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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS BEATRIZ BULGARELLI CASSINO GOMES DE SOUZA ERIC DA COSTA CRUZ JULIA LETICIA DOS SANTOS AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E GESTÃO DE SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO PASSOS-MG 2023 2 SUMÁRIO 1 SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA .......................................................................................... 3 1.1 MANANCIAL ................................................................................................................................... 3 1.2 CAPTAÇÃO ...................................................................................................................................... 3 1.3 ADUÇÃO ......................................................................................................................................... 4 1.4 TRATAMENTO ................................................................................................................................ 4 1.5 RESERVAÇÃO .................................................................................................................................. 5 1.6 REDES DE DISTRIBUIÇÃO ................................................................................................................ 6 1.7 VÁLVULAS E REGISTROS ................................................................................................................. 6 1.8 ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ................................................................................................................ 6 2 AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA ............................................................ 6 2.1 TIPO DE ESTAÇÕES E VARIÁVEIS CONTROLADAS/MONITORADAS ................................................ 7 2.1.1 RESERVATÓRIO............................................................................................................................ 7 2.1.2 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA BRUTA OU TRATADA .............................................................. 8 2.1.3 MACROMEDIDORES DE VAZÃO .................................................................................................. 8 2.1.4 VÁLVULAS MOTORIZADAS E PROPORCIONAIS ........................................................................... 8 2.1.5 VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESSÃO ..................................................................................... 8 2.1.6 PONTO DE PRESSÃO MONITORADA ........................................................................................... 8 3 GESTÃO DE SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO .................................................................... 8 3.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 8 3.2 ESTRUTURAS DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO .......................................................... 9 4 ETAPAS DE UM SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO .............................................................. 13 4.1 DIAGNÓSTICO, ESTUDO DE VIABILIDADE E ELABORAÇÃO DE PROJETOS ................................... 13 4.2 MOMENTO DE EXECUÇÃO DAS OBRAS ....................................................................................... 13 4.3 EXECUÇÃO DIRETA ....................................................................................................................... 13 4.4 CONVÊNIOS .................................................................................................................................. 14 5 OPERAÇÃO ...................................................................................................................................... 14 6 LICENCIAMENTO AMBIENTAL ......................................................................................................... 14 7 ASPECTOS INSTITUCIONAIS DO ESGOTAMENTO SANITÁRIO ......................................................... 15 7.1 PLANO MUNICIPAL DE SANEAMENTO BÁSICO (PMSB) ............................................................... 15 7.2 SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕ]ES EM SANEAMENTO BÁSICO – ...................................... 15 7.3 PRESTAÇÃO DOS SERVIÇOS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO ....................................................... 