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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS ENGENHARIA AMBIENTAL GABRIEL ANGELO SGARBI COCENZA ESTUDO COMPARATIVO ENTRE A APLICAÇÃO DO CARVÃO ATIVADO PULVERIZADO E A FILTRAÇÃO EM CARVÃO ATIVADO GRANULAR PARA UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE 100 L/S São Carlos/SP 2014
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS
ENGENHARIA AMBIENTAL
GABRIEL ANGELO SGARBI COCENZA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE A APLICAÇÃO DOCARVÃO ATIVADO PULVERIZADO E A FILTRAÇÃO EMCARVÃO ATIVADO GRANULAR PARA UMA ESTAÇÃO
DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE 100 L/S
São Carlos/SP2014
GABRIEL ANGELO SGARBI COCENZA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE A APLICAÇÃO DOCARVÃO ATIVADO PULVERIZADO E A FILTRAÇÃO EMCARVÃO ATIVADO GRANULAR PARA UMA ESTAÇÃO
DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE 100 L/S
Trabalho de Graduação apresentado aEscola de Engenharia de São Carlos da
Universidade de São Paulo paraobtenção do título de Engenheiro
Ambiental
Orientador:Dr. Paulo Eduardo Nogueira Voltan
São Carlos/SP2014
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente minha família, meus pais Joaquim e Sandra, minha irmãDaniela e cunhado Rodrigo por todo apoio, incentivo, conselhos e ensinamentos durantetoda minha vida.
Ao orientador Dr. Paulo Eduardo Nogueira Voltan pelos ensinamentos, atenção ededicação prestada neste trabalho.
À Holly por todo apoio e esforço de passar a viver no Brasil.
À todos os amigos de graduação e da República Chico Lopes pelas risadas, churrascos,noites de estudo, momentos de distração e pelas trocas de experiências vividas durante agraduação.
Ao Hugo Rocha pelo por toda ajuda prestada na elaboração da monografia.
A todos os colegas de trabalho na Hidrosan Engenharia.
RESUMO
Cocenza, GAS. Estudo comparativo entre aplicação do carvão ativado pulverizado e afiltração em carvão ativado granular para uma estação de tratamento de água de 100 L/s[monografia]. São Carlos: Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de SãoCarlos, 2014
A produção de cana-de-açúcar no interior do Estado de São Paulo apresentou
grande crescimento nos últimos anos. As lavouras deste produto agrícola requerem
grandes quantidades de herbicidas e pesticidas e, entre os principais agrotóxicos
utilizados, destacam-se a utilização de diuron e hexazinona, os quais possuem elevado
potencial de contaminação e foram encontrados em águas superficiais e subterrâneas em
diversos estudos. O manancial Ribeirão do Feijão é responsável por grande parte do
abastecimento de água para São Carlos e, em sua bacia, são encontradas atividades
agrícolas, destacando-se o cultivo de cana-de-açúcar. Desta maneira, existe o risco de
contaminação por estes agrotóxicos na água para abastecimento. O tratamento por ciclo
completo é ineficiente na remoção de compostos orgânicos e, entre as tecnologias
disponíveis, o carvão ativado destaca-se pela boa eficiência de remoção destes
compostos. Neste estudo foram dimensionadas e analisada a viabilidade econômica de
instalação e operação dos sistemas de CAP e CAG para uma ETA com capacidade de
100 L/s, considerando os custos de implantação e operação dos mesmos durante 30 anos
para remover tais compostos por adsorção. Os resultados demonstraram que os custos
específicos de implantação de filtro de carvão ativado granular foram de 16.024,63 R$/
(L/s), enquanto que os da câmara de adsorção em carvão ativado pulverizado foram de
R$ 7.913,75 R$/ (L/s), com diferença de R$ 811.087,86. Os custos específicos de
operação resultaram em 0,1021 R$/m³ para aplicação de carvão ativado pulverizado e
entre 0,0614 e 0,0527 R$/m³ para a utilização de carvão ativado granular durante o
primeiro ano e demais anos, respectivamente. Os custos totais de operação e
implantação do sistema de carvão ativado granular se igualaram aos da alternativa de
carvão ativado pulverizado em 10 anos, sendo que quando considerado o horizonte de
projeto de 20 e 30 anos de operação, os custos totais em valor presente do sistema de
carvão ativado pulverizado, superaram os custos do sistema de carvão ativado granular
e apresentaram diferença de R$ 348.840,52 e R$ 452.978,36, respectivamente.
Palavras chave: adsorção, carvão ativado, pulverizado, granular, custo operacional,custo de implantação, viabilidade econômica.
ABSTRACT
Cocenza, GAS. Comparative study between the use of powdered activated carbon andfiltration of granular activated carbon for a water treatment station of 100 L/s[monograph].São Carlos: Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de SãoCarlos, 2014
The production of sugar cane in the countryside of the State of São Paulo has
increased in the past few years. These crops require a high quantity of herbicides and
pesticides, the most notable of these agrochemicals being diuron and hexazinone, which
have a high potential for contamination, and have been detected in surface and ground
water in several studies. The river RibeirãoFeijão supplies the largest percentage of
water to the city of São Carlos. One of the largest economical activities of the water
catchment area of this river is a crop of sugar cane. Due to this, there is a high risk of
drinking water contamination with the pesticides above. The conventional treatment is
not efficient in the removal of organic carbon. This study focused on dimensioning and
analyzing the economic viability of the implementation and operation of two types of
absorption units: the first being an adsorption unit using powdered activated carbon, and
the second being a filter with a bed of granular activated carbon. The study considered
the cost of implementation and operation for a water treatment station of 100 L/s, over
the course of 30 years. The results showed that the specific costs of implementation of
adsorption in granular activated carbon was 16.024,63 R$/ (L/s), while the powdered
carbon was 7.913,75 R$/ (L/s), with difference of R$ 811.087,86. The specific costs of
operation resulted in 0,1021 R$/m³ for the application of powdered carbon, and 0,0614
and 0,0527 R$/m³ for the granular activated carbon in the first and future years,
respectively. According to these findings, the total cost of granular activated carbon is
financially equalized with the alternative of powdered carbon within 10 years. Within
20 and 30 years of operation, using current financial values, the total costs of the
powdered activated carbon exceeded the costs of granular activated filters and resulted
in differences of R$ 348.840,52 and R$ 452.978,36, respectively.
Keywords: adsorption, activated carbon, granular, powdered, operating cost,implementation cost, economic viability
LISTA DE FIGURASFigura 3.1 – Estrutura molecular do diuron (C9H10Cl2N2O) ............................................ 5Figura 3.2 - Estrutura molecular da hexazinona (C12H2ON4O2) ...................................... 6Figura 3.3 - Diagrama de coagulação e solubilidade para Al(III) e Fe(III) a 25ºC.(Fonte: Armitharajah e Mills (1982) apud MWH (2012)............................................... 11Figura 3.4 – Concentração de diuron em relação à dosagem de CAP e tempos de contatode 15 e 30 min (Fonte: Voltan, 2014)............................................................................. 15Figura 3.5 - Concentração de hexazinona em relação à dosagem de CAP e tempos decontato de 15 e 30 min (Fonte: Voltan, 2014)................................................................ 15Figura 3.6 – Curva de ruptura para adsorção em carvão ativado e zona de transferênciade massa ao longo da coluna de adsorção (Fonte: MWH, 2012) ................................... 17Figura 3.7 – Concentração de diuron e de hexazinona pelo volume de água filtrada emrelação ao volume de CAG do ensaio C4 (Fonte: Voltan, 2014) ................................... 21Figura 3.8 – Local de captação de água no Ribeirão Feijão para o abastecimento domunicípio de São Carlos................................................................................................. 23Figura 3.9 – Área plantada e valor de produção de cana-de-açúcar no município de SãoCarlos (Fonte: SEADE, 2010) ........................................................................................ 24Figura 4.1 – Fluxograma das etapas realizadas no trabalho ........................................... 27Figura 4.2 - Esquema de balanço de massa na aplicação de produtos químicos (Fonte:Di Bernardo e Dantas. 2005) .......................................................................................... 31Figura 4.3 – Curva granulométrica do carvão ativado (Fonte: Voltan, 2014)................ 36Figura 5.1 – Dimensões usuais do saco comercial de 25 kg de CAP............................. 43Figura 5.2–Manifold de coleta de água filtrada e distribuição de água de lavagem ...... 46Figura 5.3 – Esquema da divisão dos trechos comuns nos filtros para cálculo da perdade carga........................................................................................................................... 52Figura 5.4- Ponto de funcionamento da bomba para o reservatório de lavagem ........... 63Figura 5.5 – Esquema das calhas de coleta de água de lavagem dos filtros e sistema deencaminhamento de água de lavagem ............................................................................ 64Figura 5.6 – Ponto de funcionamento da bomba submersível no TRV.......................... 67Figura 5.7 – Valor presente acumulado da implantação e operação anual para CAG eCAP em função do tempo de operação e diferença de valores presentes líquidos......... 74
LISTA DE TABELASTabela 3.1 - Comparação dos valores máximos permitidos de diuron e hexazinona emágua potável para diferentes legislações no mundo (adaptado de Sens et al, 2009 apudVoltan ,2014) .................................................................................................................... 7Tabela 3.2 – Tecnologias disponíveis para tratamento de compostos orgânicospersistentes (adaptado de Alexaner et al, 2012) ............................................................... 9Tabela 3.3 – Concentrações iniciais e finais para os ensaios de adsorção em CAPutilizando a isotema de Freundlich................................................................................. 14Tabela 3.4 - Principais usos, vantagens e desvantagens do uso de carvão ativadogranular comparado com o pulverizado (adaptado de MWH, 2012) ............................. 18Tabela 3.5 – Características do filtro real de CAG e do ensaio C4 (Fonte: Voltan, 2014)........................................................................................................................................ 21Tabela 3.6 – Concentração máxima de organoclorados no Ribeirão Feijão .................. 25Tabela 4.1 – Características do ensaio C4 e do filtro em escala real para ETA de 1000L/s (Fonte: Voltan, 2014) ............................................................................................... 32Tabela 4.2 – Características do meio filtrante (Fonte: Voltan, 2014) ............................ 35Tabela 4.3 – Característica da camada suporte (Fonte: Voltan, 2014)........................... 35Tabela 5.1 – Níveis de água nos vertedores da unidade de divisão de vazão ................ 44Tabela 5.2 - Perda de carga na vinculação de água ........................................................ 45Tabela 5.3–Divisão e número de orifícios por trecho das tubulações secundárias nomanifold.......................................................................................................................... 46Tabela 5.4 – Perda de carga na entrada de água no filtro ............................................... 47Tabela 5.5 – Cálculo da perda de carga na camada de CAG limpa ............................... 48Tabela 5.6 - Cálculo da perda de carga na camada suporte limpa.................................. 48Tabela 5.7 - Perda de carga no meio filtrante limpo ...................................................... 49Tabela 5.8 – Perda de carga nos orifícios na tubulação secundária ............................... 49Tabela 5.9 - Perda de carga na tubulação secundária ..................................................... 50Tabela 5.10 - Perda de carga na tubulação principal de seção variável ......................... 51Tabela 5.11 – Perda de carga total no manifold de distribuição/coleta de água............. 52Tabela 5.12 – Perda de carga na saída dos filtros........................................................... 55Tabela 5.13 - Valores de perda de carga na filtração em função da vazão de operação 55Tabela 5.14 - Níveis de operação nos filtros durante a filtração e carga hidráulicadisponível para retenção de impurezas........................................................................... 56Tabela 5.15 – Expansão da camada de CAG.................................................................. 57Tabela 5.16 – Coeficientes de perda de carga ................................................................ 60Tabela 5.17 – Altura manométrica no conjunto elevatório ............................................ 62Tabela 5.18–Níveis de água dentro das calhas durante a lavagem com água ................ 64Tabela 5.19 – Parâmetros para o dimensionamento do TRV......................................... 65Tabela 5.20 - Altura manométrica, cotas e equação de perda de carga.......................... 66Tabela 5.21 – Custo de implantação da câmara de adsorção em CAP........................... 68Tabela 5.22 – Custos operacionais anuais da instalação de CAP................................... 69Tabela 5.23 – Custo de implantação o filtro de Carvão Ativado Granular (CAG) ........ 69Tabela 5.24 – Valores atualizados com correção monetário no período 2008 a 2014(Fonte: IBGE,2014) ........................................................................................................ 71Tabela 5.25 - Custos de implantação e operação anual de CAP e CAG em valor presente........................................................................................................................................ 73
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANA Agência Nacional de ÁguaANEEL Agência Nacional de Energia ElétricaCBH Comitê de Bacia HidrográficaCEAT Centro Empresarial de Alta Tecnologia
CEPAGRICentro de Pesquisa Meteorológicas e Climáticas Aplicadas aAgricultura
CETESB Companhia de Tecnologia AmbientalDBO Demanda Bioquímica de OxigênioERCER Ensaios rápidos em coluna de escala reduzidaETA Estação de Tratamento de ÁguaIBGE Instituto Brasileiro de Geografia e EstatísticaIDH Índice de Desenvolvimento HumanoIPCA Índice Nacional de Preços ao Consumidor AmploIQA Índice de Qualidade das ÁguasOMS Organização Mundial da SaúdePIB Produto Interno BrutoSABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São PauloSEADE Fundação Sistema Estadual de Análise de DadosSELIC Sistema Especial de Liquidação e CustódiaSigRH Sistema de Informações para Gerenciamento de Recursos HídricosSINAPI Sistema Nacional de preços e índices da Construção CivilSNIS Sistema Nacional de Informações sobre SaneamentoTRA Taxa de retorno anualTRV Tanque de Regularização de VazãoTUC Taxa de utilização de carvãoUGRHIs Unidade de Gerenciamento de Recursos HídricosVPA Valor da Produção AgropecuáriaZTM Zona de transferência de massa
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIvA ....................................................................... 1
2 OBJETIVOS............................................................................................................. 2
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................. 3
3.1 Agrotóxicos........................................................................................................ 3
3.1.1 Diuron......................................................................................................... 4
3.1.2 Hexazinona ................................................................................................. 5
3.1.3 Legislação................................................................................................... 6
3.2 Água................................................................................................................... 7
3.3 TRATAMENTO EM CICLO COMPLETO ..................................................... 9
3.3.1 Coagulação ............................................................................................... 10
3.3.2 Adsorção................................................................................................... 12
3.4 Ensaios Rápidos em Colunas de Escala Reduzida........................................... 19
3.5 Abastecimento de água de São Carlos ............................................................. 22
3.6 Valor presente (VP) ......................................................................................... 25
4 METODOLOGIA................................................................................................... 27
4.1 Dimensionamento da câmara de adsorção em CAP ........................................ 28
4.1.1 Determinação da dosagem de CAP e do tempo de contato. ..................... 28
4.1.2 Dimensionamento da câmara de adsorção para a vazão 100 L/s ............. 29
4.1.3 Consumo diário e mensal (em massa) de CAP......................................... 30
4.1.4 Vazão da bomba dosadora........................................................................ 30
4.2 Dimensionamento dos filtros de carvão ativado granular ............................... 31
4.2.1 Determinação dos parâmetros para dimensionamento dos filtros emcarvão ativado granular .......................................................................................... 31
4.2.2 Unidade de divisão de vazão .................................................................... 32
4.2.3 Cálculo de perda de carga na veiculação de água por tubulações ............ 33
4.2.4 Perda de carga na entrada de água filtrada nos filtros de carvão ativado . 34
4.2.5 Meio Filtrante ........................................................................................... 35
4.2.5.1 Perda de carga no meio filtrante limpo ............................................. 36
4.2.5.2 Fluidificação do meio granular para lavagem ................................... 37
4.2.6 Manifold para distribuição da água para lavagem e coleta de água filtrada39
4.2.7 Coleta de água de lavagem ....................................................................... 41
5 Resultados e discussões .......................................................................................... 41
5.1 Dimensionamento da câmara de adsorção para a vazão 100 L/s..................... 41
5.1.1 Consumo diário e mensal (em massa) de CAP......................................... 42
5.1.2 Vazão da bomba dosadora e dimensionamento dos tanques de preparo. . 43
5.1.3 Aplicação e preparo .................................................................................. 43
5.2 Dimensionamento dos filtros de carvão ativado granular ............................... 44
5.2.1 Unidade de divisão de vazão .................................................................... 44
5.2.2 Unidade de filtração.................................................................................. 45
5.2.2.1 Características gerais......................................................................... 45
5.2.2.2 Perda de carga na filtração ................................................................ 47
5.2.2.3 Taxas e níveis durante a filtração ...................................................... 55
5.2.2.4 Cálculo da velocidade ascensional para lavagem ............................. 56
5.2.2.5 Lavagem das unidades de filtração ................................................... 58
5.3 Custos de CAP ................................................................................................. 67
5.4 Custos de CAG ................................................................................................ 69
5.5 Comparações CAP e CAG............................................................................... 71
6 CONCLUSÕES...................................................................................................... 74
7 Recomendações ...................................................................................................... 75
8 Bibliografia............................................................................................................. 76
1
1 INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA
Nos últimos anos, as lavouras de cana-de-açúcar no interior do Estado de São
Paulo aumentaram significamente devido ao crescimento do consumo de açúcar e etanol
no mercado interno e mundial. As plantações requerem a utilização de herbicidas e,
entre os mais utilizados, destacam-se o diuron e hexazinona. Estes defensivos agrícolas
são utilizados como pré ou pós-emergência de plantas infestantes. Segundo o Instituto
de Economia Agrícola (IEA,2013), as plantações de cana-de-açúcar ocupam a segunda
posição no consumo de defensivos agrícolas, representado 10 % das vendas totais.
As lavouras de cana-de-açúcar em São Carlos tiveram aumento de 400 % da área
de produção e de faturamento de 1995 a 2010 (SEADE, 2010). Parte das áreas de
cultivo encontram-se na bacia do Ribeirão Feijão, manancial responsável por
aproximadamente, 35 % do abastecimento do município de São Carlos. Os trabalhos de
Carvalho (1996), Rodriguez (2001) no Ribeirão Feijão identificaram a presença dos
agrotóxicos Heptacloro total, Aldrin + Dieldrin, e PCBs e DDT acima do permitido pela
Resolução CONAMA 357, o que corrobora para a possível contaminação sistemática da
água bruta que será destinada ao tratamento em ciclo completo, por agrotóxicos.
A remoção de microcontaminantes não é eficiente no tratamento por ciclo
completo e estudos diversos detectaram a presença de diuron e hexazinona nas águas
superficiais e subterrâneas (CAPPELINI, 2008, CARVALHO, 1996, HOLMES 2014,
HUERTA, 2008, SOUTHWICK, 2007). Alguns contaminantes, mesmo em pequenas
concentrações, podem causar danos à saúde a médio, pequeno e longo prazo
(BELTRAN et al. 1993).
Neste contexto, para o presente trabalho, foram propostas duas alternativas para
a remoção de diuron e hexazinona da água de abastecimento. A primeira alternativa
consiste na aplicação do carvão ativado pulverizado em câmara de adsorção, enquanto a
segunda é por meio de filtração em carvão ativado granular, sendo ambas para o
tratamento complementar de uma ETA de ciclo completo de 100 L/s. A verificação do
efeito de escala para ETAs com diferentes capacidades de tratamento é imprescindível
para melhor avaliação técnico-econômica destas alternativas e para auxiliar nas tomadas
de decisões na implantação dos sistemas.
2
2 OBJETIVOS
O objetivo principal deste trabalho foi selecionar a opção mais adequada para a
adsorção de diuron e hexazinona potencialmente presentes no Ribeirão Feijão como
tratamento complementar de uma ETA em ciclo completo, dentre as alternativas
disponíveis por meio de comparação técnica-econômica. Os objetivos específicos
foram:
Dimensionar duas alternativas para remoção de diuron e hexazinona para
a possível utilização na ETA CEAT de São Carlos;
Analisar o custo de operação e implantação das alternativas;
Comparação técnica-economica das alternativas.
Comparação de custos de implantação e operação para ETAs com
diferentes vazões de tratamento.
3
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Agrotóxicos
Os pesticidas são classificados de acordo com a composição química, o
organismo a ser combatido, o modo de ação e o estado físico. Existe uma gama enorme
de organismos que causam danos às plantações, seres humanos e outros animais vivos.
Todos estes organismos são denominados pragas que incluem uma variedade de
animais, ervas daninhas, microrganismos como fungos e bactérias e vírus. Existem hoje
muitos produtos que são utilizados para prevenir, destruir, repelir ou mitigar que são
denominados pesticidas ou agrotóxicos.Em todo o mundo, a utilização de pesticidas
cresceu drasticamente nos últimos trinta anos. A generalização do uso dos pesticidas na
agricultura resultou na presença de seus resíduos e metabolitos em rios, lagos, oceanos,
atmosfera, solo, águas subterrâneas e até mesmo na água de abastecimento
(ZOLGHARNEIN et al, 2011).
O crescimento das lavouras de cana-de-açúcar faz com que sejam utilizados
mais fertilizantes e defensivos agrícolas. Segundo o Instituto de Economia Agrícola
(IEA, 2013), a comercialização de defensivos agrícolas obteve recorde com a
comercialização de 902.408 toneladas com expectativa de crescimento nas vendas em
2014. A cana-de-açúcar ocupou a segunda posição, representando 10% no consumo de
agrotóxicos, perdendo somente para a soja.
Entre os defensivos agrícolas na cana-de-açúcar, destacam-se o diuron e a
hexazinona que são herbicidas amplamente utilizados no controle de ervas daninhas por
serem inibidores de fotossíntese. A utilização dos defensivos agrícolas aumenta a
produtividade, entretanto, cresce a preocupação com a contaminação de águas
subterrâneas e superficiais por fontes difusas.
Segundo Carter (2000) e Southwick (2002), os herbicidas são os pesticidas mais
ocorrentes nos estudos de qualidade de águas superficiais e subterrâneas, sendo
frequente a detecção destes compostos em regiões com a lavoura de cana-de-açúcar. O
destino do herbicida e o processo de degradação do mesmo dependem de vários
processos físicos, químicos e biológicos (VIVIAN et al., 2007).
Os principais meios de contaminação dos mananciais são por meio da lixiviação
e escoamento superficial do solo. Segundo Monqueroet al (2008), o experimento de
lixiviação de clomazone + ametryn, diuron + hexazinone e isoxaflutole em solo de
textura argilosa e média comprovaram a tendência destes contaminantes a serem
4
lixiviados por influência das precipitações pluviais ou por irrigação artificial sendo que
o coquetel diuron + hexazinone apresentou lixiviação superior aos demais compostos.
Na literatura existem inúmeros casos de contaminação de agrotóxicos nas águas
superficiais. O monitoramento de herbicidas realizado na Flórida entre 1992 e 2001
demonstrou a presença de ametryne e atrazine (Pfeuffer e Rand, 2004). No Mississipi,
entre 2002 e 2003 foram coletados em 7 pontos a água superficial e analisada para 15
diferentes pesticidas. Os resultados demonstraram que a hexazinona foi detectada em
94% das amostras.
Quando os herbicidas entram em contato com o meio aquático, são expostos a
diferentes processos físicos, químicos e microbiológicos. Os dois principais processos
de transformação dos herbicidas são a adsorção/sorção e a biodegradação. Atualmente,
uma gama de pesticidas são encontrados nas águas superficiais perto de regiões com
produções agrícolas e seus efeitos na qualidade da água vêm se tornando um problema
mundial. Na maioria das vezes, não são encontrados em grandes concentrações,
entretanto, existe a preocupação sobre a exposição a longo prazo que pode trazer
problemas crônicos para a saúde humana (Arias-Esteves et al.,2008 ; Yahya S et al,
2013).
