UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E MEIO AMBIENTE

PEDRO CARLOS LEMOS DA COSTA

USO DE ÁGUA DE CHUVA, COM POSTERIOR TRATAMENTO DE

EFLUENTES OLEOSOS, NA LIMPEZA DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS

EM GALPÃO DE MÁQUINAS AGRÍCOLAS NO PARANÁ

NITERÓI – RIO DE JANEIRO

JULHO - 2014

PEDRO CARLOS LEMOS DA COSTA

USO DE ÁGUA DE CHUVA, COM POSTERIOR TRATAMENTO DE

EFLUENTES OLEOSOS, NA LIMPZA DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS

EM GALPÃO DE MÁQUINAS AGRÍCOLAS NO PARANÁ

Professor Orientador: Marcos Alexandre Teixeira, Prof.

NITERÓI – RIO DE JANEIRO

JULHO - 2014

Projeto final apresentado como parte dos

requisitos para aprovação na disciplina de

Projeto final II, do curso de Graduação de

Engenharia Agrícola e Ambiental pela

Universidade Federal Fluminense.

Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca da Escola de Engenharia e Instituto de Computação da UFF

C837 Costa, Pedro Carlos Lemos da Uso de água de chuva, com posterior tratamento de efluentes oleosos, na limpeza de máquinas e equipamentos em galpão de máquinas agrícolas no Paraná / Pedro Carlos Lemos da Costa. – Niterói, RJ : [s.n.], 2014. 39 f. Trabalho (Conclusão de Curso) – Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal Fluminense, 2014. Orientador: Marcos Alexandre Teixeira. 1. Reuso da água. 2. Máquina agrícola. 3. Equipamento agrícola. I. Título. CDD 628.162

DEDICATÓRIA

Dedico esse trabalho aos meus pais Sotério Sardinha da Costa e Vera Lucia da Silva

Lemos da Costa que me apoiaram desde pequeno e me deram o melhor que podiam para que

eu pudesse realizar esse sonho, a minha irmã Isabela Lemos e ao meu irmão Gabriel Cesar

Lemos que acompanharam minha graduação, ao meu primo Carlos Renato Lemos Rodrigues

que sempre me ajudou em diversas disciplinas do curso de engenharia e a todos os amigos

que me deram força até esse momento.

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar a Deus, por ter me concedido a oportunidade de estar na

universidade adquirindo conhecimento, pela saúde para poder batalhar pelos meus objetivos e

por me fortalecer nos momentos difíceis.

Em segundo a meus pais, Sotério e Vera, por terem investindo em mim e acreditado

que meu sonho um dia poderia se tornar realidade.

A minha irmã Isabela Lemos e ao meu irmão Gabriel Cesar Lemos que sempre me

apoiaram.

Ao meu Orientador Prof. Marcos Teixeira que sempre foi muito atencioso e

prestativo para a confecção deste trabalho.

Aos amigos que fiz nesses anos, em especial ao Everton Fernandes, Daniel Almeida,

Carlos Frederico Andrade, Pedro Henrique Alvarenga, Roberta Cazeiro, Thais Furtado,

Francine Colônia, Barbara Lopes, entre outros...

Tenho que agradecer em especial a duas pessoas, ao meu primo, Eng. Carlos Renato

Lemos que diversas vezes me ajudou desde o vestibular até as últimas matérias da graduação.

E ao meu amigo, Eng. Bruno Coutinho que nas disciplinas mais difíceis do curso ficou até

altas horas me ensinando e ajudando.

Aos amigos da Biofibra Industria e Comercio LTDA, em especial Renata Falcão,

Marcio Monteiro, Eduardo Benevenuto e Ronaldo Lepsch.

A minha namorada Kellin Braga por ter me apoiado e ter tido a compreensão da

minha ausência durante o período de finalização desta etapa da minha vida.

A todas as pessoas e instituições que de alguma forma me ajudaram direta e

indiretamente na confecção deste trabalho.

“Tudo posso Naquele que me fortalece.”

