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Instituto Politécnico de Coimbra
Instituto Superior de Engenharia
Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios
Concepção da Unidade de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) de
Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) de Aveiro
João Pierre Martins Dias
Relatório de Estágio para obtenção do Grau de Mestre em
Instalações e Equipamentos em Edifícios
COIMBRA
2010
Instituto Politécnico de Coimbra
Instituto Superior de Engenharia
Concepção da Unidade de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) de Aveiro
Orientadores:
Prof. Dr. Carlos José de Oliveira Pereira
e Jorge Alcobia
Professor Adjunto, ISEC
Eng.º Karen Margaryan
Engenheiro Mecânico, PROMAN S.A.
João Pierre Martins Dias
Relatório de Estágio para obtenção do Grau de Mestre em
Instalações e Equipamentos em Edifícios
COIMBRA
2010
i
Ao meu filho Pedro e à minha esposa Akiko.
iii
Agradecimentos
Em primeiro lugar, uma palavra de apreço ao Prof. Doutor Carlos Alcobia, Orientador do
Estágio, pela sua enorme disponibilidade e empenhamento. Um agradecimento ainda mais
especial pelas palavras de ânimo e encorajamento que, muitas vezes, foram o estímulo que me
permitiu vencer os obstáculos deste processo.
Em termos profissionais, à PROMAN, na pessoa do Sr. Eng.º Fernando Freitas, pela
oportunidade que me proporcionou, ao permitir a realização deste estágio, e também aos
quadros técnicos, especialmente o Eng.º Daniel de Jesus e o Eng.º Francisco Lourenço que me
transmitiram valiosos ensinamentos na elaboração das apreciações técnicas que realizaram no
âmbito deste Projecto. Ao Eng.º Karen Margaryan, na sua qualidade de orientador externo,
pela estreita e sempre assertiva orientação nos trabalhos efectuados em obra.
A nível pessoal, a todos os meus familiares e amigos que nunca deixaram de apoiar esta
iniciativa de crescimento pessoal e académico, conhecendo desde já a minha vontade contínua
de prosperar a nível pessoal e profissional. Agradeço a paciência e compreensão pela minha
falta de disponibilidade e atenção, durante o tempo em que este projecto se desenvolveu.
v
Resumo
O presente relatório refere-se aos trabalhos desenvolvidos durante o período de estágio de
natureza profissional no âmbito do Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios, na
PROMAN S.A., empresa de Gestão e Fiscalização de Projectos.
Integrado na equipa de fiscalização e consultoria técnica do empreendimento de concepção e
construção da unidade de tratamento mecânico e biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU)
de Aveiro, promovido pela ERSUC S.A., o estágio permitiu desenvolver conhecimentos sobre o estado
da arte deste tipo de centrais, sobretudo no que concerne às tecnologias aplicadas à produção,
recuperação e tratamento de biogás para valorização energética.
Para o efeito, foi desenvolvido um escrupuloso trabalho de pesquisa envolvendo diversos
domínios da engenharia, nomeadamente ao nível dos métodos de separação da fracção biodegradável
dos RSU e dos subsequentes processos biológicos que asseguram a produção de um biogás de
qualidade satisfatória para ser utilizado como fonte de energia primária.
Por outro lado, nas operações que têm lugar na UTMB, tanto na fase do tratamento mecânico
como no tratamento biológico dos RSU, ocorre a formação e dispersão de odores e são produzidos
efluentes lixiviantes que, por imposição legal, têm de ser controlados e tratados, de modo a minimizar
o seu impacto no meio ambiente e no bem-estar público. Neste domínio, a UTMB dispõe de um
conjunto de sistemas mais ou menos complexos de engenharia multidisciplinar, que para além de
visarem o controlo e avaliação do cumprimento dos requisitos ambientais, são aproveitados para
melhorar a eficiência dos processos de fermentação, tirando partido da carga orgânica e bioquímica
que os lixiviados e o ar contaminado possuem.
O relatório de estágio compreende a descrição sequencial das operações e da maquinaria
associado aos processos da UTMB de Aveiro, assinalando as alterações preconizadas no projecto no
decurso da concepção da Engenharia Global, as quais tiveram como principio a optimização e
aperfeiçoamento funcional de todas as componentes da central, na procura de uma elevada
disponibilidade e fiabilidade das instalações com o menor custo de investimento.
Palavras chave: Tecnologias de TMB, Valorização energética de RSU, Central de
Biogás, Cogeração.
vii
Abstract
The present report refers to the works developed during the period of professional training in
PROMAN S.A. Company of Administration and Supervising of Projects, in the scope of the Master’s
degree in Buildings Services Engineering.
Since being integrated in the team of supervising and technical consultancy of the
construction undertaking of the mechanical biological treatment (MBT) plant of municipal solid waste
(MSW) of Aveiro, which is promoted by ERSUC S.A., the professional training allowed to develop
knowledge about the latest technology applied to this type of facility, especially about the technology
with regard to producing, recovery and treatment of biogas for valuing as energy.
As the effect, the scrupulous work was developed owing to several area of engineering,
particularly in the method of separation of biodegradable waste and of the subsequent biological
processes that assure the production of a biogas with adequate quality to be used as primary source
of energy.
On the other hand, in the operation of the MBT plant, both in the phase of the mechanical
treatment as in the biological treatment of MSW, it happens the formation and dispersion of odours
and they produce leachate that should be controlled and treated as legal instruction requires, in order
to minimize its impact in the environment and in the public well-being. In this field, the UTMB is
equipped a set of systems that are generally multi-engineering complex. In addition to aiming at
control and evaluation of the compliance with environmental requirements, they are used to improve
the efficiency of the fermentation processes utilizing the organic and biochemical characteristics of
leachate and polluted air.
The professional training report contains the sequential description of the operations and of the
machinery associated to the processes of the MBT plant of Aveiro, indicating the alterations
undertaken in the course of the conception of the Global Engineering, which principle was
optimization and functional improvement of all the components of the facility, in search of a high
availability and reliability of the facilities with the smallest investment cost.
Keywords: MBT Technologies, Municipal Solid Waste to Energy, Biogas Plant, CHP.
ix
Índice
Agradecimentos iii
Resumo v
Abstract vii
Índice ix
Lista de Figuras xiii
Nomenclatura xvii
1 Introdução 1
1.1 Enquadramento do estágio 1
1.2 Relevância do tema 3
1.3 Objectivos 4
1.4 Estrutura do relatório 5
2 Apresentação dos sistemas de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB)
com valorização energética de biogás 7
2.1 Descrição dos Processos 8
2.1.1 Tratamento Mecânico 8
2.1.2 Tratamento Biológico 12
2.2 Gestão de Lixiviados 14
2.3 Processos de Produção, Tratamento e Armazenamento do Biogás 16
2.3.1 Digestão anaeróbia 16
2.3.2 Biogás 18
2.3.3 Depuração do biogás 20
2.3.4 Armazenamento do biogás 21
2.4 Valorização Energética do Biogás através de Sistemas de Cogeração 22
2.4.1 Cogeração – Definição e retrospectiva histórica 22
2.4.2 Os benefícios da cogeração 24
2.4.3 Descrição das tecnologias - Ciclo de cogeração 25
2.4.4 Entrega da energia eléctrica excedente à rede pública 29
x
3 Enquadramento e Princípios Orientadores para a Concepção da UTMB
da ERSUC 33
3.1 Enquadramento do Projecto 33
3.1.1 Enquadramento geral 33
3.1.2 Enquadramento normativo e regulamentar 34
3.2 Requisitos e Garantias de Funcionamento Impostos pela ERSUC 35
3.2.1 Generalidades 35
3.2.2 Condições de operação 36
3.2.2.1 Regime de funcionamento 36
3.2.2.2 Critérios de dimensionamento 37
3.2.3 Requisitos ambientais 39
3.2.3.1 Controlo da emissão de odores e amónia 39
3.2.3.2 Qualidade do ar nos locais de trabalho 40
3.2.3.3 Descarga dos efluentes do processo e protecção contra derrames 40
3.2.3.4 Ruído 41
3.2.4 Adaptação a impactes externos e internos 41
3.2.4.1 Abalos Sísmicos 41
3.2.4.2 Efeitos Meteorológicos e Hidrológicos 41
3.2.4.3 Protecção contra Incêndios 42
3.2.4.4 Vibrações 43
3.2.5 Requisitos de operação e manutenção 43
3.2.5.1 Facilidade de desmontagem 43
3.2.5.2 Acessibilidade 43
3.2.5.3 Uniformização do equipamento 44
3.2.5.4 Sistema de identificação e referenciação 44
3.3 Visitas realizadas em centrais Nacionais 45
4 Engenharia de Base Global da UTMB de Aveiro 47
4.1 Introdução 47
4.1.1 Solução técnica adoptada - Generalidades 47
4.1.2 Regime de funcionamento considerado 48
4.1.3 Critérios de desenho da urbanização 48
4.2 Descrição do Processo e da Maquinaria do TMB 49
4.2.1 Controlo de entrada e báscula (Zona L) 49
4.2.2 Áreas de recepção e descarga de RSU (Zona A) 50
4.2.3 Pré-tratamento mecânico – Nave de triagem (Zona B) 52
xi
4.2.4 Processo de biometanização e aproveitamento energético (Zonas F) 57
4.2.4.1 Pré-tratamento húmido 58
4.2.4.2 Processo de digestão anaeróbia (Zona F) 60
4.2.4.3 Extracção, desidratação e transferência dos resíduos digeridos 62
4.2.5 Fermentação de túneis de compostagem – Pré-compostagem (Zona E) 64
4.2.6 Processo de pós-composto (Zona C) 68
4.2.7 Afinação do composto (Zona D) 71
4.3 Aterro Sanitário de Apoio 73
4.3.1 Sistema de drenagem pluvial 73
4.3.2 Sistema de regularização e homogeneização 74
4.3.3 Sistema de drenagem de fundo e captação de águas lixiviantes 74
4.3.4 Sistema de drenagem de Biogás 74
4.4 Valorização Energética do Biogás com Produção Independente de Energia
Eléctrica 75
4.4.1 Produção e armazenamento do biogás 76
4.4.2 Energia térmica disponibilizada pela UIVB 77
4.4.3 Descrição geral da componente eléctrica associada à UIVB 77
5 Engenharia de Detalhe Global da UTMB de Aveiro 79
5.1 Sistemas e Redes de Fluidos 79
5.1.1 Sistema exterior de distribuição de água 79
5.1.2 Combate a incêndio por meios hídricos 80
5.1.3 Redes internas de abastecimento dos edifícios 81
5.1.4 Sistemas de drenagem de águas pluviais 82
5.1.5 Redes internas de drenagem residual 83
5.1.6 Redes internas de drenagem residual industrial 84
5.2 Sistemas de Tratamento das Águas Lixiviantes – ETAL 84
5.2.1 Generalidades 84
5.2.2 Tanque de Regularização e Homogeneização e Bombeamento para o
Processo Biológico 85
5.2.3 Processo Biológico de Nitrificação-Desnitrificação tipo MBR 86
5.2.3.1 Desnitrificação 86
5.2.3.2 Nitrificação 87
5.2.3.3 Sistema de Arrefecimento 88
5.2.4 Módulo de Ultrafiltração 89
5.2.5 Osmose Inversa para remoção de sais dissolvidos 90
5.2.6 Correcção do PH 91
xii
5.2.7 Tratamento de evaporação 92
5.3 Sistemas de Exaustão e Tratamento do Ar 93
5.3.1 Captação e acondicionamento 93
5.3.2 Acondicionamento 94
5.3.3 Depuração do ar contaminado 95
6 Conclusões 98
Referências 103
xiii
Lista de Figuras
Fig. 2.1. Diagrama de processo de uma UTMB com digestão anaeróbia (Fonte: ERSUC, 2010) 7
Fig. 2.2. Exemplo de uma UTMB automática (Fonte: Eco-emballages, 2007). 9
Fig. 2.3. Esquema funcional de um separador balístico (Fonte: Eco-emballages, 2007). 11
Fig. 2.4. Esquema de separação dos materiais não-ferrosos, através de um separador de Correntes de Foucault (Fonte: Eco-emballages, 2007). 12
Fig. 2.5. Esquema de separação através de separação óptica (Fonte: Eco-emballages, 2007). 12
Fig. 2.6. Análise esquemática do processo de Compostagem (Fonte: Martinho, 2000). 13
Fig. 2.7. Diagrama do processo biológico associado à digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000). 16
Fig. 2.8. Sistema de digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000). 18
Fig. 2.9. Análise comparativa de rendimentos entre um sistema convencional de produção de energia e um sistema de cogeração. (Fonte: COGEN, 2009). 23
Fig. 2.10. Diagrama funcional e um sistema cogeração com motores alternativos de combustão interna. (Fonte: COGEN, 2009) 27
Fig. 2.11. Processo electroquímico no interior das células (Fonte: Carvalho, 2009). 28
Fig. 2.12. Diagrama funcional do Mercado Interno de Electricidade. (Fonte: ERSE, 2010) 30
Fig. 3.1. Municípios que compõem o sistema Multimunicipal do Litoral Centro (Fonte: ERSUC, 2010) 33
Fig. 4.1. Implantação geral da Central de TMB incluindo portaria e ETAL (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 49
Fig. 4.2. Implantação da portaria e básculas da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado) 50
Fig. 4.3. Alçado frontal do edifício de recepção de RSU da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado) 50
Fig. 4.4. Vista em cortes: (1) de uma zona de compartimentação e respectivo fosso de recepção de RSU; (2) da zona de caracterização e fosso das tremonhas (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado) 51
Fig. 4.5. Corte longitudinal da transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 52
Fig. 4.6. Planta com a transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 53
Fig. 4.7. Cabine de triagem manual e abridor de sacos (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 53
xiv
Fig. 4.8. Modelos do tromel (pré-selecção e rotativo) e do abridor de sacos a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 54
Fig. 4.9. Modelo do crivo de malha elástica a instalar na triagem da central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010) 55
Fig. 4.10. Separador balístico a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 55
Fig. 4.11. Modelos dos separadores ópticos, de correntes Foucaut e de indução magnética de íman permanente a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 56
Fig. 4.12. Planta do layout dos equipamentos da zona F (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 57
Fig. 4.13. Diagrama de Processo de digestão anaeróbia (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 58
Fig. 4.14. Sistema de pré-tratamento húmido Modelo dos púlpers homogeneizadores a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 59
Fig. 4.15. Tanque pulmão de suspensão (em construção) e respectivo agitador a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 60
Fig. 4.16. Equipamento associados à DA da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 61
Fig. 4.17. Sistema de desidratação da suspensa digerida a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 63
Fig. 4.18. Trituradora-desfibradora de material estruturante a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 64
Fig. 4.19. Sistema de mistura de material digerido e desidratado com fracção vegetal triturada na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 65
Fig. 4.20. Diagrama do processo de pré-compostagem em túneis fechados, com ventilação forçada e irrigação (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 66
Fig. 4.21. Desenhos dos túneis de pré-compostagem e zonas técnicas de apoio (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 67
Fig. 4.22. Modelo da pá de rodas e da volteadora da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 68
Fig. 4.23. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para formação das pilhas no sistema de pilhas volteadas desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 69
Fig. 4.24. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de pilhas volteadas. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 69
Fig. 4.25. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para a formação da meseta no sistema de meseta volteada desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 69
Fig. 4.26. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de meseta volteada. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 70
xv
Fig. 4.27. Planta da zona D e diagrama do processo de afinação do composto (Fonte: ROSROCA, 2010 – Adaptado) 71
Fig. 4.28. Modelos dos equipamentos do processo de afinação do composto na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado) 72
Fig. 4.29. Implantação do aterro sanitário de apoio à central de TMB de Aveiro. (Fonte: ERSUC, 2010 Adaptado) 73
Fig. 4.30. Equipamento co-gerador a instalar da UTMB de Aveiro (Fonte: ERSUC, 2010) 75
Fig. 4.31. Equipamento co-gerador a instalar da UTMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 76
Fig. 4.32. Circuitos do biogás no sistema de produção e valorização energética com imagens dos modelos do gasómetro e do scrubber de dessulfuração adoptados (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 76
Fig. 4.33. Esquema de princípio considerado na concepção das instalações eléctricas associadas à UIVB. (Fonte: ERSUC, 2010) 78
Fig. 5.1. Esquema solar térmico para AQS do edifício administrativo (Fonte: VIATUNEL, 2010 Adaptado) 81
Fig. 5.2. Primeira fase do processo de tratamento da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 85
Fig. 5.3. Reactor anóxico e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 86
Fig. 5.4. Reactor aeróbio e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 87
Fig. 5.5. Equipamento associado ao reactor aeróbio da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010) 88
Fig. 5.6. Diagrama do sistema de arrefecimento do MRB da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 89
Fig. 5.7. Equipamento associado ao sistema de arrefecimento da MRB (Fonte: ROSROCA, 2010) 89
Fig. 5.8. Equipamento associado ao sistema de ultrafiltração (Fonte: ROSROCA, 2010) 90
Fig. 5.9. Equipamento associado ao sistema da OI (Fonte: ROSROCA, 2010) 91
Fig. 5.10. Equipamento associado à correcção automática do PH (Fonte: ROSROCA, 2010) 91
Fig. 5.11. Esquema funcional do processo da ETAL com identificação da etapa eliminada (Fonte: ROSROCA, 2010) 92
Fig. 5.12. Rede de condutas de extracção de ar contaminado (Fonte: ROSROCA, 2010) 94
Fig. 5.13. Condutas da rede de captação de ar do sistema de desodorização da Estação de Valorização Orgânica de AMTRES em Cascais (visita realizada em 15.04.2010) 94
Fig. 5.14. Sistema de ventilação dos túneis de pré-compostagem (Fonte: ROSROCA, 2010) 95
Fig. 5.15. Esquema do sistema de tratamento de ar a construir na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 96
Fig. 5.16. Equipamento associados ao sistema de tratamento de ar da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 97
Fig. 6.1. Vista geral da obra – Fotografia aérea de 03/12/2010 (Fonte: ERSUC, 2010) 102
xvi
xvii
Nomenclatura
Abreviaturas
AT – Alta tensão
C/N – Relação Carbono – Azoto
CDR – Combustível Derivado do Resíduos
CIP – Sistema de limpeza no local (equipamento ETAL)
CM – Câmara Municipal
COGEN - Associação Portuguesa para a Eficiência Energética e Promoção da Cogeração
COV – Composto Orgânico Volátil
CQO – Carência Química de Oxigénio
CVO – Central de Valorização Orgânica
DGEG – Direcção-Geral de Energia e Geologia
DN - Desnitrificação
ECAL – Embalagens de Cartão para Alimentos Líquidos
EGF – Empresa Geral do Fomento
ENRRUBDA – Estratégia Nacional para a Redução de Resíduos Urbanos Biodegradáveis
Destinados aos Aterros
ISEC – Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
ETAL – Estação de Tratamento de Águas Lixiviantes
ETAR – Estacão de Tratamento de Águas Residuais
ERSE – Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos
FER – Fontes de Energia Renováveis
GEE – Gases com Efeito de Estufa
IEA – Agência Internacional de Energia
INR – Instituto dos Resíduos
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
MAT – Muito Alta Tensão
MIE - Mercado Interno da Energia
MTD – Melhores Técnicas Disponíveis
MS – Matéria seca
MBR – Bio-reactor de membrana
xviii
NFPA – National Fire Protection Association
OGR – Operador de Gestão de Resíduos
OI – Osmose inversa
P/C – Papel/cartão
PEAD – Polietileno de Alta Densidade
PEBD – Polietileno de Baixa Densidade
PERSU – Plano Estratégico de Resíduos Sólidos Urbanos
PET – Politereftalato de Etila
PNAER – Plano Nacional de Acção para as Energias Renováveis
PP – Polipropileno
PRE – Produção em Regime Especial
PTN – Condições Normais de Pressão e Temperatura
QREN – Quadro de Referência Estratégico Nacional
RB – Resíduos Biodegradáveis
RE – Resíduos de Embalagem
REE – Rendimento Eléctrico Equivalente
REN – Rede Eléctrica Nacional
RUB – Resíduos Urbanos Biodegradáveis
RSU – Resíduos Sólidos Urbanos
RSSPTS – Regulamento de Segurança das Subestações e Postos de Transformação e
Seccionamento
SEP – Sistema Eléctrico de Serviço Público
SEI – Sistema Eléctrico Independente
SEN – Sistema Eléctrico Nacional
SENV - Sistema Eléctrico Independente ou não Vinculado
SMAUT – Sistema Intermunicipal ou Multimunicipal de Gestão de Resíduos
SPV – Sociedade Ponto Verde
TB – Tratamento Biológico
TM – Tratamento Mecânico
TMB – Tratamento Mecânico e Biológico
UE – União Europeia
UF – Ultra-filtração
UIVB – Unidade Independente de Valorização do Biogás
UTMB – Unidade de Tratamento Mecânico e Biológico
1
1 Introdução
1.1 Enquadramento do estágio
O estágio de carácter profissional contou com o acolhimento da empresa PROMAN - Centro de Estudos
e Projectos, S.A., e teve lugar predominantemente no estaleiro da empreitada de construção da
unidade de tratamento mecânico e biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU), em construção
na localidade de Eiról, em Aveiro. Trata-se de um empreendimento promovido pela ERSUC - Resíduos
Sólidos do Centro, S.A. que, no âmbito das suas competências, visa dotar a Sistema Multimunicipal do
Litoral Centro com novas infraestruturas de tratamento e deposição de resíduos sólidos urbanos.
A actividade da PROMAN centra-se na Gestão, Fiscalização e Coordenação de Empreendimentos,
envolvendo todas as fases inerentes à concepção dos projectos, bem como à sua construção. Na sua
área de intervenção, a PROMAN tem como objectivo fundamental garantir a eficácia na realização de
empreendimentos, através da prestação de um serviço de parceria técnica que integram vários
intervenientes (i.e. promotores, arquitectos, projectistas, empreiteiros e fornecedores), e diversos níveis
de actuação (i.e. gestão financeira, qualidade, ambiente, segurança e saúde, assessoria técnica e
jurídica, prazos e custos associados às acções de todos estes intervenientes).
Neste domínio, a PROMAN conta com a experiência profissional dos seus gestores e pessoal técnico,
para oferecer um serviço de alta qualidade. A empresa está inscrita e qualificada como Gestor Geral da
Qualidade de Empreendimentos pelo LNEC (Decreto-Lei n.º 310/90), detendo em todas as categorias a
classe 8 (i.e. nível máximo), a qual visa garantir com credibilidade e eficiência a qualidade para os
empreendimentos em que colabora, pela aplicação sistemática, durante a sua realização, dos
procedimentos de Gestão, Fiscalização e Coordenação.
Foram estas qualidades que permitiram à PROMAN ganhar o Concurso Público Internacional lançado
pela ERSUC para a “Coordenação, Controlo e Fiscalização da Empreitada de Concepção, Construção e
Fornecimento de Uma Central de Tratamento Mecânico e Biológico de Resíduos Sólidos Urbanos em
Aveiro”, cujo anúncio foi publicado na 2.ª série do Diário da República, de 9 de Abril de 2009 e no
Jornal Oficial da União Europeia, de 11 de Abril de 2009. A formalização da adjudicação do referido
Concurso Público Internacional à PROMAN, foi efectuada através de deliberação do Conselho de
Administração da ERSUC em 21 de Julho de 2009.
2
O contrato celebrado entre a PROMAN e a ERSUC, na sequência da adjudicação, inclui a assessoria
geral e especializada no âmbito da Empreitada, englobando a análise e apreciação do Projecto de
Execução, o planeamento e coordenação geral da Empreitada e dos respectivos intervenientes,
compreendendo, nomeadamente a apresentação à ERSUC de documentos e relatórios que permitam a
gestão financeira da Empreitada, o controlo do planeamento e o controlo de qualidade de execução dos
trabalhos.
Para a concepção e construção deste Empreendimento, a ERSUC lançou um Concurso Público Limitado
Internacional com publicação de anúncio no dia 19 de Março no Suplemento do Jornal Oficial da União
Europeia, com a referência 74382-2008, e em 26 de Março de 2008 no Diário da República n.º 60,
tendo o processo culminado com a adjudicação ao Consorcio Empreiteiro constituído pelas empresas,
EDIFER – Construções Pires Coelho & Fernandes, S.A., HLC – Engenharia e Gestão de Projectos, S.A. e
ROS ROCA, S.A..
O projecto de Engenharia de Base Global (i.e. engenharia dos processos) é da exclusiva
responsabilidade da ROSROCA. Os consorciados EDIFER e HLC partilham entre si o ónus da concepção
dos projectos de Engenharia de Detalhe Global, que englobam as especialidades de arquitectura,
estabilidade, redes de abastecimento de águas, redes de drenagem de efluentes, instalações eléctricas
e ainda o fornecimento de alguns equipamentos. A elaboração dos referidos projectos de especialidade
está, por seu turno, subcontratada à empresa de projectos VIA TÚNEL PGF, Lda.. Todos os trabalhos de
obra civil estão a cargo da EDIFER.
O estágio teve uma duração de 9 meses e as actividades decorreram essencialmente no estaleiro da
obra, tendo sido realizadas deslocações pontuais à sede da PROMAN em Lisboa, para a participação nas
reuniões de coordenação de projecto e no desenvolvimento de pareceres técnicos. A assessoria técnica
prestada pela equipa de especialistas da PROMAN neste período, centrou-se fundamentalmente no
processo de melhoramento do projecto de Engenharia de Base Global, tendo-se verificado modificações
do ponto de vista funcional e de concepção das infraestruturas da central, relativamente à versão
patenteada na proposta técnica apresentada em fase de Concurso.
Devido ao condicionalismo decorrente do atraso na elaboração de alguns projectos, optou-se por dar
maior destaque à Engenharia de Base Global, dando uma perspectiva geral sobre o funcionamento e
implementação dos sistemas de produção energética, apresentando as principais tecnologias aplicadas
aos processos mecânicos e biológicos, assim como os sistemas de recuperação e valorização energética
do biogás produzido no processo.
3
1.2 Relevância do tema
O crescimento da valorização energética de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) em sistemas de cogeração
na Europa tem sido impulsionado pela escalada do preço dos combustíveis fósseis, aliada à necessidade
de reciclar e a imposições internacionais para a redução das emissões de dióxido de carbono. As
oscilações acentuadas que se têm verificado entre os preços do gás e da electricidade, tem levado a
que cada vez mais, as organizações procurem formas mais rentáveis e eficientes para suprir as
necessidades energéticas. Paralelamente existe uma consciência crescente da que a gestão dos RSU se
pode traduzir numa operação com enorme potencial de exploração, fundamental para a rentabilidade e
sustentabilidade da sociedade actual. Através da minimização dos resíduos para aterro, utilizando-os no
local como produtos para abastecer as centrais de cogeração, esta valorização fornece uma solução que
reduz a dependência de combustíveis de carbono e, simultaneamente, desvia um fluxo de resíduos dos
aterros.
Nesta perspectiva, a União Europeia (UE) tem promovido medidas estratégicas claras e muito precisas,
que visam o cumprimento de compromissos internacionais, através de diversas directivas europeias
que, por um lado, regulamentam os fluxos das várias fileiras de resíduos, impondo responsabilidades na
sua gestão e definindo taxas de reciclagem, e por outro lado, estabelecem políticas de incentivo à
promoção da eficiência energética e da valorização das energias endógenas. Consequentemente, ao
longo da última década, tem-se registado um acréscimo significativo das actividades industriais no
domínio da reciclagem associada à valorização energética.
A unidade de tratamento mecânico e biológico (UTMB) de Aveiro insere-se neste novo paradigma e
surge na sequência do Plano Estratégico de Resíduos Sólidos Urbanos definido para o horizonte 2007-
2016 (PERSU II). Além de possuir sistemas integrados para o controlo de toda a operação, a UTMB de
Aveiro dispõe de um conjunto de equipamentos de alta sensibilidade para o controlo e avaliação do
cumprimento dos exigentes programas de monitorização ambiental, na unidade e na envolvente da
instalação, nomeadamente a qualidade do ar, a qualidade da água e dos sedimentos, o ruído e a
vigilância da saúde pública. No domínio da valorização dos resíduos biodegradáveis, os processos que
têm lugar nas diferentes fases do tratamento e valorização dos RSU, são executados por tecnologias
inovadoras desenhadas para potenciar o aproveitamento energético do biogás produzido pela
decomposição dos resíduos e para a produção de composto passível de ser usado como fertilizante
agrícola. Este tipo de unidade permitem prolongar a vida útil dos aterros e a valorização orgânica dos
resíduos, contribuindo de forma efectiva para a redução das emissões de gases com efeito estufa dado
que a geração de electricidade é realizada a partir de fontes endógenas.
Trata-se, portanto de uma obra de engenharia multidisciplinar que enquadra as boas práticas da
engenharia moderna. Seguindo este princípio, cada parte do processo encontra-se distribuída por vários
edifícios que constituem a central industrial, sendo cada um deles concebido seguindo uma lógica
4
objectiva a nível funcional, integrando um conjunto de instalações e equipamentos de tecnologia
diversa. Neste contexto, projectos de especialidade, que definem em função da utilização de cada
edifício, todas as infra-estruturas necessárias ao completo funcionamento da central, revestem-se de
relevante interesse para estudo no âmbito deste mestrado.
A instalação a construir integrará os seguintes processos: recepção e descarga dos resíduos, pré-
tratamento, preparação do material a digerir, digestão anaeróbia, desidratação do material digerido,
compostagem, afinação, armazenamento e expedição do composto, armazenamento e expedição dos
materiais recicláveis, armazenamento e expedição de rejeitados (refugo), desodorização, tratamento de
efluentes residuais (ETAL).