Além dos possíveis problemas para a saúde humana, a contaminação por
herbicidas pode ter consequências enormes para o equilíbrio biológico, uma vez que não
só os agentes patogênicos e pragas são destruídos, mas também outros organismos vivos
que são ameaçados pelos agrotóxicos em si e pelos subprodutos da degradação.
3.1.1 Diuron
O diuron é um defensivo agrícola seletivo com pouca solubilidade em água e
pertence ao grupo químico das ureias. Os derivados da ureia por substituição de átomos
de hidrogênio são utilizados como herbicidas sendo que os tri-substituídos são os que
apresentam maior atividade no controle as pragas (MIDO e MARTINS, 1997).
Este herbicida é amplamente utilizado a mais de 40 anos e desde o inicio de sua
comercialização, muitos estudos investigaram a degradação microbiológica. Foi
observado que os subprodutos da metabolização podem apresentar efeitos toxicológicos
maiores que o próprio diuron. Entre os produtos gerados da decomposição está o 3, 4
dichlorianiline que pode ser metabolizado posteriormente em azobenzeno [4-6]
(LI e FENG, 2011). Além da degradação microbiológica, no estudo realizado por Hess e
5
Warren (2002), a fotodegradação é significativa se a molécula do pesticida permanece
por várias semanas.
Com relação a lixiviação, dependerá principalmente da textura do solo e da
quantidade de matéria orgânica. Segundo Arsego (2009), o diuron apresenta baixa
capacidade de adsorção em solos arenosos e alta capacidade para solos argilosos e com
maiores teores de matéria orgânica.
A aplicação do diuron é recomendada para pré e pós emergência das plantas
infestantes na cultura e é absorvida, principalmente, pelas raízes. É um produto pouco
volátil e de alta persistência no solo que apresenta meia vida variável entre 90 a 180 dias
que dependerá das características do solo. Segundo Kidd e James (1991), o diuron
quando aplicado em baixas dosagens o resíduo fitotóxico é dissipado em alguns meses,
entretanto, em grandes concentrações a persistência dos resíduos pode ser por mais de
um ano.
Para Miller et al (1995) a aplicação deste herbicida serve para situações pré ou
pós emergenciais e é devido a sua característica de efeito residual prolongado.que o
combate às pragas no período crítico de competição é eficiente.
Devido à inibição da fotossíntese, o diuron causa impactos ambientais no
fitoplâncton que são os produtores primários dos rios e, além disso, foi verificado que
existe efeito bioacumulativo (HOLMES, 2014). A Agência Nacional de Vigilância
Sanitária (ANVISA), classifica o herbicida como classificação toxicológica III, ou seja,
medianamente tóxico. A forma molecular do diuron é apresentada na Figura 3.1.
Figura 3.1 – Estrutura molecular do diuron (C9H10Cl2N2O)
3.1.2 Hexazinona
A hexazinona é um herbicida seletivo com alta solubilidade em água e pertence
ao grupo químico triazinona. As triazinas são compostos de anéis aromáticos formadas
pela tri substituição por átomos de hidrogênio (MIDIO e MARTINS, 1997)..
A aplicação é recomendada para pré e pós emergência no controle das plantas
infestantes na cultura de cana-de-açúcar e é absorvida pelas raízes e folhas, inibindo a
6
fotossíntese. É um produto de média persistência no solo, facilmente lixiviada e que
apresenta meia vida de aproximadamente 90 dias que dependerá das características do
solo. Este herbicida é degradado principalmente devido a ação de microrganismos do
que pela fotodegradação
Devido suas características de alta solubilidade na água e mobilidade no solo, o
hexazinona é considerado entre os herbicidas mais susceptíveis a contaminar as águas
subterrâneas e superficiais o que aumenta as preocupações com relação a saúde humana
e os impactos ambientais. Portanto, a determinação da retirada destes compostos na
água é de grande necessidade (Meiet al., 2012). A Agência Nacional de Vigilância
Sanitária (ANVISA), classifica o herbicida como classificação toxicológica III, ou seja,
medianamente tóxico. Na Figura 3.2 é apresentada a fórmula estrutural da hexazinona.
Figura 3.2 - Estrutura molecular da hexazinona (C12H2ON4O2)
3.1.3 Legislação
A presença de agrotóxicos nas águas superficiais e subterrâneas são limitadas
pelas Resoluções CONAMA 357 de 2005 e 396 de 2008, respectivamente. Entretanto,
as concentrações máximas de diuron e hexazinona não são delimitadas. Somente na
Portaria 2914 de 2011 do Ministério da Saúde, foi incluído o diuron no padrão de
portabilidade com limite máximo de 90 µg/L enquanto que o hexazinona permanece
sem limites de concentração máxima.
Nos países europeus, segundo a Diretiva nº 98/83/ECC de 1998 estabelece que a
concentração máxima permitida de agrotóxico presente na água não deve ultrapassar de
0,1 μg/L para a concentração individual e de 0,5 μg/L para a soma total de pesticidas na
água. Na Tabela 3.1 são demonstrados os valores máximos permitidos de diuron e
hexazinona na água potável para diferentes países.
7
Tabela 3.1 - Comparação dos valores máximos permitidos de diuron e hexazinona em água potávelpara diferentes legislações no mundo (adaptado de Sens et al, 2009 apud Voltan ,2014)
HERBICIDAS
LEGISLAÇÕES
CANADÁ EUA Austrália Nova Zelândia OMS Brasil(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)
Diuron (µg/L) 150 - 100 30 20 - 90
Hexazinona (µg/L) - - 400 300 400 - -(a) - Canadian Drinking - Water Quality – MAC – 2010(b) -USEPA - Drinking Water Standards and Advisories - MCL – 2012(c) - USEPA - Drinking Water Standards and Advisories – DWEL – 2012(d) - Drinking Water Guidelines for Pesticides Australia – HV – 2011(e) - Drinking Water Standards for New Zeland – MAV – 2008(f) - WHO - Guidelines for Drinking- Water Quality – Fourth edition – GV - 2011(g) - Portaria do Ministério da Saúde nº 2.914 – Brasil – VMP – 2011
3.2 Água
A molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio
apresentando características distintas, pois na maioria das substâncias, a redução de
temperatura resulta na diminuição do volume e, consequentemente, o aumento da massa
especifica. Entretanto, a água apresenta massa específica máxima a 4ºC sendo que
abaixo desta temperatura, ocorre aumento de volume. As pontes de hidrogênio,
responsáveis pelas principais características da água como viscosidade, tensão
superficial e massa específica são resultado da assimetria apresentada na molécula de
água que contém distribuição desigual de elétrons. O oxigênio exerce maior influencia
nos elétrons compartilhados no que acaba resultando em uma separação de cargas com
formação de um dipolo. A polaridade é responsável pela existência das forças atrativas
fazendo com que o hidrogênio de uma molécula ligue-se ao oxigênio de outra (DI
BERNARDO et al, 2011).
É devido à polaridade que a água é um excelente solvente capaz de dissolver
muitos sólidos, líquidos e gases e especialmente ácidos e sólidos iônicos.Esta
característica faz com que seja praticamente impossível encontrar água em seu estado
puro na natureza. O mecanismo de solubilização funciona quando a água entra em
contato com uma substância iônica, anulando as cargas pelo polo contrário ao íon e
acaba por desprender do restante do sólido impossibilitando que regresse ao estado
original. Alguns compostos de carbono também são solúveis em água como, por
exemplo, o álcool. Entretanto, a maioria destes compostos não são solúveis em água por
não apresentarem características polares que é o caso de gorduras, óleos e graxas. (DI
BERNARDO e DANTAS, 2005)
8
A água é o recurso essencial a todos os seres vivos devido a sua capacidade de
intervir nas reações bioquímicas. Uma das reações bioquímicas mais importantes
consiste na hidrólise das moléculas de água através da luz com associação ao gás
carbônico para formar a glicose, reação essa chamada de fotossíntese que é a base para
toda a cadeia alimentar. A água é um recurso finito e cerca de 97% encontra-se nos
mares sendo imprópria para consumo humano. Grande parte da água potável encontra-
se na forma de gelo nos polos do planeta e somente 0,65% da água do planeta está sobre
os continentes na forma de rios e lagos e águas subterrâneas. O Brasil possui
aproximadamente 17% da água doce do planeta, porém a distribuição é irregular no
território concentrando 70% na bacia amazônica onde vive somente 5,1 % da população
brasileira (BAIRD, 2002; ROCHA, 2004; BRASIL, 2010).
A obtenção e manutenção de um adequado fornecimento de água tem sido um
dos principais fatores no desenvolvimento de assentamentos humanos. Inicialmente, os
povoados estavam preocupados com a quantidade de água disponível, entretanto, o
crescimento populacional exerceu maior pressão sobre as fontes de abastecimento
contaminando-as com resíduos e despejos urbanos, agrícolas e industriais, piorando
consideravelmente a qualidade da água. Ao mesmo tempo, os regulamentos sobre a
qualidade da água potável se tornaram mais rigorosos e a capacidade analítica para a
detecção dos contaminantes mais eficientes. Desta maneira, a qualidade da água bruta
não pode ser ignorada no abastecimento de água e na escolha da tecnologia de
tratamento, uma vez que praticamente todo manancial deve passar por algum tipo de
tratamento antes do consumo humano (MWH, 2012).
Para obter água potável é de suma importância o tratamento da mesma, pois
inúmeras doenças são veiculadas ou geradas pela ingestão de água fora dos padrões de
potabilidade. O tratamento deve garantir água potável com condições estéticas e
organolépticas e principalmente deve assegurar que o consumo não cause danos a curto
e longo prazo para a saúde humana. A tecnologia a ser utilizada no tratamento de água
deve ser coerente com as características da água bruta e, além disso, deve-se levar em
consideração outros fatores como, por exemplo, o tipo de tratamento dos resíduos
gerados na estação, condições socioeconômicas, qualificação dos operadores e
disponibilidade dos produtos químicos e materiais. (DI BERNARDO et al, 2011)
9
3.3 TRATAMENTO EM CICLO COMPLETO
No Brasil existem mais 7500 estações de tratamento de água (ETAs), das quais
grande parte funcionam por ciclo completo. Este tratamento consiste na coagulação,
floculação, decantação, filtração, fluoração, cloração e correção de pH.
Devido às múltiplas atividades humanas e as modificações das bacias
hidrográficas, os impactos sobre os recursos hídricos têm causado alterações
significativas na qualidade da água e nos ecossistemas aquáticos. Alguns
contaminantes, mesmo em pequenas concentrações, são capazes de causar diversos
impactos na saúde. Estes poluentes são denominados micropoluentes ou agroquímicos e
variam na composição orgânica e muitas vezes são persistentes por apresentar baixa
biodegrabiliade. (BELTRAN et al. 1993).
Na literatura é possível encontrar que o tratamento convencional não é eficiente
na remoção de compostos orgânicos como agrotóxicos. Na Coreia do Sul foram
monitorados 14 micropoluentes dos quais 12 foram detectados na água efluente à ETA
(NAM, et al., 2014). Segundo Kouras (1995), a remoção eficiente de pesticidas por
tratamento convencional só se mostrou eficaz quando os agrotóxicos apresentam baixa
solubilidade em água.Estudos em jarteste também comprovaram a baixa remoção de
pesticidas, herbicidas e fármacos através da coagulação, sedimentação e
filtração.(WESTERHOFF et al, 2005 ; HUERTA-FONTELA et al, 2008;
STACKELBERG et al, 2007)
Entre os principais métodos de tratamento para micropoluentes encontrados na
literatura, destacam-se a adsorção em carvão ativado, processos oxidativos avançados
com diferentes oxidantes, filtros biológicos e membranas. Na Tabela 3.2 é apresentada
as principais vantagens e desvantagens para as tecnologias disponíveis para o
tratamento dos compostos orgânicos persistentes
Tabela 3.2 – Tecnologias disponíveis para tratamento de compostos orgânicos persistentes(adaptado de Alexaner et al, 2012)
Processo Vantagens Desvantagens
Coagulaçãoquímica
Tratamento convencionalamplamente utilizado na
remoção de turbidez e cor
Produz grande quantidade de lodo; oscoagulantes somente removem um grupo
seleto de contaminantes orgânicos
Eletrocoagulação
Potencial de degradação eremoção de compostos
orgânicos solúveis einsolúveis
Alto custo com a implantação do sistema;Limitação com compostos organoclorados
e metais pesados
10
Continuação Tabela 3.2 - Tecnologias disponíveis para tratamento de compostos orgânicospersistentes (adaptado de Alexaner et al, 2012)
Processo Vantagens Desvantagens
Adsorção emcarvão ativado
Forma de tratamentoconsolidado que removeuma grande variedade de
compostos orgânicos
Dificuldade de regeneração e alto custo dedisposição para os resíduos
potencialmente contaminados
Nanofiltração/Osmose reversa
Boa remoção demicropoluentes por repulsãoeletrostática e exclusão por
tamanho de partícula
Produção de lodo concentrado; adsorçãodos compostos na superfície da
membrana; alto custo operacional enecessidade de mão de obra qualificada
Processosoxidativosavançados
Degradação demicropoluentes pela geração
de um grande número deradicais livres, superando
facilmente em eficiência osoxidantes convencionais
Pré-tratamento necessário para a remoçãodos sólidos suspensos que podem
competir com os micropoluentes; possívelformação de sub-produtos tóxicos; poucaaplicabilidade em estações de tratamento
de água em escala real devido aos altoscustos e necessidade de mão de obra
qualificada
Processosbiológicos
Excelente remoção decompostos orgânicos
hidrofóbicos em uma únicaunidade compacta
Ineficiente na remoção de substânciashidrofílicas e substâncias orgânicas
persistentes necessitando destamaneira um pós-tratamento
3.3.1 Coagulação
A coagulação é o processo mais importante para a produção de água com
qualidade satisfatória. A água bruta contém diversas impurezas tais como partículas
coloidais, microrganismos, matéria orgânica dissolvida das quais são carregadas
negativamente que criam uma repulsão que impede que as mesmas se aproximem. O
coagulante é responsável pela desestabilização das partículas coloidais ou neutralização
das cargas da matéria orgânica dissolvida através de dois processos. O primeiro
processo é químico com a hidrólise do metal enquanto que o segundo é físico que
consiste no transporte das espécies hidrolisadas para que haja contato com as
substancias presentes na água. Coagulantes como sulfato de alumínio, cloreto férrico e
sulfato férrico hidrolisam-se rapidamente quando misturados com a água e formam
precipitados insolúveis que desestabilizam as partículas através da redução das forças
repulsivas. A coagulação é normalmente realizada na unidade de mistura rápida em
11
ressaltos hidráulicos como a calha parshall ou em misturadores mecânicos. (MWH,
2012; DI BERNARDO et al, 2011)
Segundo Di Bernardo et al (2011), a coagulação é realizado por quatro
mecanismos que podem atuar separadamente ou em conjunto. Estes mecanismos são:
compressão da camada dupla, adsorção e neutralização, varredura, adsorção e formação
de pontes.A coagulação tipo varredura é a mais utilizada em estações de tratamento de
água pela formação de flocos de maior tamanho e que sedimentam ou flotam com maior
facilidade. As dosagens de coagulante e pH são relativamente altas o que torna
necessário a utilização de alcalinizantes como a cal hidratada ou hidróxido de sódio.
A solubilidade das espécies de alumínio e de ferro assim como os principais
mecanismos de coagulação para os diferentes valores de pH e dosagem são
apresentados na Figura 3.3.
Figura 3.3 - Diagrama de coagulação e solubilidade para Al(III) e Fe(III) a 25ºC. (Fonte:Armitharajah e Mills (1982) apud MWH (2012)
As regiões sombreadas de cinza mais escuro foram as áreas onde ocorreram a
coagulação tipo varredura que correspondem as faixas de dosagens e de pH
normalmente utilizadas nas estações de tratamento de água. Comparando-se a
solubilidade entre os dois coagulantes os hidróxidos férricos são mais insolúveis do que
os de alumínio por apresentarem compostos insolúveis em uma faixa de pH maior.
Segundo Armitharajah e Mills (1982) o diagrama apresentado na Figura 3.1 só é
representativo para a água de estudo não sendo aplicável a qualquer água bruta, pois as
linhas que delimitam as regiões podem ser alteradas conforme os compostos presentes
na água. Os valores apropriados de pH e de dosagem são obtidos levando em
consideração os custos e facilidade de obtenção do produto químico, a turbidez
12
remanescente desejada, a necessidade de utilização de acidificante ou alcalinizante
sendo de grande importância a elaboração do diagrama de coagulação para cada água de
estudo (DI BERNARDO et al, 2011).
3.3.2 Adsorção
O principal meio de retirada de contaminantes orgânicos da água é por meio da
adsorção que é um processo de atração e acumulação de uma substância em um fluído
(adsorvato) na superfície sólida de outra (adsorvente) (CULP, 1986). Os compostos
orgânicos permanecem na superfície do adsorvente devido a ligações de hidrogênio,
interações dipolo-dipolo e forças de Van der Waals. Por ser uma reação reversível, as
mudanças de pH ou temperatura irá afetar o equilíbrio químico podendo ocorrer o
processo reverso que também é conhecido como dessorção. A reação química destas
interações pode ser representada pela seguinte reação (DI BERNARDO e DANTAS,
2005)
:
As moléculas dos compostos orgânicos se acumulam na superfície do adsorvente
até igualarem as velocidades de reação nos dois sentidos da equação. Quando isto
ocorre, não existe mais remoção pelo adsorvente (DI BERNARDO e DANTAS, 2005).
Os adsorventes comercialmente disponíveis para o tratamento de água incluem
carvão ativado, polímeros sintéticos, alumina ativada, zeólitas e hidróxido de ferro
granular. A maioria dos carvões ativados apresenta grande variação do tamanho dos
poros e pode adsorver grandes moléculas orgânicas como por exemplo, pesticidas,
solventes e hidrocarbonetos. Os polímeros sintéticos, alumina e zeolito geralmente
apresentam somente microporos dos quais torna-se inviável a adsorção de ácidos
húmicos ou de outras moléculas orgânicas grandes (HOWE et al, 2012).
O carvão ativado é o adsorvente mais comumente utilizado porque é mais barato
que as outras alternativas e eficiente na remoção de diversos contaminantes. As
principais características do carvão ativado depende da origem da matéria prima
(vegetal, animal ou mineral) e do tipo de ativação que pode ser por físico, químico ou
13
plasma. No Brasil, os materiais mais utilizados são madeira, carvão betuminoso e sub-
betuminoso, osso e casca de coco (DI BERNARDO e DANTAS, 2005)
A operação de adsorção em carvão ativado é relativamente simples, de alta
eficiência e adequando com a realidade brasileira (SUN et al, 2007 ; YU et al, 2014).
Entra as vantagens, destaca-se que a utilização do carvão ativado granular (CAG) ou
carvão ativado pulverizado (CAP) é amplamente utilizado em estações de tratamento de
água no mundo. Segundo Hai et al (2007)., as unidades de coagulação e floculação
removem eficientemente os sólidos em suspensão e deste modo, otimizam a unidade de
adsorção por carvão ativado por reduzir as competições por sitos entre as substâncias
presentes na água.
Para a escolha do tipo e da dosagem de carvão ativado a ser utilizado para a
remoção de determinado composto, é necessário o conhecimento prévio das principais
propriedades dos diferentes tipos de carvão ativado e a realização de ensaios em
laboratório visando à remoção de substâncias específicas. A eficiência de adsorção
depende de fatores como tempo de contato, superfície especifica, tamanho e estrutura
dos poros, teor de cinzas assim como as características da água como pH, temperatura e
presença de substâncias interferentes como ácidos humicos, carbono orgânico
dissolvido e oxidantes. No caso dos agrotóxicos, que apresentam massa molecular
menor que 500 Da (Dalton-Da: unidade de massa atômica, igual a 1,66.1024 g), a
unidade de capacidade adsortiva mais utilizada é pelo número de iodo. Esta unidade
representa a quantidade de iodo adsorvido em miligramas por gramas de carvão quando
a concentração de iodo total no equilíbrio é de 2,5 g/L (DI BERNARDO et al, 2011)
O carvão ativado comercial pode ser adquirido na forma granular (CAG) ou em
pó (CAP). A granulometria do carvão ativado varia entre 0,01 mm a 0,10 mm na forma
de pó enquanto que o granular possui tamanho entre 0,42 e 2,40 mm a. O coeficiente de
desuniformidade do CAG varia de 1,5 a 2,0 para favorecer a estratificação na lavagem
com água.
A principal característica para a escolha do adsorvente é a quantidade de
substância que pode ser retirada no mesmo. Com os ensaios com a metodologia tipo
Batch, pode-se obter a isoterma de Freundlich. A isoterma é a relação, em uma
temperatura fixada, entre a quantidade de substância adsorvida por massa de carvão e
sua concentração na solução (CULP, 1986). Esta modelação fornece a capacidade
adsortiva de um carvão ativado.
14
O modelo matemático de adsorção de Freundlich é empírico, sem base teórica e
muito utilizada porque descreve com precisão os dados de ensaios de adsorção,
apresentando a seguinte forma: = / (1)
Ou
= + 1 (2)
em que:
qe: quantidade de adsorvato por unidade de adsorvente (mg adsorvato/g adsorvente ou
moles adsorvato/g adsorvente);
Ce: concentração do adsorvato no equilíbrio (mg/L ou mol/L);
Kad, n: coeficientes empíricos.
Na Tabela 3.3 são mostrados os coeficientes empíricos do diuron e hexazinona
para a isoterma de Freundlich obtidos nos ensaios de Piza (2008).
Tabela 3.3 – Concentrações iniciais e finais para os ensaios de adsorção em CAP utilizando aisotema de Freundlich
Contaminante Co(mg/L)
C(mg/L) *1/n *Kf
Diuron 1,00 0,09 0,1558 371,09Hexazinona 0,282 0,09 0,2414 124,82
*Fonte: (Piza,2008)
Voltan (2014) realizou estudo de dosagem de CAP na água bruta contendo 1,0
mg/L de diuron e 0,282 mg/L de hexazinona para diferentes dosagens de CAP e tempo
de contato. As amostras foram coletadas e filtradas em membrana com abertura de 0,45
μm e analisadas as concentrações de diuron e hexazinona. Os resultados são
apresentados nas Figuras 3.4 e 3.5.
15
Figura 3.4 – Concentração de diuron em relação à dosagem de CAP e tempos de contato de 15 e 30min (Fonte: Voltan, 2014)
Figura 3.5 - Concentração de hexazinona em relação à dosagem de CAP e tempos de contato de 15e 30 min (Fonte: Voltan, 2014)
Pelas Figuras 3.4 e 3.5 é possível notar que a concentração final requerida de
0,09 mg/L foi obtida para os dois contaminantes com a dosagem de 15 mg/L para tempo
de contato de 15 min e de 12 mg/L para tempo de contato de 30 minutos.Como
esperado, as dosagens obtidas são superiores as encontradas pelos parâmetros cinéticos
da isoterma de Freundlich (equação 1) devido à competição com outros compostos
orgânicos presentes na água como, por exemplo, as substâncias húmicas aquáticas.
Utilizando a equação 1 e considerando a concentração inicial e final de diuron e
hexazinona utilizados nos experimentos de Voltan (2014) apresentados na Tabela 3.2,
são necessários 4,02 mg/L de CAP para remover diuron e de 2,74 mg/L para
hexazinona que, quando somados, resultam em 6,76 mg/L de CAP. Entretanto, estes
16
resultados somente são válidos se forem realizados com água pura com os
contaminantes, sendo que na água bruta existem outros compostos que competem pelos
sítios de adsorção em carvão ativado.
A capacidade de saturação do adsorvente pelo adsorvato é outro método de
avaliar a adsorção através de diferentes condições. A curva de ruptura obtida através de
medições da concentração do contaminante no efluente do filtro, é um parâmetro
essencial para projetos que utilizam leito fixo de carvão ativado granular (DI
BERNARDO et al, 2011).