Filipenses 4:13

RESUMO

Com o crescimento da produção agrícola no país, muitos produtores investem na

construção de galpões para armazenamento de máquinas e implementos agrícolas. Nestes

galpões existem dente outras atividades de manutenção, a lavagem do maquinário utilizado na

produção agrícola. Muitos produtores enfrentam o problema de assegurar o fornecimento de

água assim como tratar e descartar essa água de maneira correta. Já que um dos principais

contaminantes são resíduos de óleo mineral provenientes da lavagem e manutenção dos

equipamentos. O presente trabalho tem como objetivo apresentar um projeto de

aproveitamento água de chuva para local no Paraná, associado ao dimensionamento de

reservatório, para utilização na lavagem de tratores e implementos agrícolas, associado a

sistema de tratamento de efluentes oleosos com Separador Água-Óleo (SAO) com sumidouro

utilizado para descarte do efluente tratado.

PALAVRAS – CHAVE: Galpões, Lavagem, Água, SAO, Efluente Tratado.

ABSTRACT

With the increasing development of agriculture in Brazil, increases the demand for

suitable locations for storage, cleaning and proper maintenance of equipment. In this Sheds

within other maintenance operations, is the washing and cleaning of the fleet, for what a

rainwater harvesting system for Paraná state was designed, associated with its storage tank, to

be used with a suitable oil water treatment system (SAO in Portuguese), and a drainage

system to receive the outflow.

KEY - WORDS: Agriculture Sheds, Washing, rainwater, SAO, treated efluent.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................10

2 OBJETIVO .........................................................................................................11

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................11

3.1. Sistema de Armazenamento de Águas Pluviais ...................................................... 11

3.2. Sistema de Tratamento de efluentes .................................................................... 13

4 Material e Método ...............................................................................................14

5 RESULTADOS ...................................................................................................19

5.1 Perfil da propriedade .............................................................................................. 19

5.2 Área de Lavagem ................................................................................................... 20

5.3 Dimensionamento do S A O ................................................................................... 21

5.3.1. Determinação da vazão do SAO ............................................................................. 21

5.3.2. Determinação do volume da Caixa Desarenadora ................................................... 23

5.3.3. Dimensionamento do S A O................................................................................... 24

5.4 Dimensionamento do Sumidouro. .......................................................................... 26

5.5 Desenho esquemático do Sistema de tratamento ..................................................... 28

5.6 Reservatório de acumulo de águas pluviais ............................................................ 28

5.6.1 Método de Azevedo Neto ....................................................................................... 28

5.6.2 Cálculo Rippl .......................................................................................................... 30

5.6.3 Cálculo Simulação .................................................................................................. 31

5.7 Custos .................................................................................................................... 33

6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................................34

7. CONCLUSÕES ..................................................................................................34

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................36

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Separador Água e óleo modelo API......................................................................... 16

Figura 2: Sumidouro...................................................................................................17

Figura 3: Dimensões para telhado duas águas........................................................................ 18

Figura 4: Layout geral do Galpão............................................................................................ 19

Figura 5:Rampa de lavagem................................................................................................... 20

Figura 6: Área de Lavagem com as canaletas......................................................................... 20

Figura 7: Bomba utilizada Mod. Hidro Maxxi 45L.............................................................21

Figura 8: Mapas das Estações do IAPAR, com a localização do galpão..................................22

Figura 9: Caixa desarenadora........................................................................................24

Figura 10: S A O – Planta Baixa ........................................................................................25

Figura 11: S A O – Perfil-Hidráulico......................................................................................25

Figura 12: Desenho do Sistema de Tratamento..................................................................25

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SIMBOLOS

CONAB – Companhia Estadual de Abastecimento

ETE – Estação de tratamento de efluentes

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

NBR – Normas Brasileiras

S A O – Separador Água Óleo

A P I – American Petroleum Institute

IAPAR – Instituto Agronômico do Paraná

1 INTRODUÇÃO

De acordo com a CONAB (2013/2014), o Brasil é o segundo maior produtor de soja

do mundo, com produção de 86 milhões de toneladas por ano, área plantada de

aproximadamente de 30 milhões de hectares e produtividade média de 2.869 Kg/ha. O estado

do Paraná está em segundo lugar em produção nacional atrás somente do Mato Grosso com

produção de 14,7 milhões de toneladas/ano, área plantada de aproximadamente 5 milhões de

hectares chegando a produtividades de até 2.932 Kg/ha. Diante deste cenário, muitos

produtores investem em tecnologia aumentando sua frota de tratores e adquirindo

implementos que possibilitem a velocidade no plantio e na colheita, ganhos de produtividade

com economia e qualidade do produto.