16 REFERÊNCIAS ...................................................................................................................................... 17 3 1 SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA O sistema de abastecimento público de água é formado pelo conjunto de obras, instalações e serviços, destinados a produzir e distribuir água a uma comunidade, em quantidade e qualidade de acordo com as necessidades da população, para o consumo doméstico, os serviços públicos, o consumo industrial e entre outros usos (ASSIS, 2021). Figura 1 – Sistema de abastecimento de água. Fonte: Assis (2021). O sistema de abastecimento de água é composto pelas seguintes partes: 1.1 MANANCIAL É o local de onde se retira a água em condições físicas, químicas e bacteriológicas minimamente aceitáveis para ser realizado o tratamento. Deve possuir, a capacidade de abastecer a população atendida por ela, considerando os períodos de estiagem, por isso é recomendado utilizar mais de um manancial para o abastecimento de uma cidade (ASSIS, 2021). 1.2 CAPTAÇÃO Conjunto de equipamentos e instalações utilizados para a retirada de água do manancial, com a finalidade de levá-la até o sistema de abastecimento. O tipo de 4 captação varia de acordo com o manancial e com o equipamento utilizado (ASSIS, 2021). Figura 2 – Tipos de captação de água. Fonte: Manual do Saneamento (2006). 1.3 ADUÇÃO Conjunto de peças e tubulações que permitem que a seja água deslocada, em grande quantidade, da captação até o tratamento e do tratamento para a reservação ou do tratamento a redes de distribuição mais distantes (ASSIS, 2021). 1.4 TRATAMENTO A qualidade físico-química e bacteriológica da água obtida no manancial, que irá definir o método de tratamento necessário para atender aos padrões de potabilidade estabelecidos pela Portaria nº 1.469/2000 do Ministério da Saúde, a fim de melhorar tais características e torná-la própria para o consumo humano (ASSIS, 2021). 5 Figura 3 – Processos de tratamento de água em uma ETA convencional. Fonte: Manual do Saneamento (2006). Principais etapas envolvidas: • Mistura rápida: adição de um coagulante para remoção das impurezas; • Floculação: onde ocorre a aglutinação das impurezas; • Decantação: flocos se sedimentam no fundo de um tanque; • Filtração: retenção dos flocos menores em camadas filtrantes; • Desinfecção: adição de cloro para eliminação de micro-organismos patogênicos; • Fluoretação: adição de compostos de flúor para prevenção de cárie dentária (ASSIS, 2021). 1.5 RESERVAÇÃO Tem as funções de atender as variações de consumo ao longo do dia, promover a continuidade do abastecimento no caso de paralisação da produção de água, manter pressões adequadas na rede de distribuição e garantir uma reserva em casos de incêndio (ASSIS, 2021). 6 Figura 4 – Organização dos reservatórios no sistema de distribuição. Fonte: Manual do Saneamento (2006). 1.6 REDES DE DISTRIBUIÇÃO Conjunto de tubulações, conexões, registros e medidores que possibilitam a distribuição de água para cada unidade consumidora de forma ininterrupta e com a pressão adequada (ASSIS, 2021). 1.7 VÁLVULAS E REGISTROS Permitem que sejam feitas manobras no sistema, tanto na setorização de pontos através de seu fechamento e abertura, bem como na redução da pressão em alguma parte da rede através da abertura parcial (ASSIS, 2021). 1.8 ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS São responsáveis por enviar água a pontos mais distantes, elevados ou para dar a pressão necessária para o consumo.Composta principalmente por válvulas e motores-bomba hidráulica (ASSIS, 2021). 2 AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA A automação de um sistema de água tem os seguintes objetivos: • Tornar o sistema de captação, tratamento e distribuição de água, maleável as estratégias de operação, através dos equipamentos de controle e análise de dados; 7 • Possibilitar a operação e acompanhamento à distância, sem a necessidade de deslocamento de pessoal ao ponto monitorado; • Efetuar curvas de tendência de determinadas grandezas, a partir do banco de dados do sistema; • Determinar possíveis pontos de rupturas de redes ou ramais, com o monitoramento de vazão e pressão dos setores; • Antecipar ao usuário, possíveis falhas no abastecimento, fazendo com que a empresa saiba da irregularidade, antes mesmo de o usuário perceber, evitando com isto o desperdício da água e desgaste da imagem da empresa; • Auxiliar na criação de estratégias de abastecimento com pressões mínimas, fazendo com que diminua o índice de perdas, o rompimento de adutoras e a diminuição na quantidade de insumos utilizado; • Acompanhar as grandezas elétricas, questão extremamente importante, pois em geral as empresas de saneamento possuem a energia elétrica como maior despesa. • Acompanhar o monitoramento em tempo real e registrar a variação do nível dos mananciais de água, precipitações pluviométricas e temperatura ambiente, possibilitando criar estratégias em tempo de estiagem (ASSIS, 2021). 