A zona de transferência de massa (ZTM) em um leito de carvão ativado granular
é definida como a profundidade do leito necessária para o adsorvato ser adsorvido.
Inicialmente, a camada superior do leito adsorve os contaminantes reduzindo, desta
maneira, a concentração do mesmo na saída da coluna. Conforme o tempo de operação
do filtro de CAG a ZTM vai se movimentando até chegar no ponto de ruptura no qual o
efluente apresenta a concentração máxima estipulada. A partir deste ponto é
recomendado que o leito do carvão ativado seja regenerado ou substituído para que seja
garantida a qualidade da água tratada, caso contrário, a zona de adsorção vai se
movendo descendentemente a uma taxa mais lenta que o fluido porém a concentração
do poluente aumenta rapidamente e quando a concentração inicial se iguala ao do
efluente ocorre a saturação.Na Figura 3.6 é apresentada a ilustração da curva de
saturação.
17
Figura 3.6 – Curva de ruptura para adsorção em carvão ativado e zona de transferência de massaao longo da coluna de adsorção (Fonte: MWH, 2012)
Alguns fatores podem alterar o ponto de ruptura tais como a diminuição da área
de contato através do aumento tamanho de partícula do adsorvente, aumento da vazão
de tratamento e um aumento da concentração do contaminante.
Na literatura é possível encontrar diversas modelações matemáticas para prever
a capacidade de adsorção no filtro de leito fixo, porém quando existe a contaminação
por mais de um poluente, estes competem pelos sítios ativos do carvão ativado sendo
aconselhável ensaios em escala piloto ou reduzida (AWWA, 2011).
A adsorção em colunas de CAG tem mostrado melhores eficiências adsortivas e
melhor controle operacional do processo. O maior custo para implantação de filtros
adsorventes é relegada a segundo plano pela eficiência superior (SVRCEK & SMITH,
2004 apud DUARTE, 2011).
A maior eficiência se deve ao fato de que as colunas de CAG recebem água
filtrada como afluente, enquanto que o CAP é utilizado preparando-se uma suspensão e
adicionando-a na água bruta que contêm inúmeras substancias que competem pelos
sítios ativos do carvão ativado (DI BERNARDO e DANTAS, 2005). Outra vantagem
do CAG em relação ao CAP é a possibilidade de regeneração no primeiro frente à
impossibilidade do segundo. Segundo Ferreira (2009), experiências operacionais de
estações europeias indicam que os leitos de CAG precisam ser regenerados a cada 4 ou
5 anos. Quanto à destinação do CAP, esse deve ser retirado da água (o que gera certa
18
dificuldade) sendo incorporado ao lodo gerado pela estação. Segundo Di Bernardo e
Dantas (2005), o CAG possui pequenos poros e grande superfície interna em relação ao
CAP, que possui grandes poros e menor superfície interna.
A análise econômica realizada por Voltan (2014), verificou que para uma ETA
de 1000 L/s, a implantação do sistema de CAG com relação ao CAP foi da ordem de 3
vezes mais cara, porém, quando considerado os custos totais de operação e manutenção
em valor presente, os custos foram igualados em 5 anos e resultaram ser até 23%
menores em 20 anos. Na Tabela 3.4 são apresentados os principais usos, vantagens e
desvantagens do uso de carvão ativado para as duas alternativas.
Tabela 3.4 - Principais usos, vantagens e desvantagens do uso de carvão ativado granularcomparado com o pulverizado (adaptado de MWH, 2012)
Parâmetros Carvão ativado granular (CAG) Carvão ativado pulverizado (CAP)
Principais usos
Controle da toxicidade decompostos orgânicos em águas
subterrâneasControle sazonal ou emergencialde compostos responsáveis por
odor e sabor e fortementeutilizado como adsorvente para
pesticidas e herbicidas empequenas concentrações (< 10
ug/L)
Barreira para derrames ouvazamentos ocasionais de
compostos orgânicos tóxicosem águas superficiais econtrole de compostos
responsáveis por odor e saborMenor geração de subprodutosna desinfecção pela adsorçãoda matéria orgânica natural
VantagensMenor uso de carvão porvolume de água tratadacomparado com o CAP
Baixo custo de implantação efacilidade operacional paracontrole de contaminação
ocasional por contaminantesorgânicos
Desvantagens
Os compostos orgânicosadsorvidos podem passar peloprocesso de dessorção e em
alguns casos a concentração dopoluente do efluente pode ser
maior que do afluente
Não reutilizável e aumenta aquantidade de resíduos gerados
na ETA
Maior custo de implantação dosistema
Para obter melhor eficiência, o filtro de carvão ativado por leito fixo deve ser
operado após a filtração com areia para que não seja necessária retrolavagens com
frequência, pois a mesma reduz a performance de adsorção. A ZTM é interrompida
durante a retrolavagem na qual causará no prematuro ponto de ruptura dos
19
contaminantes. A retrolavagem geralmente não é necessária para as água subterrâneas a
não ser que contenham altas concentrações de carbonatos, metais ou cálcio que podem
precipitar no meio filtrante.
Com relação à adsorção de Diuron e Hexazinona, Dantas et al, (2009) realizou
ensaios em instalação piloto no qual foi utilizado coluna de CAG. Foi observado que
existe maior afinidade do CAG na adsorção de Diuron e a pré-oxidação tanto com
dióxido de cloro quanto com cloro piorou a eficiência de adsorção pela provável
competição entre os subprodutos formados na oxidação dos herbicidas e os residuais
dos oxidantes pelos sítios ativos do carvão.
Voltan (2014) também realizou estudos com estes pesticidas simulando a água
do rio Pardo que deve começar a abastecer Ribeirão Preto nos próximos anos. Pelos
estudos de tratabilidade foi possível observar que, como o esperado, o tratamento em
ciclo completo foi pouco eficiente e removeu somente 25% de diuron e 19% de
hexazinona. Entretanto, nos ensaios quando utilizado a adsorção em carvão ativado
pulverizado ou carvão ativado granular, foram obtidos remoção de 99 % de diuron e
hexazinona.
3.4 Ensaios Rápidos em Colunas de Escala Reduzida
A determinação do tempo de ruptura para diversos compostos presentes na água
em um determinado leito filtrante adsortivo deve ser realizado em escala piloto com os
mesmos parâmetros a serem aplicados em escala real como, por exemplo, taxa de
aplicação superficial (TAS), tempo de contato em leito vazio (TCLV), profundidade do
leito filtrante e granulometria.
Entre as principais desvantagens da escala piloto são: (1) ensaios que podem ter
longa duração para ser alcançado o ponto de ruptura; (2) grandes quantidades de volume
de água podem ser necessários para a realização dos experimentos, dificultando a
realização de experimentos em laboratório e difícil manutenção dos parâmetros da
qualidade da água a ser tratada; (3) maiores custos envolvidos nos experimentos.
Crittenden et al (1991) desenvolveu e validou os Ensaios Rápidos em Colunas
de Escala Reduzida (ERCER). Estes ensaios podem ser utilizados para estimar a
eficiência de adsorção em leito fixo de CAG se o parâmetro do processo de transporte
de massa tiver similaridade ao leito em escala real. O principal parâmetro associado ao
transporte de massa é a resistência intrapartícula à transferência de massa a qual está
relacionado com a difusividade do poro e a difusividade superficial.
20
Se a difusividade intrapartícula não varia proporcionalmente com o diâmetro do
grão (difusividade constante – DC), então os parâmetros devem ser proporcionais de tal
maneira que tenham a mesma propagação da ZTM.
Caso a difusividade intrapartícula seja a principal responsável pela propagação
da ZTM e for proporcional ao diâmetro do grão de CAG (difusividade proporcional –
DP), os parâmetros no ERCER devem ser proporcionais à diferença dos grãos de CAG
para que seja observada a mesma propagação da ZTM
Voltan (2014) realizou a estimativa da duração da carreira de filtração e
obtenção da curva de ruptura de um filtro de CAG através da metodologia de ensaios
rápidos em coluna de escala reduzida (ERCER). Os ensaios da primeira etapa foram
para averiguar o tipo de difusividade do meio granular na adsorção de hexazinona e
diuron para depois, na segunda etapa, utilizar os ensaios ERCER para estimar o tempo
de operação de um filtro em escala real. Com os resultados da primeira etapa foi
verificado que a difusividade do meio granular de adsorção é do tipo constante
Com a definição do tipo de difusividade dos ensaios da primeira etapa, o ensaio
da segunda etapa, foi realizado utilizando a metodologia ERCER, com difusividade
constante, para estimar a duração da carreira e obtenção da curva de ruptura de um filtro
real utilizando água filtrada (turbidez < 0,5 uT e pH 7,0) contaminada contendo1,0
mg/L de diuron e 0,282 mg/L de hexazinona.
O ERCER realizado por Voltan (2014) considerou um filtro em escala real com
TCLV entre 5 e 10 min, TAS de 200 m/d e granulometria de 8 x 30 mesh (0,60 a 2,38
mm). Estes parâmetros foram adotados através de valores obtidos na literatura
(AWWA,1997, AWWA,2011 e MWH,2012).
A coluna utilizada neste ensaio foi de 10 mm de diâmetro interno utilizando
CAG com granulometria de 100 x 140 mesh (diâmetro médio de partícula de 125 mm).
A Tabela 3.5 mostra os parâmetros para a realização do ensaio na etapa 2 assim como
os parâmetros do filtro de CAG em escala real.
21
Tabela 3.5 – Características do filtro real de CAG e do ensaio C4 (Fonte: Voltan, 2014)
Parâmetro Unidade Filtro CAG Ensaio C4
Escala Real ReduzidaDifusividade Constante
Granulometria mesh 8x30 100x140Diâmetro do maior grão mm 2,38 0,149Diâmetro do menor grão mm 0,6 0,105
Diâmetro médio dos grãos mm 1,19 0,125Diâmetro interno da coluna mm --* 10
Altura do leito de carvão mm 0,7 10Volume de CAG mL --* 0,77
Peso do CAG g --* 0,35Taxa de aplicação superficial (TAS) m/d 200 1910
Vazão (Q) L/h --* 6,25Tempo de contato em leito vazio (TCLV) min 5 0,0548
Na Figura 3.7 são apresentados os valores de concentração do efluente da coluna
de CAG.
Figura 3.7 – Concentração de diuron e de hexazinona pelo volume de água filtrada em relação aovolume de CAG do ensaio C4 (Fonte: Voltan, 2014)
Na Figura 3.5 é possível notar que a curva de ruptura do diuron e hexazinona
ocorreu com 41.500 e 54.000 volumes de leitos vazios tratados (VL), respectivamente.
A estimativa da duração da carreira de filtração é obtida através da multiplicação do
TCLV por VL que resulta em 144 e 187 dias para a hexazinona e o diuron,
respectivamente. A taxa de utilização do carvão (TUC) que representa a massa de
carvão utilizada pelo volume de água tratado pode ser calculada pela seguinte fórmula:
22
= = (3)
em que:
TUC: taxa de utilização de carvão (g/L);
MCAG: massa de carvão no leito filtrante (g);
ρCAG: massa específica do carvão no leito filtrante (kg/m3);
Var: Volume de água tratado até a ruptura (L);
VlR: Volume de água tratado dividido pelo volume do meio granular de CAG na ruptura
(adimensional).
Considerando-se 41.500 leitos tratados, a taxa de utilização de carvão resultou
em 10,74 mg/L. Comparando-se com os resultados obtidos para definição da dosagem
de CAP (12 mg/L), é possível tratar 11,7% a mais de água em CAG com a mesma
massa de carvão.
3.5 Abastecimento de água de São Carlos
O município de São Carlos está localizado na região centro-leste do estado de
São Paulo, correspondendo uma área de 1137 km² e está 230 quilômetros da capital
paulista. A principal via de acesso à cidade é através da rodovia Washington Luís (SP-
310). Localiza-se em posição estratégica por conectar São Paulo com Ribeirão Preto,
além de estar próximo de grandes polos econômicos como Campinas e Bauru.
Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2014), a
população estimada em São Carlos em 2014 é de 238.958 habitantes dos quais são
abastecidos pelos mananciais Ribeirão Feijão, Ribeirão Monjolinho e por poços
subterrâneos.O município está inserido no Comitê da Bacia Hidrográfica do Tietê-
Jacaré na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos 13 (UGHRI 13) que é
dividida em 6 Sub-Bacias (SÃO PAULO, 2014)
O Ribeirão do Feijão pertence à sub-bacia do Rio Jacaré Guaçu que é afluente
do Rio Tietê. A escolha deste manancial deve-se ao fato de ser o principal manancial de
abastecimento da cidade de São Carlos que começou a utiliza-lo em 1971 com 250 L/s e
atualmente é de 350 L/s, fornecendo aproximadamente, 35% da água potável para o
município (CDCC, 2011). A bacia do Ribeirão Feijão abrange uma área de 22,8 km² e
23
localiza-se entre os paralelos 47° 45’ oeste de longitude e 22° 00’ sul de latitude. O rio
contém, aproximadamente, 13 km de extensão, abrange uma área de 22,8 km² sendo que
a nascente localiza-se no alto da Serra do Cuscuzeiro em Analândia e drena o planalto
de Itirapina com sentido de nordeste para sudoeste e de leste para oeste. (ZATTONI,
2012; RIOS e CALIJURI, 1995).
A captação de água do Ribeirão Feijão fornece água para as duas estações de
tratamento de água e é realizada pelo Serviço Autônomo de água e Esgoto (SAAE) de
São Carlos, e encontra-se nas coordenadas 22º9`8``S e 47º53`8``. Na Figura 3.8 é
apresentado o local de captação de água onde é possível observar grande atividade
agrícola na região.
Figura 3.8 – Local de captação de água no Ribeirão Feijão para o abastecimento domunicípio de São Carlos
Entre as principais vantagens deste manancial é que praticamente toda a área
está localizada dentro de São Carlos, o que faz com que a água não contenha emissões
provenientes de outros municípios. Nessa sub-bacia a atividade rural é predominante e a
produção de cana-de-açúcar, encontra-se entre as principais atividades econômicas da
região.
O crescimento do setor sucroalcooleiro é resultado da exportação de açúcar e da
conquista do etanol do mercado interno e mundial como alternativa aos combustíveis
fósseis. Hoje, o país é responsável por mais da metade do açúcar produzido no mundo e
24
a taxa de aumento de produção é estimada de 3,25% até 2018/2019. O Estado de São
Paulo é responsável por 60% da produção nacional que em 2013 foi de 739 267 042 t
(BRASIL, 2014). O crescimento das lavouras de cana-de-açúcar em São Carlos é
apresentado na Figura 3.9 onde é possível perceber o aumento de mais de 400% da área
de produção e do faturamento
Figura 3.9 – Área plantada e valor de produção de cana-de-açúcar no município de São Carlos(Fonte: SEADE, 2010)
Por ser a principal fonte de abastecimento de água para São Carlos, diversos
estudos foram realizados para monitorar a qualidade da água do Ribeirão Feijão.
Rodríguez (2001) avaliou a qualidade da água da bacia do Alto Jacaré Guaçu através de
análises limnológicas e de macroinvertebrados para a água do período de estiagem e de
chuvas em 14 pontos dos quais 5 estão na bacia do Ribeirão Feijão. Os resultados
demonstraram que os valores de fósforo estavam acima do estabelecido pela Resolução
CONAMA 20/86 de 0,025 mg/L no período de estiagem, apresentando características
de eutrofização. Os valores de potássio e sulfatos na nascente do Ribeirão Feijão foram
superiores aos outros pontos localizados na bacia Jacaré-Guaçu, indicando a provável
contaminação por fertilizantes.
A análise comparativa dos resultados das concentrações de organoclorados
encontrados no Ribeirão Feijão na literatura (CARVALHO, 1996; RODRIGUEZ, 2001)
com relação a Resolução CONAMA 357 de 2005 e a Portaria 2914 do Ministério da
Saúde é apresentado na Tabela 3.6.
25
Tabela 3.6 – Concentração máxima de organoclorados no Ribeirão Feijão
Análise HCBHCHtotal
(µg/L)
Lindano(µg/L)
Heptaclorototal
(µg/L)
Aldrin +Dieldrin(µg/L)
DDT(µg/L)
PCBs(µg/L)
Valor CONAMA357 (Classe II) /
2005- - 0,02 0,01 0,005 0,002 0,001
Valor Portaria MSN° 2914/ 2011 - - 2 - 0,03 1 -
A na <0,001 nd 0,008 na 0,006 na
B 0,004 0,04 nd 0,9 0,046 nd 0,175
A (CARVALHO, 1996); B (RODRÍGUEZ, 2001); na = não analisado; nd = não detectado
Pela Tabela 3.6 é possível observar que o valor de DDT na análise A e os
valores de Heptacloro total, Aldrin + Dieldrin, e PCBs para a análise B, ultrapassaram a
concentração máxima para a Resolução CONAMA 357 de 2005, comprovando que
existe contaminação por agrotóxicos na água destinada para o abastecimento de São
Carlos. Observa-se também que a Portaria 2914 de 2011, responsável pelos padrões de
potabilidade, é menos rigorosa nos compostos organoclorados com relação à CONAMA
357 de 2005, responsável pela qualidade da água para os mananciais superficiais.
Com relação a outros pesticidas,Cappelini (2008) fez análise da ametrina,
atrazina, diuron e finapronil, que são agrotóxicos utilizados nas lavouras de cana-de-
açúcar, em três pontos do Ribeirão Feijão, sendo um deles próximo à coleta de água
para a estação de tratamento de água. Os resultados demonstraram que não foram
encontrados estes pesticidas na água do Ribeirão Feijão, entretanto, por ter sido uma
análise única em um período de pluviosidade não informado, estes dados não asseguram
que não existe contaminação.
3.6 Valor presente (VP)
O valor presente líquido é, basicamente, o inverso dos juros. É uma ferramenta
econômica amplamente utilizada pela engenharia econômica na viabilidade de projetos
e é capaz de prever o valor presente de um investimento futuro quando existe uma taxa
de juros definida. Johnson e Kaplan (1987) ressaltam que a estimativa do valor presente
26
começou a ser utilizada no século XVI, porém, era uma ferramenta na gestão ou análise
de investimento usados internamente que não foi divulgada abertamente e que foi
somente nos anos 60 do século XX, que esta metodologia foi amplamente utilizada e
considerada como revolucionaria na prática de contabilidade geral (MILLER, 1991).
Oliveira (2008) adverte que o método determinístico do valor presente líquido
consideram Constancia no comportamento futuro e que as altas instabilidades acrescidas
da alta volatilidade da economia e tecnologia mundial pode tornar a análise frágil.
Para o caso da comparação dos valores de custo de implantação e operação para
os sistemas de CAG ou CAP utilizou-se esta avaliação econômica. Os custos totais de
operação e implantação do primeiro ano foram considerados sem a aplicação do método
enquanto que os valores futuros a partir do segundo ano foram estimados aplicando o
sistema de valor presente.
Para Copeland e Weston (1992) a taxa de juros pode ser considerada como a
taxa de retorno de um investimento e é utilizada para identificar o rendimento possível
de ser adquirido no tempo. Sendo assim, a taxa de retorno anual (TRA) do investimento
foi baseada no Sistema Especial de Liquidação e Custódia (SELIC).
A formulação matemática pode ser representada da seguinte maneira:
= (1 + ) (4)
Onde:
VP – valor presente do custo de operação do ano i (R$)
Vano,i – custo de operação do ano i (R$)
TRA: taxa de retorno anual (%);
i: ano de operação.
O custo operacional de até 30 anos para as duas alternativas foram convertidos
em valor presente. Somando-se este custo com o custo de implantação é obtido o custo
total do investimento (CT). A equação do custo total para as alternativas pode ser
expressa pela seguinte equação.
27
= + = + ,1 + (5)
em que:
CT – custo total da alternativa (R$);
CI – custo total de implantação (R$);
COPT – custo total de operação de 30 anos (R$).
4 METODOLOGIA
Na Figura 4.1 é mostrado o fluxograma das etapas realizadas na elaboração no
trabalho.
Figura 4.1 – Fluxograma das etapas realizadas no trabalho
Na Etapa 1 foram escolhidos na base da literatura os parâmetros de projeto para
o dimensionamento da câmara de adsorção em carvão ativado pulverizado, assim como
parâmetros para o dimensionamento da unidade de filtração em carvão ativado granular.
Dimensionamentounidade de CAP
Dimensionamentounidade de CAG
Etapa 2: Dimensionamento das unidades
Etapa 1: Definição dos parâmetros de projeto
Definição dosparâmetros de
CAP
Definição dosparâmetros de
CAG
Etapa 3: Quantificação dos custos de implantação e operação
Análiseeconômica de CAP
Análiseeconômica de
CAG
Etapa 4:Comparação entre as alternativas
28
Com os parâmetros obtidos na Etapa 1, foi possível realizar o dimensionamento
das duas alternativas de adsorção em carvão ativado na Etapa 2.
A Etapa 3 foi responsável pelo levantamento dos custos de operação e
implantação das alternativas. Os custos com a implantação de CAP são referentes às
construções da câmara de adsorção, do local de armazenamento e preparo da suspensão
assim como a aquisição de equipamentos de mistura lenta e bomba dosadora. Os custos
referentes ao CAG são relativos à construção dos filtros, do sistema de retrolavagem
que será feito através de reservatório elevado e do sistema de recuperação de água de
lavagem, para diminuir o índice de perdas, assim como com a aquisição das bombas
para água de lavagem e de regularização de vazão da água de lavagem. Nos custos de
implantação foram considerados os custos com mão de obra, equipamentos, materiais
de construção e infraestrutura necessária para a realização da obra. Os valores
apresentados na composição do orçamento foram obtidos através do Sistema Nacional
de Preços e Índices da Construção Civil (SINAPI, 2014), consulta com fornecedores e
no banco de preços de obras e serviços de engenharia (SABESP, 2014)
Além dos custos de implantação, foram estimados os custos operacionais das
alternativas. Os principais custos de operação com o CAP são compostos pela aquisição
do produto químico, gastos com energia elétrica no preparo e dosagem do produto
químico e na disposição dos resíduos gerados, parcela referente ao aumento da massa
seca devido ao CAP dosado. Com relação ao CAG, os principais custos operacionais
são relacionados com a aquisição do produto químico e reativação do mesmo, e com os
gastos energéticos com a bomba para alimentação do reservatório elevado e com
regularização de vazão da água de lavagem dos filtros.
Os custos de operação para as duas alternativas, durante os 30 anos de análise,
foram transformados em valor presente, através da equação 4. Com os valores totais de
operação em valor presente com o custo de implantação para cada alternativa, foi
possível fazer a análise econômica comparativa para as duas alternativas na Etapa 4.
4.1 Dimensionamento da câmara de adsorção em CAP
4.1.1 Determinação da dosagem de CAP e do tempo de contato.
Através dos ensaios de tratabilidade utilizando CAP realizados por Voltan
(2014), foi verificado que para dosagem de 15 mg/L com tempo de contato de 15 min e
para dosagem de 12 mg/L para tempo de contato de 30 minutos a qualidade final da
água tratada resultou em conformidade com a Portaria 2914 de 2011 do Ministério da
29
Saúde. Para o dimensionamento da unidade de adsorção em CAP, foi adotada a
dosagem de 12 mg/L com tempo de contato de 30 minutos para reduzir o consumo de
CAP, uma vez que este insumo apresenta alto custo.
4.1.2 Dimensionamento da câmara de adsorção para a vazão 100 L/s
Com a definição do tempo de contato da câmara de adsorção, o volume da
unidade pode ser calculado a partir da seguinte fórmula:
= (6)
em que:
Tc: tempo de contato na câmara de adsorção (s);
V: volume da unidade de adsorção (m³);
Q: vazão de tratamento da ETA (m³/s).
