duas (1 de reserva), que fazem tomada no Poo 2 (bacias centro de Porto Alegre e arroio Tamandar - parcial), cada uma com vazo de 680 l/s, AMT de 21,2 mca e motor eltrico de 200 CV.

Figura 17 Estao Elevatria de Esgotos no local do tratamento. De Leyens/Zoetermeer/Holanda.

Nafigura17,emprimeiroplanoeinclinadas,veem-seasduasbombasdotipoparafusodeArquimedesqueso acionadas por motores eltricos instalados na parte coberta da estao de bombeamento. Os esgotos chegam estao elevatria no local baixo direita - e so descarregados em cota mais elevada esquerda, onde tambm se v a lagoa de recepo, para incio do processo de tratamento.

20 Aplicaes dos sistemas de bombeamento - Captulo 1

1.2.3. Na fase de tratamento dos esgotos sanitrios

As estaes de depurao (tratamento) dos esgotos sanitrios podem ser de nvel primrio, secundrio ou tercirio (avanado), tudo dependendo dos padres de qualidade que devem ser mantidos no corpo receptor ondeoefluentefinalserlanado. Nessas unidades de depurao, o bombeamento pode ser utilizado para: conduo do esgoto bruto nas chegadas das estaes depuradoras, a partir de cotas mais baixas dos

coletores da rede de coleta; descarte do lodo acumulado dos decantadores, ou para recirculao do lodo no sistema como acelerador do

processo bioqumico do tratamento; circulao e agitao, comuns nos digestores onde necessrio uniformizar a massa em tratamento biolgico; dosagem dos produtos qumicos; amostragem de controle do tratamento; distribuio de gua de uso geral; ganhodecotanoperfilhidrulicodotratamento,naalimentaodasunidadesdaestaoparacompensar

a perda de carga no escoamento por gravidade.

1.2.4. Na fase de lanamento final

Apsafasedetratamento,osefluentesdevemterumdestinofinal,normalmentesendolanadosemumcorpo receptor que pode ser um rio, lago ou mar. Alternativamente, o lanamento final tambmpode ser feito diretamentepor bombeamento, quando sodispensadas algumas fases do tratamento convencional, principalmente nas cidades litorneas, atravs dos emissrios subaquticos, como se v na Figura 18.

Esgoto

Motobombas Emissrio

Difusores

(Lanamento)

Figura 18 Lanamento final subaqutico de esgotos domsticos por bombeamento.

1.3. NO AFASTAMENTO DAS GUAS PLUVIAIS

Nasreasdetopografiaplanaondeodeflviosuperficiallentoedificultado,comotambmnasregiesmuito baixas, ocorrem as inundaes, a dependerem da intensidade das precipitaes pluviomtricas, do tempo de durao e de outras variveis (como a taxa de impermeabilizao do solo), condies essas agravadas pela desordenada expanso da urbanizao. comum o uso de diques de proteo para resguardo das reas de uso habitacional. Nesses casos, o afastamento das guas pluviais feito com maior rapidez e segurana atravs do bombeamento. Na Figura 19, mostram-se uma estao elevatria de guas pluviais do sistema de proteo contra cheias em Porto Alegre/RS e a representao esquemtica destas situaes.

21Srgio Brio Jardim - Sistemas de Bombeamento e Conservao de Energia

O sistema dotado de motobombas de eixo vertical, tipo axial, onde esto instaladas 8 (oito) motobombas axiais de eixo vertical, todas com AMT de 4 mca, sendo quatro com capacidade isolada de 2500 l/s, motor de 250 CV. Mais duas, cada uma com vazo de 1000 l/s, motor de 100 CV e duas de 500 l/s cada e motor de 50 CV.

Dique

Descarga

rea

protegida

Estao de

bombeamento

Rio

Figura 19 Bombeamento para proteo contra cheias.Fonte: Departamento de Esgotos Pluviais (DEP). Prefeitura Municipal de Porto Alegre/RS.

1.4. NA IRRIGAO DE LAVOURAS

A irrigao das reas de cultivo pode ser feita por bombeamento com acionamento por motores eltricos ou a combusto interna, quando essas reas esto situadas em cotas acima do nvel de gua dos mananciais de suprimento,ouquandohtrajetosmuitoextensosemtopografiaplana.Especialmentenostiposdeculturaondeh exigncia de grandes volumes de gua, como no caso da orizicultura. sabido que a irrigao de lavouras representa cerca de setenta a oitenta por cento do uso da gua do ambiente. H situaes em que esta demanda sobe para at noventa por cento, como em algumas das regies produtorasdearrozcomirrigaoporinundaonoEstadodoRioGrandedoSul. Como o perodo deste tipo de irrigao ocorre entre novembro e maro poca da estiagem no referido Estadosocomunsosconflitosdeusodevidosescassezsazonaldagua. O uso racional da gua do ambiente nas situaes onde necessrio o bombeamento pode ser alcanado atravs da utilizao de motobombas com velocidade varivel.

22 Aplicaes dos sistemas de bombeamento - Captulo 1

Nesses casos, a capacidade de bombeamento condicionada velocidade de rotao - pode ser controlada pela altura da lmina de gua na lavoura, procedimento que tambm pode propiciar a economia de energia eltricadeacionamentodosmotores,almdeoutrasvantagens.Nafigura20,umaelucidaodessetipodeaplicao.

Conduto de

Recalque

Estao de

bombeamento

Rio Canal de

Distribuio

Lavoura

Figura 20 Irrigao de lavouras por bombeamento.

1.5. NOS SISTEMAS DE COMBATE A INCNDIOS

Os sistemas de bombeamento so aplicveis no combate aos sinistros do fogo, principalmente quando se trata da manuteno da presso necessria nos esguichos, presso essa nem sempre disponvel nos hidrantes instalados na rede comum de abastecimento pblico de gua. Por outro lado, o uso de motobombas com velocidade de rotao varivel tambm pode servir para garantir uma presso nos jatos de gua - dentro de uma faixa controlada - nos diferentes pontos de aplicao, sem prejuzo da vazo de descarga. Quandohmananciaisdisponveisdeguassuperficiais,comonoscasosdeproteodereasporturiase para combate a incndios em embarcaes de qualquer tipo, esses sistemas de bombeamento so imprescindveis.