Funcionamento geral do abastecimento de água

Funcionamento geral do abastecimento de água

Este artigo é o segundo da série “Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

Funcionamento geral do abastecimento de água

Nesse artigo apresentaremos a topologia básica dos sistemas municipais de água com suas estações de captação de água bruta, estações de tratamento, estações elevatórias, reservatórios, boosters e demais pontos de controle e monitoração.

Para chegar a cada unidade consumidora, a água potável passa basicamente por três etapas: Captação, Tratamento e Distribuição.

Em cada município, em cada situação, são muitas as formas de captar a água bruta da natureza, tratar a água bruta transformando-a em água tratada, e distribuir a água tratada, transportando a mesma até os pontos de consumo.

Captação de água bruta

São diversas as fontes naturais de água bruta. Podemos citar as seguintes como mais usuais:

- Rios

- Lagos

- Barragens

- Aquíferos

- Mares (demanda a dessalinização)

A captação de água bruta envolve, normalmente, o bombeamento da água do ponto de coleta, até as estações de tratamento. Exceção se faz às situações onde é possível transportar por gravidade do ponto de coleta até o tratamento.

Estações envolvidas na captação da água bruta

Na etapa da captação podemos encontrar os seguintes tipos de estações:

Estação elevatória de água bruta: normalmente construída no leito de rios, lagos e barragens em profundidade que permita captar a água do fundo do manancial.

Poço artesiano: normalmente construídos em áreas de baixa altitude em zona rural próxima aos municípios.

Comporta de barragem: em barragens que estão em altitude maior que as estações de tratamento. A água é conduzida pela gravidade.

Balsa flutuante: normalmente utilizado em mananciais com grande variação do nível d’água.

Tratamento de água – Processo convencional típico

Um tratamento convencional é composto das seguintes etapas:

1. Coagulação e Floculação

Nestas etapas, as impurezas presentes na água são agrupadas pela ação do coagulante, em partículas maiores ( flocos) que possam ser removidas pelo processo de decantação. Os reagentes utilizados são denominados de coagulantes, que normalmente são o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico.

Posteriormente, ela passa por uma forte agitação com o objetivo de facilitar a aglomeração das partículas.

Nesta etapa também poderá ser necessária a utilização de um alcalinizante (Cal Hidratada ou Cal Virgem) que fará a necessária correção de pH para uma atuação mais efetiva do coagulante.

Na coagulação ocorre o fenômeno de agrupamento das impurezas presentes na água e , na floculação, a produção efetiva de flocos.

2. Decantação

Esse estágio consiste no momento em que os flocos, formados na etapa anterior, depositam-se ao fundo do tanque. Os flocos formados são separados da água pela ação da gravidade.

3. Filtração

A água decantada é encaminhada às unidades filtrantes onde é efetuado o processo de filtração. Um filtro é constituído de um meio poroso granular, normalmente areia, de uma ou mais camadas, instalado sobre um sistema de drenagem, capaz de reter e remover as impurezas ainda presentes na água. Pode ser realizada uma última correção do pH da água que visa evitar a corrosão das tubulações.

4. Desinfecção

Para efetuar a desinfecção de águas de abastecimento utiliza-se um agente físico ou químico (desinfetante), cuja finalidade é a destruição de microrganismos patogênicos que possam transmitir doenças através das mesmas.

Normalmente são utilizados em abastecimento público os seguintes agentes desinfetantes, em ordem de freqüência: cloro, ozona, luz ultravioleta e íons de prata.

Pode ser utilizado como agente desinfetante o cloro na sua forma gasosa, que é dosado na água através de equipamentos que permitem um controle sistemático de sua aplicação.

5. Fluoretação

A fluoretação da água de abastecimento público é efetuada através de compostos à base de flúor. A aplicação destes compostos na água de abastecimento público contribui para a redução da incidência de cárie dentária em até 60%, se as crianças ingerirem desde o seu nascimento quantidades adequadas de íon fluoreto.

Distribuição da água tratada

Na distribuição de água tratada estão envolvidos os tipos mais numerosos de estações do sistema de abastecimento de água municipal. A figura a seguir apresenta uma ideia das diferentes estações.

Elevatória de água tratada

Chamada popularmente de casa de bombas ou estação de bombeamento, esse tipo de instalação tem como função, bombear a água de um ponto mais baixo para um ponto mais alto, normalmente um reservatório que por sua vez irá abastecer uma região do município por gravidade.

A elevatória de água tratada normalmente é constituída por grupos moto bomba, um ou mais, acionados por painéis CCM (centro de contro de motor), constituídos por circuitos triângulo-estrela, chaves compensadoras, soft starters ou inversores de frequência.

As elevatórias podem conter, ainda, válvulas de retenção, válvulas manuais e válvulas motorizadas.

As principais variáveis de interesse no controle de uma elevatória de água tratada são:

- Pressão de succção;

- Pressão de recalque;

- Corrente elétricas, tensões de rede e fator de potência;

- Feedback dos motores (estado ON/OFF, alarmes de desarme, temperatura e vibração).

Reservatório de água tratada

Normalmente, os reservatórios são construídos em pontos elevados e abastecem um bairro ou região por gravidade.

As principais variáveis de interesse no controle de reservatórios de água tratada são:

- Nível;

- Vazão;

- Volume armazenado;

- Nível de cloro.

Booster

O booster tem por função reforçar e garantir a pressão na rede. Normalmente são construídos em pontos da rede em que a pressão está baixa, principalmente devido a perda de carga da tubulação. Geralmente, a pressão nesses pontos é mais baixa durante o dia e nos momentos de maior consumo, e mais alta à noite, quando o consumo é maior. Para manter a pressão constante, são utilizados inversores de frequência no controle dos motores e é monitorada a pressão de recalque. A velocidade é controlada de forma a manter constante a pressão.

As principais variáveis de interesse no controle de um booster são:

- Pressão de succção;

- Pressão de recalque;

- Corrente elétricas, tensões de rede e fator de potência;

- Feedback dos motores (estado ON/OFF, alarmes de desarme, temperatura e vibração).

Macro medidor de vazão

Os macro medidores de vazão são instalados em pontos de início de um setor. A setorização é fundamental no controle de perdas. Quando a rede está setorizada é possível comparar o total de água fornecida àquele setor (macro medição), que pode ser um bairro, com o total de água vendida àquela população, contabilizada como a soma de todos os consumos registrados nos hidrômetros (micro medição).

As principais variáveis de interesse na monitoração dos macro medidores são:

- Vazão instantânea (normalmente e litros por segundo);

- Volume acumulado (normalmente em metros cúbicos por hora);

- Pressão.

VRP – Válvula reguladora de pressão

As VRPs são instaladas em pontos da rede que precisam de limitação para evitar o rompimento de adutoras pelo excesso de pressão. São dispositivos eletromecânicos que podem ter o controle pela realimentação da pressão a jusante, ou seja na saída da válvula. As VRPs podem também ser válvulas motorizadas de controle remoto.

As principais variáveis de interesse no controle e monitoração das VRPs são:

- Pressão a montante;

- Pressão a jusante;

- Abertura da válvula ( 0 a 100% );

- Comando de abertura e fechamento da válvula.

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