Medição de vazão e suas implicações no tratamento de água e efluentes

Medição de vazão e suas implicações no tratamento de água e efluentes

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Vazão, quantificação hidráulica e suas implicações no tratamento de água e efluentes.

 Você gostaria de manter o seu sistema de tratamento equilibrado? Seja ele tratamento de água ou efluente? Tenho certeza que sim! Mas existe uma grande chance de estar cometendo um erro e impactando diretamente na eficiência e estabilidade do seu processo.

Ignorada ou irrelevante para muitos, é essa variável que quase sempre vai nortear o seu processo, seja ele tratamento de água ou efluentes.

Variável essa que determina as cargas que serão submetidas o seu sistema.

Então ela, a vazão, muitas vezes medida manualmente ou através de medidores ultrassônicos, eletromagnéticos ou outros (lembrando que sem manutenção e sem registro de calibração não vale hein?!) essencial para se conduzir um processo de forma assertiva.

Estamos falando de processos produtivos, e como tal, operar no “sentimento” não vai garantir a qualidade do seu produto final.

Mágica não existe, o que existe é processo! Então vamos lá.

A medição do fluxo deve sempre ser incluída em todos os sistemas de tratamento. É importante medir não apenas o fluxo diário, mas também as vazões altas e baixas, para que a verdadeira carga hidráulica máxima e mínima sejam conhecidas. Imprescindível ter um histograma de vazão do sistema.

Essas informações ajudam o operador a entender o que está acontecendo na estação de tratamento. Esteja ciente de que o fluxo não entra na maioria das estações de com uma taxa constante.

Em vez disso, o fluxo chega de forma intermitente ou com picos altos e baixos, isso em uma ETE é relacionado à atividade das pessoas que contribuem com os efluentes para o sistema de tratamento e em ETA pela demanda de água para abastecimento das cidades ou indústrias.

Vejamos o que acontece por exemplo em uma estação de tratamento de efluentes:

O maior pico é observado pela manhã (onde há uma atividade intensa do uso da água para banho, limpeza, etc), após o almoço e depois do jantar também, já na madrugada a vazão é muito baixa.

A medição de vazão não é apenas desejável, mas é um requisito para que se possa ajustar as dosagens de químicos ao processo de tratamento de água como também para permissão de lançamento dos efluentes em corpos d’agua.

Perceba que as taxas de poluentes no ambiente também só podem ser quantificadas conhecendo-se a vazão, se descarregamos um poluente qualquer na concentração de 5 mg/L por exemplo, saberemos quantos quilos/dia estamos lançando desse poluente no corpo d’água se multiplicarmos pelo volume diário.

Mas o que é a Vazão?

 A vazão expressa a relação entre a quantidade de água ou efluentes transportado em um período de tempo.

Normalmente representada pela letra “Q”, tem sua grandeza expressa em litros (L) ou metros cúbicos (m3) por unidade de tempo, segundo (s), minuto (min), hora (h) ou dia (d).

Trata-se de um importante variável, indicando o transporte conjunto de todos os seus componentes, tais como matéria sólida (mineral ou orgânica) poluentes químicos, microrganismos.

A característica da vazão e sua variação condicionam o número e as dimensões das unidades de tratamento e suas canalizações, em harmonia com os parâmetros de projeto adotados de acordo com o comportamento físico químico e biológico dos processos de tratamento.

As características físico químicas biológicas, em sua maioria, estão relacionadas com grandezas quantitativas, sendo quase sempre expressas em forma de concentração (mg/L, g/m3, etc); portanto, a quantidade ou vazão de água ou efluentes (m/s, m3/d, etc) influi diretamente na estimativa da massa de poluentes presentes (kg/d, t/d, etc), assim como no dimensionamento das unidades de tratamento e na avaliação dos impactos no meio ambiente.

Com base neste enfoque, torna-se indispensável a determinação tão precisa e exata quanto possível ou exigido, dos parâmetros representativos das características da água ou efluentes, o que inclui fundamentalmente a vazão.

Medição de Vazão

 1.Medição através da micromedição da água

Caso exista um controle e confiabilidade no sistema de micromedição e conhecimento do coeficiente de retorno, pode-se calcular a vazão de esgoto.

A micromedição é a somatória dos volumes que passam pelos hidrômetros das edificações.

O coeficiente de retorno representa a fração da água que retorna ao sistema coletor de esgoto, sendo a outra parte infiltrada nos jardins ou destinada às galerias de água pluvial.

Esta metodologia deve considerar a vazão devida infiltração na rede coletora de esgoto.

Tabela 1. Valores usuais do coeficiente de retorno (CR)
CondiçãoGrandes CidadesCidades médiasCidades Pequenas
CR0,850,800,70

 

2. Vazão através da estimativa populacional

Este método é usado principalmente quando o projeto prevê um crescimento populacional durante o tempo de operação.

Para isso devem-se estudar vários parâmetros como tendência do crescimento populacional, código de obras, plano diretor, planejamento municipal e etc.

O valor encontrado nos dá a estimativa de uma população futura que nos dará o consumo de água e de esgoto gerado.

Tabela 2. Consumo per capita de água(q)

Porte da comunidade

Faixa da população (hab.)