Tão importante quanto o aumento da frota e dos implementos, é a habilidade de

mantê-lo em boas condições e prontidão, aptos a desempenharem com as esperadas

eficiências nos períodos de operações (a exemplo de: preparo, plantio e colheita), em que se

tem longos períodos de ociosidade entre eles.

Para tanto, é importante ter um local onde seja possível armazená-los com todos os

cuidados necessários para garantir a vida útil e correta manutenção dos equipamentos, assim

como conforto e segurança dos trabalhadores que serão envolvidos diretamente nessa

atividade, não permitindo que resíduos gerados provenientes da manutenção e da lavagem dos

equipamentos, sejam descartados de maneira incorreta no meio ambiente.

Para este trabalho, procurou-se desenvolver um projeto de dimensionamento de um

sistema de captação de água de chuva, associado com reservatório de água para utilização na

lavagem de tratores e implementos, sistema de contenção para lugares onde há

armazenamento de óleo e combustível e sistema de tratamento de efluentes oleosos com

Separador Água-Óleo (SAO) e sumidouro utilizado para descarte do efluente tratado. Para

uma propriedade de pequeno porte para o estado do Paraná, dedicada ao cultivo de soja.

2 OBJETIVO

O Presente trabalho tem como objetivo o dimensionamento de um sistema de

captação de água de chuva e seu respectivo reservatório de água para utilização na lavagem de

tratores e implementos, sistema de contenção para lugares onde há armazenamento de óleo,

sistema de tratamento de efluentes oleosos com Separador Água-Óleo (SAO) e um sumidouro

utilizado para descarte do efluente tratado para uma propriedade no estado do Paraná, focada

no plantio de soja com uma frota mínima de: 01 Trator, 01 colheitadeira e 01 pulverizadora,

assim como e seus implementos (grades e arado). De modo a se cumprir o objetivo proposto

deve-se cumprir os seguintes objetivos.

Dimensionamento do sistema de captação de água da chuva, com estimativa do

volume do reservatório;

Dimensionamento do Sistema de Tratamento de Efluentes oleosos. (SAO); e

Sistema de Sumidouro do Efluente tratado

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Para início dos trabalhos, é preciso entender as particularidades aplicáveis os sistemas

de armazenamento, tratamento e disposição de efluentes gerados na gestão de um Galpão

para armazenamento de máquinas e implementos agrícolas, ou seja, o que devem ser

considerados no projeto de gestão hídrica de um galpão de armazenamento de máquinas.

3.1. Sistema de Armazenamento de Águas Pluviais

A NBR 15527/07 – “Água de chuva - Aproveitamento de coberturas em áreas

urbanas para fins não potáveis – Requisitos”, define alguns termos que serão importantes no

sistema de armazenamento de águas:

3.1.1. Água da Chuva

Água da Chuva é água resultante de precipitações atmosféricas coletada em

coberturas, telhados não haja circulação de pessoas animais, veículos ou animais.

3.1.2. Área de Captação

Área, em metros quadrados, projetada na horizontal da superfície impermeável da

cobertura onde a água é captada.

3.1.3. Demanda

Demanda é o Consumo médio (mensal ou diário) a ser atendido para fins não

potáveis.

A eficiência e a confiabilidade dos sistemas de aproveitamento de água da chuva

estão ligados diretamente ao dimensionamento do reservatório de armazenamento,

necessitando de um ponto ótimo na combinação do volume de reservação e da demanda a ser

atendida, que resulte na maior eficiência, com o menor gasto possível.(PROSAB, 2006)

3.1.4. Coeficiente de Runoff

Segundo a NBR 15527/07, o coeficiente de Runoff representa a relação entre o

volume total de escoamento superficial e o volume total precipitado, variando conforme a

superfície.