1.3 Objectivos
Pretende-se com este trabalho dar a conhecer o que são as unidades de tratamento mecânico e
biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU) com valorização energética de biogás, dando uma
perspectiva geral sobre o funcionamento e implementação deste tipo de sistemas de produção
energética, apresentando as principais tecnologias aplicadas aos processos mecânicos e biológicos,
assim como os sistemas de recuperação e valorização energética do biogás produzido no processo.
Por outro lado, em face do cumprimento dos exigentes requisitos ambientais impostos por publicações
legais e regulamentares, a concepção da UTMB integra um conjunto de sistemas cuja função é a de
preservar o meio ambiente e fazer respeitar os valores limites estabelecidos por tais diplomas,
nomeadamente no que diz respeito às emissões de odores nas imediações da central, qualidade da
água efluente a descarregar na rede pública e ao ruído. Será dado especial ênfase a estes sistemas,
pela sua importância não só do ponto de vista da preservação ambiental, mas também pelo facto
destas instalações permitirem a optimização dos processos de tratamento dos resíduos biológicos (RB),
através da recirculação do ar contaminado e dos efluentes captados nos vários edifícios da central, nos
sistemas de ventilação e irrigação dos processos de degradação dos RB, aumentando deste modo a
eficiência dos processos.
A questão da valorização energética do biogás produzido pela central terá um relevo central, uma vez
que a concepção da UTMB tem como principal premissa, no desenvolvimento dos processos de
tratamento, a maximização de produção de biogás com qualidade para produção e venda da energia
eléctrica à rede pública. Todas as instalações e equipamentos necessários ao desenvolvimento dos
processos e operações de tratamento e valorização dos RSU, serão apresentados e descritos o seu
modo de funcionamento, incluindo todas as alterações que tiverem lugar no decurso dos processos de
melhoria e optimização dos projectos.
5
Com o objectivo de conhecer em pormenor o universo deste tipo de instalações, ao longo do período de
estágio, o desenvolvimento do trabalho centrou-se fundamentalmente em pesquisas acerca de
instalações semelhantes, tendo-se procedido a inúmeras visitas a centrais em funcionamento ou que se
encontram num estado de desenvolvimento mais avançado.
1.4 Estrutura do relatório
O presente trabalho encontra-se dividido em seis capítulos principais, sendo que o relatório se inicia, no
segundo capítulo, onde é feita a apresentação dos sistemas de TMB com valorização energética de
biogás. Este capítulo visa introduzir as melhores práticas ambientais e tecnológicas disponíveis para os
processos que têm lugar na UTMB de Aveiro, nomeadamente, o tratamento mecânico e biológico dos
RSU, produção, tratamento e armazenamento do biogás e sistemas de co-geração para valorização
energética do biogás.
No terceiro capítulo é feito um enquadramento do projecto relativamente ao seu promotor (i.e. ERSUC)
e são apresentados os requisitos técnicos, ambientais e de operação que estiveram na base do
desenvolvimento dos projectos da UTMB. Neste capítulo é feita também referência às visitas que foram
realizadas ao longo do estágio a centrais nacionais.
Segue-se, no quarto capítulo, uma exposição pormenorizada da solução técnica adoptada, onde é feita
a descrição dos processos e da maquinaria percorrendo sequencialmente todas as fases que integram a
UTMB de Aveiro. Os sistemas de redes de fluidos, tratamento de ar e tratamento das águas lixiviantes,
são descritos no capítulo quinto.
No sexto e último capítulo procura-se, essencialmente, descrever o trabalho de auto-reflexão efectuado
pelo autor deste relatório, após a concretização do estágio de natureza profissional. São feitas análises
sobre os aspectos menos conseguidos e os que se revelaram positivos. Incide ainda diversas questões
inerentes ao processo de acompanhamento do Período de Ajustamento e Ensaios e subsequente
Período de Serviço Experimental, que terão lugar após concluídos os trabalhos de obra civil e assim que
os equipamentos se encontrarem aptos para entrar em serviço.
6
7
2 Apresentação dos sistemas de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) com valorização energética de biogás
Pretende-se neste capítulo fazer uma breve descrição daquilo que são as unidades de tratamento
mecânico e biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU) com valorização energética de biogás,
dando uma perspectiva geral sobre o funcionamento e implementação deste tipo de sistemas de
produção energética, apresentando as principais tecnologias aplicadas aos processos mecânicos e
biológicos, assim como os sistemas de recuperação e valorização energética do biogás produzido no
processo.
Estas unidades, são também designadas por centrais de valorização orgânica (CVO) de RSU, devido ao
facto de, para além de permitirem a separação dos materiais recicláveis, possibilitarem ainda várias
formas de valorização da matéria orgânica, nomeadamente: i) a produção combinada de energia
eléctrica e térmica utilizando como combustível o biogás libertado no processo; ii) a produção de
combustíveis derivados de resíduos (CDR), que podem ser utilizados nas indústrias cimenteira e da
produção de cal, ou mais recentemente, na industria produtora de energia (e.g. centrais
termoeléctricas); iii) a produção de um composto para aplicação como fertilizante em solos agrícolas.
Na figura 2.2. apresenta-se um diagrama de processo com os fluxos de tratamento dos RSU de uma
UTMB com digestão anaeróbia.
Figura 2.1. Diagrama de processo de uma UTMB com digestão anaeróbia (Fonte: ERSUC, 2010).
Biogás
Matéria Orgânica Pré-tratamento
Digestão Anaeróbia
Digerido Fracção sólida Compostagem
Fracção líquida Aterro Composto
Recirculação Rede Pública de Esgotos
Queimador (tocha)
ETAL
Queima em caldeira
Queima em cogeração
Tratamento mecânico
CDR Refugo
Recicláveis (Metais, vidro,
Papel/cartão, PET, PP, ECAL)
RSU
8
2.1 Descrição dos Processos
O tratamento mecânico e biológico (TMB) consiste num processo de tratamento de resíduos
indiferenciados através de meios mecânicos, que removem algumas fracções, e biológicos que tornam a
fracção residual mais estável e com características aceitáveis para outras utilizações (Juniper, 2005).
O TMB não é considerado como uma tecnologia individual, nem constitui uma solução completa, mas
engloba uma grande variedade de tipos de processos mecânicos e biológicos, combinados de formas
diferenciadas consoante o objectivo que pretendem alcançar (Juniper, 2005).
O “T” refere-se ao “Tratamento” e engloba os diversos elementos processuais que, em conjunto, criam
um processo mecânico e biológico. O “M” relativo a “Mecânico” engloba os mecanismos de
separação/triagem e redução de dimensão que, dispostos em diversas configurações, possibilitam a
obtenção de material passível de ser reciclado, e outro que seguirá para um processo biológico. O “B”
de “Biológico” refere-se a processos aeróbios ou anaeróbicos que convertem os resíduos biodegradáveis
em composto e, no caso da digestão anaeróbia, também em Biogás (Juniper, 2005).
Este tratamento combinado permite que o refugo obtido poderá ser encaminhado para aterro sanitário,
com características menos desfavoráveis para o ambiente na medida em que (GTZ, 2000): (i) reduzem
o lixiviado e as emissões de gás; (ii) prolongam o tempo de exploração do aterro, através da diminuição
do volume de enchimento e facilidade de compactação.
Os processos de TMB são ainda pouco conhecidos e desenvolvidos em Portugal, no entanto, constituem
métodos já enraizados em diferentes países da Europa, tendo-se desenvolvido e aperfeiçoado na última
década (Juniper, 2005).
2.1.1 Tratamento Mecânico
Relativamente ao pré-tratamento de resíduos numa UTMB, este processo consiste em separar a fracção
orgânica de outros tipos de resíduos que não são utilizados para decomposição aeróbia ou anaeróbia,
sendo considerados contaminantes, entre outros os vidros, plásticos, papel, cartão, têxteis e
volumosos1.
A maior parte das técnicas de pré-tratamento aplicadas são de natureza mecânica. As TMB podem
incluir diversos destes processos em vários circuitos. Existem duas etapas essenciais em qualquer pré-
1 Designação dada aos vários tipos de resíduos de embalagem (RE) tais como, as embalagens de plástico (PET, PVC e PEAD), as embalagens de metais ferrosos e não ferrosos e as embalagens de vidro.
9
tratamento de resíduos desta natureza (Bardos, 2004): (i) redução de tamanho através de moagem ou
rasgo; (ii) existência de crivagem com diversos diâmetros de abertura com vista a separação por
tamanhos e posterior triagem.
A separação eficaz alcança-se através da diferenciação pelo tamanho, forma, densidade ou
propriedades electromagnéticas. A possibilidade de abrir ou rasgar sacos é tipicamente conseguida
através do atrito, normalmente em tambores com facas, ou nos designados abridores de sacos que
permitem que o seu conteúdo se espalhe. Na figura 2.1 representa-se esquematicamente o
funcionamento de uma UTMB automatizada.
Figura 2.2. Exemplo de uma UTMB automática (Fonte: Eco-emballages, 2007).
Descrevem-se de seguida as operações unitárias pelas quais passam os resíduos numa UTMB:
I. Abre-sacos
Normalmente, a fracção orgânica que chega as UTMB provem da recolha selectiva ou indiferenciada e
vem fechada em sacos plásticos. Há alguns anos atrás, a metodologia utilizada para romper esses sacos
e libertar o material que lá se encontra, consistia em colocar lâminas no tambor do crivo rotativo.
Actualmente, já existem métodos mais eficazes através da utilização de máquinas abre-sacos que, para
além dos romper, doseia o material que segue no tapete transportador a jusante.
Estas máquinas têm normalmente um rotor com lâminas incorporadas em forma de espiral, e um
conjunto de lâminas fixas, cuja abertura de corte pode ser regulada. Esta regulação pode controlar o
10
estado e o fluxo de material que sai. O esforço que é induzido a este tipo de máquinas é pouco
significativo e os seus componentes sujeitos a desgaste não serão particularmente afectados, tendo em
conta que a sua função é romper e não triturar, apresentando períodos de vida útil bastante
prolongados.
II. Pré-triagem manual
Após a abertura dos sacos, o material que se encontrava no seu interior está agora solto, o que facilita
uma operação de pré-triagem manual. Esta etapa é especialmente importante nos países do sul da
Europa, tendo em conta que os RSU apresentam um grau de heterogeneidade que obriga a remoção da
fracção inorgânica para obtenção da orgânica. Os principais materiais aqui removidos são os volumosos
e os vidros (alguns dos quais, ainda assim, chegam intactos).
III. Crivo Rotativo
A existência de um crivo rotativo, também designado por trommel, numa instalação de pré-tratamento
para compostagem é indispensável. Este equipamento permite a separação de materiais de diferentes
dimensões, sendo constituído por um tambor perfurado e montado com uma ligeira inclinação. Este
tambor rotativo faz com que a fracção fina, considerada orgânica, passe através dos orifícios do
tambor, enquanto que a fracção de dimensões superiores seja expelida pelo lado contrário do tambor.
Estes equipamentos constituem máquinas muito robustas, de manutenção simples e de fácil acesso a
todas as unidades. É possível dimensioná-las para separar até três fracções: a fracção fina, que cai
pelos orifícios vai directamente para valorização orgânica; ao passo que a fracção média, segue para
um separador balístico; por fim, a fracção de dimensões superiores deve ser encaminhada para uma
linha de triagem para recuperação de materiais para reciclar.
IV. Separador Balístico
O equipamento designado por separador balístico pode separar até três fracções. Esta máquina é
alimentada, como já referido anteriormente com a fracção média proveniente do crivo rotativo. O
separador balístico é constituído por um conjunto de chapas perfuradas que estão montadas com
inclinação e paralelas umas com as outras.
Os resíduos orgânicos que não foram retirados pela malha mais fina do crivo rotativo são agora
recuperados pelos orifícios destas chapas e encaminhados para junto dessa fracção com destino ao
processo de compostagem. A inclinação das chapas pretende que os materiais mais pesados,
volumosos e com formato mais arredondado (i.e. materiais rolantes) sejam conduzidos para a parte
inferior, por efeito da gravidade. Estes resíduos são maioritariamente constituídos por embalagens, que
devem ser recolhidos por um tapete transportador e encaminhados para uma linha de triagem para
aproveitamento dos materiais cujo destino é a reciclagem.
11
A fracção dos materiais planos, devido ao movimento das placas, desloca-se para a parte superior. Os
materiais que daqui resultam vão unir-se à fracção grande do crivo rotativo anteriormente referido
seguindo posteriormente para uma linha de triagem de papel/cartão (P/C), sendo aproveitados para
reciclagem após remoção de contaminantes. Na figura 2.2. apresenta-se esquematicamente o
funcionamento de um separador balístico.
Figura 2.3. Esquema funcional de um separador balístico (Fonte: Eco-emballages, 2007).
E. Separador Magnético
O separador magnético é um equipamento de grande importância numa unidade de pré-tratamento e
constitui a última etapa pela qual a fracção orgânica passa antes de seguir para valorização. Como o
nome indica, é constituído por um electroíman que serve de estrutura principal e de suporte a uma
pequena tela nervurada que o envolve. Os elementos ferrosos que circulam nos resíduos espalhados
pelo tapete quando entram no campo magnético gerado pelo electroíman, são atraídos por este e vão
de encontro a uma tela transportadora que o rodeia. Os ferrosos são arrastados pela nervura da tela
para fora do alcance do campo magnético desprendendo-se para uma cuba. Este equipamento tanto
pode ser montado de forma transversal sobre o tapete, como de forma longitudinal na cabeça do
mesmo.
F. Corrente de Foucault
Os materiais não-ferrosos, como o alumínio são separados através de um equipamento denominado
corrente de Foucault que funciona através de indução do material que passa no tapete, tal como
exemplifica a figura 2.3.
Figura 2.4. Esquema de separação dos materiais não-ferrosos, através de um separador de Correntes
de Foucault (Fonte: Eco-emballages, 2007).
12
G. Separadores ópticos
O separador óptico é um equipamento que possibilita a triagem de acordo com o tipo de material, cor e
forma. O seu princípio de funcionamento basea-se num scanner, que capta a luz reflectida pelos
resíduos, detectando o tipo de material e a sua instalação no tapete transportador. Para o efeito, o
scanner deve "ver" cada objecto individualmente. Através de uma válvula de ar que propulsiona ar na
fracção desejada, e possível separá-la da indesejada que cai num tapete transportador, tal como se
demonstra na figura 2.4.
Figura 2.5. Esquema de separação através de separação óptica (Fonte: Eco-emballages, 2007).
H. Sistema de Aspiração
Algumas estações de TMB possuem no seu tratamento mecânico sistemas de aspiração, cujo objectivo
primordial consiste em aspirar material filme plástico, permitindo assim, uma maior eficácia na
separação dos outros materiais, que passam a ficar mais disponíveis e melhor distribuídos no tapete.
Para além dos materiais recicláveis obtidos a partir do TM, sobram mais duas fracções importantes: (i)
a fracção fina, constituída essencialmente por matéria orgânica e materiais inertes de pequenas
dimensões que contem areias, vidro, restos cerâmicos e ainda restos de papéis e plásticos (esta fracção
é a que prossegue para TB); (ii) os resíduos que não possuem viabilidade para encaminhamento para
reciclagem, denominado refugo, que podem ser direccionados para combustíveis derivados de resíduos
(CDR) com vista a sua valorização energética (com ou sem trituração prévia).
2.1.2 Tratamento Biológico
O processo de TB incide sobre a matéria orgânica biodegradável presente nos RSU (que inclui
compostagem e digestão anaeróbia). A classificação do processo varia consoante o destino final do
produto originado. Desta forma, considera-se reciclagem se o composto ou o digerido obtido é aplicado
no solo, caso contrário, classifica-se como pré-tratamento para a deposição em aterro ou para
valorização energética.
A digestão anaeróbia também pode ser considerada como uma forma de valorização energética, uma
vez que o biogás é utilizado com o propósito de produção de energia. Por sua vez, a compostagem
13
constitui um processo biológico que transforma a matéria-orgânica num resíduo biológico considerado
estável, através da libertação de água, dióxido de carbono, iões inorgânicos e calor. O processo é
aeróbio e realiza-se a elevadas temperaturas causadas pelo calor libertado no processo biológico
(Bardos, 2004).
Esta degradação biológica aeróbia dos resíduos orgânicos até à sua estabilização, origina uma
substância húmida, designada de composto, utilizada como corrector dos solos. O composto obtido
considera-se como o produto da compostagem e não de nenhum outro processo como digestão
anaeróbica ou mistura. A obtenção de um produto de qualidade (i.e. suficientemente estabilizado -
composto) requer um rigoroso controlo de diversos factores durante o processo aeróbio. Entre esses
factores encontram-se a relação carbono-azoto (C/N), temperatura, taxa de oxigenação, bem como
uma selecção criteriosa dos resíduos iniciais. A figura 2.5. representa esquematicamente os fluxos de
entradas e saídas do processo de compostagem.
Figura 2.6. Análise esquemática do processo de Compostagem (Fonte: Martinho, 2007).
Os microrganismos aí existentes, encontrando-se na presença de oxigénio, num ambiente quente e
húmido, vão degradando a matéria orgânica dos RSU. O ar libertado na câmara de compostagem
caracteriza-se por um mau odor, uma vez que provêm da decomposição da matéria orgânica. Para
eliminar este impacte ambiental negativo, o ar deve ser desodorizado através de um processo conjunto
de lavagem e de biofiltração. O ar sofre regeneração diversas vezes ao dia e o biofiltro compõe-se
essencialmente por cascas de pinheiro, raízes de madeira, argilas e areias (Puna, 2008).
Um processo de compostagem divide-se normalmente nas seguintes etapas: (i) pré-tratamento
(referido anteriormente); (ii) preparação do material estruturante; (iii) mistura; (iv) compostagem; (v)
afinação. Para que o processo ocorra da melhor forma é muito importante a quantidade de materiais
fermentáveis, mas também a existência de materiais inorgânicos (e.g. terra, vidro e metais), uma vez
que estes possuem uma grande percentagem de substâncias alcalinas que podem neutralizar os ácidos
gerados durante o processo de decomposição. Outros factores que ajudam a aferir a evolução do
processo de compostagem são o cheiro, a cor, a textura ou granulometria, pois dão indicações sobre o
estado e condições de evolução do composto.
14
A duração do processo de compostagem, lento ou acelerado, varia com a tecnologia que se utiliza e
com a maturidade requerida para o composto. O tipo de afinação realizada depende da utilização final
do composto, das condições de mercado e das obrigatoriedades legais. Este processo permite efectuar
a separação de materiais recicláveis, que não foram anteriormente segregados, e de rejeitados de
pequenas dimensões. Também nesta etapa é possível recolher separadamente poeiras (Puna, 2008).
Qualquer estacão de compostagem necessita de um aterro sanitário de apoio, quer para a deposição
dos resíduos não compostáveis nem recicláveis, quer para a deposição de emergência – quando de
uma eventual paragem por avaria ou por manutenção prolongada da instalação. É de salientar que o
tratamento de resíduos por compostagem possui a vantagem de obter um produto final com
características que possibilitam a sua utilização como correctivo orgânico, sendo um fertilizante que se
destina, sobretudo, a fornecer matéria orgânica. A esta vantagem adicionam-se ainda benefícios
sanitários, económicos e ambientais, se o tratamento for correctamente operado.
A decomposição dos resíduos orgânicos é também possível através de um processo anaeróbio, que se
denomina biometanização, ou mais vulgarmente conhecido por digestão anaeróbia (DA). Esta
actividade ocorre, como o nome indica, na ausência de oxigénio (O2), num sistema fechado (digestor).
Os principais produtos que decorrem deste processo são o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4),
constituintes do biogás. O biogás obtido pode ser utilizado para a produção de energia eléctrica,
aquecimento ou abastecimento de redes de gás municipais. Dependendo da composição do substrato,
pode produzir-se normalmente cerca de 200 m3 de biogás por tonelada de fracção orgânica digerida
(Martinho, 2007).
A estabilização da matéria orgânica dá-se de forma lenta, a temperaturas não muito elevadas, e o
resíduo obtido deve ser tratado posteriormente para ser considerado um composto de qualidade
estável, podendo acontecer através de uma decomposição aeróbia (i.e. compostagem).
2.2 Gestão de Lixiviados
Os lixiviados, ou águas lixiviantes, podem ser definidos como o líquido que percolou pelos resíduos
sólidos e extraiu substâncias suspensas e dissolvidas. As águas lixiviantes arrastam consigo produtos
em decomposição e substâncias quimicamente activas que podem atingir um curso de água ou lençol
freático e, consequentemente, causar graves problemas ambientais. De modo a minimizar estas
consequências ambientais, os lixiviados provenientes do tratamento e deposição dos resíduos, devem
ser convenientemente contidos, recolhidos, tratados e monitorizados. Para o efeito, as UTMB devem
incluir no seu sistema a instalação de uma estação de tratamento de águas lixiviantes (ETAL), com
capacidade para tratar os lixiviados e as águas residuais, provenientes das suas infra-estruturas e
15
instalações de apoio (incluindo as do aterro), como sejam, as unidades de triagem, lavagem de
equipamento mecânico, laboratório e dos sanitários.
Os sistemas convencionais utilizados para o tratamento dos lixiviado são semelhantes aos métodos de
tratamento tradicionais utilizados para as águas residuais urbanas. No entanto, dada a enorme variação
da quantidade e qualidade dos lixiviados ao longo do tempo, e ao facto de estes aprestarem maiores
índices de carga comparativamente aos efluentes domésticos, as ETAL são por norma concebidas com
maior flexibilidade e robustez, face às habituais ETAR. Independentemente dos processos que têm
lugar numa ETAL, deve existir um sistema de drenagem e captação dos lixiviados composto
essencialmente pelos seguintes elementos: (i) valas de drenagem de águas lixiviantes, principais e
secundárias (que atravessam as principais); (ii) valetas de recolha/desvio de águas pluviais (sistema
separativo de águas pluviais); (iii) tanques de captação, para colectar as águas lixiviantes e
escorrências para posterior encaminhamento para lagoa ou tanque de regularização e homogeneização.
Para além do sistema de drenagem, é necessária a existência de uma lagoa ou tanque disposta a
montante da ETAL, para promover a regularização e homogeneização do caudal em excesso decorrente
de situações de pluviosidade irregular e/ou intensa, pelo que a sua dimensão depende fortemente das
condições de afluências das águas pluviais. No dimensionamento da ETAL a implantar, deverá ainda ser
considerado um factor temporal, que resulta do facto da decomposição completa dos resíduos
depositados em aterro poder durar dezenas de anos, devido essencialmente às condições prevalecentes
nos aterros (e.g. pouca humidade, taxas de compactação muito elevadas), pelo que a produção de
biogás e lixiviados se pode prolongar por muitos anos após o encerramento do aterro.
As águas lixiviantes resultantes dos processos de tratamento dos resíduos em UTMB, assim como da
posterior deposição em aterro, devem ser totalmente tratados no local, e a qualidade do lixiviado
tratado (i.e. efluente tratado) terá de garantir o cumprimento das normas de descarga estabelecidas na
legislação vigente.
16
2.3 Processos de Produção, Tratamento e Armazenamento do Biogás
2.3.1 Digestão anaeróbia
O processo biológico na fermentação anaeróbia é altamente complexo, mas, simplificadamente, poderá
ser resumido a três fases principais: uma primeira fase, na qual as bactérias hidrolíticas2 transformam
as moléculas orgânicas complexas em moléculas mais simples como açúcares e ácidos gordos; numa
segunda fase, onde as moléculas resultantes da anterior transformação são convertidas em acetato,
hidrogénio, dióxido de carbono e água; e uma terceira e última fase, em que as bactérias
metanogénicas3 reagem com o acetato e o hidrogénio, daí resultando a produção de metano (ERSUC,
2010).
Figura 2.7. Diagrama do processo biológico associado à digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000)
A produção de metano durante a digestão anaeróbia da matéria orgânica biodegradável depende da
quantidade e do tipo de material adicionado ao sistema. Um processo de tratamento por digestão
2 Bactérias hidrolíticas: bactérias responsáveis pela reacção química de hidrólise; Hidrolização ou hidrólise – dupla decomposição entre determinado composto e a água, com ruptura das moléculas desta em hidrogénio (H) e Hidroxila (OH). 3 Relativo a metanogênese, designação biológica que exprime a etapa final no processo global de degradação anaeróbica de compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono que é efectuada pelas Archaebacterias metanogênicas.
Resíduos orgânicos Hidratos de Carbono, Proteínas,
Gorduras
Hidrolização
Fermentação
Ácidos Gordos
Moléculas Orgânicas Solúveis Açúcares, Aminoácidos, Ácidos gordos
H2 + CO2 Acetato
CH4 + CO2
Metanogênese
17
anaeróbia tem na tecnologia uma forma de adaptação a diferentes necessidades processuais. As
melhores técnicas disponíveis (MTD) aplicadas nos processos de DA descrevem-se da seguinte forma:
Processo em uma ou duas fases
O processo anaeróbio poderá ser considerado em uma ou duas fases em consequência das
diferentes formas de adaptação do processo biológico, nomeadamente com a hidrolização da
fracção orgânica anterior à alimentação do bio-reactor4. A aplicação do processo de DA em
duas fases implica a utilização de dois reactores separadamente, um para a fermentação e
outro para a acetogénese5/metanogênese. Estes reactores encontram-se dispostos em série,
permitindo a optimização independente de cada fase do processo da digestão. Os benefícios
estão associados ao facto dos microrganismos acidogénicos e metanogénicos possuírem
diferentes requisitos nutricionais, características fisiológicas, pH óptimo e cinética de
crescimento. Com a separação de fases, as reacções de hidrólise, fermentação e acidificação
ocorrem no primeiro reactor, enquanto as reacções de acetogénese e metanogênese ocorrem
predominantemente no segundo reactor.
Processo por via húmida ou por via seca
Um outro factor relevante na selecção da tecnologia a aplicar é o teor de humidade dos
resíduos. O processo de tratamento anaeróbio deverá estar adaptado às características dos
resíduos a processar. O tratamento anaeróbio numa gama de humidade entre 60% e 80%
poderá ser denominado processo por via seca, enquanto que o tratamento anaeróbio numa
gama de humidade superior a 85% poderá ser denominado processo por via húmida. Estes
intervalos apresentam implicações a nível tecnológico e económico: uma maior percentagem de
sólidos propicia a utilização de reactores mais pequenos e de menor investimento, enquanto
que uma maior percentagem de água possibilita melhores condições de mistura, no entanto,
implica maior necessidade de consumo de energia e maiores reactores para a mesma
quantidade de resíduos.
Processo mesofílico ou termofílico
Existem duas gamas de temperatura, nas quais é possível o desenvolvimento das bactérias
metanogénicas. A gama de temperaturas próximas dos 35°C denomina-se gama mesofílica; a
gama de temperaturas próximas dos 55°C denomina-se gama termofílica. O aquecimento da
massa em digestão é conseguido através de permutadores de calor, que deverão promover
uma transferência eficiente de calor à massa em digestão. O calor é disponibilizado aos
4 Unidade física onde a acção das bactérias é induzida e acelerada para transformar e estabilizar a matéria orgânica. Com a degradação da matéria orgânica vai ocorrer a formação de biogás. 5 Processo biológico em que bactérias anaeróbias produzem acetato a partir de diversas fontes de energia (como o hidrogénio e o dióxido de carbono).
18
permutadores por intermédio de um fluido, geralmente água, aquecido através dos circuitos de
refrigeração dos gases de escape, do motor e do óleo do motor de combustão de biogás, ou
gerado em caldeiras que utilizam o biogás como combustível. Para manter a temperatura de
digestão, é necessário dotar exteriormente o DA de um isolamento térmico que permita
minimizar as perdas térmicas do sistema.
Sistema descontínuo (Batch) ou contínuo
Os reactores anaeróbios convencionais podem operar em modo contínuo, descontínuo ou semi-
continuo. No processo descontínuo também conhecido por Batch, a matéria orgânica é
introduzida na sua totalidade no interior do reactor, ficando retida durante um determinado
período de tempo até ao final do processo de degradação. No processo contínuo a alimentação
é introduzida de forma continua enquanto na semi-continua é introduzida de modo
intermitente. A operação em modo contínuo e semi-contínuo são preferíveis, uma vez que
permitem o crescimento constante dos microrganismos através do controlo do caudal de
alimentação. Nesse sentido as reacções ocorrem simultaneamente produzindo biogás de forma
contínua.
Figura 2.8. Sistema de digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000)
Dada a panóplia de parâmetros que influenciam o seu funcionamento, a DA necessita quer de um
elevado controlo dos diversos factores (e.g. temperatura, ph e emissões), como de uma maior
tecnologia relativamente à maior parte dos processos de compostagem.
2.3.2 Biogás
O biogás é um dos produtos resultantes da degradação anaeróbia da matéria orgânica, e é constituído
por uma mistura de componentes, entre as quais se destacam o metano (CH4) cuja concentração pode
variar entre os 50 % e 75 %, o dióxido de carbono (CO2) entre 20 % e 45 %, o sulfídrico (H2S) sendo o
19
seu teor em função do teor em sulfato do substrato, o hidrogénio (H) cerca de 2 %, o azoto (N2),
humidade e outros componentes (GTB/CCE, 2000).