2.1 TIPO DE ESTAÇÕES E VARIÁVEIS CONTROLADAS/MONITORADAS Uma planta de abastecimento de água possui características muito similares, principalmente na questão de automação e controle. A forma que o sistema é controlado e medido depende da complexidade do sistema hídrico e também da sofisticação de equipamentos de acionamento, controle e medição empregados nele (ASSIS, 2021). Nos próximos tópicos, são descritos o que se costuma controlar em cada unidade que compõe o sistema. 2.1.1 RESERVATÓRIO • Medição de Nível através de eletrodos, boias elétricas, sensores de imersão e sensores de pressão externo; • Medição através de sensores de ultrassom; • Indicação de extravasamento; 8 • Indicação de arrombamento ou de acesso não autorizado; • Controle/Monitoração das válvulas de entrada e saída do reservatório (ASSIS, 2021). 2.1.2 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA BRUTA OU TRATADA • Medição do nível do manancial; • Medição das grandezas elétricas; • Acionamento dos motores-bombas; • Pressão de sucção; • Pressão de saída temperatura dos motores-bomba (ASSIS, 2021). 2.1.3 MACROMEDIDORES DE VAZÃO Possibilitam ter um controle de vazão instantânea e acumulada em um determinado setor da rede de abastecimento (ASSIS, 2021). 2.1.4 VÁLVULAS MOTORIZADAS E PROPORCIONAIS Permitem sua abertura parcial comandadas remotamente (ASSIS, 2021). 2.1.5 VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESSÃO Permitem manter a pressão a jusante dentro de valores ajustados (ASSIS, 2021). 2.1.6 PONTO DE PRESSÃO MONITORADA Enviam sinais da pressão de pontos referenciais do sistema de abastecimento hídrico (ASSIS, 2021). 3 GESTÃO DE SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 3.1 INTRODUÇÃO O Sistema de Esgotamento Sanitário (SES) é um dos componentes do Saneamento Básico. Sendo ele o conjunto de obras e instalações destinadas a realizar o afastamento, o transporte, o tratamento e a destinação final dos esgotos (gerados nas atividades do dia a dia da população), de forma adequada do ponto de vista sanitário e ambiental (CODEVASF, 2015). 9 Além disso, a implantação de um SES contribui para a redução das doenças de veiculação hídrica e, consequentemente, para o aumento da expectativa e qualidade de vida da população, bem como para a preservação do meio ambiente (CODEVASF, 2015). Através dos dados obtidos pelo Instituto Nacional de Geografia e Estatística (IBGE), em 2010, a população com acesso à rede sanitária ou fossa séptica era cerca de 79%, o que revela o grande número de domicílios situados em localidades sem a devida destinação dos esgotos. Com a intenção de melhorar a situação do saneamento básico no Brasil, o governo federal instituiu o Plansab (Plano Nacional de Saneamento Básico), que consiste em um conjunto de metas e objetivos para transformar a realidade desse setor no país. Sendo sua principal metas a redução no número de habitantes sem acesso a água e saneamento básico (CODEVASF, 2015). O esgoto pode vir de três principais fontes, sendo elas: • Doméstico: aquele que é formado pela utilização da água para fins domésticos, como lavagem de roupa, de utensílios de cozinha e de pisos; banho; descarga de vasos sanitários; entre outros. • Pluvial: formado pelas águas das chuvas que escorrem nas ruas. • Industrial/Comercial: formado por meio da utilização de água para atividades industriais e comerciais, tais como restaurantes, lojas, feiras, bares, hospitais, indústrias, matadouros, cervejarias, entre outros. E sem o devido tratamento esse esgoto pode gerar impactos ambientais como poluir rios e fontes de água, afetar os recursos hídricos e a vida das plantas e dos animais e, ainda, causar grandes danos à saúde da população por meio de transmissão de doenças. Logo, percebe-se o quão importante é uma boa gestão dos sistemas de esgotamento sanitário nas cidades (CODEVASF, 2015). 3.2 ESTRUTURAS DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO O sistema de esgotamento sanitário é composto por diversos componentes e estruturas, representados na figura abaixo, sendo que as principais são as ligações domiciliares, a rede de coletora, a estação elevatória, a linha de recalque, a estação de tratamento de esgoto e o emissário (CODEVASF, 2015). 