Definindo-se as características geométricas da unidade como, por exemplo, a
altura útil,largura do canal e comprimento do mesmo, é possível reescrever a equação 6
para a seguinte fórmula:
= ° . (ℎ . . ). 60 (7)
em que:
hla: altura útil (m);
Lcanal: largura do canal (m);
Ccanal: comprimento do canal (m).
O nível de água no interior da câmara de adsorção será controlado através de
vertedor retangular. Segundo Porto (2006), a lâmina de água acima do vertedor
retangular pode ser calculada com a fórmula de Francis que é representada por:
= 1,838. . (8)
em que:
Q: vazão na câmara de adsorção (m3/s);
L: largura do vertedor retangular (m);
30
H: altura da lâmina de água na crista do vertedor (m).
4.1.3 Consumo diário e mensal (em massa) de CAP
Definida a dosagem de CAP, sabendo-se o tempo de operação da ETA e
considerando-se a conversão de unidades necessárias, o consumo diário de carvão
ativado pode ser calculado por:
= . . 3600. . 10 (9)
em que:
Cd: consumo diário de CAP (kg produto comercial por dia);
Dcap: dosagem de CAP (mg/L);
Q: vazão da ETA (L/s);
T: tempo de funcionamento da ETA (h).
A partir do consumo diário obtido na equação 9 e sabendo-se o peso do saco de
carvão ativado pulverizado, o número de sacos para um período de tempo pré-
determinado é determinado por:
= .(10)
em que:
Ns: número de sacos de CAP (produto comercial);
Cd: Consumo diário de CAP (kg do produto comercial/d);
T: tempo de armazenamento;
Ms: massa de CAP em um saco do produto comercial.
4.1.4 Vazão da bomba dosadora
Segundo Di Bernardo e Dantas (2005), o cálculo da vazão da bomba dosadora
pode ser realizado através do equacionamento do balanço de massa no ponto de
aplicação, conforme esquema apresentado na Figura 4.2.
31
Figura 4.2 - Esquema de balanço de massa na aplicação de produtos químicos (Fonte: Di Bernardoe Dantas. 2005)
em que:
Q: vazão da ETA (L/s);
C0: concentração inicial de CAP na água (mg/L);
qdos: vazão da bomba dosadora (L/h);
D: dosagem de aplicação de CAP (mg/L);
Csol dos: concentração do produto químico na solução de dosagem (mg/L).
Q. C + q .. C . . = Q + q . . D (11)
Como qdos<<< Q, pode-se assumir:
q . = Q. DC . . (12)
4.2 Dimensionamento dos filtros de carvão ativado granular
4.2.1 Determinação dos parâmetros para dimensionamento dos filtros em carvão
ativado granular
Os parâmetros para o dimensionamento do filtro em escala real foram obtidos a
partir dos ensaios realizados por Voltan (2014), pelas recomendações da AWWA (2011)
e MWH (2012). Através dos ensaios na segunda etapa realizados por Voltan (2014),
foram definidos alguns parâmetros do filtro em escala real como, por exemplo, o
TCLV, taxa de filtração o tempo de operação dos filtros de carvão ativado,
granulometria do leito filtrante e tempo de operação para a ruptura do meio filtrante. As
características são apresentadas na Tabela 4.1.
Q , C0 (Q + qdos) , D
qdos , Csol.dos
32
Tabela 4.1 – Características do ensaio C4 e do filtro em escala real para ETA de 1000 L/s (Fonte:Voltan, 2014)
Parâmetro Unidade Ensaio C4 Filtro CAGEscala Reduzida Real
Difusividade ConstanteGranulometria mesh 100x140 8x30
Diâmetro do maior grão mm 0,149 2,38Diâmetro do menor grão mm 0,105 0,6
Diâmetro médio dos grãos mm 0,125 1,19Diâmetro interno da coluna mm 10 --*
Altura do leito de carvão mm 10 *700Volume de CAG mL 0,77 --*
Peso do CAG g 0,35 --*Taxa de aplicação superficial (TAS) m/d 1910 200
Vazão (Q) L/h 6,25 --*Tempo de contato em leito vazio (TCLV) min 0,0548 5
* depende da vazão de projeto do sistema
As unidades de filtração foram concebidas em 6 tanques circulares de 3,5 m de
diâmetro e operadas com taxa constante e nível variável. A taxa média de filtração para
a vazão de 100 L/s resultou da ordem de 150 m3/m2.dia. Durante a retirada de um filtro
para lavagem, a taxa de filtração resultará em 180 m³/m².d.
Os filtros não foram dimensionados com a taxa de 200 m3/m2.dia (3,0 m de
diâmetro) como realizado no ensaio realizado por Voltan (2014), devido ao fato de que
durante a retirada de operação de um filtro para lavagem, a taxa de filtração resulta em
aproximadamente 245 m3/m2.dia.. Na troca do meio filtrante, que pode levar vários dias,
se realizada a lavagem de um módulo de operação, a taxa de filtração pode passar a 305
m3/m2.dia. O aumento da taxa pode resultar na alteração da zona de transferência da
zona de massa e a precoce ruptura do meio adsortivo.
Devido à utilização de taxa de filtração mais baixa que os ensaios realizados por
Voltan (2014), provavelmente, a duração da carreira de filtração pode ser maior.
Entretanto, somente com os ensaios ERCER utilizando a difusividade constante é que se
pode confirmar a hipótese.
4.2.2 Unidade de divisão de vazão
A água filtrada pelos filtros de areia será dividida entre os seis filtros de carvão
ativado através de um tanque provido de seis vertedores triangulares, dispostos em
arranjo circular. Para garantir a divisão equitativa de vazão, a crista de todos vertedores
devem estar na mesma cota. Segundo Porto (2005), a altura da lâmina de água nos
33
vertedores triangulares pode ser calculada pela fórmula de Thomson, na qual a abertura
do triângulo é de 90º, conforme a seguinte fórmula:
= 1,4ℎ (13)
em que:
Q: vazão (m3/s);
h: altura da lâmina de água no vertedor (m);
4.2.3 Cálculo de perda de carga na veiculação de água por tubulações
Para o cálculo da perda de carga nas tubulações de seções não variáveis. na
veiculação de água no sistema de filtração. foi utilizada a fórmula de Hazen-Willians
com o método de comprimentos equivalentes referentes aos acessórios presentes em
cada tubulação. O método dos comprimentos equivalentes consiste em substituir os
acessórios presentes por comprimento retilíneo de mesmo diâmetro quando a vazão em
ambos é a mesma. Ressalta-se que os valores utilizados de comprimentos equivalentes
foram obtidos através das recomendações de Porto (2005). As fórmulas para o cálculo
da perda de carga foram:
= 10,635 ,, , (14)
∆ = . (15)
em que:
J = perda de carga unitária (m/m);
Q = vazão (m³/s);
C = coeficiente de rugosidade;
D = diâmetro da tubulação (m);
ΔH = perda de carga (m);
Leqtotal = comprimento equivalente total (m).
34
O coeficiente de rugosidade C depende da natureza e estado das paredes do tubo.
As tubulações de veiculação serão novas de ferro fundido, portanto, o coeficiente
utilizado será de 120 (PORTO,2005).
4.2.4 Perda de carga na entrada de água filtrada nos filtros de carvão ativado
A perda de carga na entrada de água filtrada da unidade de divisão de água para
os filtros de carvão ativado foi calculada pela expressão geral das perdas localizadas que
segundo Porto (2005), é representada por:
ℎ= . 2. (16)
Sabendo-se que a velocidade é a vazão pela área da seção de escoamento, a
equação 16 pode ser reescrita como:
ℎ= . 2. (17)
em que:
h: perda de carga (m);
k: coeficiente de perda de carga na passagem;
v: velocidade na passagem (m/s);
g: aceleração da gravidade (m/s2);
A: área (m²);
Q= vazão em uma unidade de filtração (m³/s).
Azevedo Neto (2009) resalta que para o coeficiente K é praticamente constante
para valores do número de Reynolds superiores a 50.000. Desta maneira, para fins de
aplicação prática, pode-se considerar constante o valor de K desde que o escoamento
seja turbulento, independentemente do diâmetro, velocidade e natureza do fluído. Para o
cálculo da perda de carga na entrada do filtro, foram somados os coeficientes K
35
resultantes da perda de carga na saída da canalização (k =1,0) e da perda de carga
devido a mudança de direção (k = 0,36) resultando em 1,36.
4.2.5 Meio Filtrante
As características do meio filtrante, conforme citado no item 4.2.1 foram obtidas
através das recomendações pela AWWA (2011) e MWH (2012) e ensaios realizados por
Voltan (2014). O meio filtrante será composto por uma camada simples de carvão
ativado e camada suporte em pedregulho com características apresentadas nas Tabelas
4.2. e 4.3, respectivamente. Na Figura 4.3 são apresentadas as características do meio
filtrante e da camada suporte utilizada.
Tabela 4.2 – Características do meio filtrante (Fonte: Voltan, 2014)
Característica Carvão ativadogranular
Tamanho dos grãos (mm) 0,60 – 2,38Tamanho efetivo – D10 (mm) 0,84
D60 (mm) 1,41Tamanho equivalente – D90 (mm) 2,00Coeficiente de desuniformidade 1,68Coeficiente de esfericidade (Ce) 0,70
Porosidade (ε0) 0,43Massa específica real (kg/m3) 1450
Tabela 4.3 – Característica da camada suporte (Fonte: Voltan, 2014)Característica Pedregulho
Tamanho dos grãos (mm) 2,40 – 19,00Tamanho efetivo – D10(mm) 2,78
D60(mm) 8,92Tamanho equivalente – D90(mm) 16,48Coeficiente de desuniformidade 3,21Coeficiente de esfericidade (Ce) 0,80
Porosidade (ε0) 0,40Massa específica real (kg/m3) 2600 a 2650
36
Figura 4.3 – Curva granulométrica do carvão ativado (Fonte: Voltan, 2014)
4.2.5.1 Perda de carga no meio filtrante limpo
A perda de carga no meio filtrante limpo estratificado para grãos não esféricos
pode ser calculada através da fórmula proposta por Fair et al (1968), dada por:
n
if
aDgi
Xi
Ceg
V
Dgi
XiL
Ceg
Vh
13
0
20
2230
20 .
..
.175,1
...
1...150
(18)
Como as taxas de filtração são relativamente baixas, o segundo termo da
equação 18 resulta pequena perda de carga, e pode ser desprezado, resultando em:
2230
20
...
1...150
Dgi
XiL
Ceg
Vh f
a (19)
em que:
h (m): perda de carga no meio filtrante;
(N.s/m2): viscosidade absoluta da água (1,005.10-3 N.s/m2);
a (kg/m3): massa específica da água (998,2 kg/m3);
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 2,50
Porc
enta
gem
que
pas
sa (
%)
Abertura das peneiras (mm)
D100,84 mm
Menor grão0,60 m
D601,41 mm
D902,00 mm
Maior grão2,38 mm
37
Ce: coeficiente de esfericidade;
0: porosidade da camada suporte limpa;
V (m/s): velocidade de aproximação;
g (m/s2): aceleração da gravidade;
Lf: espessura da camada suporte;
Xi: fração correspondente a subcamada i;
Dgi: média geométrica entre os tamanhos das aberturas de duas peneiras consecutivas
da subcamada i (mm).
4.2.5.2 Fluidificação do meio granular para lavagem
A modelação matemática para o cálculo da velocidade mínima de fluidificação
do meio filtrante foi realizada por Cleasby e Fan (1981) e as fórmulas são:
2
asa3
eq
μgρρρD
Ga
(20)
A velocidade mínima de fluidificação do material granular uniforme é dada por:
33,7Ga0,04833,7
Dρμ
V 2
eqamf (21)
em que:
Deq: tamanho equivalente dos grãos do meio granular (m);
g: aceleração da gravidade (m/s²);
ρa: massa específica da água (kg/m³);
ρs: massa específica do meio granular (kg/m³);
μ: viscosidade absoluta da água (N m/s²).
A velocidade ascensional é de grande importância para a lavagem do meio
granular. Se a velocidade ascensional é baixa, o meio não fluidifica e a remoção de
impurezas é ineficiente (DI BERNARDO e DANTAS, 2005).
38
Segundo Dharmarajah e Cleasby (1986) a porosidade da camada expandida pode
ser calculada por:
1 − εf = 1∑ (22)
Com o valor da porosidade da camada expandida é possível definir a espessura,
expansão e a perda de carga da camada de CAG durante a fluidificação através das
seguintes fórmulas:
= 1 − εo1 − εf (23)
% = − . 100 (24)
ℎ = . − . (1 − εf)(25)
em que:f: porosidade no meio filtrante expandido;o: porosidade no meio filtrante sem expansão;Xi: fração correspondente a subcamada i;
Lf: espessura do meio filtrante expandido (m);
Lo: espessura do meio filtrante sem expansão (m);
he: perda de carga na camada expandida (m);
ρs: massa específica do carvão ativado (1450 kg/m3);
ρa: massa específica da água (kg/m³).
39
4.2.6 Manifold para distribuição da água para lavagem e coleta de água filtrada
Com o objetivo de distribuir equitativamente a água para lavagem em toda a área
do filtro e para coletar uniformemente a água filtrada, foram projetadas duas tubulações
de seção variável de 0,25 m a 0,10 m providas de tubulações secundárias DN 50 das
quais apresentam orifícios. A vazão de água para lavagem vai diminuindo ao longo do
percurso do manifold, classificando-se como um movimento permanentemente variável.
Sendo assim, assumiu-se que a totalidade da vazão consumida no percurso é feita de
modo uniforme ao longo das tubulações principais e secundárias, ou seja, cada metro
linear de tubulação distribui/consome uma vazão uniforme. Outra consideração feita é
que no ultimo orifício, a vazão residual é nula (ponta seca). A vazão fictícia para esta
situação, segundo Porto (2005), é dada por:
= /√3 (26)
Sabendo-se a vazão fictícia na tubulação, é possível calcular a velocidade fictícia
por: = (27)
em que:
Qf: vazão fictícia (m3/s);
Qm: vazão inicial (m3/s);
Vf: vazão fictícia (m/s);
A: área da tubulação secundária (m2).
Para Azevedo Netto (2009), o cálculo da perda de carga para tubulações de
pequeno diâmetro não pode ser calculada por Hazen-Williams. Sendo assim, a perda de
carga na tubulação secundária foi utilizada a fórmula de Flamant
ℎ = 4. . . (28)
40
em que:
b: coeficiente de Flamant para tubulação de PVC (0,0012);
L: comprimento da tubulação (m);
D: diâmetro do tubo (m);
vf: velocidade fictícia na tubulação (m/s);
hs: perda de carga na tubulação secundária de coleta e distribuição (m).
Segundo Porto (2005), a perda de carga nos orifícios pode ser representada por:
= . . 2. . ℎ (29)
Sabendo-se que a vazão no orifício é a divisão da vazão na unidade de filtração
pelo número de orifícios, a equação 29 para a perda de carga nos orifícios da tubulação
secundária de coleta de água filtrada e distribuição de água de lavagem pode ser
reescrita como:
ℎ = º í. . 12. (30)
em que:
ho: perda de carga no orifício (m);
Q: vazão na unidade filtração (m3/s);
nºorificios: número de orifícios na tubulação secundária;
Cd:coeficiente de descarga;
So: área do orifício (m2);
g:aceleração da gravidade (m/s2).
Para orifícios circulares de parede fina, o coeficiente de vazão Cd tem valor
médio prático de 0,61. Este valor pode alterar conforme a forma geométrica, dimensões
e valor da carga (PORTO,2005).
41
4.2.7 Coleta de água de lavagem
A altura da lâmina de água em cima da calha de coleta será calculada através da
equação 8. Segundo Camp (1946) apud Di Bernardo e Dantas (2005), a vazão dentro da
calha com descarga livre é dada por:
= 1,38. . ℎ, (31)
em que:
QCL: vazão na calha de lavagem (m³/s);
bc: largura da calha (m);
h:altura no interior da calha.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 Dimensionamento da câmara de adsorção para a vazão 100 L/s
O tanque de contato foi dimensionado para um tempo de adsorção de 30 minutos
em duas câmaras para flexibilizar a operação. As chicanas no tanque de contato foram
projetadas com escoamento horizontal e o espaçamento entre as mesmas e nas curvas é
de 0,8 m.Os parâmetros de projeto são listados a seguir:
Vazão: 0,1 m3/s;
Tempo de contato: 30 min;
Chicanas com escoamento horizontal;
Largura: 0,8 m;
Altura útil: 2,3 m;
Comprimento: 5,0 m.
Utilizando as características pré-definidas na unidade de adsorção na equação 7,
chega-se ao número de canais necessários.
° = 30 0,05 602,3 0,8 5,0 = 9,78( 10 â )A chegada de água bruta na câmara de contato será realizada através de uma
tubulação DN 350 mm em antecâmara à montante da câmara de contato com largura de
42
0,8 m e 10,2 m de comprimento e 2.3 m de altura útil. A passagem de água da
antecâmara para a câmara de contato será realizada através de uma comporta de 0,5 m x
0,5 m localizadas no fundo da unidade. No final da câmara, foi previsto um vertedor
retangular com largura de 0,5 m. A lâmina de água acima do vertedor foi calculada
através da equação 8 (Fórmula de Francis) os resultados obtidos foram:
= 1,838.= 0,051,838.0,5 = 0,14
No caso que uma câmara entre em manutenção e toda água seja encaminhada a
um tanque de contato, a lâmina de água obtida é calculada por:
= 0,11,838.0,5 = 0,23A drenagem das câmaras de adsorção será realizada por tubulação DN 200
localizada na antecâmara de contato, na segunda chicana de cada câmara e no canal de
água localizado após os vertedores. O acionamento será realizado manualmente por
válvulas borboletas.
5.1.1 Consumo diário e mensal (em massa) de CAP
O consumo diário de CAP (produto comercial) foi calculado através da equação
9. Considerando-se o funcionamento da ETA por 24 horas e que a dosagem de CAP é
de 12 mg/L têm-se:
= 12.100.24.3600. 10 = 103,7 /De acordo com a NBR12216/92, estações de tratamento de água com capacidade
inferior a 10000 m3/d, deve-se armazenar por 30 dias. O armazenamento será realizado
por sacos empilhados de 25 kg e estocados na sala de armazenamento. Na Figura 5.1
são apresentadas as dimensões do saco comercial de 25 kg de CAP.
43
Figura 5.1 – Dimensões usuais do saco comercial de 25 kg de CAP
Sabendo-se o consumo diário do produto químico, o peso do saco comercial de
CAP e o período de atendimento, o número de sacos necessários para o abastecimento
foi calculado pela equação 10.
= 103,7 3025 = 125O armazenamento dos sacos de CAP será realizado em pilhas de 8 sacos com 4
camadas, totalizando 4 pilhas. Os sacos são postos de forma alternada para obter mais
estabilidade e evitar o risco de tombamento e serão apoiados em tablado de madeira a
15 cm do chão para evitar umidade.
5.1.2 Vazão da bomba dosadora e dimensionamento dos tanques de preparo.
Considerando a concentração desejada da suspensão de CAP igual a 25 g/L,
valor de dosagem de CAP de 12 mg/L e a vazão da ETA, foi calculado através da
equação 12 o valor da vazão requerida pela bomba dosadora
q . = 100. 1225000 = 0,048L/sq . = 0,048x3600 = 172,8L/h5.1.3 Aplicação e preparo
A preparação de CAP ocorrerá no tanque de preparo. Primeiramente, o tanque
será abastecido de água quando então será acionado o misturador lento central e iniciada
a colocação de CAP, pelo sistema rasga saco, 250 kg do produto (10 sacos de 25 kg), a
0,15 m
0,40 m
0,80 m
44
suspensão terá a concentração desejada de 25 g/L. O tanque de preparo com 10 m3 de
volume útil poderá abastecer o sistema de dosagem por 58 horas.
A suspensão de carvão ativado pulverizado deverá ser continuamente misturada
por um misturador lento durante a aplicação para garantir a homogeneização e será
bombeada através das bombas peristálticas e tubulação de PVC DN, diretamente dos
tanques de preparo até o ponto de aplicação na meia cana de PVC, provida de orifícios
para distribuição, fixada no inicio da câmara de contato.
5.2 Dimensionamento dos filtros de carvão ativado granular
5.2.1 Unidade de divisão de vazão
A água filtrada pelos filtros de areia será dividida entre os seis filtros de carvão
ativado através de um tanque provido de seis vertedores triangulares, dispostos em
arranjo circular. Para garantir a divisão equitativa de vazão, a crista de todos vertedores
foram posicionados na mesma cota. A altura da lâmina de água nos vertedores foi
calculada pela equação 13 (Fórmula de Thomson), na qual a abertura do triângulo é de
90º. Sendo assim, a altura da lâmina de água nos vertedores durante a operação e
lavagem são apresentadas na Tabela 5.1.
Tabela 5.1 – Níveis de água nos vertedores da unidade de divisão de vazão
Condições de tratamento 6 filtros emoperação
5 filtros emoperação (um filtro
sendo lavado)Vazão total da ETA (L/s) 100,0 100,0
Número de filtros em funcionamento 6 5Vazão afluente aos módulos (L/s) 16,7 20,0
Nível de água no vertedor (m) 0,170 0,183
Para o isolamento dos módulos de filtração em carvão ativado nos casos de
limpeza ou redução de vazão afluente à ETA, foi prevista a instalação das válvulas nas
tubulações de encaminhamento às unidades de filtração para prover flexibilidade
operacional.
A perda de carga no encaminhamento da unidade de divisão de água para os
filtros de CAG foi calcula através da fórmula de Hazen-Willians (equações 14 e 15)
com o método de comprimentos equivalentes referente aos acessórios presentes em cada
tubulação. Para o cálculo da perda de carga foi considerado o trajeto mais longo de
45
encaminhamento (FCAG 1,3,4 e 6). Na Tabela 5.2 são apresentadas as perdas de carga
na vinculação da água da unidade de divisão de água aos filtros de CAG.
Qtd Item Leq (xD) Leq (m)Comprimento 8,01
1 Entrada normal 14,7 2,2054 Curva 90 17,5 10,5
Leq total 20,715
ℎ= 323,07. .Tabela 5.2 - Perda de carga na vinculação de água
Condições de tratamentoQ
módulo(L/s)
h1 (m)
6 filtros em operação 16,7 0,1665 filtros em operação (um filtro
sendo lavado) 20,0 0,232
5.2.2 Unidade de filtração
5.2.2.1 Características gerais
As unidades de filtração foram concebidas em tanques circulares de 3,5 m de
diâmetro em fibra de vidro e serão operadas com taxa constante e nível variável.A taxa
média de filtração para a vazão de 100 L/s da ordem de 150 m3/m2.dia. Durante a
retirada de um módulo de operação para lavagem do filtro, a taxa de filtração resultará
em 180 m³/m².d.
O meio filtrante será composto por uma camada simples de carvão ativado com
0,52 m de espessura (TCLV = 5 min), e uma camada suporte em pedregulho de 0,40 m.
As características do meio filtrante e da camada suporte utilizada foram apresentadas
nas Tabelas 4.2 e 4.3, respectivamente
Com o objetivo de distribuir equitativamente a água para lavagem em toda a área
do filtro e para coletar uniformemente a água filtrada, foram projetadas duas tubulações
de seção variável de 0,25 m a 0,10 m providas de tubulações secundárias DN 50 das
quais apresentam orifícios. A tubulação secundária do manifold foi dividida em 4
trechos sendo que a vazão do primeiro é dividida equitativamente entre as duas
tubulações de seção variável. Na Tabela 5.3 são apresentadas as divisões por trechos da
tubulação secundária com o respectivo comprimento e número de orifícios.