Em condições normais de pressão e temperatura (PTN), ou seja, a uma pressão de 1 atm e a uma
temperatura de 0 ºC, o metano puro apresenta um PCI de 9,44 kWh/m3. O biogás com um teor de
metano entre 50% e 75% terá um PCI entre 4,72 kWh/m3 e 7,55 kWh/m3. Um m3 de biogás com cerca
de 70% de metano apresenta uma equivalência energética a 6,5 kWh, correspondente a 0,6 litros de
gasóleo ou 1,6 kg de lenha, não considerando eficiências de conversão (GTB/CCE, 2000).
O metano, principal componente do biogás, não tem cheiro, cor ou sabor, sendo atribuído aos outros
gases presentes o ligeiro odor de alho ou de “ovo podre”. Porém, o metano é um dos gases
identificados pelo protocolo de Quioto como sendo responsável pelo aumento global do efeito de
estufa. Os gases de efeito de estufa (GEE) considerados têm propriedades diferentes, o que torna
alguns gases consideravelmente mais nefastos em termos de efeito de estufa de que outros. No quadro
2.1. indicam-se as diferentes contribuições destes gases para o efeito de estufa.
Tabela 2.1: Caracterização dos GEE identificados pelo protocolo de Quioto [COP6, 1998]
Gases de Efeito de Estufa (GEE)
Potencial para o aquecimento global
(CO2eq)
Concentração atmosférica global (ppm)
Contribuição para o efeito de estufa em 1999
Dióxido de carbono (CO2) 1 365 81%
Metano (CH4) 23 1,745 9%
Óxido de azoto (N2O) 296 0,314 8%
Hidrofluorocarbono (HFC) 120 – 12000 -
2% Perfluoradocarbono (PFC) 5 700 – 11900 40*10-12
Hexafluoretode enxofre
(SF6)
22200 -
Fonte: NOAA -National Oceanic and Atmospheric Administration USA
O metano é um absorvedor de radiação extremamente eficaz, contudo a sua concentração na
atmosférica é significativamente menor do que a do CO2 e a sua vida na atmosfera é também
relativamente curta (10-12 anos), comparativamente com alguns dos outros gases (i.e. CO2, N2O, CFC),
sendo que tem tanto de fontes naturais como antropogénicas6 (NOAA, 2010). Nos últimos 50 anos, as
actividades humanas, tais como o cultivo de arroz, a criação de gado e sobretudo a deposição de RSU
6 Este termo é muitas vezes utilizado no contexto de externalidades ambientais na forma de resíduos químicos ou biológicos que são produzidos como subprodutos de
actividades humanas. Por exemplo, é largamente aceito que o aumento de dióxido de carbono na atmosfera com origem antropogênica é o factor principal por detrás das
alterações climáticas.
20
com RB em aterro, têm contribuído para o aumento a concentração deste gás (NOAA, 2010). As
primeiras medições de concentração do metano na atmosfera, reportam-se ao final da década de
1970s, e desde 1978 a sua concentração (1,52 ppm), registou um aumento gradual de 1% ao ano até
1990, tendo-se verificado desde então uma estagnação da concentração. A concentração atmosférica
actual é de aproximadamente 1,77 ppm, não existindo consenso científico sobre as razões que
justificam esta situação de estagnação que se mantém desde 1990 (NOAA, 2010).
A Directiva Europeia 1999/31/CE relativa à deposição de resíduos em aterros, impõe que o biogás seja
recuperado dos aterros destinados a resíduos não perigosos. O biogás produzir-se-á em qualquer
circunstância, e desaparecerá na atmosfera se não for recuperado e utilizado energeticamente. Em todo
o caso, nas situações em que não seja viável o aproveitado energeticamente, o biogás recuperado
deverá ser queimado.
Em virtude do anteriormente exposto, pode-se concluir que o metano tem um peso significativo na
contribuição para o efeito de estufa. Através da utilização do biogás para fins energéticos, consegue-se
uma melhoria das condições ambientais, reduzindo-se por um lado, a emissão de metano para a
atmosfera e simultaneamente contribuindo também para a qualidade ambiental das zonas envolventes,
uma vez que os componentes causadores de odores desagradáveis, particularmente os compostos de
enxofre, são extraídos e destruídos durante a combustão.
2.3.3 Depuração do biogás
Todas as utilizações de biogás requerem a sua depuração, de modo a que a sua qualidade seja
compatível com as exigências mínimas dos equipamentos de valorização de biogás, nomeadamente os
motores, caldeiras e pilhas de combustível. Este tratamento permite ainda que seja aumentado o seu
poder calorífico, procurando que a sua qualidade seja equiparável à de gases mais nobres, como o gás
natural. Em todo o caso, as necessidades de depuração do biogás serão determinadas pela aplicação
prevista. Na maioria dos casos, o único tratamento necessário consiste na remoção de vapor de água e,
eventualmente, de sulfureto de hidrogénio (H2S) e dióxido de carbono (CO2). A remoção de sulfureto de
hidrogénio do biogás é particularmente importante para prevenir a corrosão dos equipamentos do
sistema de cogeração e a formação de atmosferas tóxicas.
As melhores técnicas disponíveis (MTD) para a remoção de sulfuretos de hidrogénio são: (i) passagem
do biogás por granulado de óxido de ferro; (ii) adição de cloreto férrico aos resíduos em digestão; (iii)
oxidação biológica com adição de ar ou oxigénio ao biogás; (iv) biofiltro; (v) adsorção7 em carvão
activado; (vi) lavagem com água ou com hidróxido de sódio.
7 Fenómeno químico de que resulta acumulação de um gás ou de soluto da superfície de um gás.
21
Os dois primeiros sistemas tiram partido do facto do sulfureto de hidrogénio reagir facilmente com
óxidos e hidróxidos de ferro, formando sulfuretos de ferro. A remoção biológica de gás sulfídrico do
biogás baseia-se na sua oxidação por bactérias da família Thiobacillus8, que utilizam o dióxido de
carbono do biogás para satisfazer as suas necessidades de carbono. A lavagem do biogás com água é
um método físico de absorção, considerado apenas quando se pretende a remoção simultânea de CO2.
Normalmente, à saída dos digestores, o biogás apresenta-se saturado em vapor de água que pode
condensar ao entrar em contacto com superfícies mais frias, contribuindo para a obstrução de
canalizações e para a deterioração de outros equipamentos, uma vez que a humidade contribui para a
aceleração das reacções de corrosão. A remoção de condensados pode ser conseguida através da
instalação de condensadores e purgas nos pontos mais baixos do circuito de transporte do biogás,
sendo que todas as canalizações horizontais deverão ter uma inclinação mínima de 1% em direcção aos
sistemas de purga.
2.3.4 Armazenamento do biogás
Devido fundamentalmente à variação da carga orgânica dos RB processados nos reactores anaeróbios,
a produção de biogás pode sofrer oscilações muito significativas ao longo do dia. De forma a minimizar
o impacto deste fenómeno, é comum proceder ao seu armazenamento temporário num gasómetro,
permitindo deste modo gerir a sua utilização com maior flexibilidade.
O armazenamento de biogás evita, por um lado, a sua queima desnecessária quando a produção for
superior às necessidades da instalação, e permite, por outro, que a produção de energia eléctrica para
consumo interno se concentre nos períodos do dia em que o custo de energia eléctrica adquirida à rede
nacional é mais elevado, maximizando a utilização dos recursos internos. Para além da função de
equilibrar o fluxo de biogás, os gasómetros permitem a homogeneização da qualidade do gás,
proporcionando um caudal constante, em qualidade e quantidade, aos sistemas utilizadores (GTB/CCE,
2000).
Nos gasómetros de baixa pressão, o biogás é mantido a uma pressão inferior a 50 mbar. O sistema
mais generalizado consiste no armazenamento numa tela plástica flexível, exterior ao digestor, com
configuração esférica ou de cilindro vertical ou horizontal. Podem ser utilizados materiais plásticos como
o PEAD, PEBD e polipropileno (PP), entre outros, sendo necessária a instalação de uma cobertura para
abrigar da intempérie e da exposição solar e para proteger contra eventuais danos físicos causados por
roedores e pássaros. Os gasómetros de tela não conseguem, simultaneamente, alterar o seu volume e
8 Bactéria quimiolitotrófica, ou seja, a sua fonte de energia provem da oxidação de compostos inorgânicos como o ferro.
22
manter a pressão do gás constante, pelo que se torna necessário instalar ventiladores que promovam o
transporte do biogás até ao equipamento de utilização. O gasómetro constitui uma ferramenta muito
importante para a gestão eficaz do sistema de cogeração, na medida em que o armazenamento do
biogás permite equilibrar consumos e fazer face a períodos de escassez.
Como medida de segurança o sistema deverá integrar um circuito de bypass entre o gasómetro e os
equipamentos de cogeração, por forma a assegurar o desvio e posterior queima do biogás excedente
ou sempre que este não apresente qualidade compatível com a sua valorização, ou quando os
equipamentos de cogeração se encontrem fora de serviço.
2.4 Valorização Energética do Biogás através de Sistemas de
Cogeração
2.4.1 Cogeração – Definição e retrospectiva histórica
Cogeração de energia pode ser definida como um processo termodinâmico no qual ocorre a produção
simultânea e sequencial de energia eléctrica ou mecânica, e energia térmica útil, a partir de uma única
fonte de energia primária. Ou seja, além da energia eléctrica ou mecânica, ocorre o aproveitamento
para fins úteis, de parte da energia térmica rejeitada, através de um sistema de recuperação de calor.
Na documentação anglo-saxónica é hábito utilizar a designação combined heat and power (CHP) que é
sinónima de co-generation. (COGEN, 2001)
Este processo de produção e utilização combinada de calor e electricidade, permite um aproveitamento
de mais de 70% da energia térmica proveniente dos combustíveis utilizados nesse processo (COGEN,
2009). Distingue-se da produção convencional de energia eléctrica com combustíveis fosseis, dado que
nesta se desperdiça uma parte muito significativa do calor resultante da combustão - normalmente
mais de 60% (COGEN, 2009).
Na geração de electricidade convencional acresce um outro aspecto penalizante, que resulta do facto de
cerca de 5-10% das perdas estarem associadas com o transporte e distribuição de electricidade de
centros electroprodutores relativamente remotos através da rede eléctrica (e.g. AT e MAT). Estas
perdas são mais significativas quando se trata de electricidade entregue a pequenos consumidores
(COGEN, 2009). As unidades de cogeração estão geralmente localizadas tão próximo quanto possível do
local onde o calor é consumido e, idealmente, são concebidas à medida das necessidades locais de
calor útil. No caso das centrais de TMB de RSU em que o processo de estabilização anaeróbia decorra
nos regimes mesofílico ou termofílico, será necessário fornecer calor ao sistema para manter a
23
temperatura de funcionamento do digestor, pelo que o fornecimento de energia térmica ao digestor
deverá ter prioridade sobre as outras utilizações.
O facto das unidades de cogeração estarem implantadas próximo das instalações consumidoras de
energia térmica – e de energia eléctrica – permite que se minimizem também as perdas de calor
através dos seus circuitos. Deste modo, com o aproveitamento do calor gerado, a eficiência de uma
unidade de cogeração pode atingir valores superiores a 85% (COGEN, 2009). Por outro lado, a
electricidade gerada pela unidade de cogeração é normalmente utilizada localmente., o que permite ter
perdas de transmissão e distribuição insignificantes, oferecendo assim uma economia de energia que
varia entre 15-40%, quando comparado com o fornecimento de electricidade e calor a partir de centros
electroprodutores e caldeiras (IEA, 2010).
As soluções técnicas a utilizar em esquemas de cogeração devem maximizar as poupanças de energia
primária, o que se consegue privilegiando a componente de produção de energia eléctrica. A figura 2.6.
ilustra o princípio subjacente à cogeração comparando-o com a produção convencional de energia
eléctrica e térmica.
Figura 2.9. Análise comparativa de rendimentos entre um sistema convencional de produção de energia e um sistema de cogeração. (Fonte: COGEN, 2009).
Os primeiros sistemas de cogeração apareceram nos EUA, no início do século XX, quando o
fornecimento de energia eléctrica pelas grandes centrais era ainda escasso o que obrigava aos
consumidores de médio e grande porte a gerar toda energia eléctrica necessária para os seus processos
de produção. Essa situação manteve-se mais ou menos inalterada até a década de 40 fazendo com que
os sistemas de cogeração representassem cerca de 50% da produção de energia eléctrica nos EUA.
24
Seguiu-se um período em que a produção de electricidade passou a seguir uma lógica de planeamento
centralizado dando lugar à proliferação dos grandes centros electroprodutores fazendo com que a
energia eléctrica se torna-se barata e abundante, motivando um desinteresse pelos sistemas de
cogeração. Tal impacto resultou que no início da década de 70 do século XX, a energia eléctrica gerada
por sistemas de cogeração caísse para 3% da produção eléctrica norte-americana.
No entanto esse quadro mudou com o primeiro choque do petróleo em 1973 e foi reforçado com o
segundo choque em 1978. Diversos países, incluindo os estados membros da UE, criaram programas
para reduzir o consumo e a dependência do petróleo importado. Actualmente as centrais de cogeração
voltam a assumir um papel fundamental no sistema electroprodutor mundial, uma vez que continuam a
ser uma das medidas mais eficazes de eficiência energética que é possível implementar no âmbito da
produção de energia útil.
A Directiva Europeia 2004/8/CE relativa à promoção da cogeração na UE, define o conceito de
cogeração do seguinte modo:
“A cogeração de elevada eficiência é definida na presente directiva pela poupança de
energia que é obtida com a produção combinada de calor e electricidade, em comparação
com a produção separada. Uma poupança de energia superior a 10 % permite a
classificação na categoria de «cogeração de elevada eficiência». Para maximizar a poupança
de energia e evitar que a mesma se perca, há que dar a maior atenção às condições de
funcionamento das unidades de cogeração”.
A cogeração tem uma longa história de uso em vários tipos de indústria, especialmente nas indústrias
de papel e produtos químicos a granel, que se caracterizam pelos enormes consumos energéticos, tanto
de calor como de electricidade. Nos últimos anos, a maior disponibilidade e maior escolha de tecnologia
adequada fez com que a cogeração se tornasse atractiva e funcional para uma ampla gama de
aplicações, que incluem as indústrias de processo (e.g. centrais de TMB de RSU), áreas comerciais e de
edifícios públicos e os regimes de aquecimento urbano, que apresentam uma necessidade considerável
de calor.
2.4.2 Os benefícios da cogeração
Uma unidade de cogeração bem concebida e que opere nas condições projectadas, proporcionará
sempre uma melhor eficiência energética comparativamente aos centros electroprodutores, e
consequentemente, permitirá reduzir de forma directa o consumo e os custos com a energia. Como
apenas é utilizado um combustível para gerar calor e electricidade, a poupança resultante dependerá
sempre do diferencial entre o preço do combustível utilizado como energia primária e o preço da
energia eléctrica fornecida pela rede local. O promotor como produtor-consumidor tem ainda a
25
possibilidade de vender o excedente de energia eléctrica gerada para a rede, beneficiando de tarifários
atractivos.
No entanto, embora a rentabilidade da cogeração resulte em geral da sua electricidade barata, o seu
sucesso depende do aproveitamento da energia térmica produzida. Deste modo, o primeiro critério na
concepção destas unidades assenta na sua adequação às necessidades locais de calor útil. A COGEN
Portugal, considera que quando as necessidades permanentes de calor útil ultrapassarem as
4.500 h/ano, o recurso à cogeração será uma opção adequada e com potencial de exploração. Por esta
razão, a cogeração pode ser vista principalmente como uma fonte de calor, com a electricidade como
um subproduto (IEA, 2010).
Partindo dos pressupostos de optimização descritos atrás (i.e. critério das necessidades de calor), os
principais benefícios da cogeração podem ser os seguintes:
• Aumento da eficiência de conversão e utilização de energia;
• Diminuição das emissões de GEE para a atmosfera, particularmente do CO2, contribuindo assim
para o cumprimento das metas assumidas nos protocolos de Quioto e de Copenhaga;
• Grandes economias de custo de operação, proporcionando competitividade adicional nos
sectores industriais e comerciais, permitindo ainda disponibilizar o calor disponível para
utilização doméstica (local);
• Uma oportunidade para se avançar no sentido da descentralização do sistema de produção de
energia eléctrica, projectando instalações industriais que atendam as necessidades dos
consumidores locais, proporcionando níveis elevados de eficiência, evitando perdas de
transmissão e aumentando da flexibilidade no uso do sistema;
• Reforço da segurança local e geral de abastecimento - a produção local, através da cogeração,
pode reduzir o risco dos consumidores ficarem sem abastecimento de electricidade e/ou de
aquecimento. Além disso, em resultado da redução do consumo de energia primária
proporcionado pela cogeração, é atenuada a dependência das importações - um dos principais
desafios para o futuro energético da Europa;
• Promoção da liberalização dos mercados de energia.
A Agência Internacional de Energia (IEA) identifica, também, a cogeração como um instrumento
fundamental colocado à disposição dos decisores políticos para alcançar a necessária redução de
emissões de dióxido de carbono no sector energético.
2.4.3 Descrição das tecnologias - Ciclo de cogeração
Existem vários equipamentos destinados à conversão de energia que podem ser utilizados em centrais
de cogeração. Um dos primeiros critérios a ter em conta aquando da selecção dos equipamentos mais
adequados à produção de energia, deverá ser o rácio entre a energia eléctrica e a energia térmica
26
geradas que é específico do equipamento empregue (COGEN, 2009). Com efeito, e tal como referido
anteriormente, este rácio deverá estar ajustado às necessidades das instalações ou dos mercados a que
a energia eléctrica e térmica são fornecidas.
Uma instalação de cogeração é normalmente composta por quatro elementos básicos: (i) um motor
primário (motor ou unidade do sistema); (ii) um gerador de electricidade, (iii) um sistema de
recuperação de calor, (iv) e um sistema de controlo e monitorização. O primeiro motor, durante a
condução da electricidade gerador, cria calor utilizável que pode ser recuperado. As unidades de
cogeração são classificadas pelo tipo de aplicação, força motriz e combustível utilizado.
Teoricamente, quase todos os combustíveis são adequados para a cogeração, embora actualmente
predomine a utilização do gás natural nos novos sistemas. Outras fontes de combustível comuns
incluem combustíveis fósseis, combustíveis com base comercial (e.g. carvão, diesel), RSU e de
biomassa. Algumas tecnologias de cogeração permitam a utilização de múltiplos combustíveis,
proporcionando uma valiosa flexibilidade perante momentos de crescente insegurança e volatilidade do
preço do combustível (IEA, 2010).
As tecnologias de produção combinada de energia térmica e eléctrica mais comummente utilizadas
incluem: (i) motores alternativos (em ciclo Diesel ou em ciclo Otto – alimentados com combustíveis
gasosos com gás natural, biogás ou propano); (ii) pilhas de combustível (geram electricidade através de
um processo electroquímico); (iii) turbinas a gás (geralmente consumindo Gás Natural); (iv) turbinas a
vapor (geram electricidade pela expansão de vapor produzido numa caldeira). Do leque de tecnologias
disponíveis para a cogeração, as que melhor se enquadram na UTMB de Aveiro são os motores
alternativos e as pilhas de combustível, cujo funcionamento se descreve em seguida:
I. Motores Alternativos
A tecnologia dos motores alternativos é a que melhor se enquadra na utilização do biogás como
combustível. O seu funcionamento resume-se à queima de uma mistura ar/combustível dentro de um
cilindro equipado com um pistão, o qual aproveita a libertação da força expansiva dos gases de
exaustão e a transforma em energia mecânica. Com um alternador acoplado (i.e. gerador), esta energia
mecânica é convertida em electricidade. A maior parte da energia térmica produzida encontra-se nos
gases de exaustão.
A utilização dos motores de ciclo Otto e Diesel com biogás requer a introdução de algumas alterações,
para garantir um funcionamento eficiente e duradouro. Assim, nos motores de ciclo Otto, a principal
alteração prende-se com a regulação do carburador para uma mistura biogás/ar de características mais
pobres, podendo, também, ser necessária a alteração dos tempos de ignição. De um modo geral, a
eficiência de conversão de biogás em energia eléctrica dos grupos motor-gerador varia entre 25 - 38%
27
relativamente à energia inicialmente presente no biogás. Quanto à temperatura dos gases de exaustão
dos motores esta situa-se entre os 300 e os 400ºC (COGEN, 2001).
De modo a preservar a sua integridade, os motores e o seu óleo lubrificante necessitam de sistemas de
refrigeração que permitam dissipar o calor gerado pela combustão, que de outro modo conduziriam à
deformação e “gripagem” dos órgãos do motor. Este aspecto fornece uma fonte de calor que pode ser
recuperado. Os sistemas que permitem recuperar o calor de um motor alternativo, integram o circuito
de arrefecimento da água de refrigeração do motor, o circuito de arrefecimento do óleo lubrificante e o
sistema de recuperação de calor dos gases de escape. O rendimento máximo dos motores alternativos
(e.g. ciclo Diesel) pode atingir os 35 %, o que significa que cerca de 65 % da energia é dissipada nos
gases de escape e pelo sistema de refrigeração. Apresenta-se esquematizada na figura 2.7. uma
solução de cogeração baseada em motores alternativos:
Figura 2.10. Diagrama funcional e um sistema cogeração com motores alternativos de combustão interna. (Fonte: COGEN,2009)
II. Pilhas de combustível
As pilhas de combustível são compostas pela associação de várias células de combustível em série que
produzem electricidade através de um processo electroquímico em que o hidrogénio, ou um
combustível que o contenha (e.g. gás natural, biogás, metanol, etc.), reage com o oxigénio do ar para
produzir vapor de água e uma corrente eléctrica. O uso destes combustíveis obriga muitas vezes a um
pré-tratamento – Process Reforming - que leva à obtenção de hidrogénio puro que irá alimentar a pilha
de combustível. O rendimento eléctrico desta tecnologia é bastante elevado, dado que prescinde da
conversão intermédia de energia química do combustível em energia mecânica e só depois em energia
eléctrica, como acontece nos grupos geradores com máquinas térmicas (i.e. turbinas e motores).
28
Existem vários tipos de pilhas de células de combustível, sendo o seu funcionamento básico idêntico.
Assim, todas têm dois eléctrodos, um ânodo e um cátodo, separados por um material denominado
electrólito. Na maioria das pilhas de células de combustível o ânodo é alimentado com hidrogénio, onde
se ioniza gerando protões e electrões. Os protões atravessam o electrólito para chegar ao cátodo,
entretanto os electrões circulam por um circuito externo – produzindo uma corrente eléctrica na rede
externa – indo para o cátodo da célula de combustível. No cátodo, os electrões, os protões e o oxigénio
reagem formando água. O processo electroquímico processa-se basicamente em três etapas:
1. A reacção electroquímica ocorre quando o ânodo (eléctrodo negativo) de cada célula é exposto
ao H2. Junto ao ânodo ocorre a oxidação do H2 com formação de dois protões (2H+) que vão
atravessar o electrólito, e dois electrões que se vão deslocar no circuito exterior.
H2 → 2H
+
+ 2e 2. Junto ao cátodo (eléctrodo positivo) o oxigénio, que é absorvido do ar, sofre uma redução ao
receber electrões por parte do eléctrodo vindos do circuito externo. Este movimento de cargas
vai gerar a produção de corrente eléctrica.
O2 + 2e → 2 O
2-
3. A nível do electrólito existem iões positivos (H+) e negativos (O2-) provenientes das reacções
que ocorrem a nível da interface dos eléctrodos. Estes iões ligam-se entre si, através de um
processo químico, para formar a água.
2 H+
+ O 2-
→ H2O
A reacção química global do processo é a seguinte:
H2 + 1/2O
2 → H
2O + energia eléctrica (DC) + Calor
A figura 2.8. representa o esquema simplificado dos processos que ocorrem no interior de uma célula
de uma pilha de combustível.
Figura 2.11. Processo electroquímico no interior das células (Fonte: Carvalho, 2009).
29
Trata-se de uma tecnologia que possui um enorme potencial de aplicação, uma vez que
comparativamente a outras tecnologias tradicionais de produção, proporciona uma elevada eficiência
(mesmo para potências baixas) e reduzidas emissões de ruído. É a tecnologia de excelência na
preservação do ambiente, pois mesmo utilizando um combustível fóssil assinalam-se vários benefícios:
(i) não originam a formação dos óxidos de enxofre e azoto responsáveis pelas chuvas ácidas; (ii) não
libertam partículas poluentes que ponham em risco a qualidade do ar; (iii) nenhum hidrocarboneto é
derramado durante a sua operação normal.
É também considerada uma tecnologia revolucionária, por apresentar bons índices de qualidade de
energia, e permitir um funcionamento contínuo sem interrupção durante um número de horas bastante
superior ao das tecnologias tradicionais. As instalações poderão fazer o uso efectivo de calor, usando
aquela energia que se liberta aumentando a eficiência do sistema. As pilhas de combustível são uma
tecnologia em desenvolvimento com um elevado potencial energético, contudo os custos com a sua
produção, distribuição e armazenagem de hidrogénio constituem um forte entrave à proliferação desta
tecnologia. Outras barreiras apontadas são a falta de experiência em termos de durabilidade ao longo
do tempo da maior parte destas tecnologias e a necessidade de se estabelecer uma infraestrutura de
apoio ao seu aperfeiçoamento.
2.4.4 Entrega da energia eléctrica excedente à rede pública
Um dos principais benefícios associados à produção de energia no local é a possibilidade de vender o
excedente da electricidade gerada à rede pública, traduzindo-se num fluxo de receitas adicional. Por
outro lado, a crescente necessidade da gestão dos custos com a energia, questões de segurança no
abastecimento e os vários subsídios de incentivo à produção descentralizada fazem com que o
investimento em cogeração seja uma opção atractiva. Contudo, é um investimento de capital
relativamente elevado, e a sua rentabilidade pode ser condicionada pela sua vulnerabilidade às
oscilações dos preços da energia e do diferencial entre o preço do combustível utilizado pela unidade de
cogeração (i.e. energia primária), e o valor da electricidade e do calor que é gerado.
Seguindo os princípios de liberdade de acesso às actividades de produção e distribuição de energia
eléctrica, estabelecidos na Directiva 96/92/CE, de 19 de Dezembro, foi criado em Portugal o Mercado
Interno de Electricidade (MIE) através da definição de um Sistema Eléctrico Nacional (SEN) baseado na
coexistência de um Sistema Eléctrico de Serviço Público (SEP) – Mercado Regulado – e de um Sistema
Eléctrico Independente ou não Vinculado (SENV) – Mercado Liberalizado. Paralelamente foi criada a
Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos (ERSE) para assegurar a regulação do sector. A ERSE
rege-se pelos seus Estatutos aprovados pelo Decreto-Lei n.º 97/2002, de 12 de Abril, no qual é definido
o enquadramento da sua actividade. A sua missão consiste na protecção dos interesses dos produtores-
consumidores em relação a preços, qualidade de serviço, acesso à informação e segurança de
abastecimento, fomentando a concorrência eficiente, nomeadamente no quadro da construção do
30
mercado interno da energia (MIE), garantindo às empresas reguladas o equilíbrio económico-financeiro
no âmbito de uma gestão adequada e eficiente, bem como a estimular a utilização eficiente da energia
e a defesa do meio ambiente.
O Decreto-Lei n.º 29/2006, de 15 de Março, veio estabelecer as bases gerais de organização e
funcionamento do serviço eléctrico nacional (SEM), classificando a produção de electricidade em regime
ordinário e em regime especial (PRE). Ao regime especial PRE corresponde a produção de electricidade
com incentivos à utilização de recursos endógenos e renováveis ou a produção combinada de calor e
electricidade. A figura 2.9. apresenta um diagrama sucinto do modo como actualmente está organizado
o sistema eléctrico nacional, com destaque para o enquadramento dado aos cogeradores no MIE.
Figura 2.12. Diagrama funcional do Mercado Interno de Electricidade. (Fonte: ERSE, 2010) Os diplomas que regulamentam a remuneração da energia eléctrica introduzida na rede,
nomeadamente o Decreto-Lei n.º538/99 de 13 de Dezembro, com as alterações introduzidas pelo
Decreto-Lei n.º313/2001 de 10 de Dezembro, descriminam ainda que a energia eléctrica introduzida na
rede do SEP deve ser gerada por instalações cujo valor mínimo de Rendimento Eléctrico Equivalente
(REE) seja superior a um valor de referência do rendimento de produção de electricidade. O valor de
REE está sujeito a alteração caso, em virtude de uma eventual auditoria energética à instalação de
cogeração, seja apurada uma variação superior a 0,05, passando a vigorar o valor apurado nessa
auditoria. Em todo o caso, se no decurso dessa auditoria o valor apurado for inferior a 0,45 a instalação
deixa de beneficiar do regime PRE.
A evolução do sistema tarifário de suporte à actividade de cogeração, deverá garantir que os incentivos
no contexto do sector eléctrico mantenham o estímulo adequado ao investimento nesta tecnologia, de
forma a preservar e optimizar os benefícios para o sector eléctrico. No seu cálculo são considerados os
custos evitados pelo SEP com o recebimento da energia eléctrica do produtor-consumidor e os
31
benefícios de natureza ambiental resultantes da maior eficiência da instalação de cogeração e do
combustível utilizado como fonte de energia primária. Com efeito, a remuneração compreende as
seguintes componentes: (i) componente fixa, proporcional à potência eléctrica injectada na rede em
período tarifário de ponta; (ii) componente variável, correspondente à energia eléctrica produzida a
partir do combustível primário e outros custos evitados, nomeadamente com redes a montante; (iii)
componente ambiental, que traduz a mais-valia da central de cogeração, em termos de emissões e de
eficiência energética.