Consumo per capita -q (L hab-1 dia-1)

Povoado rural< 5.00090 – 140
Vila5.000 – 10.000100 – 160
Pequena localidade10.000 – 50.000110 – 180
Cidade média50.000 – 250.000120 – 220
Cidade Grande> 250.000150 – 300

Fonte: Sperling, M. V.

Tabela 3. Valores típicos do consumo de água (q)

Estabelecimento

Unidade

Vazão (L/unidade.dia)

AeroportoPassageiro15
Banheiro PúblicoUsuário25
BarFreguês15
EscritórioEmpregado50
HotelHóspede150
HotelEmpregado50
Indústria (esgoto sanitário)Empregado70
LanchoneteFreguês15
Lavanderia – ComercialMáquina3000
LojaBanheiro1500
LojaEmpregado40
RestauranteRefeição40
Clínica de RepousoResidente400
Clínica de RepousoEmpregado50
Escola ricaEstudante100
Escola médiaEstudantes60

Fonte: NBR 7229, Metcalf & Eddy,

 Tabela 04. Consumo de água industrial

Ramo

TipoUnidade

Consumo de água (m3/unidade produzida)

 

 

 

 

 

Alimentar

Frutas, legumes em conservas1 ton. de açúcar40
Doces1 ton. de produto20
Açúcar de Cana1 ton. de açúcar8
Matadouros1 boi / 2,5 porcos0.4
Laticínios1000 L de leite8
Cervejaria1000 L de cerveja15
Padaria1 ton. De pão4
Refrigerantes1000 L de refr.3
 

 

 

 

Têxtil

Algodão1 ton. Produto500
1 ton. Produto600
Rayon1 ton. Produto50
Nylon – polyester1 ton. Produto130
Lavanderia de lã1 ton. Produto50
Tinturaria1 ton. Produto50
 

Couro

Curtume1 ton. Pele30
Sapato1000 pares5
 

 

Polpa e Papel

Fabricação de Polpa1 ton. Produto150
Branqueamento de Polpa1 ton. Produto150
Fabricação de Papel1 ton. Produto200
Polpa e papel integrados1 ton. Produto220
 

 

 

 

 

Químicas

Vidro1 ton. Vidro15
Sabão1 ton. de sabão150
Ácido , Base e Sal1 ton. de cloro50
Borracha1 ton. Produto125
Refinaria de petróleo1 barril (117 L )0,3
Detergente1 ton. Produto13
Gasolina1 ton. Produto25
Farmacêuticos (vitaminas)1 ton. Produto25
 

Mineração

Carvão1 ton. Carvão10
Ferro1 m3 minério16

Fonte: CETESB, Metcalf & Eddy

Medidores de Vazão

Os medidores de vazão mais utilizados em estação de tratamento de água e efluentes são os ultrassônicos, com uso de Calha Parshall, e os medidores eletromagnéticos.

As medições de vazão podem ser diretas ou indiretas.

A medição direta, consiste na determinação do volume ou massa de fluido que atravessa uma seção num dado intervalo de tempo.

Os métodos de medição indireta exigem a determinação de carga, diferença de pressão, ou velocidade em diversos pontos numa seção transversal.

Conheça agora os principais tipos de medidores de vazão

1. Calha Parshall

Dispositivo utilizado para medição de vazão de líquidos fluindo por gravidade em canais abertos e pode conter sólidos suspensos.

Consiste em uma composição de vertedor tipo pré-fabricado, com sensor de nível ultrassônico e registrador eletrônico.

A utilização implica na passagem do fluido por canal retilíneo antes do medidor, ajustado de forma a manter o escoamento uniforme e sem interferências que podem vir a comprometer o funcionamento ou registros de dados do sensor ultrassônico, tais como turbulência, espumas, gorduras e materiais flutuantes, entre outros.

A medição é realizada de acordo com o nível de líquido na Calha Parshal, que pode ser observado pela régua graduada fixada no lado interno do equipamento.

O suporte e o posicionamento dos eventuais sensores são rígidos, fixos e passíveis de lacração, de forma a evidenciar qualquer movimentação.

O procedimento apresenta perda pequena de carga e é muito preciso na leitura das vazões.

 

Imagem 01. Calha Parshall

 

2. Vertedouro Triangular

É recomendado para medir pequenas vazões, pois permitem maior precisão na leitura da altura H.

São usualmente construídos a partir de chapas metálicas, com ângulo de 90º.

Imagem 02. Vertedouro Triangular

 

3. Medidor de Vazão Eletromagnética.

Não possui partes móveis, o que evita perda de carga.

Esse medidor é resistente à vibração e antitravamento, com amplo range de medição e diâmetros, e resistente à abrasão.

Possui aplicabilidade para água não tratada, esgoto, entre outros.

Imagem 03. Medidor de Vazão Eletromagnética

A escolha do método depende, muitas vezes:

  • Do volume do fluxo de água;
  • Das condições locais;
  • Do custo (existem equipamentos caros e outros simples e baratos);
  • Da precisão desejada

Mas um bom controle de processo, inevitavelmente passa pela medição de vazão. Esteja sempre atento a essa variável!

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