46
Tabela 5.3–Divisão e número de orifícios por trecho das tubulações secundárias no manifold
Trechos N° detrechos Comprimento (m) N° de orifícios por
trechoN° de orifícios
total1 8 *0,75 21 1682 4 0,5 7 283 4 0,7 10 404 4 0,8 11 44
Total 280* Comprimento médio
Na Figura 5.2 é apresentado um esquema do manifold com as medidas e
números de orifícios por trecho.
Figura 5.2–Manifold de coleta de água filtrada e distribuição de água de lavagem
As características adotadas no manifold foram:
comprimento da tubulação principal: 3,0 m;
diâmetro inicial da tubulação principal DN 250;
diâmetro final da tubulação principal DN 100;
TUBULAÇÃODN 250
TUBULAÇÃO DN 250
TRECHO 310 ORIFÍCIOS
TRECHO 27 ORIFÍCIOS
TRECHO 310 ORIFÍCIOS
TRECHO 27 ORIFÍCIOS
TRECHO 310 ORIFÍCIOS
TRECHO 27 ORIFÍCIOS
TRECHO 411 ORIFÍCIOS
TRECHO 310 ORIFÍCIOS
TRECHO 27 ORIFÍCIOS
TRECHO 121 ORIFÍCIOS
TRECHO 411 ORIFÍCIOS
0.720.72
0.730.73
0.750.75
0.760.76
0.770.77
0.780.78
0.790.79
0.800.80
0.50
0.70
0.80
0.70
0.80
0.50
0.50
0.70
0.80
0.70
0.80
0.50
0.25
0.10
47
diâmetro da tubulação secundária DN 50;
quantidade total de orifícios: 280;
diâmetro dos orifícios 15mm;
espaçamento entre os orifícios 0,075 m;
comprimento médio por trecho de tubulação secundária: 0,75 m;
número de orifícios por trecho de tubulação secundária: 10.
5.2.2.2 Perda de carga na filtração
Perda de carga na entrada de água filtrada nos filtros de carvão ativado(h1)
A entrada de água filtrada pelos filtros de areia para os filtros de carvão ativado
será realizada através de uma abertura com 0,30 m de largura e 0,40 m de comprimento.
Para o cálculo da perda de carga foi utilizado a equação 16 da perda de carga localizada
com coeficiente k de 1,36, conforme explicado no item 4.2.4.
ℎ = 4,814.Na Tabela 5.4 são apresentados os resultados da perda de carga na entrada de
água no filtro de carvão ativado.
Tabela 5.4 – Perda de carga na entrada de água no filtro
Condições de tratamento Q módulo (L/s) V (m/s) h1 (m)6 filtros em operação 16,7 0,139 0,001
5 filtros em operação (um filtrosendo lavado) 20,0 0,167 0,002
Perda de carga no meio filtrante limpo (h 2)
A perda de carga no meio filtrante limpo foi calculada pela equação 19. Nas
Tabelas 5.5 e 5.6 são apresentados os cálculos das perdas de carga para a camada de
CAG e da camada suporte nos filtros.
48
Tabela 5.5 – Cálculo da perda de carga na camada de CAG limpa
SubcamadasTamanho (m)
Deqi (m) Deqi² (m2) Xi Xi/Deqi² (m-2)dmin dmax
1 0,00060 0,00071 0,000653 4,26E-07 0,05 1173712 0,00071 0,00084 0,000772 5,96E-07 0,05 838363 0,00084 0,00100 0,000917 8,40E-07 0,10 1190484 0,00100 0,00119 0,001091 1,19E-06 0,15 1260505 0,00119 0,00141 0,001295 1,68E-06 0,25 1489966 0,00141 0,00168 0,001539 2,37E-06 0,15 633237 0,00168 0,00200 0,001833 3,36E-06 0,15 446438 0,00200 0,00220 0,002098 4,40E-06 0,05 11363,636369 0,00220 0,00238 0,002288 5,24E-06 0,05 9549,274255
Total 1,00 724180
ℎ = 5,026.em que:
hCAG: perda de carga na camada de carvão ativado (m);
Q1: vazão em uma unidade filtração (m3/s).
Tabela 5.6 - Cálculo da perda de carga na camada suporte limpa
SubcamadasTamanho (m)
Deqi (m) Deqi² (m2) Xi Xi/Deqi² (m-2)dmin dmax
1 0,01900 0,01270 0,015534 2,41E-04 0,25 10362 0,01270 0,00640 0,009016 8,13E-05 0,25 30763 0,00640 0,00335 0,004630 2,14E-05 0,25 116604 0,03350 0,02400 0,028355 8,04E-04 0,25 311
Total 1,00 16083
ℎ = 0.119.em que:
hSUP: perda de carga na camada suporte (m);
Q1: vazão em uma unidade de filtração (m3/s).
Portanto, a perda de carga no meio filtrante e na camada suporte limpa:ℎ = ℎ + ℎ = 5,145. Na Tabela 5.7 são apresentados os resultados da perda de carga no meio filtrante
limpo.
49
Tabela 5.7 - Perda de carga no meio filtrante limpoCondições de tratamento Q módulo (L/s) h2 (m)
6 filtros em operação 16,7 0,0865 filtros em operação
(um filtro sendo lavado)20,0 0,103
Perda de carga no manifold de coleta de água filtrada e distribuição deágua de lavagem (h3)
Perda de carga nos orifícios
A perda de carga no orifício da tubulação secundária do manifold foi calculada
pela equação 30.
ℎ = º í. . 12.ℎ = 44,316.em que:
ho: perda de carga no orifício (m);
Q: vazão na unidade filtração (m3/s);
nºorificios: 280 orifícios;
Cd:coeficiente de descarga (0,61);
So: área do orifício (m2);
g:aceleração da gravidade (m/s2).
Na Tabela 5.8 são apresentados os resultados da perda de carga nos orifícios da
tubulação secundária
Tabela 5.8 – Perda de carga nos orifícios na tubulação secundária
Condições de tratamento Q módulo(L/s) Q orifício (L/s) V orifício
(m/s) ho (m)
6 filtros em operação 16,7 0,060 0,300 0,0125 filtros em operação (um
filtro sendo lavado) 20,0 0,071 0,360 0,018
Perda de carga nos tubos de coleta e distribuição
Para o cálculo da perda de carga na tubulação secundária (DN 50) foi
primeiramente calculado a vazão e velocidade fictícia através das equações 26 e 27,
50
respectivamente. Em seguida, a perda de carga na tubulação secundária foi calculada
utilizando a equação 28.
= /√3=
ℎ = 4. . .ℎ = 9,328.
em que:
Qf: vazão fictícia (m3/s);
Qm: vazão inicial correspondente a vazão de 10 orifícios (m3/s);
A: área da tubulação secundária (m2);
b: coeficiente de Flamant para tubulação de PVC (0,0012);
L: comprimento da tubulação (0,75 m);
D: diâmetro do tubo (0,05 m);
vf: velocidade fictícia na tubulação (m/s);
hs: perda de carga na tubulação secundária de coleta e distribuição (m).
Na Tabela 5.9 são apresentados os resultados da perda de carga nos orifícios da
tubulação secundária.
Tabela 5.9 - Perda de carga na tubulação secundária
Condições detratamento
Q módulo(L/s)
Qtubo(L/s)
V tubo(m/s)
Qf(L/s)
Vf(m/s) hs (m)
6 filtros em operação 16,7 0,60 0,30 0,34 0,18 0,007
5 filtros em operação(um filtro sendo lavado) 20,0 0,71 0,36 0,41 0,21 0,009
Perda de carga na tubulação principal de seção variável
Para o cálculo da perda de carga na tubulação de seção variável foi
primeiramente calculado a vazão e velocidade fictícia através da equação 26. A partir da
51
vazão fictícia encontrada, foi utilizada a equação 27 para obter a velocidade fictícia na
tubulação. Em seguida, a perda de carga na tubulação secundária foi calculada
utilizando as equações 14 e 15 (Hazen-Williams). Ressalta-se que foi utilizado o
diâmetro médio da tubulação de seção variável= /√3=ℎ = 10,643. . ,, . ,ℎ = 2,217. ,
em que:
Qf: vazão fictícia na tubulação (m3/s);
Qm: vazão inicial correspondente a metade da vazão de operação do filtro;
L: comprimento da tubulação (3 m);
C: coeficiente de rugosidade (120);
D: diâmetro médio da tubulação (0,175 m);
hv: perda de carga na tubulação de seção variável.
Na Tabela 5.10 são apresentados os resultados da perda de carga na tubulação
principal de seção variável.
Tabela 5.10 - Perda de carga na tubulação principal de seção variável
Condições de tratamento Q módulo(L/s)
Q tubo(L/s)
Qf(m³/s) hv (m)
6 filtros em operação 16,67 8,33 0,0048 0,001
5 filtros em operação (umfiltro sendo lavado) 20,00 10,00 0,0058 0,002
Sendo assim, a perda de carga durante a filtração no manifold pode ser expressa
da seguinte maneira: ℎ = ℎ + ℎ + ℎOs resultados das perdas de carga no manifold são apresentados na Tabela 5.11.
52
Tabela 5.11 – Perda de carga total no manifold de distribuição/coleta de água
Condições detratamento
Qmódulo
(L/s)h3 (m)
6 filtros em operação 16,67 0,021
5 filtros em operação(um filtro sendo
lavado)20 0,029
Perda de carga na saída dos filtros (h4)A tubulação de saída dos filtros foi dividida entre os trechos comuns de cada
filtro e os trechos gerais, desde a coleta de água filtrada do módulo mais distante até a
tubulação de coleta geral de todos os módulos (vazão total), de acordo com o diâmetro
em cada trecho e a vazão conduzida. A perda de carga foi calcula através da fórmula de
Hazen-Willians com o método de comprimentos equivalentes referentes aos acessórios
presentes em cada tubulação através das equações 14 e 15.
O trecho comum dos filtros foi dividido em 3 trechos conforme a Figura 5.3
enquanto que os trechos 4, 5, 6 e 7 são os trechos do filtro mais distante FCAG01 até o
vertedor geral dos filtros
Figura 5.3 – Esquema da divisão dos trechos comuns nos filtros para cálculo da perda de carga
TUBU
LAÇÃ
O D
N 30
0ÁG
UA
FILT
RADA
VAI
PAR
A DE
SINF
ECÇÃ
O FIN
AL
TUBU
LAÇ
ÃO D
N 25
0 ÁG
UA P
ARA
LAVA
GEM
DOS
FIL
TROS
Trecho 3DN 150
Trecho 2DN 250
Trecho 1DN 250
53
Trecho 1 DN 250Qtd Item Leq (xD) Leq (m)
Comprimento 1,661 Curva 90 17,5 4,3751 Tê de saída lateral 69,0 17,25
Leq Total 30,18ℎ = 30,178. / .em que:ℎ : perda de carga (m);
Q1/2: vazão na tubulação de seção variável (m3/s).
Trecho 2 DN 250Qtd Item Leq (xD) Leq (m)
Comprimento 2,251 Curva 90 17,5 4,3752 Tê de passagem direta 21,8 10,91 Redução (250 x 150) 25,0 6,25
Leq Total 23,78ℎ = 30,813. .em que:ℎ : perda de carga (m);
Q1: vazão na unidade de filtração (m3/s).
Trecho 3 DN 150Qtd Item Leq (xD) Leq (m)
Comprimento 0,251 Válvula borboleta 12,0 1,81 Tê de saída lateral 69,0 10,35
Leq Total 12,40ℎ = 193,391. .em que:ℎ : perda de carga (m);
Q1: vazão na unidade de filtração (m3/s).
Trecho 4 DN 300Qtd Item Leq (xD) Leq (m)
Comprimento 7,6Leq Total 7,6
54
ℎ = 4,053. .em que:ℎ : perda de carga (m);
Q1: vazão na unidade de filtração (m3/s).
Trecho 5 DN 300Qtd Item Leq (xD) Leq (m)
Comprimento 7,61 Tê de passagem direta 21,8 6,54
Leq Total 14,14ℎ = 7,541. .em que:ℎ : perda de carga (m);
Q2: vazão em duas unidades de filtração (m3/s).
Trecho 6 DN 300Qtd Item Leq (xD) Leq (m)
Comprimento 9,341 Tê de passagem direta 21,8 6,541 Curva 90 17,5 5,251 Ampliação 12 3,6
Leq Total 26,75ℎ = 13,189. .em que:ℎ : perda de carga (m);
Q3: vazão em três unidades de filtração (m3/s).
Trecho 7 DN 400Qtd Item Leq (xD) Leq (m)
Comprimento 4,61 Tê de saída lateral 69 27,61 Entrada de borda 30,2 12,081 Curva 90º 17,5 7,0
Leq Total 51,28ℎ = 6,737. .em que:ℎ : perda de carga (m);
Q6: vazão em seis unidades de filtração (m3/s).
55
A perda de carga na saída do filtro é definida por:ℎ = ℎ + ℎ + ℎ + ℎ + ℎ + ℎ + ℎA perda de carga no filtro mais longe (FCAG-01) é apresentada na Tabela 5.12.
Tabela 5.12 – Perda de carga na saída dos filtrosCondições de tratamento Q módulo (L/s) h4 (m)
6 filtros em operação 16,67 0,285 filtros em operação (um
filtro sendo lavado) 20,00 0,40
Perda de carga no vertedor geral (h5)
O vertedor geral possui largura de 1,0 m e a perda de carga foi calculada através
da equação 8:
ℎ = 0,11,838.1 = 0,144Na Tabela 5.13 estão apresentados os valores de perda de carga na filtração em
cada um dos itens apresentados para as vazões de operação da ETA
Tabela 5.13 - Valores de perda de carga na filtração em função da vazão de operação
6 filtros emoperação
5 filtros em operação(um filtro sendo lavado)
Vazão da ETA (L/s) 100 100Vazão por módulo (L/s) 16,7 20,0
Taxa de Filtração (m3/m2.dia) 149,67 179,60h1 (m) 0,001 0,002h2 (m) 0,086 0,103h3 (m) 0,021 0,029h4 (m) 0,282 0,396h5 (m) 0,144 0,144
Total (m) 0,390 0,673
5.2.2.3 Taxas e níveis durante a filtração
Os filtros de carvão ativado com taxa constante e nível variado foram projetados
para carga hidráulica total de 1,75 m. A taxa média de filtração para a vazão de 100 L/s
56
será de 149,5 m3/m2 .dia sendo que durante a lavagem de um módulo de filtração, a taxa
resultará de 179,4 m3/m2 .dia.
Para a verificação do nível de água no interior do filtro, foi previsto um
piezômetro no lado externo da unidade de filtração. Quando o nível de água dentro do
filtro chegar a 1,75 m, o mesmo deverá ser retirado de operação para lavagem.
Na Tabela 5.14 estão apresentados os valores de carga hidráulica para retenção
de impurezas.
Tabela 5.14 - Níveis de operação nos filtros durante a filtração e carga hidráulica disponível pararetenção de impurezas
CotaCota do vertedor de água filtrada (m) 801,74
Cota mínima de filtração (m) 802,13Cota máxima de filtração (m) 803,49
Perda de carga total (m) 0,39Carga hidráulica para retenção de impurezas (m) 1,36
5.2.2.4 Cálculo da velocidade ascensional para lavagem
Para o cálculo da velocidade mínima de fluidificação foi verificado o número de
Galileu através da equação 20.
Número de Galileu
2
asa3
eq
μgρρρD
Ga
Ga = 35006,4
Com o número de Galileu considerando o diâmetro equivalente dos grãos do
meio granular, foi calculada a velocidade mínima de fluidificação necessária para a
lavagem da unidade através da equação 21.
Velocidade mínima de fluidificação
33,7Ga0,04833,7
Dρμ
V 2
eqamf
Vmf = 0,51 m/min
Para garantir a fluidificação do meio granular foi utilizado coeficiente de
segurança de 20%. Portanto, a velocidade ascensional adotada é expressa por:
57
= 1,2.Portanto: = 1,2.0,51 = 0,61 /
Expansão do meio filtrante
Na Tabela 5.15 são apresentados os valores de expansão para o meio filtrante de
carvão ativado.
Tabela 5.15 – Expansão da camada de CAGSub-camadas Di (m) Deqi (m) Xi εei Xi/(1-Eei)
1 0,00060 0,00071 0,000653 0,05 0,772 0,222 0,00071 0,00084 0,000772 0,05 0,730 0,183 0,00084 0,00100 0,000917 0,1 0,686 0,324 0,00100 0,00119 0,001091 0,15 0,641 0,425 0,00119 0,00141 0,001295 0,25 0,597 0,626 0,00141 0,00168 0,001539 0,15 0,555 0,347 0,00168 0,00200 0,001833 0,15 0,513 0,318 0,00200 0,00220 0,002098 0,05 0,482 0,109 0,00220 0,00238 0,002288 0,05 0,463 0,09
Total 2,60
Pela equação 22 foi calculada a porosidade da camada expandida
1 − εf = 12,60 ∴ εf = 0,615A espessura, expansão e a perda de carga da camada de CAG foram calculadas
pelas equações 23, 24 e 25, respectivamente.:
= 1 − εo1 − εf = 0,52. 1 − 0,431 − 0,615 = 0,77 % = − . 100 = 0,77 − 0,520,52 . 100 = 47,9%
ℎ = . − . (1 − εf) = 0,77. 1450 − 998,2 . (1 − 0,615)998,2 = 0,134
58
5.2.2.5 Lavagem das unidades de filtração
A lavagem dos filtros será realizada somente com água durante 5,0 minutos com
velocidade ascensional variando entre 0,56 a 0,66 m/min. A distribuição de água será
feita através de manifold, conforme mencionado no item 5.2.2.1.
A água para a lavagem dos filtros de carvão ativado será recalcada no vertedor
final de água filtrada por um sistema composto por duas bombas, sendo uma delas
reserva, para um reservatório elevado e deste reservatório para os filtros para realizar a
lavagem. Para garantir a mesma velocidade ascensional em todos os filtros, devem ser
instaladas placas com orifícios para igualar a perda de carga.
Vazão de água para lavagem
Sabendo-se a velocidade ascensional e a área do filtro, através da equação 32 é
possível calcular a vazão necessária para a lavagem do filtro.
= . (32)
= 0,61.9,62 = 5,91 / min = 98,4 /em que:
Ql: Vazão de água para lavagem (L/s);
Va: velocidade ascensional da água (0,61 m/min);
Af: área do filtro.
Perda de carga no encaminhamentoCom a definição da vazão de água de lavagem, foi calculada a perda de carga do
reservatório elevado até o filtro mais distante (FCAG-01).
59
Tubulação DN 250 de veiculação de água para lavagem
Qtd Item Leq (xD) Leq (m)Comprimento 42,97
1 Saída de canalização 30,2 7,554 Curva 90 17,5 17,52 Tê de saída lateral 69,0 34,52 Tê de passagem direta 21,8 10,91 Válvula borboleta 12,0 3
Leqtotal
116,42
ℎ= 150,882. . .em que:
h: perda de carga na veiculação de água de lavagem;
Ql: vazão de lavagem (m³/s).
A perda de carga em função da vazão para os orifícios, tubulação primária e
secundaria do manifold foram calculadas no item 5.2.2.2 assim como a perda de carga
no trecho comum dos filtros.
Perda de carga na calha de coleta de água de lavagem
Com os valores de vazão de água de lavagem e considerando o comprimento
total das calhas primárias e secundárias de coleta, é possível calcular a lâmina de água
acima das calhas através da Fórmula de Francis representada na equação 8.
= 1,838.= 1,838. 21,67= 0,086.
Nível máximo e mínimo de água no reservatório para lavagem
As perdas de carga em função de Q foram calculadas no item 4.2.2.4 e são
apresentadas na Tabela 5.16 para o cálculo na lavagem dos filtros.
60
Tabela 5.16 – Coeficientes de perda de carga
CoeficientesTubulação de vinculação 150,882 .Ql1,85
Tubulação comum 109,008 . Ql1,85
Meio filtrante expandido (m) 0,134Manifold - Orifício 44,316 .Ql2
Manifold - tubulação secundária 9,328 .Ql (7/4)
Manifold - tubulação principal deseção variável 2,217 .Ql1,85
Canaleta 0,086 .Ql (2/3)
As velocidades máximas e mínimas de 0,65 e 0,57 resultam em vazão de 104,21
e 90,68 L/s, respectivamente. Portanto, o nível máximo e mínimo no reservatório para
lavagem pode ser representado por:
Cota NAmáx = cota crista calhas filtros +ΣΔh = 802,240 + 4,789 = 807,029
Cota NAmín = cota crista calhas filtros + ΣΔh = 802,240 + 3,728 = 805,968
Volume de água utilizado para lavagem do filtro
O volume de água necessário para a lavagem resulta na multiplicação da vazão
de lavagem pelo tempo de lavagem conforme apresentado na equação 33. A lavagem
será realizada em 5 minutos portanto o volume de água utilizado é:
= . (33)
= 5,91 ∗ 5 = 29,5em que:
V: volume de água para lavagem (m³);
Ql: Vazão de água para lavagem (m³/min);
Θ: tempo de lavagem (min).
Reservatório de água para lavagemSabendo-se o volume necessário para a lavagem e as cotas máxima e mínima,
foi dimensionado o reservatório para lavagem com as seguintes características:
Diâmetro interno: 6,0;
61
altura útil: 1,00:
altura do volume morto: 0,7 m;
volume útil: 30 m3.
Bombeamento de água para lavagemA seleção do conjunto motobomba para o recalque da água para o reservatório
elevado foi realizado através do cálculo da perda de carga na sucção e recalque e no
desnível geométrico entre a cota de água na caixa vertedora e da cota de entrada da
tubulação do reservatório. As perdas de carga foram calculadas utilizando as equações
14 e 15. Foi considerado que o reservatório de 30 m³ deve ser preenchido em uma hora.
Perda de carga na sucção DN 100
Qtd Item Leq (xD) Leq (m)Comprimento 0,54
1 Entrada normal 14,7 1,471 Válvula borboleta 12 1,2
Leq total 3,21
ℎ = 360,648. . .em que:ℎ : perda de carga na sucção (m);
Qreserv: vazão para o reservatório elevado (m3/s).
Perda de carga no recalque DN 80
Qtd Item Leq (xD) Leq (m)Comprimento 22,0
1 Válvula borboleta 12 0,961 Válvula de retenção 83,6 6,6881 Tê de saída lateral 69 5,521 Tê de passagem direta 21,8 1,7443 Curva 90 17,5 4,2
Leq total 39,042
ℎ = 13693,016. . .em que:ℎ : perda de carga no recalque (m);
Qreserv: vazão para o reservatório elevado (m3/s).
62
A altura manométrica da bomba é o resultado da soma das perdas de carga na
sucção, recalque e no desnível geométrico conforme apresentado na equação 34= ℎ + ℎ + ℎ (34)
em que:
Hm: altura manométrica (m);ℎ : perda de carga na sucção (m);ℎ : perda de carga no recalque (m);
hg: desnível geométrico.
Na Tabela 5.17 é apresentada a altura manométrica e as perdas de carga no
conjunto elevatório.
Tabela 5.17 – Altura manométrica no conjunto elevatórioQ (m³/h) 30
Cota tubulação de entrada (m) 807,44Nível de água caixa vertedora (m) 801,884
Hg (m) 5,556Hsuc (m) 0,051Hrec (m) 1,852Hm (m) 7,59
O ponto de funcionamento do conjunto motobomba resultou em altura
manométrica de 7,59 m e vazão de 30 m³/h..Foi especificado o conjunto motobomba
KSB Meganorm, modelo 50-125, 1750 rpm, com rotor de 136 mm e motor de 3 hp e a
curva de funcionamento é apresentada na Figura 5.4.