Os tarifários de venda ao SEP da energia eléctrica produzida pelos cogeradores são regulados pela
ERSE, sob a tutela do Ministério de Economia, a qual estabelece por portaria os tarifários e os
respectivos períodos de vigência. A energia eléctrica produzida a partir de fontes de energia renováveis
(FER) é remunerada com base no conjunto de regras definido na legislação portuguesa, podendo ser
remunerada através do regime jurídico de produção combinada de calor e electricidade, definido pela
Portaria n.º 60/2002, de 15 de Janeiro, ou através do regime jurídico das centrais renováveis, definido
pelo Decreto-Lei n.º 225/2007, de 31 de Maio. Estes documentos legais definem um critério de
distinção em função dos regimes de funcionamento anual que é atribuído por um coeficiente Z9. No
caso da produção de energia eléctrica associada à digestão anaeróbia de RSU, esse coeficiente assume
o valor de 9,2 até se atingir o limite de uma potência instalada, a nível nacional, de 150 MW, descendo
para 3,8 quando forem superados os referidos limites de potência instalada.
Outro aspecto importante e que tem uma influência directa na remuneração, é o facto do regime de
cobrança da energia eléctrica em Portugal dividir o dia em horas “de ponta”, horas “de cheia”, horas
“de vazio” e horas “de super-vazio”, ou seja, é cobrada uma tarifa superior pela energia eléctrica
consumida nas horas tradicionalmente de maior consumo, com o objectivo de induzir a diminuição do
consumo de energia eléctrica nessas horas, conseguindo, deste modo, uma maior uniformização dos
consumos energéticos ao longo do dia.
Relativamente aos processos de autorização das instalações de produção de energia eléctrica a partir
de FER enquadradas no regime PRE, são instruídos pela Direcção Geral de Geologia e Energia (DGGE).
O promotor da instalação deverá apresentar o respectivo pedido de autorização na DGGE, o qual será
acompanhado do projecto das instalações e demais elementos previstos nas diversas disposições legais
aplicáveis. A decisão de autorização compete ao Ministro de Economia ou ao Director Geral de Energia,
no caso de instalações com potência superior ou inferior a 10 MW, respectivamente.
9 Coeficiente adimensional presente na formula da cálculo da remuneração da electricidade produzida por centrais renováveis e traduz as características específicas do recurso endógeno e da tecnologia utilizada na instalação licenciada.
32
33
3 Enquadramento e Princípios Orientadores para a
Concepção da UTMB da ERSUC
3.1 Enquadramento do Projecto
3.1.1 Enquadramento geral
A central industrial de TMB de RSU, é um empreendimento promovido pela ERSUC – Resíduos Sólidos
do Centro, S.A, que visa dotar o Sistema Multimunicipal do Litoral Centro (SMLC) com as infra-
estruturas e meios necessários para passar a proceder à Valorização dos Resíduos Urbanos
Biodegradáveis (RUB), e criar um sistema de tratamento, valorização e destino final dos resíduos
sólidos urbanos a localizar na freguesia de Eiról, concelho de Aveiro (ERSUC, 2010). O universo da
ERSUC integra 36 Municípios, sendo a área geográfica abrangida pelo sistema multimunicipal de cerca
de 6.700 km2 que serve actualmente uma população de cerca de 1 milhão de habitantes (ERSUC,
2010).
Figura 3.1. Municípios que compõem o sistema Multimunicipal do Litoral Centro (Fonte: ERSUC, 2010)
Trata-se de uma central de valorização orgânica (CVO), que deverá processar RSU provenientes de
recolha indiferenciada10. O processo de tratamento consiste no tratamento mecânico de RSU com
aproveitamento da fracção calórica para produção de CDR, materiais recicláveis e tratamento da
10 Para os casos em que os resíduos não podem ser separados, ou para os sítios onde não existem Ecopontos onde as pessoas os possam separar, é feita a recolha indiferenciada, ou seja, uma recolha em que os resíduos não são separados.
34
fracção orgânica numa digestão anaeróbia com recuperação do biogás e posterior
maturação/higienização aeróbia do composto resultante. Este complexo industrial será equipado com
uma unidade independente de valorização de biogás (UIVB, i.e. sistema de cogeração), que efectuará a
valorização energética do biogás produzido na digestão anaeróbia, para produção combinada de
energia eléctrica e térmica. A energia térmica produzida será utilizada para aquecimento dos digestores
e a totalidade da energia eléctrica gerada será preferencialmente exportada à rede eléctrica de
distribuição, estando também prevista a possibilidade de auto consumo.
O Projecto está inserido no plano de incentivos promovido pelo Quadro de Referência Estratégico
Nacional (QREN 2007-2013) sendo financiado em 70% no âmbito do programa operacional intitulado
factores de competitividade / sistema de apoio a acções colectivas. Conta também com o apoio do
Programa Operacional Temático – Valorização do Território (POVT), e terá um financiamento parcial por
parte do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).
3.1.2 Enquadramento normativo e regulamentar
No âmbito do desenvolvimento da solução técnica adoptada pela ERSUC, esta enquadra-se no contexto
normativo comunitário e nacional em termos de gestão de RSU. Deste modo, a concepção da solução
técnica assenta nos princípios tecnológicos acima referidos, tomando como referenciais o cumprimento
da Directiva dos resíduos de embalagem (Directiva 94/62/CE, de 20 Dezembro, alterada pela Directiva
2004/12/CE, de 18 Fevereiro) bem como a Directiva relativa à deposição de Resíduos Urbanos
Biodegradáveis (RUB) em aterro (Directiva 1999/31/CE, de 26 Abril).
Dando cumprimento aos princípios e orientações dispostos nas referidas directivas europeias, o Plano
Estratégico para os Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU II), publicado na Portaria nº187/2007, de 12 de
Fevereiro, define claramente as metas a atingir e as acções a implementar no que diz respeito ao
desvio de resíduos biodegradáveis de aterro, que deverá ser conseguido, numa primeira fase por via
das unidades de tratamento mecânico e biológico (TMB) de resíduos indiferenciados. O PERSU II
reflecte uma grande preocupação na maximização do valor dos subprodutos das unidades de TMB:
composto, materiais recicláveis e fracção combustível derivada dos resíduos (CDR) e no escoamento
deste último quer para as unidades de incineração existentes, quer na promoção do encaminhamento
de CDR para unidades de combustão existentes e a construir, a título de combustível alternativo.
Salienta-se também a consideração dos princípios e orientações dispostas na Estratégia Nacional para a
Redução de Resíduos Urbanos Biodegradáveis destinados aos Aterros (ENRRUBDA), publicada em Julho
de 2003, no que diz respeito às opções de valorização da componente dos RUB, bem como, em relação
a pressupostos técnicos de base.
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Do ponto de vista regulamentar, importa destacar três exigências essenciais que assumem um papel
preponderante na concepção e construção das instalações da UTMB. Estas exigências resultam de
regulamentação recente no âmbito da protecção contra o ruído, segurança contra incêndio e eficiência
energética, a que correspondem os seguintes diplomas:
i. Ruído: Os requisitos que visão assegurar a protecção contra o ruído são especificados no
Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios (RRAE), aprovado pelo Decreto-lei n.º
129/2002 de 26 de Março, tendo sido complementados requisitos relativos aos equipamentos a
instalar no exterior pelo Decreto-Lei n.º 221/2006 de 8 de Novembro. O RRAE é um
regulamento cuja verificação de conformidade deverá ser efectuada in situ após a conclusão da
construção. Todavia, no sentido de assegurar essa conformidade, na fase de projecto deverão
ser verificados os pressupostos de dimensionamento em conformidade com o regulamento.
ii. Segurança Contra Incêndios: Aprovado no início de 2007 e publicado pelo Decreto-Lei n.º
220/2008 de 12 de Novembro, o novo Regulamento Geral de Segurança Contra Incêndio em
Edifícios (RGSCIE), para além de outros aspecto técnicos e do carácter unificador que
apresenta em relação à diversificada regulamentação que existia até então, vem introduzir as
classificações europeias de reacção e de resistência ao fogo dos produtos e dos elementos de
construção.
iii. Eficiência energética: Publicado pelo Decreto-Lei n.º 80/2006 de 4 de Abril, o novo
Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) integra um
conjunto de três diplomas que visam assegurar a melhoria do desempenho energético e da
qualidade do ar interior dos edifícios, implementando um Sistema de Certificação Energética e
da Qualidade do ar Interior nos Edifícios.
Assim, atendendo à necessidade de cumprimento dos objectivos e requisitos referidos anteriormente,
os mesmos foram integrados nos cenários que estão na base da solução técnica desenvolvida e que se
apresentam nos sub-capítulos seguintes.
3.2 Requisitos e Garantias de Funcionamento Impostos pela ERSUC
3.2.1 Generalidades
O dimensionamento da UTMB de Aveiro deve na sua génese, garantir a capacidade para,
expectavelmente, processar 190.000 ton/ano de RSU provenientes de recolha indiferenciada, o que
corresponderá à capacidade de tratamento mecânico de 63.000 ton/ano de Resíduos Urbanos
Biodegradáveis (RUB) recuperados de RSU na capacidade de tratamento biológico. O processo de
tratamento especificado consiste no tratamento mecânico de RSU com aproveitamento da fracção
calórica para produção de CDR, materiais recicláveis e subsequente tratamento da fracção orgânica
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numa digestão anaeróbia com recuperação do biogás e posterior maturação/higienização aeróbia do
composto resultante.
Para o efeito, o complexo deve ser constituído por uma instalação de biometanização e outra de
compostagem, com tratamento prévio que permita processar de forma separada a fracção
indiferenciada da selectiva. O biogás obtido na biometanização será transformado em energia térmica e
eléctrica através de uma instalação de cogeração com capacidade para cobrir o próprio consumo da
central, e ainda permitir exportar o excedente da energia eléctrica produzida para rede eléctrica. A
instalação deve, no entanto, ser concebida de modo que em caso de falha no abastecimento externo de
energia, poder funcionar em modo ilha, ou seja manter, sem paragens relevantes, o regime de
funcionamento com recurso a auto-consumo da energia eléctrica produzida.
O complexo deve ainda possuir um aterro sanitário para receber os refugos e ainda uma estação de
tratamento de águas lixiviantes (ETAL) para tratamento dos lixiviados gerados. Os gases produzidos
durante o processo de maturação do composto, antes de serem libertados para a atmosfera, devem ser
devidamente tratados através de biofiltros, reduzindo em larga escala a libertação de odores.
Os princípios orientadores impostos pela ERSUC para a concepção/construção da Central foram os
seguintes: (i) produção de um composto final da mais alta qualidade que possa ser comercializado para
aplicações agrícolas, horto-fruticultura e floricultura, em condições de segurança e fiabilidade quanto às
suas características; (ii) máxima produção de biogás com vista a sua recuperação e utilização, pela
ERSUC, para máxima produção de energia eléctrica disponível para venda; (iii) máxima recuperação das
fracções passíveis de encaminhar para reciclagem e valorização; (iv) direccionamento da fracção de
resíduos sem viabilidade para reciclagem para Combustível Derivado de Resíduos (CDR) para posterior
valorização energética; (v) minimização dos impactes ambientais e sociais; (vi) utilização de
equipamentos já testados à escala industrial e disponíveis comercialmente; (vii) elevada disponibilidade
e fiabilidade de todas as componentes da Central; (viii) o aquecimento e secagem necessários ao
funcionamento da Central deverão usar prioritariamente a energia térmica disponibilizada pelo sistema
electroprodutor da unidade independente de valorização de biogás (UIVB); (ix) custos mínimos de
operação e de manutenção; (x) baixos custos totais de investimento.
A central deve ser concebida de forma a assegurar um tempo de vida útil não inferior a 25 anos.
3.2.2 Condições de operação
3.2.2.1 Regime de funcionamento A Central deve operar continuamente, vinte e quatro horas por dia, durante trezentos e sessenta e
cinco dias por ano, pretendendo-se que as paragens sejam apenas as necessárias às operações de
manutenção, ou no caso de avarias fortuitas.
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A concepção deve considerar que, para além da condição referida anteriormente, todas as actividades
que necessitam de intervenção humana ocorrerão apenas durante o período de dois turnos (de 5,4
horas cada), 10,8 horas por dia, seis dias por semana (de segunda-feira a sábado), trezentos e doze
dias por ano. Neste conjunto de actividades inserem-se, não de forma limitativa, as operações de pré-
tratamento dos RSU, a alimentação dos digestores e a desidratação mecânica do digerido. Para tal
devem ser previstos os automatismos necessários para que a operação ocorra sem qualquer
intervenção humana durante os restantes períodos.
3.2.2.2 Critérios de dimensionamento Os órgãos e sistemas da Central, devem ser dimensionados tendo em atenção as alterações sazonais
da composição dos resíduos a processar. Em articulação com a solução arquitectónica, os equipamentos
e materiais integrados na Central devem constituir conjuntos coerentes e de qualidade uniforme, sendo
atribuída especial atenção às fronteiras entre equipamentos.
Os equipamentos devem ser concebidos e implantados de forma a conseguir a máxima fiabilidade e
disponibilidade da Central e dos seus componentes, procurando reduzir ao máximo o número de avarias
e a duração das paragens. Os equipamentos que necessitem de substituição periódica devem ser
projectados para funcionarem sem avarias entre substituições programadas. Essas substituições terão
lugar durante os períodos de paragem para manutenção da Central, excepto nos equipamentos ou seus
elementos que possam facilmente ser substituídos em serviço. Para todos os componentes a
possibilidade de fácil substituição é da máxima importância.
Os pontos seguintes listam os requisitos mais significativos do projecto, que devem ser utilizados para
aumentar a fiabilidade da central e dos seus componentes.
I. Concepção experimentada
Os projectos genéricos devem incluir preferencialmente um razoável grau de conservadorismo,
especialmente no respeitante à selecção dos parâmetros de concepção dos sistemas críticos, de que
dependem a fiabilidade, economia e segurança da Central.
Apenas devem ser aceitáveis as melhorias tecnológicas recentes que sejam o resultado de instalações
similares, e que se encontrem em exploração. Concepções e desenvolvimentos totalmente novos e
inexperimentados devem ser evitados, a menos que seja demonstrada de uma forma convincente a sua
eficiência. II. Selecção de materiais
A selecção dos materiais deve assegurar um funcionamento e um rendimento satisfatórios dos sistemas
e componentes da Central durante toda a sua vida. Um cuidado particular deve ser exercido na
selecção dos materiais para os componentes que não possam ser facilmente substituídos. Os tanques
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e/ou órgãos em contacto com ambientes agressivos, como é o caso dos digestores, tanques das
centrifugas e todas as tubagens, devem ser em aço inox. III. Redundância
Todos os componentes vitais de cuja falha possa resultar em redução significativa no funcionamento
normal da Central, devem ser providos com uma redundância instalada suficiente, tais como todos os
sistemas relacionados com o funcionamento dos digestores, bombas de alimentação, sistema de biogás,
compressores e ventiladores do sistema de extracção do ar de exaustão, de forma a assegurar uma alta
disponibilidade de acordo com os requisitos especificados. Esses componentes redundantes, devem
constituir uma reserva automática, de forma a poderem ser imediatamente postos em funcionamento.
Para outros sistemas cuja falha momentânea não afecte o normal funcionamento da instalação, deve
prever-se a necessidade de fornecimento de equipamentos redundantes não instalados. IV. Autonomia
A instalação deve possuir o mais alto grau possível de autonomia de forma a assegurar o seu
funcionamento correcto em caso de ocorrência de factores desfavoráveis ou de condições eléctricas
transitórias, bem como a prevenir qualquer interacção indesejável de outros sistemas ou instalações
que estejam fora de serviço ou em operações de conservação. Medidas de separação física, tais como a
separação de equipamento redundante e a separação de caminhos de cabos e tubagem, devem ser
previstos para assegurar a integridade das instalações principais e evitar incidentes ou acidentes e
interacções nocivas durante o funcionamento normal. V. Segurança
Os critérios de disposição do equipamento, assim como do funcionamento da Central e dos seus
componentes, devem assegurar que todas as precauções foram consideradas tendo em vista obter o
máximo grau possível de segurança contra todos os acidentes com implicações no pessoal da Central e
na população em geral.
Os sistemas e equipamentos devem ser concebidos por forma a que a segurança seja mantida em caso
de falhas de tensão ou de fluido auxiliar de comando. Todo o equipamento deve ser ligado à terra,
através de terminais de ligação à terra, tendo especial atenção que a todas as componentes dos
equipamentos seja garantida a necessária continuidade. A instalação deverá ser concebida
considerando a existência de paragens de emergência globais por conjunto de equipamentos, e
equipamento a equipamento nas botoneiras de comando local. VI. Falha dos auxiliares
A falha de qualquer sistema auxiliar dos equipamentos principais não deve afectar o funcionamento
normal nem a segurança das instalações. Durante a falha de um auxiliar, o funcionamento da Central
não deve ser perturbado por condições transitórias que se sigam a essa falha. Devem ser previstos os
meios necessários para manter o funcionamento normal depois de uma falha dos auxiliares, contudo a
falha de alguns deles pode levar a uma necessária redução de serviço. Além disso, a colocação em
39
serviço de instalações auxiliares durante o funcionamento da Central deve ser possível sem prejudicar o
funcionamento de outros equipamentos e sistemas. VII. Possibilidade de ensaio
Os componentes e sistemas importantes relativamente à disponibilidade e segurança da Central devem
ser projectados e construídos de forma a que as suas características de funcionamento e a sua
fiabilidade possam ser ensaiadas ou verificadas durante a sua utilização regular, bem como a qualquer
momento. Sob quaisquer condições de serviço, deve ser possível ensaiar os sistemas redundantes
tendo em vista confirmar que estão em condições de entrar em serviço se tal for necessário. Em
nenhuma circunstância, o equipamento para ensaios poderá pôr em causa a segurança ou prejudicar as
condições de serviço da Central.
VIII. Manobrabilidade
Todas as válvulas que assegurem o normal funcionamento da instalação, a entrada automática em
serviço das redundâncias instaladas, situações de purgas de órgãos, e que apresentem condições de
funcionamento excessivas (pressão de funcionamento e diâmetro superior a 200 mm) devem ter
sistemas auxiliares motorizados de abertura ou fecho.
3.2.3 Requisitos ambientais
3.2.3.1 Controlo da emissão de odores e amónia O ar de ventilação e de exaustão dos edifícios e do processo deve ser recolhido adequadamente, de
modo a evitar fugas de ar e emissões para o exterior. Os fluxos totais de ar de ventilação e exaustão da
Central devem ser minimizados (através da sua reutilização e recirculação). Na medida do que for
técnica e economicamente justificável, o ar de exaustão da ventilação deve ser reutilizado como ar para
o processo (e.g. para a pré-compostagem). Os caudais de ar recolhidos nos processos de ventilação e
de exaustão do tratamento, devem ser tratados antes de serem emitidos para a atmosfera.
Em determinadas operações unitárias, nomeadamente na área de pré-tratamento e de desidratação
deverá ser prevista a exaustão do ar, não apenas dos edifícios, mas especialmente sobre cada um dos
equipamentos, onde são gerados odores, incluindo de forma não limitativa os tanques de
armazenamento e os tapetes transportadores, entre outros.
Preferencialmente devem ser previstas linhas de exaustão independentes para a área de pré-
tratamento e para as restantes operações unitárias. O ar recolhido das diversas áreas do processo de
tratamento, através do sistema de ventilação deve ser tratado de modo a reduzir as emissões de
odores e amónia. O tratamento deverá incluir preferencialmente um pré-tratamento antes do
encaminhamento para o biofiltro. Deve ainda ser garantido, que não se fará sentir o odor em mais que
10% das horas do ano, decorrentes unicamente da exploração da central, devendo ter-se em linha de
40
conta, quer os valores de emissão de odores da UTMB, quer as condições climatológicas cujos valores
serão os constantes da estação meteorológica mais próxima (i.e. S. Jacinto).
3.2.3.2 Qualidade do ar nos locais de trabalho A exposição dos trabalhadores a substâncias e outras componentes nocivas contidas na atmosfera dos
locais de trabalho deve ser minimizada. Deve ser dada especial atenção: (i) à minimização das
concentrações dos compostos químicos que resultam da degradação biológica, como sejam a amónia, o
H2S e outros compostos de enxofre reduzido; (ii) à minimização das concentrações de partículas
orgânicas e inorgânicas, especialmente partículas finas inaláveis resultantes da manipulação de
resíduos; (iii) à minimização das concentrações de bio-aerossóis (e.g. bactérias, fungos, endotoxinas11,
etc.) com efeitos nocivos na saúde resultantes da manipulação de resíduos especialmente na área de
triagem manual de volumosos; (iv) quando aplicável, à minimização das concentrações de substâncias
nocivas emitidas pelos gases de escape dos motores de combustão interna ou de explosão no interior
do edifício onde estão instalados (e.g. grupos geradores de segurança).
O projecto da Central deve ter em conta os valores limite de exposição profissional (VLE) a algumas
substâncias químicas constantes na legislação em vigor e os seus efeitos, a curto e a longo prazo sobre
os trabalhadores. As condições que causam perigos de saúde graves (e.g. falta de oxigénio, elevadas
concentrações de dióxido de carbono, de amónia e H2S) devem ser evitadas por todos os meios. No
entanto, a fim de prevenir qualquer risco que resulte quer da operação normal da Central, quer de uma
situação de funcionamento deficiente, em que as condições acima mencionadas possam surgir, devem
ser previstos sistemas de detecção e alarme apropriados. Salienta-se que em todos os poços e/ou casas
das bombas deverão estar previstos analisadores de monóxido de carbono (CO).
3.2.3.3 Descarga dos efluentes do processo e protecção contra derrames Os efluentes líquidos do processo serão enviados para a estação de tratamento de águas residuais, de
modo a reduzir as cargas e a possibilitar a reutilização da água. Após o tratamento, os efluentes
líquidos que não possam ser reutilizados na Central serão descarregados na rede municipal de
drenagem de águas residuais. Deve ser evitado qualquer derrame de substâncias nocivas para o solo e
para as águas subterrâneas. Este princípio deve ser tido em conta na concepção do processo.
11 Endotoxina é uma toxina que é parte integrante da parede celular de algumas bactérias. São menos potentes e menos específicas que a maioria das exotoxinas. Designam-se também por toxinas intracelulares. Causam febre e são moderadamente tóxicas. Estas toxinas podem ser encontradas no interior da célula bacteriana, e são liberadas quando a célula se rompe. Não são encontradas em filtrados livres de células de bactéria.
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3.2.3.4 Ruído A legislação em vigor, nomeadamente o regime legal sobre a poluição sonora designado também por
Regulamento Geral do Ruído (RGR), publicado através do Decreto-Lei n.º 9/2007, de 17 de Janeiro,
estabelece, entre outros, limitações da emissão de ruído para diversas actividades bem como para os
níveis de ruído ambiente. A instalação em causa não poderá infringir os limites respeitantes ao tipo de
zona em causa.
Por outro lado será necessário o cumprimento das disposições da legislação existente, nomeadamente
do Decreto-Lei n.º 76/2002, de 26 de Marco, que aprova o Regulamento das Emissões Sonoras para o
Ambiente de Equipamento para Utilização no Exterior bem como do Decreto-Lei n.º 129/2002, de 11 de
Maio, que por seu turno, aprova o Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios, contemplando
especificamente os edifícios comerciais, industriais ou de serviços.
As actividades ruidosas só devem ter lugar no período de referência diurno, isto é, entre as 7 e as 20
horas. Caso se pretenda prolongar este período, deverá ser solicitada às respectivas Câmaras
Municipais uma Licença Especial de Ruído, e os equipamentos deverão possuir indicação, aposta pelo
fabricante ou importador, do respectivo nível de potência sonora, conforme legislação em vigor sobre
esta matéria.
3.2.4 Adaptação a impactes externos e internos
No desenvolvimento dos projectos de especialidade deve ser tido em linha de conta, todos os impactes
externos e internos, que possam prejudicar o funcionamento correcto da Central e dos seus
componentes. As providências a serem tomadas contra esses impactes serão avaliadas com a
probabilidade da sua ocorrência durante a vida projectada para a Central e com o dano que possam
causar.
3.2.4.1 Abalos Sísmicos Os componentes e sistemas vitais para o funcionamento da Central ou para a segurança do pessoal e
do ambiente devem ser projectados e construídos tendo em vista não serem sujeitos a danos no seu
funcionamento e a continuarem em serviço durante e depois de um abalo sísmico. Nesse sentido
devem ser utilizados para efeitos de cálculo os factores atribuíveis a sismos referentes a área das
instalações e os requisitos dos códigos portugueses aplicáveis.
3.2.4.2 Efeitos Meteorológicos e Hidrológicos Efeitos meteorológicos desfavoráveis causados por ventos, tempestades, fortes chuvas, temperaturas
do ar extremamente baixas ou altas, humidade e salinidade do ar excessivas, devem ser considerados
nos projectos apropriados dos componentes da Central e na definição da sua protecção anticorrosiva.
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Todo o material ou aparelhagem cuja instalação seja prevista no exterior terá uma construção
apropriada para eliminar todos os riscos de congelação, acumulação de água, infiltração de água e
condensações internas. O material que não possa suportar as intempéries será protegido em abrigos ou
caixas estanques.
De salientar que, em caso de utilização de tubagens de PEAD no exterior, as mesmas deverão
apresentar uma protecção e/ou revestimento adequada(o), por forma a resistir aos raios ultravioletas
(UV) e evitar a ocorrência de movimentos de expansão e retracção longitudinal.
3.2.4.3 Protecção contra Incêndios As medidas para evitar incêndios e para proteger as Central e o seu pessoal contra os incêndios serão
as especificadas nas normas, códigos e recomendações aplicáveis, com particular atenção para os
regulamentos portugueses em vigor. Tendo em vista reduzir o risco de incêndio, os requisitos gerais de
concepção devem conduzir a uma judiciosa selecção de materiais resistentes ao fogo e à optimização
da disposição da Central e respectivo equipamento. As acções a serem consideradas na optimização da
disposição do equipamento incluem a localização de paredes anti-fogo intermédias (i.e.
compartimentação), tendo em vista minimizar a propagação de incêndios, a eliminação de áreas
inacessíveis, a optimização do encaminhamento dos circuitos contendo produtos inflamáveis e a criação
de meios simples e eficientes para garantir a segurança pessoal.
Os edifícios e construções metálicas fechadas devem ser concebidos de forma a minimizar qualquer
efeito de chaminé. As salas susceptíveis de serem atingidas pelos fumos ou vapores tóxicos e/ou gases
corrosivos, na eventualidade de um incêndio, serão providas com equipamento de extracção,
controlado automaticamente ou manualmente de fora da sala a que se refere. O dimensionamento
desses sistemas terá em conta o volume da sala e a quantidade de fumo que é expectável desenvolver-
se em caso de fuga, o que será função das características dos materiais instalados nas salas. Noutros
casos, será suficiente uma circulação e tiragem natural através de aberturas de evacuação situadas nos
tectos ou em paredes junto ao tecto.
Os materiais de construção devem ser incombustíveis e especial atenção deverá ser dada aos
isolamentos acústicos, tectos falsos e pisos duplos. O isolamento dos cabos de potência deve ser
resistente à propagação de incêndios. Para além do isolamento resistente a propagação de incêndios,
devem ser previstos outros meios, de modo a reduzir a extensão e efeitos daqueles. Sempre que seja
necessário instalar caminhos de cabos verticais devem ser tomadas precauções especiais para evitar a
propagação de incêndio e o efeito de chaminé.
43
3.2.4.4 Vibrações Devem ser evitadas as vibrações induzidas em permanência causadas pela circulação de fluidos dentro
ou fora de elementos estáticos assim como as vibrações induzidas por ondas sonoras prejudiciais
propagadas através dos fluidos. As vibrações não devem ser causa de redução da vida prevista dos
diversos componentes.
De uma forma geral todos os equipamentos que sejam de importância vital para a central devem
possuir sensores e indicadores permanentes de vibrações. O nível de vibração dos equipamentos
rotativos, da tubagem, permutadores e reservatórios, que sejam importantes para o funcionamento da
instalação, deve ser medido durante todas as fases do comissionamento e devem ser tomadas as
medidas correctivas consideradas necessárias. A transmissão de vibrações a estruturas de edifícios, a
estruturas metálicas e a tubagem deve ser tida em conta na fase de projecto, nomeadamente com a
previsão de sistemas de amortecimento adequados.
3.2.5 Requisitos de operação e manutenção
São objectivos de operação e manutenção assegurar que a Central se encontra em serviço em
condições de segurança e de garantia de funcionamento e assegurar a reposição das perdas de
eficiência anormais. Para além da manutenção necessária, executada durante os períodos de paragem
programados, deve ser possível de um modo geral intervir e reparar todos os componentes vitais
durante o funcionamento das Centrais. Por forma a manter a maior disponibilidade possível e portanto
reduzir os custos de produção, a concepção da Central deve ter em linha de conta uma optimização da
sua operação e manutenção, do seu funcionamento e do seu custo.
3.2.5.1 Facilidade de desmontagem Dentro dos limites impostos pelas necessidades técnicas da construção, as diversas peças, ou partes do
fornecimento, devem ser concebidas de modo a reduzir ao mínimo a importância e a duração dos
trabalhos de desmontagem e remontagem necessários para exame, limpeza e conservação, assim como
as perturbações daí resultantes para a exploração dos equipamentos situados nas proximidades.