3.1.5. Escoamento inicial

De acordo com NBR 15527/07, o escoamento inicial é definido como água

proveniente da primeira lavagem suficiente para carregar a poeira, folhas, galhos e detritos.

Também pode ser nomeado em outras literaturas como First Flush.

3.1.6. Dimensionamento do Reservatório

Existem várias metodologias para o cálculo do reservatório de água de chuva, como

uma forma de normalizar a vazão entre a precipitação, área coletora e demanda de consumo.

De uma certa forma, se quer um reservatório infinito, de forma a poder armazenar toda a água

para posterior uso (como um lago).

Porém, restrições de espaço e custo, fazem necessário buscar um tamanho que garanta

o atendimento da demanda, ao mesmo tempo que minimiza custo e uso do espaço. No âmbito

do presente trabalho iremos citar os que achamos mais relevantes, a saber (Tomaz, 2003):

Método de Rippl (adaptado da Hidrologia);

Método da simulação; e

Método Prático do Azevedo Neto.

3.2.Sistema de Tratamento de efluentes

Para a composição de um sistema de tratamento de efluentes oleosos é necessário a

associação de diferentes operações unitárias, a saber: gradeamento, caixa desarenadora, caixa

separadora água e óleo e caixa coletora de óleo.

3.2.1. Gradeamento

Segundo o Material de aula dos professores Pivelli e Filho da Escola Politécnica da

USP, são dispositivos de remoção de sólidos grosseiros constituídos de barras de ferro ou aço

paralelas, posicionadas transversalmente no canal de chegada dos esgotos na estação de

tratamento, perpendiculares ou inclinadas, dependendo do dispositivo de remoção do material

retido. São classificados em três tipos fina (espaçamento 1 até 2 cm), média (espaçamento 2

até 4 cm) e grossa (espaçamento 4 até 10 cm).

Seu objetivo é reter objetos estranhos de grande porte que possam prejudicar o

funcionamento dos sistema, assim como vir a entupir as tubulações, ao mesmo tempo que

atuam no sentido de evitar acidentes

3.2.2. Caixa Desarenadora

Segundo o Material de Dimensionamento de Caixas de areia FATEC-SP de Zattoni

(2008), esse equipamento tem a finalidade de proteção de bombas, válvulas e acessórios

contra a abrasão e evitar entupimento e assoreamento dos equipamentos subsequentes. Sua

finalidade é separar por decantação areias e outros materiais pesados que se encontram em

suspensão no fluxo da água.

O princípio de cálculo que operam é a diminuição da velocidade de escoamento do

fluído (normalmente aumentando a seção do conduto), mantendo a vazão.

3.2.3. Sistema Separador Água Óleo

De acordo com a NBR 14063/98, o processo de separação de óleos e graxas da

superfície das águas residuais por processos físicos e químicos. O Tanque separador modelo

API é projetado de tal forma que o material flutuante (de baixa densidade) ascenda e

permaneça na superfície para ser removido.

O sistema de tratamento de é um conjunto de estruturas, dispositivos, instalações e

equipamentos e aparelhos diversos, de maior ou menor complexidade, para tratamento de

águas contendo óleos e graxas.

3.2.4. Sumidouro

De acordo com NBR 7229/93, os sumidouros são estruturas que tem o objetivo

encaminhar o fluxo de água, já nas condições desejáveis (tratado), para sua absorção no solo,

de forma que possa alimentar o lençol freático.

Ele pode assumir mais de um formato, em valas, tubos perfurados enterrados, ou

mesmo poços; os quais são escavados no chão com paredes não impermeabilizadas, que

orienta a infiltração de água residuária no solo, podem ser chamados também de poços

absorventes.

4 Material e Método

Com base num perfil típico de uma propriedade de pequeno porte para o Paraná, com

a disposição de máquinas e implementos já definidos e um espaço para a implantação da ETE

e do sistema de lavagem já estabelecidos será elaborado um projeto de tratamento de águas

residuárias e reservatório de águas pluviais capaz de, respectivamente: fornecer a água e dar

destinação adequada aos efluentes para o sistema de lavagem de máquinas e equipmaentos.