63
Figura 5.4- Ponto de funcionamento da bomba para o reservatório de lavagem
Coleta de água de lavagemA água de lavagem dos filtros será coletada através de seis calhas secundárias de
0,20 m de largura e 0,25 m de altura que posteriormente são direcionadas para a calha
principal de 0,30 m de largura e 0,50 m de altura localizada no centro do filtro. A água
de lavagem será encaminhada até as caixas de passagem de resíduos que deverão
posteriormente encaminhados a um tanque de regularização de vazão (TRV). Na Figura
5.5 é apresentado esquema de coleta da água de lavagem.
Ponto de funcionamento do conjunto motobombaLegenda
64
Figura 5.5 – Esquema das calhas de coleta de água de lavagem dos filtros e sistema deencaminhamento de água de lavagem
A altura de água dentro da calha foi obtida através da equação 31. Na Tabela
5.18 são apresentados os níveis de água dentro das calhas principais e secundárias para
vazão de lavagem de 98,4 L/s e as características geométricas das calhas.
Tabela 5.18–Níveis de água dentro das calhas durante a lavagem com água
Calhaprincipal Calha secundária (1,21 m)
Calhasecundária
(1,60 m)Largura (m) 0,30 0,20 0,20
Profundidade(m) 0,50 0,25 0,25
Nível máximo(m) 0,384 0,117 0,140
Tubulação deencaminhamento
de água de lavagem
Calhassecundária
Tubulação deencaminhamento
de água de lavagem
65
Tanque de Regularização de Vazão (TRV)
A água proveniente da lavagem dos filtros de carvão ativado será encaminhada
para um TRV e bombeada desta unidade para o início da ETA, a montante da unidade
de mistura rápida. Os parâmetros de projeto considerados para o dimensionamento do
tanque são apresentados na Tabela 5.19.
Tabela 5.19 – Parâmetros para o dimensionamento do TRV
Parâmetro ValorVolume de água utilizado em uma lavagem (m3) 29,5
Quantidade de filtros 6Carreira de filtração (h) 36
Intervalo entre dois inícios de lavagem consecutivos (h) 6Tempo para o esvaziamento do tanque (h) 1,5
Vazão de esvaziamento do tanque (L/s) 11,1Volume útil do tanque (m3) 60
Diâmetro (m) 5,0H útil (m) 3,1
A equação da perda de carga no recalque foi utilizada para a situação crítica, ou
seja, quando o nível do TRV é mínimo, foi calculado utilizando-se o método do
comprimento equivalente com a fórmula de Hazen-Williams conforme demonstrado nas
equações 14 e 15. O desnível geométrico foi considerado entre nível mínimo do TRV e
o nível máximo da tubulação de encaminhamento para a mistura rápida.
Perda de carga no recalque DN 80
Qtd Item Leq (xD) Leq (m)Comprimento 80,0
4 Curva 90 17,5 5,61 Tê passagem direta 21,8 1,741 Válvula borboleta 12 0,96
Leqtotal 88,30
ℎ = 28830,207. .em que:ℎ : perda de carga no recalque do TRV (m);
QTRV: vazão da bomba do TRV (m3/s).
66
A perda de carga na operação é apresentada na Tabela 5.20
Tabela 5.20 - Altura manométrica, cotas e equação de perda de carga
Parâmetro Situação de operaçãoCota do nível máximo de água no TRV 798,2Cota do nível mínimo de água no TRV 795,2
Cota da chegada da tubulação de recalque no inicio daETA 803,5
hg (desnível geométrico - m) 8,3hrecalque (m) 28830,207 .Qtrv1,85
hm (altura manométrica total -m) 8,3 + 28830,207 .Qtrv1,85
Com a altura manométrica de 15,42 m e vazão de esvaziamento do tanque de
39,96 m3/h, foi possível especificar a bomba submersa para a regularização da vazão. O
conjunto motobomba selecionado foi o KSB modelo Amarex KRT F 80-250, com rotor
de 237 mm, com motor de 1450 rpm de 7,5.hp. Na Figura 5.6 é apresentado o ponto de
funcionamento da bomba.
67
Figura 5.6 – Ponto de funcionamento da bomba submersível no TRV
5.3 Custos de CAP
O sistema dimensionado para adsorção em CAP para vazão de 100 L/s
apresentou as seguintes características:
dosagem aplicada: 12 mg/L;
tempo de contato: 30 min;
preparo da suspensão de carvão ativado de 25 g/L;
armazenamento de carvão para consumo de 30 dias (NBR 12.216/92)
Ponto de funcionamento do conjunto motobombaLegenda
68
A partir do dimensionamento realizado no item 5.1 e dos desenhos da câmara de
adsorção apresentados no anexo 1, foi possível fazer o levantamento dos custos de
implantação. Os valores unitários apresentados no anexo 1 que compõe o orçamento
foram levantados a partir do Sistema Nacional de Preços e Índices da Construção Civil
(SINAPE,2014), no Banco de Preços de Obras e Serviços de Engenharia (SABESP,
2014) e consulta à fornecedores. Na Tabela 5.21 é apresentado o resumo dos custos de
implantação para sistema de CAP em uma ETA de 100 L/s, a qual resultou em
setecentos e noventa e um mil, trezentos e setenta e quatro reais e setenta e três centavos
Tabela 5.21 – Custo de implantação da câmara de adsorção em CAPItem Descrição Valor (R$)
1 SERVIÇOS GERAIS - (TERRAPLANAGEM, ARRUAMENTO,CALÇADAS ETC)
5.180,30
2 UNIDADE DE ADSORÇÃO 358.981,88
3 INSTALAÇÔES DE PRODUTOS QUÍMICOS 427.212,55
Total 791.374,73
Os principais custos operacionais envolvidos na instalação de CAP são
resultantes do consumo de CAP, energia elétrica do misturador lento e das bombas
dosadoras, assim como a disposição dos resíduos gerados pela aplicação de CAG que
serão removidos com o lodo do decantador.
Com o valor de consumo diário de CAP estimado no item 4.1.3 de 103,7 kg/dia,
o consumo anual resulta em 37,85 toneladas. Segundo Voltan (2014), a tonelada do
CAP custa R$ 7.700,00 o que gera o gasto anual de R$ 291.392,64.
O custo de energia elétrica é composto pela tarifa de consumo e demanda.
Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL, 2014), o custo mensal de
demanda é de 22,9 R$/KW e a tarifa básica de consumo para saneamento de 0,363/
kWh. A potência instalada do misturador lento é de 2,20 kW e da bomba dosadora de
0,14 kW, que resulta no total de 2,34 kW. Considerando-se que o tempo de operação da
ETA é de 24 horas, o custo do consumo anual é dado pelo produto do número de horas
em um ano pela potência e pela tarifa, e resultou em R$ 7.440,92. O custo pela demanda
de energia é o produto da potência instalada pela tarifa mensal por 12 meses, que
resultou em R$ 643,03. Desta maneira, o custo total com energia elétrica foi de R$
8.083,95.
Conforme mencionado anteriormente, o CAP será removido juntamente com o
lodo dos decantadores. Segundo Voltan (2014), o custo por tonelada para a disposição
69
adequada dos resíduos gerados na ETA em aterro sanitário é de R$ 150,00 por tonelada.
Não foram considerados os custos com a instalação do sistema de tratamento dos
resíduos gerados na ETA, uma vez que esta infraestrutura é necessária
independentemente da aplicação de CAP. O lodo tratado contém aproximadamente 25%
de sólidos, o que faz com que para cada quilo de CAP aplicado, seja gerado 4 kg de
lodo a ser disposto. Sendo o consumo anual de CAP de 37,85 t, a geração de lodo será
de 151,40 t, com custo anual de disposição de R$ 22.705,92.
Na Tabela 5.22 são mostrados os valores de operação anual para o CAP.
Ressalta-se que não foram considerados os gastos com operadores devido à instalação
não requerer equipe específica para operação de preparo e dosagem de CAP.
Tabela 5.22 – Custos operacionais anuais da instalação de CAPDescrição Custo (anual)
Aquisição de CAP R$ 291.392,64Energia elétrica R$ 8.083,95
Tratamento e disposição do lodo R$ 22.705,92Total do custo anual de operação do CAP R$ 322.182,51
5.4 Custos de CAG
A partir do dimensionamento realizado no item 4.2 e dos desenhos da câmara de
adsorção apresentados no anexo 2, foram levantamentos os custos de implantação. Os
valores unitários apresentados no anexo 2 que compõe o orçamento foram levantados a
partir do Sistema Nacional de Preços e Índices da Construção Civil (SINAPE,2014) e
consulta à fornecedores, no Banco de Preços de Obras e Serviços de Engenharia
(SABESP, 2014). Na Tabela 5.23 é apresentado resumo dos custos de implantação para
sistema de CAG em uma ETA de 100 L/s, que resultou em um milhão, seiscentos e dois
mil, quatrocentos e sessenta e dois reais e setenta e três centavos.
Tabela 5.23 – Custo de implantação o filtro de Carvão Ativado Granular (CAG)
Item Descrição Valor (R$)
1 SERVIÇOS GERAIS – (TERRAPLANAGEM, ARRUAMENTO,CALÇADAS ETC) 10.633,50
2 UNIDADES DE FILTRAÇÃO 1.060.507,45
3 VERTEDOR FINAL E SISTEMA DE LAVAGEM DOS FILTROS(RESERVATÓRIOS E BOMBEAMENTO) 257.673,86
4 SISTEMA DE RETORNO DOS RESÍDUOS – TRV 273.647,78Total 1.602.462,59
70
Os principais custos operacionais envolvidos na instalação de CAG são
resultantes da aquisição, reativação do meio filtrante, energia elétrica das bombas para
abastecer o reservatório elevado para lavagem dos filtros de CAG e das bombas de
regularização de vazão no TRV.
A massa de carvão utilizada nos filtros é resultante do produto da massa
específica do CAG (447 kg/m³) pela área de filtração (57,72 m²), multipicado pela
altura do leito (0,52 m) que resultou em 13,41 toneladas. O preço da tonelada de CAG é
de aproximadamente R$ 6.800,00 (VOLTAN, 2014). Portanto, o custo inicial da
aquisição pra os 6 filtros será de R$ 91.188,00. Com os ensaios realizados por Voltan
(2014), a ruptura da coluna de CAG foi estimada em 144 dias, sendo que depois deste
período, é recomendada a regeneração para garantir a qualidade da água filtrada.
Ressalta-se que a taxa utilizada nos filtros neste estudo foi menor e, portanto, o tempo
necessário para a regeneração pode ser maior.
No Brasil, devido ao pouco uso do carvão ativado granular, não foram
encontrados dados para estimar o custo de regeneração deste carvão ativado. Segundo a
AWWA (2011) e MWH (2012), o preço de reativação custa em torno de 50 a 60% do
valor do produto virgem e perde-se em torno de 5 a 10% do material inicial. Para a
estimativa de custos com esta operação, foi considerado o pior cenário, com preço de
reativação de 60% do material virgem e 10% de perdas. Desta maneira, a cada 144 dias
serão gastos R$ 54.712,80 com a reativação e R$ 9.118,80 com reposição, totalizando
R$ 63.831,60. No primeiro ano de operação, como o carvão é comprado virgem, serão
necessárias 1,65 reativações resultando em custo de R$ 97.963,78. Para os outros anos
serão necessárias 2,53 reativações totalizando em R$ 161.795,38.
As tarifas de energia elétrica foram mostradas no item 5.3, sendo o custo mensal
da demanda de 22,9 R$/kWh e tarifa básica de consumo para saneamento de 0,363 /
kWh (ANEEL, 2014). A potência instalada da bomba para o reservatório elevado é de
2,24 kW e da bomba submersível para regularização do TRV de 2,61 kW, que resulta o
total de 4,85 kW.O custo pela demanda de energia é o produto da potência instalada
pela tarifa mensal por 12 meses, que totalizando em R$ 1.332,78.
Considerando-se que o tempo de carreira de filtração dos filtros de CAG é de 36
horas com 6 filtros em funcionamento, são necessárias 4 lavagens de filtros por dia
(uma lavagem a cada 6 horas). A bomba de veiculação de água filtrada para o
reservatório elevado foi dimensionada para preenchê-lo em 1 hora; portanto, serão
utilizadas 4 horas por dia, resultando 1460 h de funcionamento por ano e no consumo
71
de 3270,4 kWh/ano. O conjunto motobomba para regularização de vazão do TRV será
acionado 90 minutos a cada 6 horas, resultando em 2190 h de operação por ano e
consumo de 5715,9 kWh/ano. Somando-se o consumo de energia dos dois conjuntos
motobombas, resulta em gasto anual com energia elétrica de R$ 3.262,03.
5.5 Comparações CAP e CAG
Os custos de implantação divididos pela vazão de tratamento resultaram em
7.913,75 e 16.024,63 R$/ (L/s) para CAP e CAG, respectivamente. Portanto, o custo de
implantação do sistema de CAP foi 50,61 % menor que o sistema de CAG. A diferença
entre as duas opções resultou em R$ 811.087,86.
Voltan (2014), para uma ETA com capacidade de tratamento dez vezes maior
(1000 L/s) obteve custo específico de implantação de 3.181,28 e 9.535,48 R$/ (L/s) para
o sistema de CAP e CAG, respectivamente. Comparado os valores obtidos por Voltan
(2014) com o presente estudo, os custos de implantação específicos foram 59,8%
menores para o CAP e 40,5% para o CAG. Esta grande diferença pode ser explicada
pela diferença de escala da ETA, pois, quanto maior a capacidade, menor o custo
específico de implantação. Miezwa et al (2008) para uma ETA de 100 L/s de ciclo
completo com carvão ativado, obteve custo específico de 13.200,00 R$/ (L/s). Devido a
esta análise ter sido realizada em 2008, foi estimado o valor atual em 2014 através da
correção monetária com a taxa de inflação através do Índice Nacional de Preços ao
Consumidor Amplo (IPCA) (IBGE, 2014). Os valores obtidos são apresentados na
Tabela 5.24.
Tabela 5.24 – Valores atualizados com correção monetário no período 2008 a 2014(Fonte: IBGE,2014)
Ano IPCA(%)
Valor (R$)/(L/s)*13.200,00
2008 5,9 13.978,802009 4,31 14.581,292010 5,91 15.443,042011 6,5 16.446,842012 5,84 17.407,332013 5,91 18.436,112014 5,05 19.367,13
*Valor inicial (Fonte:Miezwa et al, 2008)
72
Pela Tabela 5.24 é possível observar que se considerada a correção monetária, o
custo específico estimado por Miezwa et al passa a ser de 19.367,13 R$/ (L/s) sendo o
valor encontrado neste estudo, 17,2 % menor. Esta diferença deve-se, provavelmente,
pela utilização dos filtros em fibra de vidro.
O custo específico de operação do sistema de CAP e de CAG foram obtidos
através da divisão entre o preço anual de operação pela produção anual de água filtrada,
que resultou em 0,1021 R$/m³ para aplicação de CAP e de 0,0614 e 0,0527 R$/m³ para
utilização em CAG durante o primeiro ano e demais anos, respectivamente. Portanto, o
custo específico de operação do CAG é de 39% a 48% menor que o CAP. Estes valores
demonstram que apesar do maior custo na implantação do CAG, a operação apresenta
menor custo, o que pode tornar economicamente mais viável que o CAP.
Para melhor análise econômica das alternativas, foram contabilizados os custos
de implantação e operação em valor presente durante 30 anos. Na Figura 5.7 e na
Tabela 5.25 são apresentados os custos totais para as duas alternativas na qual é possível
observar que:
o maior custo de implantação do CAG é recompensado pelo menor custo
de operação, sendo que os valores presentes líquidos se igualaram depois
de 10 anos de operação;
após 20 e 30 anos de operação, o custo total do CAG em valor presente
resultou em 10,0 e 11,6%, respectivamente, inferior ao sistema de CAP.
a diferença em valor presente, ao final do período de análise, foi de R$
452.978,36;
73
Tabela 5.25 - Custos de implantação e operação anual de CAP e CAG em valor presente
Ano
CAP CAG Comparativo CAP-CAG
Custo doano em
valorpresentelíquido
Custo totalem valorpresentelíquido
acumulado
Custo doano em
valorpresentelíquido
Custo totalem valorpresentelíquido
acumulado
Diferençaentre o
valorpresentelíquido
acumuladodo CAP e do
CAG
Diferençapercentual
entre ovalor
presentelíquido
acumuladodo CAP emrelaçao ao
CAG1* 791,37 -- 1602,46 -- -- --1 322,18 1.113,56 193,75 1.796,21 682,65 61,30%2 290,25 1.403,81 149,90 1.946,11 542,30 38,63%3 261,49 1.665,30 157,25 2.103,36 438,06 26,30%4 235,58 1.900,88 141,67 2.245,03 344,15 18,10%5 212,23 2.113,11 127,63 2.372,65 259,54 12,28%6 191,20 2.304,31 114,98 2.487,63 183,32 7,96%7 172,25 2.476,56 103,58 2.591,22 114,65 4,63%8 155,18 2.631,74 93,32 2.684,54 52,79 2,01%9 139,80 2.771,55 84,07 2.768,61 -2,94 -0,11%
10 125,95 2.897,50 75,74 2.844,35 -53,15 -1,83%11 113,47 3.010,96 68,23 2.912,58 -98,38 -3,27%12 102,22 3.113,19 61,47 2.974,05 -139,13 -4,47%13 92,09 3.205,28 55,38 3.029,44 -175,85 -5,49%14 82,97 3.288,25 49,89 3.079,33 -208,92 -6,35%15 74,74 3.362,99 44,95 3.124,28 -238,72 -7,10%16 67,34 3.430,33 40,49 3.164,77 -265,56 -7,74%17 60,66 3.490,99 36,48 3.201,25 -289,74 -8,30%18 54,65 3.545,65 32,87 3.234,12 -311,53 -8,79%19 49,24 3.594,88 29,61 3.263,73 -331,16 -9,21%20 44,36 3.639,24 26,67 3.290,40 -348,84 -9,59%21 39,96 3.679,20 24,03 3.314,43 -364,77 -9,91%22 36,00 3.715,20 21,65 3.336,08 -379,12 -10,20%23 32,43 3.747,64 19,50 3.355,59 -392,05 -10,46%24 29,22 3.776,86 17,57 3.373,16 -403,70 -10,69%25 26,32 3.803,18 15,83 3.388,99 -414,19 -10,89%26 23,72 3.826,90 14,26 3.403,25 -423,65 -11,07%27 21,37 3.848,26 12,85 3.416,10 -432,17 -11,23%28 19,25 3.867,51 11,57 3.427,67 -439,84 -11,37%29 17,34 3.884,85 10,43 3.438,10 -446,75 -11,50%30 15,62 3.900,47 9,39 3.447,49 -452,98 -11,61%
*custo de implantação
74
Figura 5.7 – Valor presente acumulado da implantação e operação anual para CAG e CAP emfunção do tempo de operação e diferença de valores presentes líquidos
O tempo de retorno obtido com a utilização de CAG por Voltan (2014) foi de 5
anos. Isto indica que, quanto maior o porte da ETA, menor é o tempo de retorno em que
estas alternativas se igualam.
Ressalta-se que neste trabalho foi considerada a contaminação por diuron e
hexazinona constante na água bruta. Devido ao regime pluviométrico, a qualidade da
água bruta nos mananciais superficiais variam significamente entre as épocas de chuvas
e estiagem. Se a contaminação for observada sazonalmente, o tempo de retorno para os
investimentos de CAP e CAG podem ser alterados, podendo desta forma, resultar maior
que os 10 anos observados na Tabela 5.25 e Figura 5.7.
6 CONCLUSÕES
Após a análise técnico-econômica das alternativas de adsorção, considerando as
características da água bruta do estudo, foi concluído que:
A utilização de filtros adsorvedores com carvão ativado granular se
mostrou como alternativa técnico-econômica mais atrativa somente a
partir do tempo de operação de 10 anos, em relação a aplicações de CAP
-1.000
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
0 5 10 15 20 25 30
Valo
r pre
sent
e da
impl
anta
çao
e op
eraç
ao a
cum
ulad
a (R
S x
10³)
Ano (tempo de retorno)
CAP CAG Diferença entre CAP e CAG
75
considerando-se constante a qualidade da água bruta e a contaminação
por diuron e hexazinona.
O maior custo de implantação do sistema de CAG é compensado pelo
menor custo de operação de tal maneira que o custo total em valor
presente líquido é igualado ao sistema de CAP após 10 anos de operação.
Após 20 e 30 anos os custos totais em valor presente do sistema de
carvão ativado pulverizado, superaram os custos do sistema de carvão
ativado granular e apresentaram diferença de R$ 348.840,52 e R$
452.978,36, respectivamente.
Os custos específicos de implantação do CAP e CAG foram de 7.913,75
e 16.024,63 R$/ (L/s); a diferença entre as duas alternativas foi de R$
811.087,86.
Os custos específicos de operação resultaram em 0,1021 R$/m³ para
aplicação de CAP e de 0,0614 e 0,0527 R$/m³ para utilização em CAG
durante o primeiro ano e demais anos de operação, respectivamente.
Com as crescentes restrições e avanços dos padrões de potabilidade e a
piora generalizada dos mananciais subterrâneos e superficiais devido às
atividades antrópicas, o tratamento convencional, provavelmente, será
ineficiente para a remoção de compostos orgânicos e micropoluentes.
Desta maneira, a adsorção em carvão ativado é uma alternativa viável
técnico-economicamente ser utilizadas em ETAs.
7 RECOMENDAÇÕES
Devido à piora da qualidade dos mananciais, algumas ETAs no Brasil estão
utilizando CAP para a melhora da qualidade da água tratada. Na maioria das vezes, o
CAP é aplicado na mistura rápida juntamente com o coagulante e removido no
decantador sem a existência de câmara de adsorção. Devido ao menor tempo de contato
do adsorvente com os contaminantes, a dosagem de CAP e os custos com aquisição
deste produto serão maiores. É recomendado para trabalhos futuros a análise econômica
para a alternativa utilizando CAP sem câmara de adsorção e realizar comparações de
custo com os estudos econômicos apresentados na bibliografia.
76
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YU, J.-G, et al. Aqueous adsorption and removal of organic contaminants by carbonnanotubes. Science of the Total Environment, p. 241–251, 2014.
ZATTONI, M. Percepção sobre restauro da mata ciliar realizado em propriedades ruraisàs margens do Ribeirão Feijão (Itirapina e São Carlos, SP). Araras: UniversidadeFederal de São Carlos - Centro de Ciências Agrárias, 2012.
ZOLGHARNEIN, J, et al. Pesticides Removal Using Conventional and Low-CostAdsorbents: A Review. Clean – Soil, Air, Water, v. 39, n. 12, p. 1105-1119, 2011.