Estes trabalhos devem poder ser efectuados sem que seja necessário deslocar nenhuma máquina
auxiliar, nem modificar nenhuma parcela das instalações ou das obras. Com a finalidade de facilitar as
operações de manutenção, devem prever-se dispositivos de movimentação de cargas adequados, fixos
e/ou móveis, sobre certos elementos do equipamento, sujeitos a desgaste e portanto a intervenções
periódicas, nomeadamente, na nave do edifício de recepção e pré-tratamento, na sala das centrifugas
em todas as salas de máquinas (e.g. bombas, ventiladores, entre outros equipamentos).
3.2.5.2 Acessibilidade A acessibilidade ao equipamento terá o objectivo de permitir todas as necessárias actividades de
operação e manutenção de forma a não expor o pessoal de serviço a danos físicos ou a condições de
44
trabalho desconfortáveis. As escadas fixas e passadiços permanentes devem permitir atingir facilmente
e sem perigo todos os pontos a que o pessoal de serviço deve ter acesso para proceder às intervenções
de operação ou de manutenção corrente (e.g. válvulas manuais ou motorizadas, aparelhos de medida
ou regulação, níveis, etc.), assim como todos os aparelhos nos quais se terá de proceder a regulação
no local, em especial os órgãos de regulação das válvulas de segurança. Em caso de efectiva
impossibilidade de implantação de meios fixos de acesso, deve ser previsto o fornecimento de
plataformas móveis elevatórias que garantam os objectivos supra referidos. Os comandos locais
manuais devem ser acessíveis a partir dos pisos da central ou se tal não for possível, de escadas de
serviço, patamares ou plataformas de acesso a prever para o efeito.
Todos os comandos locais devem apresentar botoneira de emergência com actuação directa nos
contactores de accionamento dos respectivos equipamentos. Os comandos de arranque e paragem local
devem ser feitos a partir de botões distintos. Devem ser consideradas, na implantação dos
equipamentos, distâncias mínimas folgadas de circulação entre os mesmos e as paredes das salas e/ou
de edifícios, respeitando um mínimo de 0,80 m entre obstáculos. De igual modo, nos circuitos de
tubagem, deve tomar-se em conta que as distâncias entre eixos das tubagens a correrem
paralelamente ou as distâncias dos eixos as paredes, terão de permitir a acessibilidade para montagem
e desmontagem rápida e fácil.
3.2.5.3 Uniformização do equipamento Os vários elementos dos equipamentos fornecidos devem, sempre que tal seja possível, normalizados
de modo a limitar o número de tipos existentes (e.g. motores, equipamentos de controlo/comando,
instrumentação, válvulas e outros) e a reduzir a quantidade de peças de reserva necessárias em
armazém. Deve igualmente ser assegurada a intermutabilidade12 de equipamento do mesmo tipo sem
dificuldade e sem necessidade de introduzir qualquer modificação.
3.2.5.4 Sistema de identificação e referenciação Terá de ser desenvolvido um sistema uniforme e coerente de identificação e referenciação de
equipamento, que deverá merecer o acordo da ERSUC. A cada sistema e item individual de cada
instalação será dado um código de identificação alfa-numérico adequado ao seu processamento por
computador. A designação deve ser utilizada em todos os desenhos, folhas de características, listas,
descrições e outros documentos, assim como em todas as chapas de identificação e etiquetas, dos
próprios equipamentos e seus componentes.
12 O conceito de intermutabilidade prende-se com a possibilidade de utilizar, indiferenciadamente uma qualquer peça de um lote acabado e verificado na montagem de um determinado mecanismo sem necessidade de rectificações secundárias na forma das peças para que o conjunto funcione de acordo com o que foi projectado. Esta possibilidade é conseguida à custa da definição de tolerâncias e ajustamentos para as cotas funcionais das peças a produzir.
45
Cada equipamento (e.g. motor, válvula, instrumento, armário, bomba, etc.) e respectivas peças de
reserva, devem ser providos de chapa de identificação, indicando a sua função, código de identificação
e, quando aplicável, as posições "aberto" e "fechado" e/ou "ligado" e "desligado" em língua portuguesa.
As válvulas devem possuir a indicação da sua pressão e diâmetro nominais. Relativamente à
referenciação do equipamento eléctrico e de instrumentação deverá ser igualmente utilizado um
sistema uniforme de identificação e referenciação. Além disso, todo o equipamento importante (e.g.
permutadores, reservatórios, bombas, ventiladores, válvulas, motores, etc.) deve ser provido de chapas
de características indicando: o nome do fabricante, o tipo de equipamento, o número de série, o ano de
fabrico, as características técnicas principais e toda a restante informação necessária a sua perfeita
identificação.
Os componentes dos vários sistemas de tubagem devem ser claramente identificados. A tubagem deve
ser referenciada com o código de cor de acordo com o fluido que contém e seguindo a norma
Portuguesa NP 182. Quando não é necessária uma pintura final para protecção anticorrosiva, e nas
tubagens isoladas, a identificação deve ser feita através da utilização de anéis de cor em volta das
tubagens respeitando os mesmos códigos de cor. A localização destes anéis deve ser criteriosamente
efectuada de modo a serem visíveis de pisos e plataformas e a evitar qualquer erro de utilização dos
respectivos fluidos. As tubagens e pegas de materiais especiais deverão ser marcadas, tendo em vista
evitar qualquer erro na respectiva utilização.
Adicionalmente, os fluidos veiculados deverão ser identificados em todas as tubagens por escrito. A
direcção de escoamento deve ser marcada através de setas nas tubagens, válvulas e uniões. Ambas as
extremidades de todos os cabos devem ser claramente identificadas. As cores a utilizar em cabos
condutores, e a utilizar nos painéis, caixas, etc., devem estar de acordo com as Especificações Técnicas
Gerais relativas a cada tipo de cabos.
3.3 Visitas realizadas em centrais Nacionais
Considerou-se importante analisar algumas experiências nacionais no que diz respeito ao TMB de
resíduos, sobretudo no que se refere à funcionalidade e operacionalidade dos seus sistemas e
equipamentos. Para o efeito, foram realizadas visitas a diversas instalações nacionais que se encontram
em funcionamento, nomeadamente:
I. UTMB da VALORLIS em Leiria (visita realizada em 11.01.2010, a central encontrava-se
em fase final de construção e decorriam ensaios de comissionamento às instalações);
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II. Central de Valorização Energética da LIPOR II localizada na Maia e que serve a área
metropolitana do Porto (visita realizada em 15.02.2010, esta central encontra-se em
funcionamento desde Março de 2000);
III. Estação de Triagem da VALNOR localizada em Alter do Chão serve a região do Norte
Alentejano (visita realizada em 12.03.2010, esta central encontra-se em funcionamento
desde Junho de 2002);
IV. Estação de Valorização Orgânica da AMTRES localizada em Cascais serve os municípios
de Cascais, Mafra, Oeiras e Sintra (visita realizada em 15.04.2010, esta central
encontra-se em período experimental e sendo prevista a sua entrada em
funcionamento em Junho de 2010).
Estas visitas possibilitaram o contacto directo com as instalações em funcionamento, permitindo tomar
partido in loco dos constrangimentos que as centrais em funcionamento têm vindo a experimentar,
situações que derivaram sobretudo de uma concepção errada ao nível de projecto. As experiências e
conselhos transmitidos pelos técnicos que guiaram as visitas, foram valorizados e tidos em linha de
conta nos pareceres técnicos que se seguiram. As visitas efectuadas nas UTMB nacionais, permitiram
ainda, extrair informações interessantes para a concepção da UTMB de Aveiro, e de certo modo, foi
dado a conhecer um pouco da história da evolução de processos e equipamentos ao longo de uma
década de gestão e processamento de resíduos em Portugal.
47
4 Engenharia de Base Global da UTMB de Aveiro
4.1 Introdução
O processo de concepção da UTMB de Aveiro, teve como princípios orientadores, a realização de um
projecto coerente e seguindo uma lógica objectiva a nível funcional, com respeito pelas premissas
impostas pela ERSUC, as quais se encontram descritas no capítulo anterior. Neste sentido, a solução
técnica adoptada visou correlacionar todas as fases do processo (i.e. pré-tratamento, digestão,
compostagem e afino), de modo a ser assegurada a coerência durante todo o processo de produção.
O projecto realizado, cumpre com os requisitos técnicos exigidos, porém em resultado da dificuldade
em se determinar uma entrada de resíduos de modo exaustivo, optou-se por dotar a instalação com
uma margem adicional de segurança, proporcionando assim uma maior flexibilidade ao
dimensionamento. Para o efeito, foi considerada uma entrada na digestão de 66.000 ton/ano,
conseguindo deste modo cerca de 5 % de sobredimensionamento. Este sobredimensionamento engloba
todas as fases do projecto: Pré-Tratamento, Digestão Anaeróbia e Compostagem.
4.1.1 Solução técnica adoptada - Generalidades
O processo de tratamento considerado na CVO consiste num pré-tratamento (i.e. separação de
materiais recicláveis e remoção de contaminantes) seguido pela digestão anaeróbia (DA) dos RUB com
posterior compostagem do produto digerido. A instalação integra os seguintes processos principais:
(i) recepção e descarga dos resíduos; (ii) pré-tratamento; (iii) preparação do material a digerir;
(iv) digestão anaeróbia; (v) desidratação do material digerido; (vi) compostagem; (vii) afinação;
(viii) armazenamento e expedição do composto; (ix) armazenamento e expedição dos materiais
recicláveis; (x) armazenamento e expedição de rejeitados (refugo); (xi) desodorização; (xii) tratamento
de efluentes líquidos em ETAL.
A central dispõe de duas linhas de pré-tratamento, de preparação do material a digerir, de DA e
desidratação, estando assegurada a possibilidade de transferência de resíduos inter-linhas. Todos os
tapetes transportadores possuem uma velocidade regulável, de modo a serem ajustados aos ritmos
necessários, e no caso da triagem manual de volumosos, foram dimensionados contemplando a
componente ergonómica, de acordo com as boas práticas definidas nos manuais da segurança e
higiene do trabalho.
48
O sistema de cogeração utiliza motores de ignição por compressão e será alimentado com o biogás
produzido na central, sendo a energia térmica produzida fornecida à central para aquecimento dos
digestores e da instalação. A totalidade da energia eléctrica produzida será exportada para rede
eléctrica de distribuição.
O sistema contemplado para garantir a protecção das águas, baseia-se na recirculação e/ou tratamento
das mesmas para os diferentes processo da actividade. O sistema de gestão de águas de efluentes de
central, está concebido de modo integrado, permitindo: (i) minimizar os consumos da água; (ii)
minimizar a produção de efluentes (i.e. caudal e carga); (iii) minimizar a reutilização de efluentes não
tratados, quando técnica e economicamente seja viável; (iv) minimizar os custos de tratamento de
efluentes; (v) maximizar a reutilização de efluentes tratados, quando técnica e economicamente seja
viável.
Seguindo os critérios do caderno de encargos da ERSUC, a central será dotada de um sistema de
tratamento de odores por via biológica. Como medida preventiva de eliminação dos impactos negativos
derivados da formação e dispersão dos maus odores, em especial durante a etapa de compostagem,
optou-se por uma concepção operativa que garanta a minimização destes impactos.
4.1.2 Regime de funcionamento considerado
A central deverá operar continuamente, 24 horas por dia, durante 365 dias por ano, pretendendo-se
que as paragens sejam apenas as necessárias às operações de manutenção, ou no caso de avarias
fortuitas. No entanto, a concepção considera que as actividades que necessitam de intervenção humana
ocorrerão apenas durante os períodos de 2 (dois) turnos de 5,4 horas cada, 10,8 horas por dia, 6 dias
por semana (de segunda-feira a sábado), 312 dias por ano.
Neste conjunto de actividades inserem-se, não de forma limitativa, as operações de pré-tratamento de
RSU, a alimentação dos digestores e a desidratação mecânica do digerido. Para tal, serão previstos os
automatismos necessários para que a operação ocorra sem qualquer intervenção humana durante os
restantes períodos.
4.1.3 Critérios de desenho da urbanização
A urbanização compreende a construção de diversos acessos à instalação e outros de circulação
interior. Em todos os casos, foram determinados traçados longitudinais, compostos por formações
rectas e curvas enlaçadas. Em geral trata-se de um traçado onde se prevêem velocidades reduzidas.
A circulação no terreno estabelece-se de modo a que as vias de acesso passem pelo perímetro do
terreno. A via da direita de circulação de viaturas, de dois sentidos, permitirá o acesso ao átrio de
recepção, à zona de metanização (i.e. digestão anaeróbia) e à zona do sistema de cogeração.
49
Na figura 4.1 apresenta-se a implantação concebida para a central de TMB com a identificação das
diferentes zonas onde ocorrem as várias fases do processo, assim como das zonas de apoio à
instalação. Encontra-se igualmente identificada a localização da estação de tratamento de águas
lixiviantes (ETAL) e a portaria.
Figura 4.1. Implantação geral da Central de TMB incluindo portaria e ETAL (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
4.2 Descrição do Processo e da Maquinaria do TMB
4.2.1 Controlo de entrada e báscula (Zona L)
O edifício da portaria encontra-se entre a circulação de entrada e a circulação de saída da central de
TMB e foi concebido de forma a permitir um controlo visual de ambos os lados em simultâneo. O
sistema de pesagem é composto por duas pontes básculas metálicas, modulares e equipadas com oito
células de carga de compressão analógicas, adequadas para a pesagem de veículos rodoviários, com
dimensões de 15,89 m x 3,0 m, com um campo de medida de 60 t e uma resolução de 20 kg.
Legenda: Zona A – Fossas recepção RSU Zona B – Nave pré-tratamento Zona C – Armazém e pós-compostagem Zona D – Afinação do composto Zona E – Pré-compostagem Zona F – DA, Edifício Bombas e Biofiltros Zona G – Cogeração (UIVB) Zona H – Armazéns e oficinas Zona I – Edifício Administrativo Zona K – Depósito de águas (SCI)
50
Figura 4.2. Implantação da portaria e básculas da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado)
Após a pesagem, os camiões que transportam resíduos deslocam-se para as plataformas de descarga.
4.2.2 Áreas de recepção e descarga de RSU (Zona A)
A zona A corresponde ao primeiro edifício/órgão de todo o processo da central. Neste edifício é
efectuada a descarga dos RSU, transportados pelas viaturas de recolha, para as fossas de recepção,
sendo depois transferidos para a nave de triagem. Por simplificação, pode-se considerar esta zona
dividida em duas sub-zonas com funcionalidades distintas: (i) sub-zona de compartimentos de
descarga; (ii) sub-zona dos fossos de recepção de RSU. Foi ainda prevista a instalação dum parque de
espera na zona frontal exterior aos compartimentos de recepção e descarga, para uma capacidade de
20 viaturas pesadas. Os compartimentos de descarga dispõem de portões motorizados adequados ao
acesso das viaturas a cada compartimento de descarga. As viaturas serão guiadas para os
compartimentos de descarga por semáforos comandados pelo operador de serviço e colocados no
exterior de cada compartimento. A distribuição dos compartimentos das fossas será o seguinte: 3
compartimentos usados para descarga em cada uma das 2 fossas de RSU.
Figura 4.3. Alçado frontal do edifício de recepção de RSU da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado)
As viaturas de recolha de RSU têm acesso ao edifício através da via contígua a este, e a sua entrada
nos compartimentos de recepção, processa-se de marcha atrás pelos portões da fachada do alçado
frontal, sendo que estes serão fechados após a entrada. Só após o fecho do portão exterior, é que se
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procede à abertura do portão interior, situado na fronteira entre as duas sub-zonas. Nesta altura
procede-se à descarga do RSU nas fossas de recepção. O processo de saída das viaturas segue o
inverso do processo de entrada. As plataformas de descarga estão delimitadas com um muro guarda
rodas em betão correctamente dimensionado que evitará a queda dos camiões na fossa.
Por solicitação da ERSUC, a sub-zona dos fossos de recepção foi alvo de várias modificações,
designadamente: a redução da profundidade dos fossos de 12 m para 10 m, o aumento da
profundidade dos fossos das tremonhas (i.e. fossos centrais) de 9 m para 10 m, e a supressão do fosso
de recepção de RUB previsto no Caderno de Encargos. As alterações preconizadas resultaram em
trabalhos a menos, cujo valor apurado destina-se a suprir eventuais trabalhos imprevistos ou que
resultassem na melhoria dos processos da central. Em cada extremidade desta área, ao nível do piso
térreo, existe uma zona de manutenção das pontes rolantes. Os fossos de recepção de RSU permitem o
armazenamento de resíduos por um período superior a 2 dias, considerando uma operação a carga
nominal de 190.000 t/ano de RSU de dimensionamento da instalação.
Figura 4.4. Vista em cortes: (1) de uma zona de compartimentação e respectivo fosso de recepção de RSU; (2) da zona de caracterização e fosso das tremonhas (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado)
Ao longo de toda esta sub-zona, a 10 m de altura, existem duas pontes rolantes com garras cuja
função consiste em recolher os resíduos dos fossos de RSU, sendo estes transportados para os fossos
das tremonhas, de onde são transportados através de tapetes para a nave de triagem. As pontes
rolantes são controladas através da sala de controlo, situada 6 m acima do nível térreo na fachada
adjacente à nave de triagem, da qual se tem um controlo visual completo sobre os fossos. As garras
são de accionamento electro-hidráulico e têm uma capacidade unitária de elevação de 10 t para um
volume máximo de 5 m3. Deste modo, de forma regular e continuada, procede-se à descarga sobre as
tremonhas dos resíduos levantados do fosso pelas garras. As tremonhas actuam como “pulmão”
regulador de uma alimentação homogénea da linha de tratamento. A zona de caracterização dos RSU,
situada entre os compartimentos de descarga 3 e 4, possui uma área aproximadamente de 200 m2.
Esta zona, tem uma utilização bastante mais diminuta e, tal como o nome indica, destina-se à
(1) (2)
52
caracterização dos RSU. Comporta um portão de acesso exterior e dois portões interiores, sendo que as
entradas e saídas dos veículos se processam de forma similar à zona dos compartimentos de recepção.
Em cada uma das fossas de RSU está prevista a instalação de uma bomba submersível com um caudal
de 1 l/s a 13 m de altura manométrica, para drenagem para a ETAL dos lixiviados acumulados nestas
fossas. A quantidade de lixiviados é controlada por um caudalímetro. Prevê-se uma bomba de reserva
em armazém. Em termos de infra-estruturas e capacidade, existirão duas linhas, cada uma com
capacidade para receber 30 t/h de RSU. A sala de controlo, acedida por uma escada situada na zona B,
apresenta uma antecâmara pressurizada, delimitada por duas portas. Esta antecâmara pressurizada,
tem como objectivo garantir a estanqueidade da sala de controlo aos odores provenientes da nave de
triagem (i.e. zona B).
4.2.3 Pré-tratamento mecânico – Nave de triagem (Zona B)
O pré-tratamento mecânico visa assegurar que todo o material prejudicial ao processo de digestão
anaeróbia (DA) ou à qualidade pretendida para o composto final, é retirado do processo. Em termos
gerais, é nesta fase do processo da central que os materiais inertes, como sejam o vidro, as pedras, os
metais (i.e. fracções pesadas) e os plásticos (i.e. fracções leves) são separados da fracção
biodegradável. Neste edifício, encontram-se organizados os equipamentos do pré-tratamento mecânico
dos RSU, e tal como referido anteriormente, este tratamento ocorre em duas linhas separadas. A
alimentação de RSU de cada uma das linhas, processa-se através de alimentador primário com
tremonhas, com 1,5 m de largura e 20 m de comprimento. Os resíduos são assim encaminhados para o
crivo ou tromel de pré-selecção onde é feira a separação dos volumosos.
Figura 4.5. Corte longitudinal da transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
Estes crivos têm 6 m de comprimento, 2,5 m de diâmetro e uma malha de crivagem de 400 mm. Do
ponto de vista estrutural, estes equipamentos são constituídos basicamente por um tambor formado
por secções cegas e secções perfuradas que constituem a zona filtrante, que opera com uma velocidade
de rotação regulável de aproximadamente 8 a 10 rpm. Os órgãos de rotação são facilmente
desmontáveis e a zona de crivagem é constituída por chapas substituíveis aparafusadas à estrutura do
cilindro.
Zona B - Nave de Triagem Zona A
53
Figura 4.6. Planta com a transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout
dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) Com o objectivo de remoção de materiais mais volumosos inaceitáveis para o processo de tratamento
dos resíduos a processar, é efectuada a triagem manual dos indesejáveis e volumosos que não foram
retidos no tromel de pré-selecção, antes de os resíduos chegarem aos abridores de sacos. A triagem
manual é efectuada dentro duas cabines fechadas (uma em cada linha), dotadas de sistemas de
iluminação e ar condicionado. Em cada uma das cabines, encontram-se disponíveis 4 postos de
selecção manual. Os postos de selecção manual alimentam 4 tremonhas de recolha de produtos,
distribuídas por cada uma das linhas. Estas tremonhas estão ligadas a contentores na parte inferior da
plataforma de triagem, para a recolha e armazenamento dos materiais previamente recuperados.
Figura 4.7. Cabine de triagem manual e abridor de sacos (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
Triagem manual
Abre Sacos Crivos rotativos 90-180 mm
Crivos pré-selecção 400x400 mm
Separador balístico
Púlpers
Tremonhas
Separadores Ópticos +
Separador Foucault
Separador Magnético
Separador Magnético
Separador de Malha Elástica
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Tendo em conta que parte significativa dos resíduos recebidos na central se encontra em sacos
fechados, o projecto contempla a instalação de um sistema de abertura de sacos à saída de cada uma
das cabines de triagem manual. Este equipamento tem como missão rasgar os sacos, e assim
possibilitar que o seu conteúdo seja libertado, podendo consequentemente, facilitar a limitação do
tamanho máximo dos elementos a processar e também favorecer a homogeneização do material que
entra na linha de pré-tratamento. Trata-se de um triturador que funciona como um rotor com um
conjunto de facas aplicadas, que executam o destroçamento do material numa granulometria adequada
ao correcto aproveitamento dos orgânicos e dos materiais recicláveis, permitindo que os resíduos
entrem no equipamento seguinte (i.e. crivo rotativo ou tromel) onde serão separados consoante a sua
dimensão.
Figura 4.8. Modelos do tromel (pré-selecção e rotativo) e do abridor de sacos a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)
A alimentação de cada linha ao tromel rotativo é realizada por transportador a partir da saída dos abre
sacos. O tromel rotativo tem 12 m de comprimento e 2,5 m de diâmetro e possui duas malhas distintas
de 90 e 180 mm, que permitem a separação granulométrica dos resíduos em duas grandes linhas:
fracção orgânica e embalagens. O tromel de RSU destina-se então à separação de duas fracções
principais de processamento com diferentes granulometrias: (i) a fracção a encaminhar para a
valorização orgânica e de separação de materiais indesejáveis, granulometria de 0/90 mm; (ii) a fracção
de materiais recicláveis, granulometria de 90/180 mm;
I. Fracção a encaminhar para a valorização orgânica, granulometria de 0-90 mm:
A linha de fluxo da matéria orgânica é recolhida por um tapete que encaminha esta fracção orgânica
para alimentação do crivo de malha elástica. Este crivo por seu turno procederá a separação
granulométrica de 3 fracções: (i) fracção orgânica a encaminhar aos púlpers, granulometria 10/60 mm;
(ii) materiais indesejáveis, granulometria superior a 60 mm; (iii) materiais finos, granulometria 0/10
mm. Os tapetes que interligam os crivos de malha elástica aos púlpers, fornecem uma alimentação
regular da fracção orgânica para os púlpers. As fracções de materiais indesejáveis e finos são
descarregados para contentores de 40 m3 para remoção a destino final (aterro). Na figura 4.9
apresenta o modelo do crivo de malha elástica a instalar na linha de processo de pré-tratamento
mecânico.
55
Figura 4.9. Modelo do crivo de malha elástica a instalar na triagem da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)
O crivo de malha elástica possuí um sistema de vibração de duplo efeito, que consiste numa oscilação
principal (i.e. movimento circular) e uma vibração induzida gerada pela anterior. Esta vibração dupla
consegue-se pela utilização do princípio de ressonância. A amplitude (4-7 mm) do quadro principal
regula-se pela posição relativa das massas, devendo esta posição ser igual em ambos os lados do crivo.
A amplitude da vibração induzida (12-18 mm) entre quadros regula-se pelos elementos elásticos de
borracha. Esta dupla regulação permite ajustar todos os parâmetros necessários em função do material.
O eixo vibrador suporta ambos os lados por rolamentos oscilantes de rolos, lubrificados, especialmente
concebidos para suportar os efeitos da vibração. O calibre da malha é de 10 mm produzindo as
seguintes separações: (i) fracção de rejeitado (material maior de 10 mm); (ii) fracção passante
(material menor de 10 mm). O material rejeitado é, basicamente, material orgânico de grande
superfície específica inicial, matéria orgânica difícil de degradar (ossos, material vegetal, etc.) e material
inerte. Estas características próprias do material provocam que o tempo de compostagem total não seja
suficiente para finalizar o seu processo degradação, e seja necessária reintroduzi-los no processo.
II. Fracção de materiais recicláveis, granulometria de 90-180 mm;
Esta fracção seguirá pelos tapetes de alimentação para os separadores balísticos, que são constituídos
por dois corpos com 2,4 m de largura e 5,8 m de comprimento e estão apoiados na estrutura de apoio,
debaixo da qual haverá um contentor de recolha de finos. Na figura 4.10 apresenta-se o modelo do
separador balístico a instalar na central de TMB de Aveiro.
Figura 4.10. Separador balístico a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010)
Alimentação de Material
Regulação hidráulica da inclinação
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O princípio de funcionamento consiste, basicamente, num conjunto de seis pás rotativas dispostas
alternadamente. A inclinação deste conjunto completo de pás é regulável (através de dispositivo
hidráulico), permitindo o ajuste do ângulo de inclinação e disposição dos arrastadores consoante a
quantidade de material que é introduzido no mesmo. Deste modo, quanto maior for o ângulo de
inclinação da superfície de crivagem, maior é a quantidade de material existente na fracção rolante e
mais limpa é a fracção plana e vice-versa. Após a passagem pelos separadores balísticos, esta linha de
separação será encaminhada para os separadores ópticos que se encontram instalados na mesma linha
de processo. Os dois separadores ópticos, ambos de 3 saídas, processam a separação da fracção
plástica dos não plásticos. O primeiro separador efectua a separação de ECAL, plásticos e plásticos
mistos (MIX) e o subsequente faz a separação PET, PEAD e também de MIX. Cada tipo de material
separado nesta fase do processo (i.e. ECAL, Plásticos, PET, PEAD e MIX) cai directamente em
contentores individuais de 40 m3.
A montante dos separadores ópticos encontra-se ainda instalado sobre o tapete transportador, um
separador magnético de íman permanente, que se destina a separar os metais ferrosos. O restante
material passa por um separador de Foucault onde são retirados os alumínios e metais não ferrosos em
geral, seguindo o restante em contentores para aterro. As peças ferromagnéticas que circulem no
tapete transportador, e que se encontram misturadas com o material, ao entrarem dentro do campo
magnético gerado pelo íman permanente são atraídas e ascendem até à cinta de limpeza que rodeia o
íman. As saliências que esta cinta contém, arrastam as peças para fora do campo magnético de onde se
desprendem, realizando-se assim a separação magnética.
Na figura 4.11 apresentam-se os modelos dos separadores ópticos, de correntes Foucaut e de indução
magnética de íman permanente a instalar nas linhas de separação mecânica do processo de pré-
tratamento mecânico.
Figura 4.11. Modelos dos separadores ópticos, de correntes Foucaut e de indução magnética de íman permanente a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)
O separador Foucaut, tal como o nome indica, utiliza o princípio de separação por correntes de
Foucault. Os metais não ferrosos conduzidos pela fita transportadora do separador são lançados de
forma selectiva para a frente pelo efeito da repulsão entre o campo criado pelas correntes eléctricas no
metal e o campo gerado pelo próprio rolo. Os metais ferrosos são atraídos pelo potente campo
magnético, acompanham o movimento rotatório do rolo e são desviados para atrás pela fita
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transportadora. Desta forma obtêm-se três produtos diferentes à saída do separador: (i) metais
ferrosos; (ii) não metálicos; (iii) metais não ferrosos.
Embora este equipamento permita a separação do material férrico, este não é um separador de metais
férricos. Por essa razão, ao separador de metais não devem chegar materiais férricos, caso contrário o
desgaste da máquina seria muito alto, podendo provocar danos no rolo magnético originados por peças
magnéticas de tamanho médio e grande. Torna-se assim, imprescindível a colocação de um separador
de magnéticos a montante do separador de metais. Para a gestão de rejeitados, foram previstas duas
áreas diferenciadas na zona de triagem para o armazenamento dos rejeitados do processo: (i) a área
de rejeitados tem capacidade para albergar 5 contentores de 40 m3 alinhados destinados a recicláveis
(i.e. PEAD, PET, Mix, ferrosos e não ferrosos). (ii) a área de selecção da fracção orgânica, existem 2
contentores de 40 m3 debaixo do crivo onde se acumulam os rejeitados. Quanto aos recuperados, como
são os plásticos, papeis e cartões, metais e indesejáveis, estes serão acumulados em contentores, que
serão removidos periodicamente por equipamentos móveis.
4.2.4 Processo de biometanização e aproveitamento energético (Zonas F)
A matéria orgânica seleccionada nas linhas de classificação será conduzida, mediante tapetes
transportadores, para as linhas do processo de biometanização. Este processo consta de quatro etapas
principais: (i) pré-tratamento húmido do material (Zona B); (ii) digestão anaeróbica (Zona F);
(iii) desidratação do resíduo digerido (Zona B); (iv) armazenamento do biogás (Zona F); (v) sistema de
cogeração (Zona G). A zona F pode ser comparada a um parque de reservatórios, onde se encontra
integrado um edifico de pequena volumetria, destinado a albergar os equipamentos do processo (e.g.
compressores do biogás recirculado, bombas de carga e descarga dos digestores, caldeira, etc.).