10 Figura 5 - Unidades do sistema de esgotamento sanitário. Fonte: CODEVASF (2015). Em primeiro plano temos as ligações domiciliares, que são estruturas responsáveis por retirar os esgotos das residências e transportá-los até a rede coletora. A implantação dessa estrutura, na maioria das vezes é de responsabilidade do morador, no entanto, pode ser viabilizada pelo poder público (CODEVASF, 2015). Já a rede coletora de esgoto sanitário é um sistema fechado que transporta os esgotos das ligações domiciliares até as demais unidades do sistema. A operação dessa estrutura cabe ao órgão municipal ou à instituição responsável pela operação do sistema, assim como as demais estruturas (coletores-tronco, interceptores, estação elevatória, linha de recalque, estação de tratamento e emissários), que compõem o sistema. A rede coletora é composta por coletores-tronco que são tubulações maiores que recebem os esgotos de diversas redes por gravidade e interceptores que recebem o que é coletado pelos coletores e levam até a estação de tratamento de esgotos (CODEVASF, 2015). Posteriormente temos a estação elevatória sendo o conjunto de bombas e acessórios instalados com o objetivo de transportar o esgoto, de um nível baixo para um mais elevado. Logo após a estação temos a linha de recalque é a tubulação que transporta o esgoto bombeado (CODEVASF, 2015). 11 Em âmbitos de tratamento tem-se a Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), representada na figura 2 abaixo, como a unidade responsável por realizar o tratamento dos esgotos e devolve-los ao meio ambiente em boas condições, sejam lançando-os em rios, lagos, mares ou reutilizando-os para fins não potáveis. Para que esse esgoto tratado chegue até o corpo receptor ele passa pela última estrutura que é o emissário, tubulação encarregada desse transporte (CODEVASF, 2015). Figura 6 – Vista aérea do complexo de Tratamento de Esgoto de Passos (MG). Fonte: Autor (2022). Ainda na esfera de tratamento do esgoto temos quatro etapas, sendo elas as seguintes: • Pré-tratamento: é onde ocorre a remoção de grandes sólidos e areia para proteger as demais unidades de tratamento, relacionadasao transporte e recepção. A remoção é feita com o uso de grades (que impedem a passagem de materiais graúdos); de caixas de areia (para retenção deste material); e de tanques de flutuação (para retirada de óleos e graxas, caso necessário). • Tratamento primário: nesta etapa em que o poluente é separado do esgoto por sedimentação. 12 • Tratamento secundário: etapa em que ocorre a remoção da matéria orgânica, por meio de reações bioquímicas, ou seja, micro-organismos realizam a decomposição dos poluentes, aumentando a qualidade do esgoto que será encaminhado para o tratamento terciário ou para o corpo receptor dependendo da taxa de sucesso de remoção dos poluentes nesta etapa. • Tratamento terciário: etapa que tem como finalidade conseguir remoções adicionais de poluentes dos esgotos, antes de sua descarga no corpo receptor. Essa operação é também chamada de “polimento”. A seguir temos algumas imagens da estação de tratamento de esgoto de Passos – MG, onde realizou-se uma visita com a turma do 8° período de engenharia civil e pode ser visto todos os procedimentos supracitados. Figura 7 – Estação de Tratamento de Esgoto de Passos (MG). Fonte: Autor (2022). 13 Figura 8 – Estação de Tratamento de Esgoto de Passos (MG). Fonte: Autor (2022). 4 ETAPAS DE UM SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 4.1 DIAGNÓSTICO, ESTUDO DE VIABILIDADE E ELABORAÇÃO DE PROJETOS Para implantação de um sistema de tratamento de esgoto em um município, inicialmente, se faz necessária a realização de um diagnóstico dessa área com o objetivo de identificar e verificar elementos importantes para a elaboração do projeto a ser implantado. Dessa forma, durante a fase de diagnóstico, estudo de viabilidade e elaboração do projeto são observados elementos fundamentais, como: aspectos ambientais, regularização fundiária, técnicos, operacionais e institucionais. 4.2 MOMENTO DE EXECUÇÃO DAS OBRAS A implantação das obras pela Codevasf pode se dar de duas formas: execução direta ou por convênio. 4.3 EXECUÇÃO DIRETA Quando a Codevasf é responsável por contratar a empresa que implantará as obras, bem como realizar a fiscalização e o acompanhamento da implantação da 14 infraestrutura até sua conclusão, garantir a qualidade final e entregar o sistema em pleno funcionamento. 