ANEXO 1
ORÇAMENTO ESTIMATIVO DE INSTALAÇÃO DE PREPARO,
DOSAGEM E ARMAZENAMENTO DE CAP E CÂMARA DE
ADSORÇÃO PARA VAZÃO DE 100 L/S
3 - INSTALAÇÕES DE PRODUTOS QUÍMICOS R$ 427.212,55TOTAL GERAL R$ 791.374,73
ITEM DESCRIÇÃO VALOR (R$)
1 - SERVIÇOS GERAIS - (TERRAPLANAGEM, ARRUAMENTO, CALÇADAS ETC) R$ 5.180,302 - UNIDADE DE PRÉ-OXIDAÇÃO R$ 358.981,88
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Unit. Total
1.1 LIMPEZA DE TERRENO - RASPAGEM MECANIZADA (MOTONIVELADORA) 73822/002 m² 300,00 R$ 0,50 R$ 150,00
1.2ESCAVACAO MECANICA E TRANSPORTE EM MATERIAL DE 1A CATEGORIACOM USO EXCLUSIVO DE TRATOR SOBRE ESTEIRAS 153HP,DMT ATE 50M
74154/001 m³ 75,00 R$ 4,97 R$ 372,75
1.3 REGULARIZACAO DE SUPERFICIES EM TERRA COM MOTONIVELADORA 79472 m² 300,00 R$ 0,37 R$ 111,001.4 ATERRO MECANIZADO COMPACTADO C/EMPRESTIMO 79484 m³ 75,00 R$ 35,15 R$ 2.636,25
1.5EXECUÇÃO DE CALÇADA EM CONCRETO 1:3:5 (FCK=12 MPA) PREPAROMECÂNICO, E= 7CM
73892/002 m² 70,00 R$ 27,29 R$ 1.910,30
2.1.1 MOBILIZAÇÃO E DESMOBILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE SONDAGEM 72733 UN. 2,00 R$ 530,24 R$ 1.060,482.1.2 EXECUÇÃO DE FURO DE SONDAGEM - PERFURAÇÃO -- M 20,00 R$ 104,23 R$ 2.084,602.1.3 ESTRUTURA R$ - R$ -2.1.4 APILOAMENTO PISO/FUNDO VALA C/MACO 30KG 79483 m² 160 R$ 15,88 R$ 2.540,80
2.1.5LASTRO DE BRITA 25MM, ESPESSURA 3CM, INCLUSO COMPACTACAOMANUAL
74249/001 m² 160 R$ 2,53 R$ 404,80
2.1.6LASTRO DE CONCRETO TRACO 1:3:5, ESPESSURA 7CM, PREPAROMECANICO
73907/005 m² 160 R$ 497,24 R$ 79.558,40
2.1.7CONCRETO USINADO BOMBEADO FCK=25MPA, INCLUSIVE COLOCAÇÃO,ESPALHAMENTO M3 E ACABAMENTO
74138/003 m³ 170 R$ 338,96 R$ 57.623,20
2.1.8ARMACAO ACO CA-50, DIAM. 6,3 (1/4) À 12,5MM(1/2) -FORNECIMENTO/CORTE(PERDA DE 10%) / DOBRA / COLOCAÇÃO.
74254/002 kg 20400 R$ 6,45 R$ 131.580,00
2.1.9
CIMENTO ESPECIAL CRISTALIZANTE DENVERLIT C/EMULSAO ADESIVADENVERFIX -DENVER-1 DEMAO P/SUBSOLO/BALDRAMES/GALERIAS/JARDINEIRAS/ETC / IMPERMEABILIZACAOCOM PO CRISTALIZANTE COM ADITIVO PEGA RAPIDA E SELADOR PARAAREAS SUJEITAS A PRESSAO DE LENCOL FREATICO
SINAPI73929/003
m² 1360 R$ - R$ -
VALOR (R$)
1 - SERVIÇOS GERAIS - (TERRAPLANAGEM, ARRUAMENTO, CALÇADAS ETC)
TOTAL ITEM 1 R$ 5.180,302 - UNIDADE DE PRÉ-OXIDAÇÃO2.1 - SERVIÇOS GERAIS E OBRA CIVIL
ITEM DESCRIÇÃOCÓDIGOSINAPI
UN. QUANT.
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Unit. Total
VALOR (R$)ITEM DESCRIÇÃO
CÓDIGOSINAPI
UN. QUANT.
2.1.10FORMA PLANA EM CHAPA COMPENSADA RESINADA, ESTRUTURAL, E = 12MM, COM REAPR.8X MONTAGEM/ESCORAMENTO/DESFORMA
74075/002 m² 1360 R$ 61,86 R$ 84.129,60
3.1.1 MOBILIZAÇÃO E DESMOBILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE SONDAGEM 72733 UN. 2,00 R$ 530,24 R$ 1.060,483.1.2 EXECUÇÃO DE FURO DE SONDAGEM - PERFURAÇÃO -- M 20,00 R$ 104,23 R$ 2.084,603.1 EQUIPAMENTOS, TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS
3.1.1 MISTURADOR LENTO PARA CAP CONSULTA unid. 2 R$ 15.875,00 R$ 31.750,003.1.2 BOMBA DOSADORA PERISTÁLTICA, Q=432 L/H CONSULTA unid. 2 R$ 18.996,90 R$ 37.993,803.1.3 MOEGA RASGA SACOS CONSULTA unid. 2 R$ 21.800,00 R$ 43.600,003.1.4 COMPACTADOR DE SACOS CONSULTA unid. 2 R$ 14.800,00 R$ 29.600,00
3.1.5Mangueira para veiculação de produtos químicos, resistente à agressividade química,modelo FABCHEM 200, DA GOODYEAR OU EQUIVALENTE, 1/2"
CONSULTA m 200 R$ 96,20 R$ 19.240,00
3.1.6TUBO PVC SOLDAVEL AGUA FRIA DN 60MM, INCLUSIVE CONEXOES -FORNECIMENTO E INSTALAÇÃO - PARA PROTEÇÃO ABASTECIMENTO DEÁGUA
SINAPI75030/005
m 60 R$ 39,82 R$ 2.389,20
3.1.7 MONTADOR (TUBO ACO/EQUIPAMENTOS) SINAPI 2701 h 2.880,00 R$ 16,97 R$ 48.873,603.2 ESTRUTURA R$ -
3.2.1
CONCRETO ESTRUTURAL P/ ESTRUTURAS EM CONTATO COM ESGOTO,GASES AGRESSIVOS, AMBIENTE MARÍTIMO E ESTRUTURAS PARATRATAMENTO DE ÁGUA, FCK = 40,0 MPA, A/C MÁX. 0,45 L/KG - MÍN. DE 350KG DE CIMENTO/M³
SABESP081405
m3 25,00 R$ 588,30 R$ 14.707,50
3.2.2ARMACAO ACO CA-50 P/ ESTRUTURAS DE CONCRETO / ARMACAO ACO CA-50, DIAM. 6,3 (1/4) À 12,5MM(1/2) -FORNECIMENTO/ CORTE(PERDA DE 10%) /DOBRA / COLOCAÇÃO.
SINAPI74254/002
Kg 2.125,00 R$ 5,92 R$ 12.580,00
3.2.3
FORMA MADEIRA COMP RESINADA 12MM P/ESTRUTURA REAPROV 2VEZES - CORTE/MONTAGEM/ESCORAMENTO/DESFORMA / FORMAMADEIRA COMP RESINADA 12MM P/ESTRUTURA REAPROV 3 VEZES -CORTE/MONTAGEM/ESCORAMENTO/DESFORMA
SINAPI74075/002
m2 300,00 R$ 61,86 R$ 18.558,00
3.2.4 ESTACA CONCRETO TIPO 'FRANKI' D = 400MM - 75T SINAPI 2786 m 100,00 R$ 131,33 R$ 13.133,00
TOTAL ITEM 2 R$ 358.981,883 - INSTALAÇÕES DE PRODUTOS QUÍMICOS3.1 - SERVIÇOS GERAIS E OBRA CIVIL
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Unit. Total
VALOR (R$)ITEM DESCRIÇÃO
CÓDIGOSINAPI
UN. QUANT.
3.2.5CALCADA EM CONCRETO / EXECUÇÃO DE CALÇADA EM CONCRETO 1:3:5(FCK=12 MPA) PREPARO MECÂNICO, E= 7CM
SINAPI73892/002
m2 88,20 R$ 26,12 R$ 2.303,78
3.3 VEDAÇÕES, ACABAMENTOS, COBERTURA E ACESSÓRIOS R$ -
3.3.1COBERTURA COM TELHA DE FIBROCIMENTO ESTRUTURAL LARGURAUTIL 90CM, INCLUSO ACESSORIOS DE FIXACAO E VEDACAO
SINAPI 73633 m2 150,00 R$ 53,43 R$ 8.014,50
3.3.2ALVENARIA DE 1 VEZ DE TIJOLO CERAMICO FURADO / ALVENARIA EMTIJOLO CERAMICO FURADO 10X20X20CM, 1 VEZ, ASSENTADO EMARGAMASSA TRACO 1:2:8 (CIMENTO, CAL E AREIA), JUNTAS 10MM
SINAPI73987/001
m2 210,00 R$ 72,09 R$ 15.138,90
3.3.3CHAPISCO EM TETOS TRACO 1:3 (CIMENTO E AREIA), ESPESSURA 0,5CM,PREPARO MECANICO
SINAPI 5975 m2 420,00 R$ 6,95 R$ 2.919,00
3.3.4EMBOCO / EMBOCO PAULISTA (MASSA UNICA) TRACO 1:3 (CIMENTO EAREIA), ESPESSURA 2,0CM, PREPARO MANUAL
SINAPI73927/011
m2 420,00 R$ 19,88 R$ 8.349,60
3.3.5REBOCO PARA PAREDES ARGAMASSA TRACO 1:4,5 (CAL E AREIA FINAPENEIRADA)ESPESSURA 0,5CM, PREPARO MECANICO
SINAPI 5995 m2 420,00 R$ 12,16 R$ 5.107,20
3.3.6PINTURA LATEX ACRILICA EXTERNA/INTERNA S/SELADOR / PINTURALATEX ACRILICA AMBIENTES INTERNOS/EXTERNOS, TRES DEMAOS
SINAPI73954/001
m2 420,00 R$ 16,25 R$ 6.825,00
3.3.7PISO INDUSTRIAL ALTA RESISTENCIA ESPESSURA 8MM, INCLUSO JUNTASDE DILATACAO PLASTICAS E POLIMENTO MECANIZADO
SINAPI 72136 m2 150,00 R$ 58,70 R$ 8.805,00
3.3.8PORTA DE ABRIR EM ALUMINIO TIPO CHAPA CORRUGADA, PERFIL SERIE25, COM GUARNIÇÕES
SINAPI74071/001
m2 12,00 R$ 416,67 R$ 5.000,04
3.3.9JANELA ALUMINIO MAXIM AR, SERIE 25, 90 X 110CM (INCLUSOGUARNIÇÃO E VIDRO FANTASIA)
SINAPI 601 m2 20,00 R$ 545,22 R$ 10.904,40
3.4 INSTALAÇÕES DE COMBATE A INCENDIO R$ -3.4.1 INSTALAÇOES PARA COMBATE A INCÊNDIO PROVIDA DE SPRINKLERS SINAPI 73633 m2 150,00 R$ 242,00 R$ 36.300,003.5 ELÉTRICA R$ -
3.5.1CABO DE COBRE ISOLAMENTO ANTI-CHAMA 450/750V 50MM2, TPPIRASTIC PIRELLI OU EQUIV
SINAPI 1007 m 100,00 R$ 15,68 R$ 1.568,00
3.5.2 TELA DE PROTEÇÃO COM ARMAÇÃO EM CANTONEIRA GALVAZIDA SINAPI 14172 m2 2,00 R$ 51,11 R$ 102,223.5.3 HASTE DE ATERRAMENTO TIPO COPPERWELD Ø5/8 X 2,40M SINAPI 3379 unid. 3,00 R$ 21,09 R$ 63,27
3.5.4CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 2,5MM2 COR PRETA , PIRELLI,REF, PIRASTIC FLEX SUPER
SINAPI 984 m 125,00 R$ 0,92 R$ 115,00
2 - PÁGINA 15/16
Unit. Total
VALOR (R$)ITEM DESCRIÇÃO
CÓDIGOSINAPI
UN. QUANT.
3.5.5 ILUMINAÇÃO CONSULTA unid. 1,00 R$ 1.200,00 R$ 1.200,00
3.5.6
QUADRO DE COMANDOS BOMBAS DOSADORAS, CONTENDO 01DISJUNTOR TRIPOLAR DE 75A, 09 DISJUNTORES TRIPOLARES DE 20A, 01DISJUNTOR MONOPOLAR DE 20A, 09 CONVERSORES DE FREQÜÊNCIA COMIHM REMOTA, CONFORME DIAGRAMA, VER FOLHA E-15.
CONSULTA unid. 2,00 R$ 9.000,00 R$ 18.000,00
3.5.7 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 1" SINAPI 2448 m 130,00 R$ 6,92 R$ 899,603.5.8 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 3/4" SINAPI 2440 m 18,00 R$ 5,67 R$ 102,063.5.9 ELETROCALHA METALICA DE 20X10 CM CONSULTA m 30,00 R$ 40,00 R$ 1.200,00
3.5.10 CAIXA DE PASSAGEM DE ALUMINIO DE 15X10 CM CONSULTA unid. 10,00 R$ 4,80 R$ 48,003.5.11 CAIXA DE PASSAGEM PAREDE 20X20X10 CM SINAPI 20255 unid. 3,00 R$ 15,00 R$ 45,003.5.12 CAIXA DE PASSAGEM PAREDE 20X20X10 CM SINAPI 20256 unid. 3,00 R$ 15,00 R$ 45,003.5.13 MONTADOR ELETROMECANICO SINAPI 2437 h 360,00 R$ 18,58 R$ 6.688,803.5.14 AJUDANTE DE INSTALADOR ELÉTRICO SINAPI 6129 h 360,00 R$ 10,96 R$ 3.945,603.5.15 ELETRICISTA INDUSTRIAL SINAPI 2439 h 360,00 R$ 22,09 R$ 7.952,40
TOTAL GERAL R$ 791.374,73
TOTAL ITEM 3 R$ 427.212,55
2 - PÁGINA 16/16
ANEXO 2
ORÇAMENTO ESTIMATIVO DA UNIDADE DE FILTRAÇÃO EM
CAG PARA VAZÃO DE 100 L/s COM RESERVATÓRIO E
BOMBEAMENTO PARA LAVAGEM E SISTEMAS DE
APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE LAVAGEM DOS FILTROS
ITEM DESCRIÇÃO VALOR (R$)
1 - SERVIÇOS GERAIS - (TERRAPLANAGEM, ARRUAMENTO, CALÇADAS ETC)
TOTAL GERAL R$ 1.602.462,59
R$ 10.633,50
R$ 273.647,78R$ 257.673,86
R$ 1.060.507,452 - UNIDADES DE FILTRAÇÃO3 - VERTEDOR FINAL E SISTEMA DE LAVAGEM DOS FILTROS (RESERVATÓRIO E BOMBEAMENTO)4 - SISTEMA DE RETORNO DOS RESÍDUOS - TRV
1 - PÁGINA 1/16
Unit. Total
1.1 LIMPEZA DE TERRENO - RASPAGEM MECANIZADA (MOTONIVELADORA) 73822/002 m² 600,00 R$ 0,50 R$ 300,00
1.2ESCAVACAO MECANICA E TRANSPORTE EM MATERIAL DE 1A CATEGORIA COMUSO EXCLUSIVO DE TRATOR SOBRE ESTEIRAS 153HP,DMT ATE 50M
74154/001 m³ 150,00 R$ 4,97 R$ 745,50
1.3 REGULARIZACAO DE SUPERFICIES EM TERRA COM MOTONIVELADORA 79472 m² 600,00 R$ 0,37 R$ 222,001.4 ATERRO MECANIZADO COMPACTADO C/EMPRESTIMO 79484 m³ 150,00 R$ 35,15 R$ 5.272,50
1.5EXECUÇÃO DE CALÇADA EM CONCRETO 1:3:5 (FCK=12 MPA) PREPAROMECÂNICO, E= 7CM
73892/002 m² 150,00 R$ 27,29 R$ 4.093,50
2.1.1 MOBILIZAÇÃO E DESMOBILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE SONDAGEM 72733 UN. 2,00 R$ 530,24 R$ 1.060,482.1.2 EXECUÇÃO DE FURO DE SONDAGEM - PERFURAÇÃO -- M 20,00 R$ 104,23 R$ 2.084,602.1.3 ESTRUTURA BASE TANQUES R$ - R$ -2.1.4 APILOAMENTO PISO/FUNDO VALA C/MACO 30KG 79483 m² 80 R$ 15,88 R$ 1.270,40
2.1.5 LASTRO DE BRITA 25MM, ESPESSURA 3CM, INCLUSO COMPACTACAO MANUAL 74249/001 m² 80 R$ 2,53 R$ 202,40
2.1.6 LASTRO DE CONCRETO TRACO 1:3:5, ESPESSURA 7CM, PREPARO MECANICO 73907/005 m² 80 R$ 497,24 R$ 39.779,20
2.1.7CONCRETO USINADO BOMBEADO FCK=25MPA, INCLUSIVE COLOCAÇÃO,ESPALHAMENTO M3 E ACABAMENTO
74138/003 m³ 60 R$ 338,96 R$ 20.337,60
2.1.8ARMACAO ACO CA-50, DIAM. 6,3 (1/4) À 12,5MM(1/2) -FORNECIMENTO/CORTE(PERDA DE 10%) / DOBRA / COLOCAÇÃO.
74254/002 kg 7200 R$ 6,45 R$ 46.440,00
2.1.9FORMA PLANA EM CHAPA COMPENSADA RESINADA, ESTRUTURAL, E = 12 MM,COM REAPR.8X MONTAGEM/ESCORAMENTO/DESFORMA
74075/002 m² 300 R$ 61,86 R$ 18.558,00
2.2.1 TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS2.2.2 TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS DN 150 PARA DRENAGEM DA DIVISÃO DE VAZÃO UN. 1,00 R$ 15.800,00 R$ 15.800,00
2.2.3TUBULAÇÕES DE INTERLIGAÇÃO ENTRE A UNIDADE DE DIVISÃO DE VAZÃO EOS MÓDULOS DE TRATAMENTO (EM FIBRA DE VIDRO), CONFORME DESENHOS
UN. 6,00 R$ 6.733,33 R$ 40.399,98
2.2.4 TUBULAÇÕES INDIVIDUAIS DOS FILTROS (EM FIBRA DE VIDRO), CONFORMEDESENHOS
UN. 6,00 R$ 14.683,33 R$ 88.099,982.2.5 TUBULAÇÃO GERAL DE ÁGUA FILTRADA (EM FIBRA DE VIDRO), CONFORME
DESENHOSUN. 1,00 R$ 96.800,00 R$ 96.800,00
ITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.VALOR (R$)CÓDIGO
SINAPI
1 - SERVIÇOS GERAIS - (TERRAPLANAGEM, ARRUAMENTO, CALÇADAS ETC)
TOTAL ITEM 1 R$ 10.633,50
2.2 - INSTALAÇÕES MECÂNICAS E HIDRÁULICAS
2.1 - SERVIÇOS GERAIS E OBRA CIVIL2 - UNIDADES DE FILTRAÇÃO
1 - PÁGINA 2/16
Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
2.2.6VÁLVULA BORBOLETA COMANDO ELETROMECÂNICO EM FERRO FUNDIDO - DN150
UN. 12,00 R$ 5.526,00 R$ 66.312,00
2.2.7VÁLVULA BORBOLETA COMANDO ELETROMECÂNICO EM FERRO FUNDIDO - DN250
UN. 6,00 R$ 8.883,00 R$ 53.298,00
2.2.8VÁLVULA BORBOLETA COMANDO ELETROMECÂNICO EM FERRO FUNDIDO - DN300
UN. 6,00 R$ 10.390,00 R$ 62.340,00
2.2.9 PEDREGULHO 11081 m³ 21,00 R$ 616,00 R$ 12.936,002.2.10 VERTEDOR TRINGULAR EM ALUMÍNIO UN. 6,00 R$ 335,00 R$ 2.010,002.2.11 TUBULAÇÃO EM CONCRETO - DN 400 7755 m 45,00 R$ 139,18 R$ 6.263,102.2.12 VERTEDOR DE ALUMINIO 73825/002 m² 0,50 R$ 327,48 R$ 163,742.2.13 OFICIAL INSTALADOR HIDRAULICO 2698 H 330 R$ 18,18 R$ 5.999,402.2.14 AJUDANTE INSTALADOR HIDRAULICO 6130 H 480 R$ 11,68 R$ 5.606,40
2.3.1
MESA DE COMANDOS, CONTENDO 01 PLC, BOTÕES “NA” C/ LÂMPADA,CONTATORES AUXILIARES, CONTATORES DE POTENCIA, DISJUNTORESTRIPOLARES, DISJUNTOR TRIPOLAR DE 60A, DISJUNTOR TRIPOLAR DE 20A,DISJUNTORES TRIPOLARES, DISJUNTORES BIPOLARES DE 10A ETC.
CONSULTA UN. 6 R$ 8.450,00 R$ 50.700,00
2.3.2 QUADRO GERAL DE FORÇA, CONTENDO DISJUNTORES CONSULTA UN. 1 R$ 5.200,00 R$ 5.200,002.3.3 CAIXA DE PASSAGEM DE ALUMINIO DE 15X10 CM CONSULTA UN. 12 R$ 4,80 R$ 57,602.3.4 CAIXA PASSAGEM METALICA 25 X 25 X 10CM P/ INST ELETRICA 20255 UN. 1 R$ 14,71 R$ 14,712.3.5 CAIXA DE PASSAGEM 40X40X40CM CONSULTA UN. 1 R$ 150,00 R$ 150,002.3.6 TELA DE PROTEÇÃO COM ARMAÇÃO EM CANTONEIRA GALVAZIDA 14172 M² 2 R$ 67,11 R$ 134,222.3.7 HASTE DE ATERRAMENTO TIPO COPPERWELD Ø5/8 X 2,40M 3379 UN. 5 R$ 24,14 R$ 120,70
2.3.8CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 16MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
CONSULTAm 70
R$ 6,00 R$ 420,00
2.3.9CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 6MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
1008m 200
R$ 2,52 R$ 504,00
2.3.10CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 2,5MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
984m 200
R$ 1,15 R$ 230,00
2.3.11CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 1,5MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
983m 130
R$ 0,82 R$ 106,60
2.3 - INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
1 - PÁGINA 3/16
Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
2.3.12 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 1" 2448 m 40 R$ 4,27 R$ 170,802.3.13 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 3/4" 2440 m 80 R$ 3,50 R$ 280,002.3.14 LUMINARIAS 50W 3799 UN. 10 R$ 50,67 R$ 506,702.3.15 BLOCO AUTONOMO PARA ILUMINAÇÃO DE EMERGÊNCIA CONSULTA UN. 6 R$ 54,34 R$ 326,042.3.16 MONTADOR ELETROMECANICO 2437 H 320 R$ 19,93 R$ 6.377,602.3.17 AJUDANTE DE INSTALADOR ELÉTRICO 6129 H 480 R$ 11,59 R$ 5.563,202.3.18 ELETRICISTA INDUSTRIAL 2439 H 320 R$ 23,70 R$ 7.584,00
2.4.1 MÓDULOS DE TRATAMENTO
2.4.2
UNIDADE DE DIVISÃO DE VAZÃO - TANQUE CIRCULAR (ANEL EXTERNO) COM2,5 M DE DIÂMETRO X 8 MM DE ESPESSURA E 5,5M DE ALTURA COM DIVISÓRIAINTERNA CILÍNDRICA (ANEL INTERNO) DE 1,5 M DE DIÂMETRO X 7,0 MM DEESPESSURA E 5,5 M DE ALTURA; 6 DIVISÓRIAS IGUALMENTE ESPAÇADAS ENTREOS ANÉIS EXTERNO E INTERNO; 6 VERTEDORES TRIANGULARES INSTALADOSNA PARTE SUPERIOR DO ANEL INTERNO; 6 CONEXÕES FLANGEADAS DE SAÍDADN 150; CONEXÃO FLANGEADA DE ENTRADA DN 300 (INFERIOR);PESOAPROXIMADO 1.380,0 KG. INCLUSO FORNECIMENTO E INSTALAÇÃO, EXCLUSOTUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS
UN. 1 R$ 41.100,00 R$ 41.100,00
2.4.3
FILTRO - TANQUES COM 3,5 M DE DIÂMETRO E 4,8 M DE ALTURA X 10,0 MM DEESPESSURA; ENTRADA LATERAL EM FORMA DE SEMI CÍRCULO ACOPLADO ÀLATERAL DO TANQUE (COM 3,7 M DE ALTURA A PARTIR DO TOPO DO TANQUE)COM CONEXÃO DE SAÍDA PARA DUAS TUBULAÇÕES DN 300 (DRENO EEXTRAVASOR); 7 CALHAS DE DISTRIBUIÇÃO/COLETA (PERFIL U/6 SECUNDÁRIASE UMA PRINCIPAL ACOPLADA A ENTRADA EM FORMA DE SEMI CÍRCULO); DUASCONEXÕES DE ENTRADA/SAÍDA INFERIORES PARA TUBULAÇÃO DN 250(COLETA DE ÁGUA FILTRADA E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA PARA LAVAGEM); PESOAPROXIMADO (SEM MATERIAL FILTRANTE) DE 1350,0 KG. PASSARELAFABRICADA EM AÇO CARBONO REVESTIDO COM PINTURA ANTIOXIDANTECONFORME DESENHO DE PROJETO; INCLUSO FORNECIMENTO E INSTALAÇÃO,EXCLUSO TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS
UN. 6 R$ 59.200,00 R$ 355.200,00
2.4 - UNIDADES DE TRATAMENTO
TOTAL ITEM 2 R$ 1.060.507,45
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Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
3.1.1 MOBILIZAÇÃO E DESMOBILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE SONDAGEM 72733 UN. 2,00 R$ 530,24 R$ 1.060,483.1.2 EXECUÇÃO DE FURO DE SONDAGEM - PERFURAÇÃO -- M 20,00 R$ 104,23 R$ 2.084,603.1.3 ESCAVAÇÕES - INCLUINDO RAMPA DE ACESSO R$ - R$ -
3.1.4ESCAVACAO E CARGA MATERIAL 1A CATEGORIA, UTILIZANDO TRATOR DEESTEIRAS DE 110 A 160HP COM LAMINA, PESO OPERACIONAL * 13T E PACARREGADEIRA COM 170 HP
74151/001 m³ 400,00 R$ 3,36 R$ 1.344,00
3.1.5 REATERRO DE VALA/CAVA SEM CONTROLE DE COMPACTAÇÃO 73964/005 m³ 150 R$ 8,20 R$ 1.230,003.1.6 CARGA MECANIZADA C/BOTA FORA DE MATERIAL ATE 3,00KM 79491 m³ 250 R$ 6,39 R$ 1.597,503.1.7 APILOAMENTO PISO/FUNDO VALA C/MACO 30KG 79512/001 m² 150 R$ 15,01 R$ 2.251,50
3.1.8 LASTRO DE BRITA 25MM, ESPESSURA 3CM, INCLUSO COMPACTACAO MANUAL 74249/001 m² 150 R$ 2,53 R$ 379,50
3.1.9 LASTRO DE CONCRETO TRACO 1:3:5, ESPESSURA 7CM, PREPARO MECANICO 73907/005 m² 10,50 R$ 497,24 R$ 5.221,023.1.10 CALÇADA DO ENTORNO R$ - R$ -
3.1.11EXECUÇÃO DE CALÇADA EM CONCRETO 1:3:5 (FCK=12 MPA) PREPAROMECÂNICO, E= 7CM
73892/002 m² 35,00 R$ 27,29 R$ 955,15
3.1.12 ESTRUTURA R$ - R$ -
3.1.13CONCRETO USINADO BOMBEADO FCK=25MPA, INCLUSIVE COLOCAÇÃO,ESPALHAMENTO M3 E ACABAMENTO
74138/003 M³ 80 R$ 338,96 R$ 27.116,80
3.1.14ARMACAO ACO CA-50, DIAM. 6,3 (1/4) À 12,5MM(1/2) -FORNECIMENTO/CORTE(PERDA DE 10%) / DOBRA / COLOCAÇÃO.