Figura 4.12. Planta do layout dos equipamentos da zona F (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
Digestor 1
Digestor 2
Tanque Pulmão
Gasómetro
Dessulfuração
Tocha
Biofiltro 1
Biofiltro 2
Biofiltro 3
Biofiltro 4 Edifício das Bombas e
Compressores
Scubber 1
Scubber 2
Scubber 3
Scubber 4
58
Quanto aos elementos de biometanização, não existe um edifício específico, pois esta zona encontra-se
localizada dentro do edifício de pré-tratamento e triagem (i.e. nave de triagem). A zona destinada a
preparação orgânica de material tem uma superfície aproximada de 710 m2, e alberga todos os
equipamentos de preparação da fracção orgânica para o seu ingresso nos digestores e nos
equipamentos de desidratação. Estes últimos encontram-se situados sobre uma laje elevada a 4,5 m da
soleira do edifício. Na figura 4.13 é apresentado um diagrama de processo no qual se encontra
esquematizada a interdependência das fases do processo de biometanização.
Figura 4.13. Diagrama de Processo de digestão anaeróbia (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
4.2.4.1 Pré-tratamento húmido A preparação da fracção orgânica dos resíduos proveniente do crivo de malha elástica, realiza-se
mediante um pré-tratamento húmido da matéria orgânica, para dispor de uma suspensão orgânica com
a qual se alimenta os digestores. O dimensionamento para o processo de digestão foi realizado
contemplando uma entrada de resíduos de 63.000 t/ano. Conforme referido anteriormente, este
projecto apresenta uma flexibilidade de cerca de 5% de sobredimensionamento em todas as fases,
portanto, e para uma entrada de 66.000 t/ano, todas as linhas cumprem correctamente tanto ao nível
estrutural como ao nível funcional.
O pré-tratamento húmido dimensionado, inclui dois púlpers nos quais a fracção orgânica é colocada em
suspensão e sujeita a um sistema mecânico para extrair as impurezas da fracção orgânica. Com este
equipamento é possível operar esta etapa durante 10,8 horas por dia e 312 dias ao ano.
Pré-tratamento Húmido
Digestão Anaeróbia Desidratação
UIVB
PúlpersTanque Pulmão de Suspensão
Desarenador
Caldeira
Dessulfuração
Gasómetro Tocha
Linha de Valorização do Biogás
Digestor 1
Digestor 2
Centrifuga 1
Centrifuga 2
Rede Pública
Auto Consumo
Tanque Água Processo
ETAL
Gás-Diesel
59
Figura 4.14.- Sistema de pré-tratamento húmido Modelo dos púlpers homogeneizadores a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
I - Púlpers
No púlper o resíduo mistura-se com água de processo, recirculada do tanque de água de processo, até
conseguir uma mistura homogénea com um conteúdo de 6 a 10% em matéria seca (MS). O púlper
consiste numa cuba metálica de aço na qual se instala um agitador especial. Os resíduos são
carregados mediante um alimentador e um sistema de distribuição através de uma boca de carga,
situada na parte superior do púlper e misturam-se progressivamente com água de processo recirculada,
proveniente do tanque de água de processo, até conseguir uma mistura homogénea.
O agitador produz elevadas forças de agitação provocando a quebra dos tecidos orgânicos moles. Deste
modo, a colocação em suspensão dos resíduos não diminui os elementos indesejáveis, tais como ossos,
plásticos, pilhas ou têxteis que poderiam encontrar-se entre os resíduos, mas sim diminui a matéria
orgânica de fácil degradação, facilitando assim a acessibilidade dos microrganismos durante o processo
de digestão anaeróbica. A mistura permanece no interior do púlper cerca de 40 a 45 minutos, divididos
em três etapas principias: (i) alimentação com resíduo orgânico e água de processo (10 a 15 min); (ii)
mistura e suspensão (20 min); (iii) evacuação (10 min). Uma vez finalizado o processo de suspensão
extrai-se a suspensão e dirige-se ao sistema de extracção de impurezas.
II - Sistema de extracção de impurezas
Uma das principais vantagens do processo proposto é a possibilidade de separar com elevada eficiência
as impurezas como plásticos, pedras, vidros e terras, mediante um sistema automático que inclui um
sistema de crivado húmido e sedimentação. Torna-se importante eliminar todas as impurezas para
garantir uma digestão sem problemas (i.e. sem sedimentação nem obstrução de tubagens ou
permutadores de calor), baixos custos de manutenção (e.g. redução de abrasão) e um composto de
elevada qualidade. O processo de sedimentação é facilitado mediante um sistema de arejamento da
suspensão injectando ar mediante um compressor. Este sistema de eliminação de impurezas
caracteriza-se pelo seu baixo consumo de energia eléctrica e a sua elevada eficácia. A suspensão, livre
de impurezas, bombeia-se para os tanques pulmão necessários para permitir a alimentação em
conjunto do digestor.
a) Sistema pré-tratamento húmido b) Púlpers c) Crivado húmido e sedimentação
60
III - Tanque pulmão de suspensão
Considerando que os primeiros processos de digestão biológica começam a ocorrer a partir deste
momento, todos os elementos em contacto com a suspensão devem ser fabricados com materiais
resistentes a corrosão, em aço ou em fibra reforçada de vidro. O tanque pulmão foi dimensionado com
um volume suficiente para conseguir alimentar o digestor, de forma contínua, assim que o pré-
tratamento tenha terminado de processar todo o material (aproximadamente 567 m3, à razão de 9,5 m
de diâmetro e 8 m de altura). Desta forma, as condições de funcionamento são as mais estáveis
possíveis, permitindo ter pequenas variações de carga orgânica, e reduzindo as oscilações de nível do
digestor e a produção e qualidade do biogás e homogeneizado.
Figura 4.15.- Tanque pulmão de suspensão (em construção) e respectivo agitador a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado)
Este tanque pulmão, cuja imagem obtida na sua fase de construção está apresentada na figura 4.15,
está equipado com um sistema de agitação mediante um agitador, o que permite manter a
homogeneidade da suspensão de uma maneira simples, económica e evita sedimentações. A imagem
do tanque apresentada reporta-se à fase de ensaio de carga, procedimento que antecede as operações
de decapagem e pintura.
4.2.4.2 Processo de digestão anaeróbia (Zona F) Depois de eliminadas as impurezas da suspensão líquida de resíduos, esta é encaminhada para os
digestores. O sistema contempla um processo de digestão, em condições mesofílicas, que ocorre, para
o total de capacidade unitária de tratamento, em dois digestores.
Os digestores são do tipo “mistura completa” e combinam as funções de hidrólise e metano génese, em
apenas um tanque. Estes equipamentos foram construídos integralmente em aço, formados por um
corpo principal cilíndrico e uma cúpula hemisférica. No seu interior destaca-se a ausência de elementos
mecânicos, compartimentos ou tabicações, salvo as tubagens de reinserção de biogás (i.e. sistema de
agitação dos digestores) e as de esvaziamento. Esta simplicidade de modelo facilita a manutenção e
evita as paragens por avaria mecânica, impedindo as incrustações e possibilitando o movimento da
suspensão com um consumo energético mínimo de forma uniforme.
61
Os digestores possuem um volume útil de 4.962 m3, 20 m de altura e 18 m de diâmetro. Os principais
parâmetros de projecto do digestor foram: (i) tempo de retenção hidráulico de 14 dias; (ii)
concentração de matéria seca de 4 a 8 %; (iii) carga orgânica de 4 a 6kg de matéria orgânica (MO) por
m3 por dia em cada digestor com uma eficiência de 55 % degradação da MO alimentada. Estes tanques
estão apresentados na imagem a) da figura 4.16., que foi obtida durante a realização dos ensaios de
carga. Os ensaios de carga foram realizados com água proveniente de furo de captação subterrânea
executado na proximidade dos tanques para o efeito.
a) Tanques da DA (em construção) b) Sistema de agitação DA c) Permutador de calor
Figura 4.16. Equipamento associados à DA da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)
I. Sistema de mistura do digestor
O sistema de agitação no interior do digestor, realiza-se injectando parte do biogás produzido mediante
um compressor de paletas, refrigerado a ar. Com isso evita-se a sedimentação de sólidos e garante-se
óptimas condições de processo de pH, temperatura e concentração de nutrientes. O sistema de
mistura, cuja montagem em obra é apresentada na imagem b), consiste num conjunto de tubagens, de
aço inoxidável, instaladas no eixo central do digestor, que distribui à pressão o biogás no interior do
mesmo, e um compressor instalado para dar pressão ao biogás. A borbulhagem do biogás no interior
do digestor provoca o arraste do material em sentido ascendente, e assim que este atinge a parte
superior, devido ao aumento da sua densidade, verifica-se um novo movimento descendente do
material que o leva a ocupar o espaço livre, numa espécie de movimento em célula de convenção. A
ausência de elementos mecânicos no interior facilita este movimento completo e dificulta a criação de
“zonas mortas” ou de incrustações.
II. Sistema de aquecimento do digestor
De modo a garantir as condições de temperatura para que ocorra o processo biológico no interior dos
digestores, é necessário pré-aquecer a suspensão do resíduo até à temperatura de processo e evitar o
esfriamento por dissipação de calor. O aquecimento do digestor realiza-se mediante um permutador de
calor por digestor, instalado fora do mesmo através do qual circula continuamente a suspensão. O
permutador de calor tem um segundo circuito de tubagens através do qual circula continuamente uma
solução aquosa (i.e. fluido térmico), que é aquecido mediante o circuito de refrigeração primário da
62
unidade de cogeração ou mediante o calor proveniente de uma caldeira auxiliar. Os circuitos água-água
e a suspensão nunca tem contacto directo nem se misturam.
A suspensão fresca introduz-se directamente na saída do circuito do permutador de calor, misturando-
se com suspensão madura, parcialmente digerida, que tenha atravessado o circuito do permutador de
calor. Dessa forma consegue-se a perfeita inoculação da suspensão fresca e que haja alcançado a
temperatura óptima antes de entrar no digestor, evitando descidas de produtividade do digestor
provocadas por um choque térmico. A suspensão já aquecida entra no digestor pela parte inferior, a
altura do sistema de reinserção de biogás e é arrastada imediatamente para cima e misturada com o
conteúdo do reactor. O digestor está equipado com equipamento de controlo de temperatura antes e
depois da passagem da suspensão pelo permutador de calor e que controlam o fluxo de água quente
circulante no mesmo.
Para assegurar a operação do digestor, este estará equipado com sondas de nível de enchimento e de
pressão de material e do gás. Em caso de enchimento máximo encontra-se previsto um tanque de
derrame que recebera o material em excesso. O sistema de segurança para prevenir um excesso de
pressão, por defeito no funcionamento dos motores, consta basicamente de um gasómetro de
membrana, uma tocha de segurança e uma válvula de segurança instalada no próprio digestor, que
permitira um escape de emergência para a atmosfera. Todos os equipamentos estão equipados com
válvulas e sistema de extinção automática de chama. No caso de incêndio num dos equipamentos,
todos os outros ficaram isolados evitando a transmissão do fogo. O sistema complementa-se com um
equipamento detecção de fuga e alarme de gases na sala de compressores de biogás.
4.2.4.3 Extracção, desidratação e transferência dos resíduos digeridos A suspensão digerida é extraída mediante bombas e encaminhada directamente para o sistema de
desidratação de sólidos. Este equipamento permite que, por efeito da rotação e a força centrífuga
gerada, a suspensão seja separada em duas fracções, uma sólida e outra líquida. A fracção sólida, à
saída da centrífuga será descarregada sobre um sem-fim transportador que a reenviará à central de
Compostagem (zona C).
Inicialmente este sistema estava projectado para funcionar durante um período de 10,8 horas/dia à
razão de 6 dias por semana. Para a desidratação da suspensão previa-se a utilização de dois
decantadores centrífugos de processo fechado, com uma capacidade nominal de 30 m3, e com
regulação automática da velocidade diferencial do sem-fim transportador (i.e. alimentador). Contudo, a
ERSUC na perspectiva de visar a optimização do processo, solicitou a melhoria do funcionamento deste
sistema, de modo a garantir a mesma capacidade de operação fora do período laboral e em situações
de paragem para manutenção ou reparações dos equipamentos. Para o efeito, a alteração preconizada,
relativamente ao dimensionamento anterior, consistiu em aumentar o tempo de funcionamento das
63
centrífugas até às 15 horas/dia, considerando que estes equipamentos podem funcionar mais horas
dado que se incorpora uma tremonha de recepção de lamas à saída do sem-fim transportador, que
permitirá armazenar as lamas geradas depois das 10,8 horas de funcionamento normal.
Esta solução permitiu dotar maior flexibilidade à estação, impedindo que durante os períodos de
manutenção das centrífugas, a mesma tivesse de parar. Deste modo, é possível assegurar a capacidade
nominal da estação perante uma avaria ou paragem de uma das centrífugas (i.e. factor de
redundância), já que, se um destes equipamentos não estiver operativo, o outro poderá funcionar
durante mais horas até recuperar a capacidade de tratamento prevista. Para isso o digestor tem
capacidade suficiente para armazenar a suspensão não tratada até que se resolva a avaria e se possa,
entre as duas centrifugas, recuperar o regime de trabalho previsto.
Foi ainda prevista a instalação de um by-pass na entrada das centrífugas para que cada centrifuga
possa tratar a suspensão de qualquer um dos digestores. Sendo este equipamento uma peça “chave”
do processo, a ERSUC optou por acrescentar uma terceira centrífuga como medida de reforço
relativamente ao aspecto da redundância (i.e. centrifuga de reserva).
Figura 4.17.- Sistema de desidratação da suspensa digerida a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
A fase líquida obtida com o centrifugado armazena-se temporariamente no tanque pulmão de água de
processo, que tem um volume de 226 m3. Para melhorar a eficiência de separação adiciona-se
polielectrólito floculante nas centrífugas. O líquido obtido armazena-se no tanque pulmão de água de
processo enquanto a lama separada é dirigida para a maturação. A matéria sólida da água de processo,
depois desta fase, está abaixo de 1%. O sistema completa-se com o sistema de doseamento de anti-
Centrífugas Centrífugas
Estação doseadora
Tanque de Recolha da
Fracção líquida
Fracção de Sólidos
Fracção Líquida
Bombas submersíveis de adução à ETAL
Sem-fim de alimentação da tremonha de lamas
Sólidos Líquidos
64
espumante, à entrada das centrífugas, e de estabilização da dureza de água com destino ao tanque de
águas de processo.
4.2.5 Fermentação de túneis de compostagem – Pré-compostagem (Zona E)
Nesta fase, o produto sólido resultante da digestão anaeróbia para a geração de biogás é submetido a
um processo biológico de compostagem. Tal como descrido anteriormente, o material digerido é obtido
por desidratação da suspensão proveniente dos digestores, através da utilização de centrífugas. O
sistema de co-compostagem projectado é o de decomposição nos túneis aeróbios por insuflação de ar.
Após o processo de centrifugação, o processo de compostagem deste digerido requer ainda a sua
mistura com a fracção vegetal triturada (i.e. material estruturante).
Por conseguinte, antes da fermentação, ao material digerido e desidratado é incorporado material
estruturante para melhorar as suas condições físicas, essencialmente face ao arejamento do material a
introduzir nos túneis. Este material estruturante poderá ser resultante, alternadamente ou de forma
combinada dos resíduos vegetais e/ou rejeitados da etapa de crivagem do processo de afinação do
composto (zona D). Para tal, dispõe-se de uma trituradora-desfibradora para que o produto tenha a
consistência e superfície necessária para incrementar o rendimento do processo. Na proximidade da
zona de mistura está integrada uma zona de armazenamento para uma quantidade de estruturante
suficiente ao processo.
Figura 4.18. – Trituradora-desfibradora de material estruturante a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado)
Na solução proposta, o material digerido após a desidratação, seria depositado directamente no chão e
acomodado, com auxílio de uma pá de rodas, numa zona destinada à mistura, operação que seria
realizada igualmente com o auxílio da pá rodas. A ERSUC manifestou o seu desacordo relativamente a
este sistema e solicitou que se procedesse à sua reformulação. Neste caso, a ERSUC classificou de
imprescindível, a necessidade da descarga e mistura ser automatizada, não sendo admissíveis
operações de mistura com pá de rodas, nem a colocação do digerido no chão, devendo ser asseguradas
todas as condições descritas em caderno de encargos, nomeadamente: o controlo das emissões para o
ZO
NA
B
ZONA C Resíduos vegetais
Fracção vegetal triturada
65
meio ambiente, o total domínio e controlo das condições e parâmetros do processo, e uma presença
exterior limpa e asséptica.
Na sequência do pedido de reformulação da ERSUC, foi desenvolvida uma proposta de melhoria visando
optimizar a fase compreendida entre a saída do digerido desidratado das centrífugas e a mistura com a
fracção vegetal, tendo como objectivo, cumprir o estabelecido no caderno de encargos, ou seja,
automatizando assim a descarga e mistura do digerido de desidratação sem que esta seja colocada no
solo antes da sua mistura.
a) Tremonha de lamas; b) Tremonha e cinta alimentadora de fracção vegetal; c) Misturadora em contínuo; d) Controlo odores
Figura 4.19. Sistema de mistura de material digerido e desidratado com fracção vegetal triturada a adoptar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
A partir das centrífugas, e com a adaptação sugerida na nova solução, o digerido desidratado será
conduzido, mediante a utilização de um parafuso sem fim, a um tanque de armazenamento (i.e.
tremonha de lamas), com uma capacidade aproximada de 50 m3, sendo esta descarga gerida de forma
automática. Perante esta alteração, a solução apresentada permite dispor de um tanque pulmão para o
armazenamento do digerido desidratado evitando a sua acumulação directamente sobre o solo do
edifício. Quanto à mistura do digerido com o material estruturante, esta passou a ser realizada com
uma pá carregadora para carregar a fracção vegetal previamente triturada (i.e. material estruturante),
descarregando-a no alimentador de fracção vegetal, obtendo assim o doseamento do material
constante, sendo de seguida conduzido, mediante uma cinta transportadora, até a misturadora.
Depois deste pré-tratamento, o material é introduzido com uma pá carregadora aos túneis de
fermentação. Estes túneis possuem as dimensões de 25 x 5 m2, com altura disponível de 5 m, nos quais
o enchimento será efectuado até ao máximo 2,8 m de altura. O material será movimentado nos túneis
de fermentação com a mesma pá carregadora. Considerando um período de fermentação nos túneis de
2 semanas, dimensionou-se a central com 8 túneis de compostagem. Na figura 4.20. apresenta-se um
b) c)
b)
c) a)
b) b)
c) b)
Sis
tem
a d
e d
esid
rata
ção
Z
ON
A B
ZONA C
ZONA F
Fracção vegetal triturada
d) d)
66
esquema que visa ilustrar o funcionamento dos sistemas associados ao processo de pré-compostagem
em túneis fechados, com ventilação forçada com ar captado nas naves e irrigação com água do
processo filtrada e recirculada.
Figura 4.20.- Diagrama do processo de pré-compostagem em túneis fechados, com ventilação forçada e irrigação (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
Os túneis dispõem de um extremo fechado e outro com uma porta termo-isolante de fecho e abertura
manual. Além disso, são providos de um falso solo poroso, por onde é efectuado o arejamento da
massa em fermentação de forma homogénea. Cada túnel possui um plenum de impulsão, em
comunicação com os canais do falso solo, onde estão ligados a partir do ventilador de impulsão de ar.
Os gases insuflados e posteriormente recolhidos do túnel são conduzidos para um sistema de
tratamento de ar. Este sistema possui uma série de tubagens e equipamentos, por onde os gases
passarão para os biofiltros de depuração.
Os líquidos produzidos no processo são recolhidos através das lajes do fundo perfuradas.
Posteriormente são reconduzidos para um depósito de armazenamento temporário. Deste depósito, os
líquidos são bombeados para o sistema de preparação dos lixiviados. Um equipamento realizará a
filtração dos mesmos e permitira o uso posterior destes líquidos, como por exemplo, na humidificação
AR Naves
AR para Tratamento
Casa Filtragem Lixiviados
Ventilador Túnel 8
Ventilador Túnel 2
Ventilador Túnel 2
Porta de correr Estanque
Caixa de Recolha Lixiviados
Caixa de Recolha Lixiviados
Caixa de Recolha Lixiviados
Sondas de Temperatura e Oxigénio
Filtro
67
do material em fermentação. O conjunto de irrigação é complementado com um sistema de tubagens
de polietileno e um jogo de distribuição de latão, com configuração e desenho específicos, na parte
superior do túnel. Na figura 4.21. são apresentados desenhos em planta e em corte dos túneis e
respectivas zonas técnicas de apoio (i.e. galeria técnica, edifício do equipamento para decantação e
recirculação do sistema de irrigação, tanques de recolha de lixiviados).
Figura 4.21.- Desenhos dos túneis de pré-compostagem e zonas técnicas de apoio (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
Este sistema de irrigação deverá utilizar uma parte das águas excedentes do tratamento de depuração
para poder manter o nível de humidade do material durante o processo de fermentação aeróbia. O
controlo do processo é realizado através de sondas de temperatura no interior dos túneis e da análise
dos gases de processo. Estas medidas são transmitidas e processadas num autómato programável, que
controla e corrige, caso necessário, a ventilação e a irrigação.
a) Túneis; b) Galeria Técnica; c) Tanque lixiviados; d) Filtro lixiviados; e) Ventilador insuflação; f) Conduta extracção
Tanque de Lixiviados Filtrados a ETAL
a)
a) a) a) a) a) a) a) a)
b)
b)
Filtro
Filtro
68
4.2.6 Processo de pós-composto (Zona C)
Inicialmente, o projecto de biometanização da fracção orgânica de RSU, previa um tratamento de
compostagem do material proveniente do digestor mediante túneis na fase de pré-compostagem, e de
pilhas volteadas na pós-compostagem. Porém, por iniciativa do projectista (i.e. ROSROCA), baseado na
sua experiência em instalações semelhantes, foi proposta como medida de melhoria do processo de
pós-compostagem, a substituição deste processo mediante pilhas volteadas por um de mesetas
volteadas.
Uma vez realizada a primeira etapa de compostagem (i.e. a fermentação), o material seria deslocado
mediante pá carregadora até à área de maduração, onde permaneceria um período de 10 semanas,
submetendo-se a um processo dinâmico de maduração por mesetas com volteios periódicos do material
e irrigação controlada. Neste sistema de compostagem, o espaço ocupado pelo material é assim
optimizado comparativamente a outros sistemas dinâmicos de maduração (e.g. pilhas volteadas),
obtendo-se uma grande vantagem na evacuação do material madurado, ao ir-se deslocando em seu
conjunto enquanto se voltearia até o final do edifício, onde se procederia à sua evacuação.
A volteadora, especificamente desenhada para trabalhar deste modo, tem a função de remover e ir
deslocando sequencialmente e periodicamente o material com duas finalidades: (i) conseguir espaço
para a descarga do novo material a madurar; (ii) desaglomerar o material, facilitando assim a sua
homogeneização. A altura média prevista de depósito das mesetas é de 2 m, podendo a máquina a
instalar, por características próprias, operar com alturas de depósito de até 3 m.
Figura 4.22.- Modelo da pá de rodas e da volteadora a fornecer para a central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010)
Este sistema de compostagem, permite que o material seja submetido a cerca de duas voltas semanais
completas durante a sua permanência na fase de maduração, de tal modo que, passado o tempo de
permanência estabelecido, o material já compostado se localizaria ao extremo da meseta, perto da zona
de afino, até onde se levaria mediante uma pá carregadora, ficando livre o espaço necessário para
poder realizar a seguinte volta. O sistema de mesetas volteadas permite reduzir os deslocamentos da
pá carregadora dentro do edifício de maduração tanto durante a alimentação do material, como na
retirada do mesmo.
69
Figura 4.23. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para formação das pilhas no sistema de pilhas volteadas desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado)
Figura 4.24. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de pilhas volteadas. (Fonte: RosRoca, 2010 -
Adaptado)
Figura 4.25. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para a formação da meseta no sistema de meseta volteada desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: ROSROCA, 2010 -
Adaptado)
70
Figura 4.26. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de meseta volteada. (Fonte: ROSROCA, 2010 -
Adaptado)
O sistema de mesetas volteadas permite reduzir os deslocamentos da pá carregadora dentro do edifício
de maduração tanto durante a alimentação do material, como na retirada do mesmo. A economia de
deslocamentos e tempo resultam numa economia tanto do ponto de vista do combustível necessário
para a maquinaria móvel como da electricidade consumida na linha de afino, considerando que os
tempos de funcionamento em vazio da mesma durante a fase de crivado, e os períodos de espera pela
chegada da pá carregadora com o material a tratar, são menores.
A inclusão de um sistema de irrigação na proposta de alteração do sistema de pós-compostagem,
constitui um outro aspecto importante, que também não estava previsto inicialmente e que melhora a
qualidade do produto final. A irrigação mediante um sistema automático com aspersores permite
realizar um fornecimento de água mais lenta e contínua, o que aumenta a absorção desta por parte do
material a compostar e, portanto, reduz a quantidade de lixiviados gerados, que no caso de ser
excedentários requer um tratamento e, portanto, resultam num custo importante. A irrigação do
material a tratar permite a medição do grau de humidade ajustando-o às necessidades do processo
biológico que tem lugar na maduração da matéria orgânica, obtendo assim um produto de melhor
qualidade. Por outro lado, o facto de se utilizar uma rede fixa de irrigação permite realizar facilmente
uma sectorização da mesma, o que permite ajustar a irrigação às diferentes necessidades ao longo de
seu tempo de permanência.
Segundo argumentação do projectista, normalmente, numa plataforma de pilhas volteadas, quando se
procede à irrigação das pilhas esta é realizada mediante uma mangueira conectada a volteadora, e a
irrigação dá-se simultaneamente com a operação de volteio, o que resulta numa redução importante do
caudal de água.
71
4.2.7 Afinação do composto (Zona D)
Uma vez realizado o processo de fermentação em trincheiras, deve proceder-se à sua afinação. Este
processo consiste na purificação do produto obtido na área de pós-compostagem da matéria orgânica
com objectivo de conseguir um composto livre de impurezas e da melhor qualidade.
Figura 4.27. Planta da zona D e diagrama do processo de afinação do composto (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)
Inicialmente, para a crivagem do material a entrar na linha de afino depois do processo de pós-
compostagem do digerido da biometanização, seria realizado mediante um tromel semelhante aos
integrados nas linhas de triagem do pré-tratamento mecânico (Zona B). Contudo, no decurso da
concepção da central, considerando as características do material a tratar (e.g. volumes, etc.) e com
base na sua experiência em instalações deste tipo, o projectista avançou com a proposta de
melhoramento da linha de afino. Foi então proposto que a crivagem do material nesta linha, passasse a
ser realizada mediante um crivo vibratório, ao invés de um tromel, tendo esta proposta sido aceite pela
ERSUC.
ALIMENTADOR
MESA DENSIMETRICA
RECIRCULAÇÃO
COMPOSTO
RJEITADOS - ATERRO
TROMEL (Substituído por crivo)
a)
b) c)
d)
e)
f)
A)
Acondicionamento do composto afinado
B)
Ensacadora C)
Zona acondicionamento dos sacos de composto
a) b)
c)
d)
e)
f)
72
A colocação do composto na linha de afinação, realiza-se mediante uma pá carregadora sobre um
alimentador de composto. Do alimentador sai mediante um tapete transportador o produto até ao crivo
de malha elástica de afinação de malha de 12 mm, segundo o destino final do produto. Deste crivo
obter-se-ão duas fracções: (i) uma de tamanho superior a 12 mm, composto principalmente por fracção
vegetal não madurada e outros objectos impróprios; (ii) outra fracção de tamanho inferior a 12 mm da
qual será obtido posteriormente obter-se-á o composto afinado.
A fracção superior a 12 mm sai do crivo de malha elástica e cai numa vala no chão para facilitar o seu
transporte mediante pá carregadora. Parte desta fracção vegetal proveniente da afinação é recirculada
para que seja misturada como material estruturante com a matéria orgânica procedente da digestão
anaeróbia. O rejeitado será transportado por uma viatura para ser depositado no aterro sanitário.
a) Alimentador; b) Crivo de malha elástica; c) Mesa densimétrica;
Figura 4.28. Modelos dos equipamentos do processo de afinação do composto a instalar na linha de afino da central de TMB de Aveiro (Fonte: ERSUC, 2010 Adaptado)
Da fracção de tamanho inferior a 12 mm que atravessa o crivo obter-se-á o composto. Esta fracção é
constituída pelo material compostado e por outros objectos de pequeno tamanho como podem ser
pequenos fragmentos ossos de restos alimentícios, caroço de azeitonas, pequenos trocos de vidro,
pequenas pedras e cantos e outros que são consideravelmente mais densos que o composto. Esta
circunstância permite separar por diferença de densidades o composto daqueles materiais mais densos
na mesa densimétrica, a qual mediante um movimento vibratório separa o afundado em composto
afinado e rejeitado.
A fracção menos densa que se obtêm da mesa densimétrica é o composto afinado, que faz-se conduzir
mediante uma cinta transportadora até à zona de armazenamento do composto terminado. O
armazenamento efectua-se em nave coberta e impermeável, dotada de paredes e rampas que
previnam a dispersão do composto ao exterior. A zona de armazenamento e expedição está dotada de
equipamento de limpeza alimentada a partir da água de serviço. O rejeito denso cai num contentor que
posteriormente é transportado por uma viatura até ao aterro sanitário.