A área de lavagem das máquinas e equipamento e o sistema de tratamento do será

desenvolvida de acordo com o “Manual de Saneamento e Segurança Ambiental do IMA –

MT” no Capitulo 1 pelo Guiiti Shimizu - Instalações Rurais. Para o dimensionamento do

sumidouro além de consulta ao manual também foi utilizado a NBR 7229/93 – Projeto,

construção e operação de sistemas de tanques sépticos.

Para o dimensionamento do reservatório de águas pluviais foi utilizado a “NBR

15527/07 – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis” e “NBR

10844/89 – Instalações de águas pluviais”.

4.1. Área de lavagem de máquinas

Segundo o Manual de Saneamento e Segurança Ambiental do IMA – MT, O lavador

de veículos é composto por uma área pavimentada com inclinação para o centro onde possui

uma caneleta com grelha para a coleta da água de veículos ou para canaletas nas bordas do

piso. Sendo assim direcionada para o sistema de tratamento de efluentes.

Para a lavagem das máquinas e equipamentos, foi considerado um tempo de operação

de 40 minutos por semana (ou seja, uma parada geral para lavagem e lubrificação semanal).

4.2. Sistema de Tratamento de Efluentes oleosos

De acordo com o Manual de Saneamento e Segurança Ambiental do IMA – MT,

após a lavagem de máquinas e equipamentos, onde o contaminante é apenas óleo mineral ,

todo efluente oriundo da lavagem é direcionado para a desarenadora onde pelo processo de

separação por densidade, os particulados mais pesados como areia, terra e outros ficarão

retidos no fundo da caixa de areia. Após essa passagem ele passara pelo separador água e óleo

que finalmente direcionará o óleo coletado para uma caixa coletora de óleo e o efluente

tratado será direcionado para a caixa de passagem antes de seguir para o processo de

infiltração no solo.

4.2.1. Separador água óleo (SAO)

Segundo De Carvalho, o SAO consta de uma caixa retangular por onde passa os

efluentes a uma velocidade baixa, com escoamento laminar. Com isso, as gotículas de óleo

sobem a superfície por ter uma gravidade específica menor que a da água. Estas unidades não

separam substâncias solúveis, nem devem ser utilizadas para a separação de óleo

emulsionado.

De acordo com o Manual de Saneamento e Segurança Ambiental do IMA – MT

(Vechiatto, 2008), os dados necessários para o dimensionamento:

A velocidade do escoamento da caixa de areia (pré-estabelecida para a sedimentação

de areia é em torno de 0,30m/s );

O comprimento da caixa separadora de óleo deve ser de 2 a 3 vezes maior que a

largura;

Dispositivos de entrada e saída; e

A parte submersa da cortina de entrada e saída deve ser entre 1/4 a 1/5 da

profundidade, e a parte submersa da cortina de saída deve ser de 1/1,2 a 1/1,5.

Os aspectos construtivos da caixa separadora são:

A caixa separadora de óleo deve ser coberta por medida de segurança, com tampão

ou grade, desde que seja facilmente removível, visando facilitar a limpeza periódica.

A altura do tubo de saída de inspeção deve ser adequada para atender a necessidade

de desnível entre o ponto de lançamento e o corpo receptor, devendo a altura máxima

do tubo, ser de no máximo 5 cm abaixo do tubo de entrada.

Na parte lateral da caixa separadora água óleo, deve-se localizado um tubo de

drenagem para a remoção periódica da camada de óleo flutuante. Pode-se prever a

construção de uma caixa coletora de óleo.

O uso de uma cesta de palha, colocada na saída da caixa de inspeção para auxiliar a

retenção de óleo que por ventura não tenha sido detido na caixa separadora.

O óleo retido nas caixa coletora deve ser armazenado em tambores e encaminhado

para empresas retificadoras.

Figura 1: Separador água e óleo modelo API .Fonte: Caixa de retenção de óleos e sedimentos

– Tomaz (2005).