74254/002 kg 5200 R$ 6,45 R$ 33.540,00
3.1.15FORMA PLANA EM CHAPA COMPENSADA RESINADA, ESTRUTURAL, E = 12 MM,COM REAPR.8X MONTAGEM/ESCORAMENTO/DESFORMA
74075/002 m² 480 R$ 61,86 R$ 29.692,80
3.1.16 IMPERMEABILIZACAO DE SUPERFICIE COM EMULSAO ACRILICA E SELADOR. 73929/003 m² 480 R$ 45,78 R$ 21.974,403.1.17 VEDAÇÕES, ACABAMENTOS E COBERTURA - CASA DE COMANDO R$ - R$ -
3.1.18PORTA DE ABRIR EM ALUMINIO TIPO VENEZIANA, PERFIL SERIE 25, COMGUARNIÇÕES
74071/002 m² 3 R$ 475,55 R$ 1.426,65
3.1.19COBOGO(ELEMENTO VAZADO), 10X29X39CM ABERTURA COM VIDRO,ASSENTADO COM ARGAMASSA TRACO 1:5 (CIMENTO E AREIA)
m² 4 R$ 425,32 R$ 1.701,28
3.1 - SERVIÇOS GERAIS E OBRA CIVIL3 - VERTEDOR FINAL E SISTEMA DE LAVAGEM DOS FILTROS (RESERVATÓRIO E BOMBEAMENTO)
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Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
3.1.20COBERTURA COM TELHA DE FIBROCIMENTO ESTRUTURAL LARGURA UTIL90CM, INCLUSO ACESSORIOS DE FIXACAO E VEDACAO
73633 m² 65 R$ 57,96 R$ 3.767,40
3.1.21ALVENARIA EM TIJOLO CERAMICO FURADO 10X20X20CM, 1 VEZ, ASSENTADOEM ARALVENARIA EM TIJOLO CERAMICO FURADO 10X20X20CM, 1 VEZ,ASSENTADO EM ARGAMASSA
73987/001 m² 70 R$ 75,96 R$ 5.317,20
3.1.22CHAPISCO EM TETOS TRACO 1:3 (CIMENTO E AREIA), ESPESSURA 0,5CM,PREPARO MECANICO
5975 m² 140 R$ 4,75 R$ 665,00
3.1.23EMBOCO PAULISTA (MASSA UNICA) TRACO 1:3 (CIMENTO E AREIA), ESPESSURA2,0CM, PREPARO MANUAL
73927/011 m² 140 R$ 21,83 R$ 3.056,20
3.1.24REBOCO PARA PAREDES ARGAMASSA TRACO 1:4,5 (CAL E AREIA FINAPENEIRADA)ESPESSURA 0,5CM, PREPARO MECANICO
5995 m² 140 R$ 13,33 R$ 1.866,20
3.1.25 PINTURA LATEX ACRILICA AMBIENTES INTERNOS/EXTERNOS, TRES DEMAOS 73954/001 m² 140 R$ 13,12 R$ 1.836,80
3.1.26PISO INDUSTRIAL ALTA RESISTENCIA ESPESSURA 8MM, INCLUSO JUNTAS DEDILATACAO PLASTICAS E POLIMENTO MECANIZADO
72136 m² 65 R$ 64,59 R$ 4.198,35
3.2.1 EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS3.2.2 MONOVIA PARA TALHA E TROLLEY - CAPACIDADE 1 T - PERFIL I W200/19,3 -- kg 250,00 R$ 12,64 R$ 3.160,003.2.3 INSTALACAO DE MONVIA - CAPACIDADE 1 T -- UN. 1,00 R$ 650,00 R$ 650,003.2.4 TALHA ELÉTRICA 1 T (BERG-STEEL) COM TROLE ELÉTRICO OU SIMILAR -- UN. 1,00 R$ 4.800,00 R$ 4.800,003.2.5 INSTALACAO DE TALHA E TROLEY MANUAL DE 1 TONELADA 73661 UN. 1,00 R$ 1.390,20 R$ 1.390,203.2.6 CONJUNTO MOTO-BOMBA ÁGUA PARA LAVAGEM DOS FILTROS -- UN. 2,00 R$ 22.800,00 R$ 45.600,003.2.8 INSTALACAO DE CONJ.MOTO BOMBA HORIZONTAL DE 30 A 75 CV 73836/003 UN. 2 R$ 739,67 R$ 1.479,34
3.2.10 TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS R$ - R$ -3.2.11 CURVA 90 ° FLANGEADA EM FERRO FUNDIDO - DN 50 -- 4,00 R$ 86,44 R$ 345,763.2.12 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 0,45 m EM FERRO FUNDIDO - DN 50 -- 1,00 R$ 238,15 R$ 238,153.2.13 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 1,30 m EM FERRO FUNDIDO - DN 50 -- 1,00 R$ 485,65 R$ 485,653.2.14 VÁLVULA BORBOLETA COM BÓIA EM FERRO FUNDIDO - DN 50 -- 1,00 R$ 2.282,00 R$ 2.282,003.2.15 CURVA 90° FLANGEADA EM FERRO FUNDIDO - DN 75 -- 4,00 R$ 127,49 R$ 509,963.2.16 TOCO - COMPRIMENTO 0,24 m EM FERRO FUNDIDO - DN 75 -- 2,00 R$ 254,85 R$ 509,703.2.17 TOCO COM ABA DE VEDAÇÃO EM FERRO FUNDIDO - DN 75 -- 2,00 R$ 294,98 R$ 589,963.2.18 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 1,1 m EM FERRO FUNDIDO - DN 75 -- 1,00 R$ 834,37 R$ 834,37
3.2 - INSTALAÇÕES MECÂNICAS E HIDRÁULICAS
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Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
3.2.19 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 1,26 m EM FERRO FUNDIDO - DN 75 -- 2,00 R$ 955,74 R$ 1.911,483.2.21 VÁLVULA BORBOLETA COM COMANDO MANUAL EM FERRO FUNDIDO - DN 75 -- 2,00 R$ 440,00 R$ 880,003.2.22 VÁLVULA BORBOLETA COMANDO MANUAL EM FERRO FUNDIDO - DN 100 -- 1,00 R$ 513,00 R$ 513,003.2.23 CURVA 90° EM FERRO FUNDIDO - DN 150 -- 3,00 R$ 227,48 R$ 682,443.2.24 TOCO COM ABA DE VEDAÇÃO EM FERRO FUNDIDO - DN 150 -- 1,00 R$ 482,60 R$ 482,603.2.26 VÁLVULA BORBOLETA COMANDO MANUAL EM FERRO FUNDIDO - DN 150 -- 2,00 R$ 786,00 R$ 1.572,003.2.48 VERTEDOR DE ALUMINIO 73825/002 M² 0,50 R$ 327,48 R$ 163,743.2.50 OFICIAL INSTALADOR HIDRAULICO 2698 H 180 R$ 18,18 R$ 3.272,403.2.51 AJUDANTE INSTALADOR HIDRAULICO 6130 H 350 R$ 11,68 R$ 4.088,00
3.3.1 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
3.3.2
QUADRO DE COMANDOS , CONTENDO 01 PLC, BOTÕES “NA” C/ LÂMPADA,CONTATORES AUXILIARES, CONTATORES DE POTENCIA, DISJUNTORESTRIPOLARES, DISJUNTOR TRIPOLAR DE 60A, DISJUNTOR TRIPOLAR DE 20A,DISJUNTORES TRIPOLARES, DISJUNTORES BIPOLARES DE 10A ETC.
CONSULTA UN. 1 R$ 6.400,00 R$ 6.400,00
3.3.3 QUADRO GERAL DE FORÇA, CONTENDO DISJUNTORES CONSULTA UN. 1 R$ 6.500,00 R$ 6.500,003.3.4 CAIXA DE PASSAGEM DE ALUMINIO DE 15X10 CM CONSULTA UN. 10 R$ 4,80 R$ 48,003.3.5 CAIXA PASSAGEM METALICA 25 X 25 X 10CM P/ INST ELETRICA 20255 UN. 1 R$ 14,71 R$ 14,713.3.6 CAIXA DE PASSAGEM 40X40X40CM CONSULTA UN. 1 R$ 150,00 R$ 150,003.3.7 TELA DE PROTEÇÃO COM ARMAÇÃO EM CANTONEIRA GALVAZIDA 14172 M² 2 R$ 67,11 R$ 134,223.3.8 HASTE DE ATERRAMENTO TIPO COPPERWELD Ø5/8 X 2,40M 3379 UN. 3 R$ 24,14 R$ 72,42
3.3.9CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 16MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
CONSULTAm 50
R$ 6,00 R$ 300,00
3.3.10CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 6MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
1008m 200
R$ 2,52 R$ 504,00
3.3.11CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 2,5MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
984m 200
R$ 1,15 R$ 230,00
3.3.12CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 1,5MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
983m 170
R$ 0,82 R$ 139,40
3.3.13 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 2" 2447 m 20 R$ 10,53 R$ 210,603.3.14 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 1 1/4 " 2449 m 30 R$ 7,88 R$ 236,40
3.3 - INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
3.3.15 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 1" 2448 m 20 R$ 4,27 R$ 85,403.3.16 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 3/4" 2440 m 40 R$ 3,50 R$ 140,003.3.17 LUMINARIAS 50W 3799 UN. 7 R$ 50,67 R$ 354,69
3.3.18PROJETOR MODELO STP 425 EQUIPADO COM LAMPADA VAPOR METÁLICO DE250 W E REATOR IGNITOR DA STOCK OU SIMILAR
CONSULTA UN.4
R$ 1.152,42 R$ 4.609,68
3.3.19 BLOCO AUTONOMO PARA ILUMINAÇÃO DE EMERGÊNCIA CONSULTA UN. 4 R$ 54,34 R$ 217,363.3.20 MONTADOR ELETROMECANICO 2437 H 160 R$ 19,93 R$ 3.188,803.3.21 AJUDANTE DE INSTALADOR ELÉTRICO 6129 H 140 R$ 11,59 R$ 1.622,603.3.22 ELETRICISTA INDUSTRIAL 2439 H 160 R$ 23,70 R$ 3.792,00
TOTAL ITEM 3 R$ 257.673,86
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Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
4.1.1 MOBILIZAÇÃO E DESMOBILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE SONDAGEM 72733 UN. 2,00 R$ 530,24 R$ 1.060,484.1.2 EXECUÇÃO DE FURO DE SONDAGEM - PERFURAÇÃO -- M 20,00 R$ 104,23 R$ 2.084,60
4.1.3ESCAVAÇÃO PARA CONSTRUÇÃO DO TRV E CANAL DA CALHA PARSHALL -INCLUINDO RAMPA DE ACESSO
R$ - R$ -
4.1.4ESCAVACAO, CARGA E TRANSPORTE DE MATERIAL DE 1A CATEGORIA COMTRATOR SOBRE ESTEIRAS 305 HP E CACAMBA 5M3, DMT 50 A 200M
74154/001 m³ 300 R$ 4,97 R$ 1.491,00
4.1.5 REATERRO DE VALA/CAVA SEM CONTROLE DE COMPACTAÇÃO 73964/005 m³ 120 R$ 8,20 R$ 984,004.1.6 CARGA MECANIZADA C/BOTA FORA DE MATERIAL ATE 3,00KM 79491 m³ 180 R$ 6,39 R$ 1.150,204.1.7 APILOAMENTO PISO/FUNDO VALA C/MACO 30KG 79512/001 m² 30 R$ 15,01 R$ 450,30
4.1.8 LASTRO DE BRITA 25MM, ESPESSURA 3CM, INCLUSO COMPACTACAO MANUAL 74249/001 m² 30 R$ 2,53 R$ 75,90
4.1.10 CALÇADA DO ENTORNO R$ - R$ -
4.1.11EXECUÇÃO DE CALÇADA EM CONCRETO 1:3:5 (FCK=12 MPA) PREPAROMECÂNICO, E= 7CM
73892/002 m² 45 R$ 27,29 R$ 1.228,05
4.1.18 ESTRUTURA - TANQUE DE REGULARIZAÇÃO DE VAZÃO (TRV) R$ - R$ -
4.1.19PREENCHIMENTO DE FUNDO -CONCRETO FCK=15MPA (1:2,5:3) , INCLUIDOPREPARO MECANICO, LANCAMENTO E ADENSAMENTO
73406 m³ 13 R$ 379,64 R$ 4.935,32
4.1.20CONCRETO USINADO BOMBEADO FCK=25MPA, INCLUSIVE COLOCAÇÃO,ESPALHAMENTO M3 E ACABAMENTO
74138/003 m³ 50 R$ 338,96 R$ 16.948,00
4.1.21ARMACAO ACO CA-50, DIAM. 6,3 (1/4) À 12,5MM(1/2) -FORNECIMENTO/CORTE(PERDA DE 10%) / DOBRA / COLOCAÇÃO.
74254/002 kg 4100 R$ 6,45 R$ 26.445,00
4.1.22FORMA PLANA EM CHAPA COMPENSADA RESINADA, ESTRUTURAL, E = 12 MM,COM REAPR.8X MONTAGEM/ESCORAMENTO/DESFORMA
74075/002 m² 260 R$ 61,86 R$ 16.083,60
4.1.23 IMPERMEABILIZACAO DE SUPERFICIE COM EMULSAO ACRILICA E SELADOR. 73929/003 m² 260 R$ 45,78 R$ 11.902,804.1.24 LOCACAO DE ANDAIME METALICO TIPO FACHADEIRO 73618 m² 114 R$ 7,30 R$ 832,20
4.2.1 EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS4.2.4 MEDIDOR DE NÍVEL ULTRASSONICO -- UN. 1,00 R$ 2.915,00 R$ 2.915,004.2.5 INSTALAÇÃO DO MEDIDOR DE NÍVEL -- UN. 1,00 R$ 694,05 R$ 694,05
4.2 - INSTALAÇÕES MECÂNICAS E HIDRÁULICAS
4.1 - SERVIÇOS GERAIS E OBRA CIVIL4 - SISTEMA DE RETORNO DOS RESÍDUOS - TRV
1 - PÁGINA 9/16
Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
4.2.9 GUARDA-CORPO EM TUBO DE ACO GALVANIZADO 1 1/2" 73631 m² 20,00 R$ 245,06 R$ 4.901,20
4.2.10BOMBAS SUBMERSÍVEL DE ROTOR ABERTO PARA RECALQUE DO LODO,CONFORME ESPECIFICAÇÕES
-- UN. 2,00 R$ 14.500,00 R$ 29.000,00
4.2.11 INSTALACAO DE CONJ.MOTO BOMBA SUBMERSIVEL DE 26 A 50 CV 73834/003 UN. 2,00 R$ 442,28 R$ 884,564.2.12 TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS R$ - R$ -4.2.18 CURVA 90° FLANGEADA EM FERRO FUNDIDO - DN 100 -- UN. 5,00 R$ 146,08 R$ 730,404.2.19 JUNTA DESMONTAGEM EM FERRO FUNDIDO - DN 100 -- UN. 2,00 R$ 1.904,32 R$ 3.808,644.2.20 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 0,50 m EM FERRO FUNDIDO - DN 80 -- UN. 1,00 R$ 407,20 R$ 407,204.2.21 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 0,88 m EM FERRO FUNDIDO - DN 80 -- UN. 1,00 R$ 716,67 R$ 716,674.2.22 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 1,33 m EM FERRO FUNDIDO - DN 80 -- UN. 1,00 R$ 1.083,15 R$ 1.083,154.2.23 TUBULAÇÃO - COMPRIMENTO 4,01 m EM FERRO FUNDIDO - DN 80 -- UN. 2,00 R$ 3.265,74 R$ 6.531,48
4.2.24VÁLVULA GUILHOTINA COMANDO ELETROMECÂNICO EM FERRO FUNDIDO - DN100
-- UN. 2,00 R$ 3.627,00 R$ 7.254,00
4.2.25 CRUZETA ESPECIAL EM FERRO FUNDIDO - DN 100X100X100X50 -- UN. 1,00 R$ 3.455,50 R$ 3.455,504.2.26 OFICIAL INSTALADOR HIDRAULICO 2698 H 170 R$ 18,18 R$ 3.090,604.2.27 AJUDANTE INSTALADOR HIDRAULICO 6130 H 320 R$ 244,16 R$ 78.131,20
4.3.1 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
4.3.2
QUADRO DE COMANDOS CONTENDO 01 PLC, BOTÕES “NA” C/ LÂMPADA,CONTATORES AUXILIARES, CONTATORES DE POTENCIA, DISJUNTORESTRIPOLARES, DISJUNTOR TRIPOLAR DE 60A, DISJUNTOR TRIPOLAR DE 20A,DISJUNTORES TRIPOLARES, DISJUNTORES BIPOLARES DE 10A ETC.
CONSULTA UN. 1 R$ 12.400,00 R$ 12.400,00
4.3.3 QUADRO GERAL DE FORÇA, CONTENDO DISJUNTORES CONSULTA UN. 1 R$ 12.500,00 R$ 12.500,004.3.4 CAIXA DE PASSAGEM DE ALUMINIO DE 15X10 CM CONSULTA UN. 10 R$ 4,80 R$ 48,004.3.5 CAIXA PASSAGEM METALICA 25 X 25 X 10CM P/ INST ELETRICA 20255 UN. 1 R$ 14,71 R$ 14,71
4.3 - INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
1 - PÁGINA 10/16
Unit. TotalITEM DESCRIÇÃO UN. QUANT.
VALOR (R$)CÓDIGOSINAPI
4.3.6 CAIXA DE PASSAGEM 40X40X40CM CONSULTA UN. 1 R$ 150,00 R$ 150,004.3.7 TELA DE PROTEÇÃO COM ARMAÇÃO EM CANTONEIRA GALVAZIDA 14172 m² 2 R$ 67,11 R$ 134,224.3.8 HASTE DE ATERRAMENTO TIPO COPPERWELD Ø5/8 X 2,40M 3379 UN. 3 R$ 24,14 R$ 72,42
4.3.9CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 16MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
CONSULTAm 50
R$ 6,00 R$ 300,00
4.3.10CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 6MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
1008m 200
R$ 2,52 R$ 504,00
4.3.11CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 2,5MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
984m 200
R$ 1,15 R$ 230,00
4.3.12CABO ISOLADO, CU/PVC, 1 KV TIPO BWF, 1,5MM2 COR PRETA , PIRELLI, REF,PIRASTIC FLEX SUPER
983m 170
R$ 0,82 R$ 139,40
4.3.13 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 2" 2447 m 20 R$ 10,53 R$ 210,604.3.14 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 1 1/4 " 2449 m 30 R$ 7,88 R$ 236,404.3.15 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 1" 2448 m 20 R$ 4,27 R$ 85,404.3.16 ELETRODUTO DE FERRO GALVANIZADO A FOGO DE 3/4" 2440 m 40 R$ 3,50 R$ 140,004.3.17 LUMINARIAS 50W 3799 UN. 7 R$ 50,67 R$ 354,69
4.3.18PROJETOR MODELO STP 425 EQUIPADO COM LAMPADA VAPOR METÁLICO DE250 W E REATOR IGNITOR DA STOCK OU SIMILAR
CONSULTA UN.4
R$ 1.152,42 R$ 4.609,68
4.3.19 BLOCO AUTONOMO PARA ILUMINAÇÃO DE EMERGÊNCIA CONSULTA UN. 4 R$ 54,34 R$ 217,364.3.20 MONTADOR ELETROMECANICO 2437 H 180 R$ 19,93 R$ 3.587,404.3.21 AJUDANTE DE INSTALADOR ELÉTRICO 6129 H 360 R$ 11,59 R$ 4.172,404.3.22 ELETRICISTA INDUSTRIAL 2439 H 180 R$ 23,70 R$ 4.266,00
TOTAL ITEM 4 R$ 273.647,78
TOTAL GERAL R$ 1.602.462,59
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ANEXO 3
PEÇAS GRÁFICAS DA INSTALAÇÃO DE PREPARO, DOSAGEM E
ARMAZENAMENTO DE CAP E CÂMARA DE ADSORÇÃO PARA
VAZÃO DE 100 L/s
ANEXO 4
PEÇAS GRÁFICAS DA INSTALAÇÃO DE FILTRAÇÃO EM CAG
PARA VAZÃO DE 100 L/s COM RESERVATÓRIO E
BOMBEAMENTO PARA LAVAGEM E SISTEMAS DE
APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE LAVAGEM DOS FILTROS