73
4.3 Aterro Sanitário de Apoio
A solução de destino final dos refugos produzidos na unidade de tratamento mecânico e biológico
(UTMB) de Aveiro, é um aterro sanitário, projectado em conformidade com a regulamentação nacional.
Em termos de enquadramento no complexo, este está estrategicamente situado numa parcela de
terreno contígua às plataformas, com acesso directo a partir da portaria (Zona L) e da central de TMB.
O terreno seleccionado apresenta uma área de aproximadamente 39,0 ha e uma morfologia onde é
possível identificar linhas de drenagem que formam vales, de contornos abertos, localizados entre
formações de cota mais elevada, comportando declives por vezes pronunciados.
Figura 4.29. Implantação do aterro sanitário de apoio à central de TMB de Aveiro. (Fonte: ERSUC, 2010 Adaptado)
Face às características topográficas do terreno, às limitações existentes no local e à concepção definida,
projectou-se uma área para deposição em depressão, contemplando escavação e definição de taludes a
partir do terreno natural, garantindo o encaixe de resíduos em extensão e em altura. A Célula do aterro
será assim constituída por quatro alvéolos, definindo quatro áreas impermeabilizadas, com drenagem
de lixiviados independente, para confinamento técnico de RSU. A articulação entre o terreno natural e a
soleira dos alvéolos é realizado por meio de taludes regulares com 5,0 metros de altura, com declives
de 1/2 (V/H), intercalados com banquetas com 4,0 metro de largura. Sobre as superfícies interiores dos
alvéolos projectados, será executado o sistema de impermeabilização.
4.3.1 Sistema de drenagem pluvial
O sistema de drenagem de águas pluviais dimensionado para a instalação contempla a gestão das
águas precipitadas sobre os alvéolos de confinamento técnico (quando não ocupados com resíduos) e
da via de circulação envolvente. A drenagem de águas pluviais precipitadas sobre a via de circulação
4
1
2
3
5
Legenda:
1- Alvéolo 1 2- Alvéolo 2 3- Alvéolo 3 4- Alvéolo 4 5- Lagoa regularização.
74
baseia-se num sistema de sumidouros e valetas que recolhem as águas pluviais e promovem o seu
encaminhamento para as linhas de drenagem identificadas no terreno. Todos os alvéolos de
confinamento técnico contemplam na zona basal um sistema separativo para drenagem de águas
pluviais – antes do arranque da exploração e de águas residuais – após o arranque da exploração.
4.3.2 Sistema de regularização e homogeneização
Concebeu-se a Norte da zona de intervenção uma lagoa de regularização e homogeneização dos
lixiviados produzidos nos alvéolos de confinamento técnico. Esta localização assegura uma drenagem
gravítica dos lixiviados aí produzidos. A articulação entre o terreno natural e a soleira da lagoa é
realizado por meio de talude regular com 6,00 metro de altura, com declive de 1/1,5 (V/H). A lagoa é
limitada por um murete em alvenaria rematado superiormente com uma vedação, apresentando o
conjunto uma altura total de 1,40 m, limitando o acesso de pessoal não autorizado ao interior do
espaço. Os lixiviados são posteriormente encaminhados da lagoa para a ETAL através de uma estação
elevatória concebida para o efeito.
4.3.3 Sistema de drenagem de fundo e captação de águas lixiviantes
Em todos os alvéolos projectados a drenagem de lixiviados ocorre sempre graviticamente. Os lixiviados
são recolhidos pelas tubagens da rede de drenagem e encaminhados para a lagoa de regularização e
homogeneização, localizada a Norte da zona de intervenção.
Os alvéolos de deposição de RSU apresentarão uma zona basal com inclinação mínima de 2,0%,
garantindo a condução das águas precipitadas sobre os resíduos confinados para a rede de drenos. As
tubagens são instaladas no interior da área impermeabilizada, sob a camada de drenagem da base do
aterro. Os drenos terão uma inclinação igual à do fundo da célula e estão ligados a uma caixa de visita
no exterior da célula, a partir da qual serão encaminhados para a lagoa de regularização e
homogeneização.
4.3.4 Sistema de drenagem de Biogás
Uma das questões inerentes à deposição de resíduos em aterro é a produção e migração de gás para a
atmosfera, que à semelhança de outros problemas ambientais existentes desde sempre neste tipo de
explorações, tem sido alvo de preocupações recentes de forma a minimizar o seu impacto sobre o meio
ambiente. A produção de gases surge associada à deposição de resíduos biodegradáveis, que pela
acção dos microrganismos presentes em aterro são convertidos em subprodutos, nomeadamente em
gases, sendo os mais frequentes, o metano e o dióxido de carbono.
A produção daqueles gases é frequente e abundante em aterros para resíduos sólidos urbanos,
resultando da decomposição da fracção orgânica daqueles resíduos. Na célula de confinamento
75
projectada, os compostos orgânicos admitidos representam uma fracção muito reduzida, em que o
carbono não é biodegradável, pelo que o volume de gases gerados será comparativamente muito
reduzido. Fase ao anteriormente exposto preconiza-se a execução de drenos para drenagem de gases,
com um raio de acção de 25,0 m. Preconiza-se a execução de vinte drenos de biogás. Os gases
drenados serão conduzidos numa primeira fase para a atmosfera.
4.4 Valorização Energética do Biogás com Produção Independente de
Energia Eléctrica
Em fase de concurso, a tecnologia de eleição da ERSUC para ser adoptada na central de TMB era um
sistema de células de combustível, contudo não foi possível garantir a sua viabilidade por razões de
ordem comercial. Em alternativa a ERSUC optou pelo sistema de motores de combustão interna. Deste
modo, foi considerado o aproveitamento do biogás mediante a sua combustão em motores de ciclo
Otto acoplado a um alternador para a produção de energia eléctrica.
a) Central cogeração b) Motogerador
Figura 4.30. Equipamento co-gerador a instalar da UTMB de Aveiro (Fonte: ERSUC, 2010)
Para o funcionamento nos períodos de arranque depois de paragens prolongadas, tem-se previsto uma
caldeira auxiliar, tipo monobloco, apta tanto para combustíveis líquidos e gasosos, como equipada com
duplo queimador biogás-diesel. Nesta solução, a caldeira não terá funcionamento em contínuo, dado
que o calor a fornecer ao processo obter-se-á da energia térmica procedente do sistema de refrigeração
do motor mediante um permutador de calor.
Dado que existe um excesso de energia a dissipar do sistema de refrigeração, instalar-se-á um sistema
de refrigeração secundário mediante aero-refrigerantes, que eliminará este excesso de calor e actuará
nos períodos de funcionamento do motor sem alimentação da solução ao digestor.
76
a) Tocha chama oculta b) Caldeira c) Queimador diesel-biogás
Figura 4.31.- Equipamento de apoio à cogeração (Fonte: ROSROCA, 2010) Por outro lado, e tendo em conta as condições de produção do biogás, o sistema de tratamento inclui
um sistema de dessulfuração para alcançar os limites estabelecidos pelos fabricantes de motores. O
sistema prevê ainda a instalação de uma tocha de emergência, cumprindo com as especificações
técnicas do ponto do Caderno de Encargos da ERSUC.
4.4.1 Produção e armazenamento do biogás
A composição do biogás produzido terá uma percentagem de metano superior a 60%, conforme
estabelecido nas especificações técnicas do caderno de encargos da ERSUC. Prevê-se uma produção de
biogás superior a 450 m3/t. O biogás produzido armazenar-se-á temporariamente para poder garantir
um fluxo uniforme de biogás na central de cogeração, num gasómetro de membrana, com uma
capacidade para 10 horas de retenção (3.000 m3).
Figura 4.32. Circuitos do biogás no sistema de produção e valorização energética com imagens dos modelos do gasómetro e do scrubber de dessulfuração adoptados (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) O gasómetro de membrana trata-se de um equipamento de armazenamento a baixa pressão, que evita
o complexo processo de compressão e refrigeração para permitir o seu armazenamento a elevada
UIVB
Digestor 1
Digestor 2
Gasómetro Dessulfuração
Tocha
Caldeira
77
pressão. A construção deste equipamento baseia-se numa esfera, fabricada em material sintético (PVC
– Poliéster – Têxtil) colocado sobre uma base de cimentação e protegida exteriormente por outra
membrana sintética. Este material tem sido utilizado nestes equipamentos para proteger o gasómetro
tanto das radicações solares e dos ataques fúngicos ou bacterianos. No espaço situado entre as duas
membranas verifica-se uma câmara-de-ar que protege a capa interna das variações climatológicas. O
gasómetro encontra-se dimensionado para as mais severas condições climatéricas, e irá ser construído
com dupla membrana, em forma semiesférica e apoiada sobre uma laje de betão. O equipamento
completa-se com um equipamento de controlo com sondas de enchimento e diversos alarmes. Para
alimentar os consumidores de biogás aplicar-se-ão duas turbinas compressoras.
4.4.2 Energia térmica disponibilizada pela UIVB
Encontra-se colocada à disposição, no limite da UIVB, um ponto de ligação ao circuito de aquecimento
dos digestores, podendo o sistema electroprodutor da UIVB fornecer 125 kW de calor por cada 1 MW
de energia química disponibilizada pelo biogás, tendo em conta o seu poder calorífico inferior (PCI).
Esta energia corresponde à disponibilização de um caudal de água quente de 5375 kg/h a uma
temperatura de 80 °C, supondo um retorno desta água ao sistema electroprodutor a 60°C.
4.4.3 Descrição geral da componente eléctrica associada à UIVB
A instalação eléctrica da Central, alimentada por um ramal de média tensão (MT), é constituída por um
posto de seccionamento (PS) a partir do qual se faz a alimentação de energia eléctrica ao posto de
transformação da Central (PT-TMB). É também no PS que se realiza a ligação à rede do sistema de
produção de energia eléctrica próprio do sistema gerador (PT-UIVB).
Em regime de funcionamento normal, a UIVB fornece energia eléctrica em exclusivo para a rede
pública. O PT-TMB, por sua vez, é consumidor em exclusivo da energia eléctrica da rede pública.
Contudo, para garantia de fornecimento de energia à Central em caso de falha (prolongada) da rede
pública, foi prevista a possibilidade de interligação (directa) entre os dois postos de transformação (PT-
UIVB e PT-TMB). De modo a permitir esta interligação, os disjuntores de interligação desses postos de
transformação com o posto de seccionamento (PS), devem-se encontrar desligados.
As massas metálicas dos transformadores e dos geradores encontram-se ligadas à rede de terras de
protecção, através de condutores de cobre de secção nunca inferior a 25 mm2. Todas as massas
metálicas normalmente sem tensão encontram-se devidamente equipotencializadas com a rede de
terras de protecção, através da ligação de condutores de cobre de secção nunca inferior a 16 mm2.
Para efeitos de concepção desta instalação foram respeitadas as Normas e Regulamentos Portugueses
bem como as Normas Europeias aplicáveis. Refira-se em particular o Regulamento de Segurança das
Subestações e Postos de Transformação e Seccionamento (RSSPTS) e ainda as recomendações do
78
distribuidor público (EDP). As características dimensionais resultam de aspectos essenciais indicados
pela Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG) nos respectivos Pedido de Informação Prévia
nomeadamente: (i) potência de ligação; (ii) tensão estipulada (15 kV); (iii) potência de curto-circuito
mínima (154 MVA); (iv) regimes de neutro.
Apresenta-se na figura 4.17. o esquema de princípio considerado na concepção das instalações
eléctricas associadas à UIVB.
Figura 4.33. Esquema de princípio considerado na concepção das instalações eléctricas associadas à UIVB. (Fonte: ERSUC, 2010)
79
5 Engenharia de Detalhe Global da UTMB de
Aveiro
5.1 Sistemas e Redes de Fluidos
A concepção dos projectos desta especialidade foi efectuada pela empresa de projecto VIATUNEL,
tendo os mesmos sido submetidos à apreciação da equipa de análise de Projecto da PROMAN. Os
pareceres incidiram fundamentalmente sobre alguns aspectos integrados na multidisciplinaridade
recorrente, nomeadamente o projecto da Obra Civil da Rede de Fluidos, no que diz respeito às
metodologias gerais adoptadas pelo Autor do Projecto, à adequabilidade das mesmas em relação ao
tipo de obra, bem como a análise sob o ponto de vista formal, quer em termos da qualidade das peças
de projecto fornecidas, quer em termos do que se exige para que o conjunto de documentos possa
considerar-se correspondente à fase processual em causa, segundo o definido na Legislação Portuguesa
que regulamenta a actividade de projecto.
Devido às características específicas destes projectos, a análise preconizada pela PROMAN, deu
relevância aos aspectos técnicos que garantem a boa funcionalidade do sistema de redes.
Nomeadamente através da verificação da adequabilidade dos materiais escolhidos, da existência dos
elementos acessórios obrigatórios, do cumprimento de todos os valores exigidos pela regulamentação.
No que se refere às peças desenhadas, estas foram sujeitas a análise que incidiu na verificação da
existência de plantas, cortes e pormenores necessários à boa execução do projecto, na coerência entre
os mesmos, se os desenhos estão convenientemente cotados, na verificação dos aspectos técnicos
regulamentares, na existência de indicação acerca de materiais e legendas e ainda na avaliação da
qualidade gráfica geral do desenho.
5.1.1 Sistema exterior de distribuição de água
Para além do abastecimento de água através da rede pública, a central de TMB será ainda alimentada
através de um furo de captação de água subterrânea, situado junto ao depósito de combate a incêndios
(Zona K), cuja construção cumpre com as determinações legais do Ministério do Ambiente.
Ao nível do abastecimento de água à Central de Tratamento foram considerados os consumos previstos
nas instalações sanitárias previstas no edifício administrativo (Zona I), nave de triagem (Zona B) e
túneis de pré-compostagem (Zona E). Como medida de salvaguarda, em caso de impossibilidade de
abastecimento por intermédio do furo de captação de água no subsolo, foi previsto igualmente o
80
abastecimento ao reservatório de combate a incêndios de acordo com a norma Norte-Americanas da
National Fire Protection Association NFPA 20. Tendo em conta que a rede de incêndios poderá possuir
um consumo próximo de 30 l/s e que as normas NFPA13 e NFPA20 prevêem que o abastecimento ao
reservatório de incêndios se efectue num período não superior a 12 h, pelo que, possuindo o
reservatório uma capacidade de 150 m3, o consumo associado a um possível abastecimento deverá ser
3,47 l/s (12,50 m3/h), valor condicionante para a rede de abastecimento de água.
Os equipamentos de segurança individual tais como sejam os chuveiros e lava-olhos de emergência são
abastecidos igualmente por água potável. A rede de torneiras de processo, distribuída ao longo da
central de TMB, é abastecida por água de serviço pré-tratada em estação de tratamento de águas
lixiviantes (ETAL) pelo que não são incluídas no dimensionamento hidráulico.
A rede de abastecimento de água tem origem na conduta de adução pública em PVC da classe 1,0 MPa
com diâmetro de 200 mm, existente na Rua da Gandra de Baixo, que segundo dados dos Serviços
Municipalizados de Aveiro, em medição efectuada em ventosa existente junto da passagem superior à
Auto-Estrada A1, foi detectada uma pressão estática de 70 kPa. Nesse local a conduta em causa situa-
se sensivelmente à cota de 76 m, pelo que a piezométrica, pelos dados obtidos rondará a cota 83 m.
Desta forma dimensionou-se a instalação com uma conduta em PEAD DN90 PE100 Classe 1,0 MPa ao
longo da via de acesso à Central de Aveiro. A conduta em causa possui uma extensão aproximada de
462,75 m até à entrada da Central, onde se prevê a instalação de uma unidade de medição DN40 a
montante de um reservatório com uma capacidade de 20 m3. Será nesse reservatório que se inicia a
rede interna.
5.1.2 Combate a incêndio por meios hídricos
Foram previstas redes independentes de sprinklers nas Zonas A e B, tendo estes sido dimensionados
considerando o funcionamento simultâneo, no máximo, de 12 sprinklers. O sistema sobrepressor e o
depósito de incêndio foram dimensionados prevendo o funcionamento máximo deste conjunto de
dispositivos durante 1 hora. Deste modo, no sistema de combate a incêndio por meios hídricos é
previsto o fornecimento e montagem de uma Central Supressora de Incêndio, semi-automática
constituída por uma electrobomba principal, uma bomba auxiliar (tipo Jockey) e uma motobomba
centrífuga monocelular, de eixo horizontal, acoplada com uma união elástica a um motor diesel tipo
industrial, com quadro eléctrico de comando e protecção de acordo com (NPIE) e inserida numa caixa
metálica estanque na cor RAL 302 e demais componentes para o total funcionamento do sistema. Como
meios de primeira intervenção prevê-se nos edifícios onde se desenvolvam actividades relacionadas
com o processo de tratamento carretéis com mangueiras de 25 m.
81
5.1.3 Redes internas de abastecimento dos edifícios
As redes internas dos edifícios foram calculadas considerando o estipulado na regulamentação nacional
para abastecimento doméstico de águas. Foi considerado o caudal de cálculo de todas as instalações
consoante a sua utilização e correspondente a um nível de conforto médio. Na concepção e no
dimensionamento das redes de distribuição, procurou-se a obtenção de traçados que possibilitassem a
minimização das perdas de carga, bem como os limites de velocidade de circulação da água impostos
regulamente. Zona I – Edifício administrativo
No edifício Administrativo, a rede de abastecimento de água para consumo terá origem na rede
exterior, que tem como fonte de abastecimento a rede pública. Foram previstas duas ligações à rede
exterior, tendo uma a função de abastecer unicamente o termoacumulador e outra a função de
abastecer as instalações sanitárias, cozinha e laboratório. Estas ligações serão seccionadas no exterior
através de válvula de seccionamento por boca de chave.
Dando cumprimento à regulamentação do sistema de certificação energética (i.e. RSECE ou RCCTE este
último diz respeito ao comportamento térmico), o sistema de produção de água quente será efectuado
fundamentalmente com recurso a energia solar, dispondo-se para tal de painéis solares na cobertura,
sendo estes associados a dois depósitos de água quente sanitária com a capacidade de 1000 litros
cada. Com vista a aumentar a eficácia do sistema e a poupança de energia e água, a rede de água
quente foi concebida para funcionamento em malha fechada tendo em conta a interligação com a rede
de retorno, como se poderá verificar nas peças desenhadas. A inexistência de gás no edifício conduziu a
que os reservatórios disponham de apoio eléctrico (i.e. resistência eléctrica com uma potência de 9 kW
por depósito). Este apoio encontra-se instalado de modo a funcionar quando o apoio solar for
insuficiente.
Figura 5.1. Esquema solar térmico para AQS do edifício administrativo (Fonte: VIATUNEL, 2010 Adaptado)
Rede de Água Fria Rede Ida ~15ºC
Água da Rede
Rede de AQS Ida ~60ºC
Rede de AQS Ida ~40ºC
Rede de Retorno – Circuito inverso
Rede de Ida – Circuito Primário
Rede de Ida – Circuito Primário
Rede de Retorno – Circuito inverso
Depósito 1.
Val. Red.Q Val. Red.Q
R=9kW
R=9kW
Val. N/ Fech.
Aerotermo
Tomada de Carga-Água da rede+25% de propileno e glicol
Depósito 2.
82
O sistema está protegido por um dissipador de calor designado por aerotermo. Este está ligado a um
termóstato próprio que irá garantir que em caso de excesso de calor no depósito seja accionado o seu
arranque de modo a dissipar o calor produzido nos painéis. Isto oferece uma protecção robusta contra
falhas electrónicas, visto que não carece de qualquer programação e estará em funcionamento desde
que alimentado. A válvula motorizadas de 3 vias (ou 2 válvulas de 2 vias) que faz a ligação com o
aerotermo será do tipo normalmente aberta, de forma a que caso não esteja activada o sistema entrará
automaticamente em modo de dissipação. Todas as redes serão instaladas em tecto falso ou em roço
na parede. Foi prevista uma válvula de seccionamento no interior de cada instalação a abastecer, no
caso da rede de água quente e fria. As redes serão constituídas por tubo de polipropileno reticulado
(PP) PN20.
Zonas A, B, C, D, E, F, e H
O abastecimento de água aos edifícios da central, será unicamente efectuada com água de serviço.
Esta terá origem na rede exterior que tem como fonte de abastecimento as águas pré-tratadas da
ETAL, em alternativa, em caso de água pré-tratada ou falta de qualidades desta, a rede será abastecida
com água proveniente do furo de captação. Toda a rede de distribuição será instalada à vista. Foi
prevista uma válvula de seccionamento no inicio da rede, já no interior do edifício. Esta rede será
executada em ferro galvanizado da série média DIN 2440. No caso de instalação enterrada, a rede será
executada em PEAD da Classe 1,0 MPa, PE100. Para diferenciação das outras redes será necessária a
identificação da tubagem de acordo com a Norma Portuguesa existente.
5.1.4 Sistemas de drenagem de águas pluviais
Edifício administrativo e edifícios do recinto
A drenagem das coberturas dos pavilhões encontra-se executada recorrendo ao sistema PLUVIA
GEBERIT, dado as áreas em análise serem bastante extensas e, como tal, o caudal envolvido ser
elevado. Na base dos tubos de queda aplicados serão instaladas caixas dissipadoras, as quais permitem
atenuar a energia da descarga que se processa a elevada velocidade.
O sistema PLUVIA GEBERIT de drenagem de águas residuais pluviais, baseia-se no princípio sifónico.
Para permitir o funcionamento do sistema por este princípio, é necessário limitar a ventilação primária
(através dos ralos) da canalização. Sendo o sistema normalmente calculado e dimensionado para
chuvadas excepcionais, é necessário equacionar o seu comportamento para situações de baixa
pluviosidade. Os ensaios em torres hidráulicas permitem-nos identificar os seguintes regimes: (i)
escoamento em regime laminar, com ventilação através dos ralos e com caudais reduzidos (de notar
que normalmente os colectores horizontais, no sistema PLUVIA GEBERIT, são montados sem pendentes
acrescendo a reduzida secção dos mesmos, o que implica que este verifica apenas para chuvadas muito
pouco intensas); (ii) escoamento laminar com “vagas”, subindo a taxa de ocupação dos colectores
83
diminui-se a ventilação do tubo de queda, provocando oscilações de depressão que por seu lado
provocam “vagas”; (iii) escoamento por “pistons”, aumentando o caudal aumentamos a dimensão da
“vaga” que impede a ventilação primaria do circuito, passando a um regime de “pistons” que consiste
em secções cilíndricas cheias, seguidas de secções praticamente sem água, com um forte aumento de
velocidade de escoamento, relativamente ao regime de “vagas”. Este é o regime mais comum de
funcionamento do sistema. Corresponde ao aumento do comprimento dos “pistons” e à anulação das
secções sem água. A instalação do sistema PLUVIA GEBERIT será executado por recurso a ralos, tubos
e acessórios da gama GEBERIT. A determinação dos caudais de cálculo foi efectuada considerando os
parâmetros das curvas I-D-F (Intensidade – duração - frequência) para a região e para um período de
retorno de 10 anos.
Arruamentos do recinto
O sistema de drenagem pluvial será constituído por dois sistemas independentes, um para recolha das
águas caídas nas coberturas e na generalidade dos pavimentos, constituído por um sistema de
sumidouros, valetas em betão e caleiras em betão com rasgo superior contínuo que recolhem as águas
para colectores e as encaminham directamente para a linha de água mais próxima restituindo-as ao
meio natural mediante a interposição de bacias de dissipação em enrocamento; e um outro, constituído
por uma drenagem superficial que assegurará a captação e escoamento da água pluvial caída nas
bacias de contribuição consideradas como potencialmente sujeitas a contaminação (i.e. zonas de
entrada e circulação dos veículos de transporte de RSU) para fora das plataformas do arruamento e
estacionamentos e passeios, constituído por uma rede de caleiras e sumidouros sifonados que recebem
a água caída nas referidas bacias de contribuição e as conduzem a caixas de recepção e visita, ligadas
por colectores que as enviam, conjuntamente com os efluentes industriais e domésticos, para a ETAL.
A drenagem será assegurada através de colectores e por um sistema de sumidouros cuja linha de água
é delimitada pela existência de lancis de passeio e valetas projectadas. Este sistema entrega as águas
recolhidas nos colectores emissários implantados nos arruamentos projectados Os colectores serão
constituídos por tubagem de PVC corrugado reforçado, diâmetro comerciais correntes e caixas de visita
de tampa cónica excêntricas. Na determinação do caudal de cálculo procedeu-se à leitura das bacias de
contribuição em planta e determinado o coeficiente de escoamento ponderado. Os colectores de ligação
de sumidouros e de ligação entre colectores serão dimensionados de modo a que o escoamento se
processe com superfície livre, em que a área molhada seja inferior a 70% da área da secção do
colector. Para evitar custos excessivos, limitar-se-á a velocidade entre 2 e 5 m/s.
5.1.5 Redes internas de drenagem residual
As redes internas dos edifícios foram calculadas considerando o estipulado na regulamentação nacional
para drenagem de águas residuais domésticas e outra bibliografia relacionada. Foi considerado o caudal
84
de cálculo de todas as instalações sanitárias, laboratório e refeitório correspondente e ainda a
totalidade dos chuveiros previstos funcionando em simultâneo. Todos os aparelhos serão sifonados.
Nos tubos de queda, serão introduzidos acessórios nas mudanças de direcção que permitam a sua
limpeza. Serão também introduzidos acessórios de limpeza junto da inserção dos ramais de descarga
respectivos. A rede de colectores enterrada será em policloreto de vinilo (PVC) da classe de pressão PN
4 no interior do edifício e da classe de pressão PN 6 no exterior. Os ramais de descarga dos aparelhos
serão em policloreto de vinilo não plastificado, PVC (U) da área de aplicação B. Os tubos de queda
serão em PVC da classe de pressão PN 4.
Foram previstas câmaras de visita de secção quadrada no interior dos edifícios, com tampas com
acabamento igual aos pavimentos onde se inserem, com vedante a óleo. O traçado da rede está
constituído por colectores devidamente dimensionados construídos em PVC PN 4, até à câmara de visita
exterior, a partir da qual se desenvolve a rede em betão armado e caixas de visita cilíndricas em betão,
com tampa metálica e tronco de cone excêntrico, sendo as ligações prediais feitas directamente às
caixas de visita ou através de forquilhas ou caixas de confluência enterradas. Este sistema conduz o
efluente drenado conjuntamente com as águas residuais industriais para a ETAL local.
5.1.6 Redes internas de drenagem residual industrial
O efluente residual industrial ou de processo produzido pela central será conduzido para a ETAL, onde
serão misturados e tratados com os lixiviados provenientes do aterro em funcionamento. A água
residual de processo a descarregar e a levar a tratamento à ETAL tem um caudal estimado de cerca de
2,0 m3/h. O traçado da rede será constituído por colectores devidamente dimensionados construídos
em betão armado e caixas de visita cilíndricas em betão, com tampa metálica e tronco de cone
excêntrico, sendo as ligações prediais feitas directamente às caixas de visita ou através de forquilhas ou
caixas de confluência enterradas.
5.2 Sistemas de Tratamento das Águas Lixiviantes – ETAL
5.2.1 Generalidades
A concepção do projecto da estação de tratamento de águas lixiviantes (ETAL), teve por base o
desenvolvimento e construção de um processo de depuração que fosse capaz de tratar a água residual
proveniente das seguintes origens: (i) excedentes da digestão anaeróbia; (ii) lixiviados do fosso de
descarga; (iii) limpeza e lavagens; (iv) purgas dos Biofiltros; (v) aterro sanitário de apoio e águas
sanitárias. A instalação da ETAL consta dos seguintes processos: (i) agitação de uma vala de
regularização incluindo grupo de bombagem a processo biológico; (ii) processo biológico aeróbio de
85
nitrificação – desnitrificação; (iii) módulo de membranas de ultra filtração; (iv) recirculação e purga de
lamas biológicas; (v) osmose inversa.
De modo a evitar incompatibilidades processuais e o sobredimensionamento dos órgãos de recolha e
tratamento, optou-se por uma solução de recolha separativa dos tipos de efluentes de qualidade
diferente. A solução adoptada integra a possibilidade da reutilização do efluente tratado nos púlpers e
na irrigação dos túneis de pré-compostagem e nos scrubbers do sistema de desodorização. A parte não
reutilizável da água residual tratada é conduzida ao sistema de colectores municipais. O processo de
tratamento adoptado, foi dimensionado de modo a garantir que as características do efluente tratado
sejam compatíveis com os valores limite de descarga, e com os valores mencionados no caderno de
encargos.
5.2.2 Tanque de Regularização e Homogeneização e Bombeamento
para o Processo Biológico
A instalação dispõe de um depósito de regularização que permitirá armazenar e homogeneizar todo o
efluente proveniente da central de TMB e do aterro sanitário. Esta mistura de águas é composta por
lixiviado da central de valorização orgânica (CVO), lixiviado externo e pela recirculação das filtrações
processadas no sistema de bio-reactor de membrana (MBR). A capacidade do tanque permite
homogeneizar a entrada no processo de depuração, assegurando assim que o material que entra
apresenta características mais ou menos constantes.
Figura 5.2. Primeira fase do processo de tratamento da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) O transporte da água residual faz-se através de duas bombas centrífugas horizontais, evitando a
necessidade de substituições uma vez que existe uma bomba de reserva já instalada. A água atravessa
um filtro rotativo onde é filtrada, os sólidos separados caem num contentor e a água é transportada
para um pequeno depósito onde duas bombas centrífugas horizontais bombeiam o lixiviado para o
processo biológico.