4.4 CONVÊNIOS Quando a Codevasf faz o repasse dos recursos ao órgão conveniado, cabendo a este realizar a contratação da empresa que realizará, fiscalizará e acompanhará as obras. A Codevasf pode realizar convênios com prefeituras, companhias estaduais de saneamento, dentre outras instituições públicas que tenham interesse em implementar uma obra de esgotamento sanitário em um município. 5 OPERAÇÃO Finalizada as obras pela Codevasf, a mesma é entregue à prefeitura que realizará ou delegará, a uma instituição responsável, a operação da unidade. 6 LICENCIAMENTO AMBIENTAL O licenciamento ambiental é uma exigência legal e uma ferramenta do poder público para o controle dos impactos ambientais (alteração no meio ambiente ou em algum de seus componentes – água, solo, ar - por determinada ação ou atividade humana. Os principais tipos de licenças são: I. LP – Licença Prévia: aprova a localização e a viabilidade do empreendimento de acordo com o projeto proposto; II. LI – Licença de Instalação: permite o início das obras do empreendimento; III. LO – Licença de Operação: autoriza o início do funcionamento do empreendimento. 15 Figura 9 – Etapas do Licenciamento Ambiental. Fonte: CODEVASF (2015). 7 ASPECTOS INSTITUCIONAIS DO ESGOTAMENTO SANITÁRIO 7.1 PLANO MUNICIPAL DE SANEAMENTO BÁSICO (PMSB) De acordo com a Lei Federal nº 11.445/2007 (Política Nacional de Saneamento) cabe, exclusivamente ao município, formular a Política Pública e elaborar o Plano Municipal de Saneamento Básico. A existência do plano, por sua vez, a partir de 2014, é condição de acesso aos recursos do governo federal para saneamento básico. 7.2 SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕ]ES EM SANEAMENTO BÁSICO – SINISA A Lei Federal nº 11.445/2007 institui, também, o Sistema Nacional de Informações em Saneamento Básico - SINISA, com os objetivos de: • Coletar dados sobre as condições da prestação dos serviços públicos de saneamento básico; • Disponibilizar estatísticas, indicadores e outras informações sobre a demanda e a oferta de serviços públicos de saneamento básico; • Permitir o monitoramento e a avaliação da prestação dos serviços de saneamento básico. 16 7.3 PRESTAÇÃO DOS SERVIÇOS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO Deve ser assegurado à população: • Amplo acesso as informações sobre os serviços prestados; • Conhecimento dos seus direitos e deveres; • Acesso ao manual de prestação do serviço e de atendimento ao usuário; • Acesso aos relatórios sobre a qualidade da prestação dos serviços. 17 REFERÊNCIAS ASSIS, Geovane Deleski. AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA. 2021. 100 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2012. Disponível em: http://hdl.handle.net/10183/65447. Acesso em: 30 jan. 2023. BRASÍLIA. Cintia Philippi Salles. Companhia de Desenvolvimento dos Vales do São Francisco e do Parnaíba. Manual de Comunicação e Organização Social Esgotamento Sanitário. Brasília: Consórcio Arcadis Logos – Agrar, 2015. 61 p. Disponível em: https://www.codevasf.gov.br/acesso-a- informacao/institucional/biblioteca-geraldo-rocha/publicacoes/manuais/manual-de- comunicacao-e-organizacao-social-esgotamento-sanitario.pdf. Acesso em: 30 jan. 2023. 1 SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 1.1 MANANCIAL 1.2 CAPTAÇÃO 1.3 ADUÇÃO 1.4 TRATAMENTO 1.5 RESERVAÇÃO 1.6 REDES DE DISTRIBUIÇÃO 1.7 VÁLVULAS E REGISTROS 1.8 ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS 2 AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 2.1 TIPO DE ESTAÇÕES E VARIÁVEIS CONTROLADAS/MONITORADAS 2.1.1 RESERVATÓRIO 2.1.2 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA BRUTA OU TRATADA 2.1.3 MACROMEDIDORES DE VAZÃO 2.1.4 VÁLVULAS MOTORIZADAS E PROPORCIONAIS 2.1.5 VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESSÃO 2.1.6 PONTO DE PRESSÃO MONITORADA 3 GESTÃO DE SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 3.1 INTRODUÇÃO 3.2 ESTRUTURAS DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 4 ETAPAS DE UM SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 4.1 DIAGNÓSTICO, ESTUDO DE VIABILIDADE E ELABORAÇÃO DE PROJETOS 4.2 MOMENTO DE EXECUÇÃO DAS OBRAS 4.3 EXECUÇÃO DIRETA 4.4 CONVÊNIOS 5 OPERAÇÃO 6 LICENCIAMENTO AMBIENTAL 7 ASPECTOS INSTITUCIONAIS DO ESGOTAMENTO SANITÁRIO 7.1 PLANO MUNICIPAL DE SANEAMENTO BÁSICO (PMSB) 7.3 PRESTAÇÃO DOS SERVIÇOS DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO REFERÊNCIAS
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