86
5.2.3 Processo Biológico de Nitrificação-Desnitrificação tipo MBR
5.2.3.1 Desnitrificação A água residual entra no reactor anóxico, lugar onde ocorre a desnitrificação (DN). Trata-se de um
tanque de aço revestido com uma resina epoxi para a protecção do mesmo contra os efeitos corrosivos
da água, e as suas dimensões são de 13,26 m de diâmetro e 9,34 m de altura possuindo uma
capacidade útil de 1.200 m3. Neste reactor biológico os iões NO3- são reduzidos pelos organismos
heterótrofos13 a azoto gasoso com carência de oxigénio.
A agitação do tanque é feita através de duas bombas centrífugas horizontais (uma de reserva já
instalada), que efectuam a recirculação da água do tanque para, aproveitando a energia dos jactos
Venturi instalados na sua base, provocar a homogeneização. A circulação do fluxo principal através do
jacto Venturi gera a sucção do líquido que o rodeia, produzindo a mistura e agitação do material. A
água passa do DN para o tanque de nitrificação (N) pelo efeito da gravidade.
Figura 5.3. Reactor anóxico e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) No reactor anóxico, com a finalidade de manter as condições de operação, é necessário adicionar uma
fonte de carbono adicional, uma vez que a carência química de oxigénio (CQO) biodegradável presente
na água residual não é suficiente. Esta adição faz-se por meio de uma bomba peristáltica instalada para
o efeito.
13 Os organismos heterótrofos: que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos. Os heterótrofos utilizam, rearranjam ou decompõem a matéria orgânica sintetizada directa ou indirectamente pelo autótrofos, obtendo a matéria-prima para seu crescimento, reprodução e reparação de perdas e a energia necessária para a realização de seus processos vitais.
87
5.2.3.2 Nitrificação A água residual passa do DN para o tanque de nitrificação (N), onde tem lugar a nitrificação. Trata-se
de um tanque de aço revestido com uma resina epoxi para a protecção do mesmo contra os efeitos
corrosivos da água, e as suas dimensões são de 16,38 m de diâmetro e 9,34 m de altura e possui uma
capacidade útil de 1.750 m3. Neste reactor biológico, os iões NH4+ são oxidados pelos organismos
autotróficos a NO3- em presença de oxigénio e CO2.
Figura 5.4.Reactor aeróbio e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) A agitação do tanque faz-se com duas bombas centrífugas horizontais (uma de reserva já instalada),
que provocam a recirculação da água do tanque. A circulação do fluxo principal através do jacto Venturi
provoca a sucção do líquido que o envolve, produzindo a mistura e agitação do material. Também se
aproveita o referido efeito Venturi para realizar a mistura do ar e da água, conseguindo o arejamento
necessário para a oxidação do amónio. O fornecimento de ar é realizado por três insufladores (um de
reserva já instalado), que estão instalados no edifício da ETAL e são controlados por variadores de
frequência, que regulam o funcionamento dos insufladores para manter a concentração de oxigénio no
reactor aeróbio. Esta concentração é obtida através da medição de oxigénio feita pela sonda respectiva
à impulsão do sistema de agitação.
No reactor aeróbio, com a finalidade de manter as condições de operação, é necessário adicionar uma
série de reagentes à água residual. Estes reagentes são: (i) anti-espumante, para evitar o surgimento
de espumas devido ao efeito do ar insuflado, sendo adicionado por meio de uma rede de asperssores e
por meio de uma bomba doseadora de membrana; (ii) soda, para evitar a diminuição do pH, uma vez
que a nitrificação fornece protões, sendo feita por meio de uma bomba peristáltica, controlada por uma
sonda de pH instalada no dispositivo de impulsão do sistema de agitação e arejamento. (iii) ácido
fosfórico, para prevenir a falta deste nutriente imprescindível para o crescimento microbiano, sendo
adicionado por meio de uma bomba doseadora de membrana.
88
a) Protecção epoxi Reactores b) Jactos Venturi c) Insufladores
Figura 5.5. Equipamento associado ao reactor aeróbio da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010)
A água tratada no reactor de nitrificação separa-se em dois fluxos, um que se dirige para o módulo de
ultra-filtração (UF) depois de passar por um filtro automático, e outro que é reencaminhado para o
reactor anóxico passando previamente por um sistema de arrefecimento. Estas quatro bombas são
controladas por variadores de frequência: as duas primeiras (uma de reserva já instalada) têm como
finalidade manter a pressão na aspiração das unidades de ultrafiltração superando as perdas de carga
provocada pelas tubagens, acessórios e pelo filtro automático; e as duas últimas (uma de reserva já
instalada) têm a finalidade de permitir mudar o caudal de recirculação interna entre os reagentes
biológicos, em função das necessidades de eliminação de contaminantes e dos resultados das análises
feitas aos fluxos do processo.
5.2.3.3 Sistema de Arrefecimento No processo biológico, para manter as condições de operação, é necessário manter a temperatura
dentro de um limite. Isto consegue-se pela refrigeração do fluxo de recirculação interna entre os dois
reactores através de um equipamento de arrefecimento composto por:
I. Uma torre de arrefecimento que aproveita o efeito evaporativo da água para arrefecer o fluxo
refrigerante, repartindo-o entre vários bocais que distribuem a água de refrigeração sobre o
enchimento plástico, e um ventilador que gera uma corrente de ar através do enchimento para
facilitar o arrefecimento.
II. Uma bomba centrífuga horizontal de recirculação do fluxo refrigerante que aspira a água da
base da torre e impulsiona-a através do permutador de placas até chegar aos bocais de
aspersão da torre. Esta bomba é controlada por um variador de frequência que é, por seu
turno, controlado por um transmissor de temperatura (TT) colocado à saída do permutador de
placas.
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Figura 5.6. Diagrama do sistema de arrefecimento do MRB da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)
Está previsto um permutador de calor para dissipar a energia em excesso do processo de depuração.
Este permutador é de placas tipo free flow e consiste numa série de placas montadas sobre um corpo
por onde circulam contra a corrente a água de refrigeração e a recirculação interna do processo. Três
estações doseadoras de reagentes, uma de anti-incrustante e as restantes duas para biocidas, para
preservar a qualidade da água de refrigeração. Um condutivímetro (LSL) e uma bóia de nível (LSLL)
permitem controlar a qualidade da água de refrigeração. Quando o nível de água da torre desce, abre-
se uma válvula de entrada de água fresca, e quando a condutividade sobe acima de um determinado
valor, abre-se uma válvula de filtragem de água de refrigeração e a válvula de entrada de água fresca
até que a condutividade seja inferior a um dado valor.
Figura 5.7. Equipamento associado ao sistema de arrefecimento da MRB (Fonte: ROSROCA, 2010)
5.2.4 Módulo de Ultrafiltração
O sistema MBR é um processo biológico de lamas activadas, no qual se muda o decantador secundário
por um módulo de membranas, que podem ser de micro-filtração ou ultra-filtração (UF). No caso
adoptado, são dois skids de membranas de UF, compostas por quatro vasos de pressão de 8’’ que
trabalham em paralelo, onde uma bomba por cada skid faz recircular o fluxo de saída dos reagentes
biológicos. À saída das bombas de UF obtêm-se dois fluxos que se dividem, sendo um de lamas um
pouco mais concentradas do que as da entrada e um de água ultra filtrada.
90
a) Filtro automático à entrada da UF b) Skid membranas de UF e respectivo CIP c) Membranas de UF
Figura 5.8. Equipamento associado ao sistema de UF a instalar na ETAL (Fonte: ROSROCA, 2010) No caso do fluxo de lamas, a maior parte regressa ao processo biológico e uma pequena parte é
enviada ao tanque pulmão de lamas de depuração. Este tanque está construído em PRFV, tem 3,5 m de
diâmetro, 6 m de altura e uma capacidade útil de 55 m3. A agitação do tanque faz-se com duas bombas
centrífugas horizontais (uma de reserva já instalada), que fazem recircular a água do tanque para,
aproveitando a força dos jactos Venturi instalados na base, provocar a agitação.
Quanto ao fluxo de água ultra-filtrada, uma parte é recirculada para biometanização e a outra é
enviada para o tanque pulmão da osmose inversa, cujas características dimensionais e de constituição
são as mesmas do tanque pulmão de lamas de depuração, assim como o sistema de agitação que
segue também o mesmo principio de funcionamento. Neste caso, também se aproveita o circuito de
agitação do tanque pulmão da osmose para a adição do ácido sulfúrico para ajustar o pH da água que
deve ser osmotizada. Este ajuste é feito por uma bomba doseadora que é controlada por um medidor
de pH instalado no conduto.
A água ultra-filtrada tem a vantagem de se encontrar livre de matéria em suspensão e bactérias, o que
permite a sua reutilização parcial ou completa em função das necessidades. Os skids de ultra-filtração
contam com um sistema de limpeza no local (CIP) constituído por: (i) um tanque fabricado em PP de
1,5 m de diâmetro, dois metros de altura e uma capacidade útil de 2 m3 que está ligado aos skids; (ii)
uma resistência para aquecer a água para as limpezas; (iii) duas estações doseadoras dos reagentes de
limpeza, um reagente básico e outro ácido.
5.2.5 Osmose Inversa para remoção de sais dissolvidos
A função da osmose inversa (OI) é a redução da CQO refratária não eliminada pelo processo biológico e
a redução dos iões não previamente dissolvidos na água residual. Esta redução é feita por meios físicos,
pela passagem da água pressurizada através das membranas semipermeáveis, gerando duas correntes
de água, uma com alta concentração de iões (i.e. concentrado ou refugo) e outra com uma
concentração muito baixa (i.e. permeado). Devido às características da água permeada pelas
membranas de ultra-filtração do sistema MBR, existe a necessidade de se realizar um pré-tratamento
mínimo, que será suficiente para preservar as membranas da osmose e que consiste no ajuste do pH
91
com ácido sulfúrico e na adição de anti-incrustante. O sistema consta de duas bombas centrífugas
verticais (uma de reserva já instalada), desenhadas para superar as perdas de carga das tubagens e
microfiltros, deixando o fluxo de água a uma pressão mínima de 1 bar na aspiração das bombas de alta
pressão da central de OI. Estas últimas impulsionam a água a uma pressão máxima de 60 bar para os
módulos de membranas.
a) Bomba alta pressão e membrana da OI b) Vasos de pressão da OI c) Tanque aditivo
Figura 5.9. Equipamento associado ao sistema da OI (Fonte: ROSROCA, 2010) Uma bomba faz recircular uma parte do concentrado de saída das linhas para o topo destas, de forma a
melhorar o rendimento da estação. O refugo envia-se a um tanque de acumulação, fabricado em aço
revestido por resina epoxi, cujas dimensões são 6,24 m de diâmetro e 4,86 m de altura, com uma
capacidade útil de 130 m3. O permeado é vertido directamente após efectuada uma pequena correção
do pH. A central de OI integra ainda um sistema de limpeza no local (CIP) que consta de um tanque
fabricado em PP com uma capacidade útil de 0,5 m3. Duas estações doseadoras acrescentam os
reagentes (um básico e um ácido), para preparar as soluções de limpeza que a bomba centrífuga
vertical tenta fazer recircular entre os vasos de pressão e o CIP.
5.2.6 Correcção do PH
A saída do permeado passa por um pequeno tanque agitado mecanicamente, fabricado em PP, com
uma capacidade útil de 1,0 m3. Aqui é feita uma correcção automática do pH através de uma bomba
doseadora de soda controlada por um medidor de pH, sendo depois enviada para o colector de água
residual municipal.
a) Grupo de bombas peristálticas b) Tanque correcção PH c) Agitador do tanque
Figura 5.10. Equipamento associado à correcção automática do PH (Fonte: ROSROCA, 2010)
92
5.2.7 Tratamento de evaporação
Para o processo de tratamento de evaporação, a proposta integrava um sistema de termo compressão
para as lamas resultantes da osmose inversa (i.e. efluente concentrado). Contudo, por iniciativa do
projectista, foi proposta a eliminação deste sistema de tratamento, cuja fase se seguiria ao processo de
tratamento anteriormente descrito.
O sistema de trabalho deste equipamento consiste num processo por carga de concentrado no
evaporador que funciona do seguinte modo: o concentrado acumulado no depósito de armazenamento
antes mencionado seria aspirado pelo próprio evaporador iniciando assim o ciclo de evaporação até
obter um concentrado final, cuja quantidade seria em função da concentração de sais e da
concentração de cloretos, resultando num produto destilado. O evaporador que se previa instalar era
por termo compressão, funcionando de acordo com o princípio da circulação natural, com uso selectivo
de calor, através de uma coluna de troca de calor tubular vertical.
No esquema seguinte, apresenta-se o processo de depuração proposto indicando a vermelho a etapa
eliminada, que seria aplicado apenas às lamas resultantes da osmose inversa e não à água depurada.
Figura 5.11. Esquema funcional do processo da ETAL com identificação da etapa eliminada (Fonte: ROSROCA, 2010)
Conforme foi assegurado pelo projectista, a modificação proposta em nada afecta a qualidade do
efluente permeado, descarregado na rede pública, pois a etapa a eliminar será aplicada exclusivamente
à fracção de efluente concentrado, que em nenhum dos casos poderia ser descarregado nesta rede. O
efluente permeado continuará a cumprir os valores autorizados de descarga na rede de saneamento
público. Acresce que apesar da sua reduzida influência da melhoria do processo de tratamento
mencionado, este equipamento representa também um elevado custo de aquisição e um consumo
energético bastante significativo (cerca de 220-250 KW de potência instalada).
Depósito de regularização
Reactor anóxico
Reactor aeróbio
Ultra- filtração
Osmose Inversa
Água a sistema de colecta pública
Termo- Compressão
Lamas
Lamas Lamas a tratar em instalação apropriada
ETAPA ELIMINADA
93
Esta alteração permitiu uma acentuada redução do consumo energético da instalação de depuração de
lixíviados, pois a potência total instalada na depuradora é de 590 KW, dos quais 220-250 KW
corresponde à evaporação por termo compressão. Deste modo, a eliminação desta etapa de tratamento
reflectiu uma redução de cerca 40% da potência instalada. Com base nos pressupostos atrás referidos
a ERSUC aprovou esta alteração, e tendo em conta que posteriormente, com o desenvolvimento do
processo de exploração da central, existe a possibilidade deste sistema de tratamento ser construído,
caso se justifique a necessidade da sua instalação, dado que se manteve o espaço de reserva associado
ao mesmo no projecto desenvolvido.
5.3 Sistemas de Exaustão e Tratamento do Ar
De acordo com os critérios do Caderno de Encargos dotou-se a CVO de um sistema de tratamento de
odores por via biológica. Como medida preventiva de eliminação dos impactos negativos, resultantes da
formação e dispersão de maus odores, em especial durante a etapa de compostagem, o projectista
optou por um desenho operativo que garante e previne a eliminação destes problemas. O tratamento
biológico dos gases libertados nos processos da CVO, baseia-se na capacidade que alguns
microrganismos aeróbios naturais têm para decompor as substâncias que contem o gás a tratar (e.g.
CO2, H2O e diversos sais). Estes microrganismos auto activam-se e reproduzem-se no ecossistema (i.e.
leito filtrante ou biomassa) sempre que se reúnem as condições de temperatura e humidade óptimas
em presença de oxigénio.
Assim, devem seleccionar-se e manter-se as condições ambientais apropriadas para desenvolvimento
destes, dado que a colónia de microrganismos activa-se e mantém-se em função do gás. A solução
técnica desenvolvida visa a inibição deste fenómeno biológico.
5.3.1 Captação e acondicionamento
A captação do ar contaminado é assegurada por uma instalação de aspiração e condução do gás a
tratar até aos biofiltros. A identificação e concentração dos focos de emissão dos gases a tratar, assume
especial relevância, devendo evitar-se captar ar não contaminado para não aumentar o caudal e
consequentemente o consumo energético dos ventiladores.
O edifício de recepção e descarga de RSU (Zona A), assim como a nave de triagem (Zona B) contam
com um sistema de captação localizado nos pontos de maior produção, e uma rede de colectores para
renovação do ar de todo o edifício. Na nave de mistura, um dos pontos com maior produção de maus
odores, o projecto considerou que todo o processo de preparação seja confinado e em naves fechadas.
94
Figura 5.12. Rede de condutas de extracção de ar contaminado (Fonte: ROSROCA, 2010)
O ar é aspirado nas diferentes instalações com ventiladores helicoidais, que permitem a impulsão de
grandes caudais a baixa pressão. Com esta depressão garante-se que os gases não purificados não
saiam para o exterior, sendo aspirados e conduzidos posteriormente para o biofiltro. Em seguida, o ar é
conduzido por um sistema de condutas de polietileno. A título de exemplo apresentam-se na figura
5.13. imagens do sistema de condutas instalado na Estação de Valorização Orgânica da AMTRES em
Cascais, que é semelhante ao que irá ser instalado na central de TMB de Aveiro.
a) Condutas de polietileno b) Sifão de reconha de condensados
Figura 5.13. Condutas da rede de captação de ar do sistema de tratamento de ar contaminado da Estação de Valorização Orgânica da AMTRES em Cascais (visita realizada em 15.04.2010)
5.3.2 Acondicionamento
O ar recolhido nos compartimentos dos fossos e nas zonas do pré-tratamento mecânico, é
homogeneizado num plenum e conduzido directamente para os biofiltros 1 a 3. O outro circuito de
Biofiltro 1
Biofiltro 2
Biofiltro 3
Biofiltro 4
Scrubber1
Scrubber2
Scrubber3
Scrubber4
95
extracção de ar é conduzido numa primeira fase à zona dos túneis de pré-compostagem (Zona E).
Neste local, o ar contaminado é insuflado através do sistema de ventilação forçada dos túneis como
parte do processo de compostagem do material digerido, sendo este ar posteriormente captado pelos
circuitos de extracção de ar e encaminhado dos túneis para o biofiltro 4.
Figura 5.14. Sistema de ventilação dos túneis de pré-compostagem a construir na central de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)
Todo o ar recolhido em cada linha de tratamento passa pelo lavador de ar ou scrubber, com os
objectivos de eliminar as partículas de pó, limitar o teor de amoníaco (NH3) por dissolução, verificar as
condições de humidade (saturação a 100%) e temperatura adequadas para serem tratados no biofiltro.
Estes scrubbers são construídos em polipropileno (PP) e devido à sua forma interior reduzem a
velocidade do gás, permitindo a lavagem das poeiras e a dissolução do amoníaco. A instalação integra
uma bateria de quatro scrubbers independentes na instalação.
5.3.3 Depuração do ar contaminado
Finalmente todo o ar captado, mediante ventiladores centrífugos, passa através dos biofiltros, onde se
produz o efeito da depuração. Estes biofiltros dispõem de um sistema de rega por aspersão e uma
cobertura de protecção. Cada biofiltro tem uma superfície filtrante activa, por biofiltro de 194 m2.
Na figura 5.15 apresenta-se o diagrama de funcionamento do sistema de tratamento de ar, no qual se
encontram enquadrados os scrubbers e os biofiltros, e esquematizados os respectivos circuitos de ar a
tratar, da rede de água de irrigação (previamente tratada na ETAL) e do sistema de recolha e
encaminhamento da água utilizada no processo para a ETAL.
PLENUM
Túnel Pré-compostagem Zona E
EXTRACÇÃO
INSUFLAÇÃO
96
Figura 5.15. Esquema do sistema de tratamento de ar a construir na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)
O gás a tratar faz-se circular convenientemente, distribuindo-o de forma uniforme, com a velocidade
adequada, através do leito filtrante. Este deve ter a esponjosidade suficiente para permitir a circulação
do gás sem apresentar uma perda de carga excessiva, assim como a consistência suficiente para
manter esta estrutura durante a sua vida útil. Também deve possuir propriedades físicas que o
impeçam de se colmatar com o tempo e, por sua vez, que contenha uma determinada natureza
biológica que seja capaz de activar os microrganismos e servir-lhes de mantimento.
A biomassa ou leito filtrante é um material de origem orgânica, bio-activado e de diferentes
granulometrias que permita um tempo de retenção suficiente sem produzir uma perda de carga
ÁGUA TRATADA da ETAL
BIOFILTRO 4
BIOFILTRO 1
BIOFILTRO 2
BIOFILTRO 3
SCRUBBER 4
SCRUBBER 1
SCRUBBER 2
SCRUBBER 3
DESTINO ETAL
DESTINO ETAL
DESTINO ETAL
DESTINO ETAL
AR CONTAMINADO (PRÉ-TRATAMENTO HÚMIDO)
AR CONTAMINADO (PRÉ-TRATAMENTO MECÂNICO E FOSSOS)
97
excessiva. Neste material desenvolvem-se diferentes tipos de espécies microbianas, permitindo que em
cada estado se retenham diferentes componentes voláteis que integram os gases.
a) Scrubber (catálogo) b) Biofiltro a construir
Figura 5.16. Equipamento associados ao sistema de tratamento de ar da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)
Uma das funções dos biofiltros é a eliminação por oxidação biológica dos odores provocados pela
mistura de gases presentes na atmosfera, produzindo uma sensação olfactiva que pode ser
desagradável, não obstante, em nalguns casos não chega a níveis de toxicidade. Um dos grupos de
compostos mais abundante para o qual o biofiltro mostra uma grande eficiência de eliminação é o
grupo dos compostos orgânicos voláteis (COV). Os COV são compostos orgânicos, distintos do metano,
com ponto de ebulição inferior a 100ºC, que englobam uma ampla variedade de hidrocarbonetos (tais
como álcoois, aldeídos, fenóis, etc.), muitos deles com a característica de serem capazes de produzir
oxidantes fotoquímicos com óxidos de azoto na presença de luz solar.
Outra das funções é a retenção de compostos dificilmente degradáveis, por um princípio físico de
absorção nos poros das partículas. A abundância destes elementos e o excesso das condições de
trabalho juntamente com a exposição solar directa, são os principais factores de envelhecimento do
material filtrante que deve ser renovado com uma periodicidade de cinco anos.
98
6 Conclusões
A realização do estágio na PROMAN revelou-se uma experiência amplamente enriquecedora que
permitiu complementar e consolidar os conhecimentos académicos adquiridos no ciclo de estudos do
curso de Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios. A larga experiência dos técnicos que
integram os quadros da PROMAN, aliada à estreita e assertiva supervisão dos orientadores, foi um
factor preponderante para o bom desenvolvimento do programa de estágio, tendo em conta os
constrangimentos causados pelos sucessivos atrasos da Empreitada.
O acompanhamento do processo de concepção da UTMB de Aveiro permitiu suscitar a curiosidade e
interesse em aprofundar a temática concreta dos equipamentos associados ao TM e ao TB, sempre no
sentido de utilizar as melhores tecnologias disponíveis e ter conhecimento da realidade que existe no
mercado, e no domínio dos sistemas de valorização energética do biogás, possibilitou tomar
conhecimento sobre os métodos de produção, armazenamento e tratamento de biogás a valorizar,
assim como das tecnologias associadas aos sistema de cogeração. Importa ainda realçar o facto de
este projecto integrar no funcionamento dos seus processos, diversas instalações e equipamentos,
que foram abordados e apresentados nas disciplinas leccionadas no mestrado, dando a possibilidade
de aperfeiçoar a percepção do leque da sua aplicabilidade, nomeadamente no que diz respeito a
equipamentos térmicos (e.g. torre de arrefecimento, permutadores de placas e tubos concêntricos,
caldeira com queimador bi-fuel, sistemas de isolamento térmico), ao sistema de ventilação das naves
da central e redes de fluidos incluindo os respectivos meios de elevação (i.e. grupos electrobombas).
No âmbito da assessoria técnica prestada pela PROMAN, foram elaboradas análises e emitidos
pareceres a todos projectos de execução das várias especialidades, tendo as respectivas apreciações
sido centradas na verificação da coerência entre as peças escritas e as peças desenhadas, passando
pela correlação dos documentos apresentados e pela comparação dos mesmos documentos com a
Proposta Técnica adjudicada e vigiando o cumprimento das exigências presentes nas Condições
Técnicas Gerais e Especiais. No que concerne às instalações e aos equipamentos, houve igualmente
uma criteriosa avaliação da adequabilidade técnica e funcional de cada componente, tendo em conta
as condições de operação e os materiais e fluidos a processar (e.g. presença da atmosferas altamente
agressivas, lixiviados, lamas, poeiras). Neste domínio, as visitas que foram realizadas a centrais que
se encontra em funcionamento, revelaram ser um importante complemento às apreciações.
A Engenharia de Base Global sofreu um longo processo de ajustamento, relativamente à versão que
instruiu a proposta técnica da fase de concurso. A parte da central destinada ao processo de
tratamento mecânico foi a que sofreu maiores alterações, tendo sido aprovado o seu layout definitivo
99
em finais de Março de 2010. Esta situação atrasou significativamente o desenvolvimento dos projectos
de especialidade, sobretudo no edifício do pré-tratamento mecânico (Zona B).
Alguns dos projectos considerados de relevante interesse para o presente trabalho, encontram-se
ainda em fase de elaboração, e não foram ainda submetidos à análise da PROMAN, nomeadamente as
instalações eléctricas (excepto as redes equipotenciais), gestão técnica e segurança contra incêndios.
Foi apresentado, em meados de Fevereiro de 2010, um estudo prévio do projecto de Segurança
Contra Incêndios de carácter global, no qual se encontravam definidas as classificações atribuídas aos
compartimentos dos diferentes edifícios, consoante o tipo de utilização e permanência de pessoal
previstos, e ainda os principais meios de primeira intervenção. Não obstante o estudo não ter sido
submetido à avaliação da fiscalização, foi aproveitada a ocasião para alertar o Coordenador de
Projecto nomeado pelo Consórcio Empreiteiro, da importância de um desenvolvimento atempado
deste projecto, uma vez que a integração das suas soluções são determinantes para o
desenvolvimento consonante das restantes especialidades. Porém, até à conclusão do presente
relatório não se verificou qualquer desenvolvimento relativamente a este projecto.
No que respeita às instalações eléctricas, foram apresentados apenas projectos parciais de instalações
eléctricas dos edifícios, que estão a ser analisados. Visando a redução de custos e a optimização da
instalação eléctrica de MT e BT, o Consórcio Empreiteiro propôs a deslocação do PT principal da
localização prevista na Proposta Técnica para junto da Zona B onde se prevê a construção da sala de
quadros de BT. Esta proposta obteve parecer positivo, porém os restantes projectos da especialidade
continuam a ser desenvolvido.
Relativamente às instalações da Cogeração, também não foi possível desenvolver o tema com o
pormenor desejado, uma vez que o seu fornecimento se encontra em fase de Concurso internacional
com a designação de Unidade Independente de Valorização de Biogás (UIVB).
Quanto à componente de acompanhamento dos trabalhos de construção, refere-se que apenas se
encontram realizados trabalhos de obra civil, estando uma parte significativa das naves ainda em fase
de construção. O edifício do pré-tratamento mecânico (Zona B) é o que apresenta o atraso mais
significativo. A montagem e instalação dos equipamentos, está prevista iniciar-se do mês de Fevereiro
de 2011, só poderá ser iniciada após concluída a montagem das coberturas e estarem executados os
pavimentos nos edifícios.
No final da obra, após conclusão de todos os trabalhos de obra civil e terminada a montagem e
instalação de todos os equipamentos, e que os mesmos se encontrem aptos para entrar em serviço,
seguir-se-á o Período de Ajustamento e Ensaios, no qual a equipa de especialistas da PROMAN irá
proceder em conjunto com o EMPREITEIRO a uma vistoria geral da montagem, de acordo com os
100
Planos de Inspecção e Ensaios e respectivo Programa de Execução específico, finda a qual será
lavrado Auto de Fim de Montagem. Essa vistoria deverá comprovar, as seguintes condições:
(i) verificação da conformidade de todos os trabalhos de construção civil e de infra-estruturas;
(ii) verificação da conformidade de todas e cada máquina e equipamento e da existência da respectiva
certificação; (iii) verificação dos circuitos de alarme, paragem e controlo de todas e cada máquina e
equipamento; (iv) verificação da conformidade com as exigências legais e/ou regulamentares de todas
e cada máquina ou equipamento; (v) terem sido entregues os Projectos “como construído” (i.e. telas
finais) e as versões preliminares dos manuais de operação e manutenção; (vi) ter sido iniciada a
Formação do Pessoal operacional para a Central e que se encontra a ser cumprido o programa
previsto; (vii) ter sido aprovado o plano de detalhe dos ensaios das fases subsequentes (Período de
Ajustamento, Período de Serviço Experimental).
Finalizado o Período de Ajustamentos e Ensaios, dar-se-á início a um novo período de exploração
condicionada designado por Período de Serviço Experimental, que terá uma duração de 3 meses e
ocorrerá de acordo com um programa a estabelecer pela ERSUC. O Período de Serviço Experimental
terá o objectivo de assegurar que cada operação e/ou equipamento trabalha correctamente para as
cargas que foram dimensionados, e que na sua globalidade, opera nas condições previstas no
Projecto e para a capacidade pretendida.
Para as fases do Período de Ajustamento e Ensaios e do Período de Serviço Experimental, perspectiva-
se uma oportunidade única para uma aprendizagem interdisciplinar que seguramente contribuirá para
fechar com “chave-de-ouro” este ciclo de estudos.
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Figura 6.1. Vista geral da obra – Fotografia aérea de 03/12/2010 (Fonte: ERSUC, 2010)
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Referências
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