SIMULAÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DE …...de funcionamento que compromete a qualidade do ambiente os aspectos ambientais da área onde está inserida. As demais elevatórias

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FABIANA PEREIRA DE LIMA MELO

SIMULAÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DE

PONTA NEGRA- NATAL: MITIGAÇÃO DOS RISCOS AMBIENTAIS E

ESTRATÉGIA DE MANUTENÇÃO PREDITIVA

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade

Federal do Rio Grande do Norte, como exigência para a

obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária ,

sob a orientação do Prof.º Drº Lúcio Flávio Ferreira Moreira.

NATAL

2012

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FABIANA PEREIRA DE LIMA MELO

SIMULAÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DE

PONTA NEGRA- NATAL: MITIGAÇÃO DOS RISCOS AMBIENTAIS E

ESTRATÉGIA DE MANUTENÇÃO PREDITIVA

Trabalho de pós-graduação aprovado como requisito para a conclusão do Curso de Pós-

Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental, na Universidade Federal do Rio Grande do

Norte, Natal, pela comissão formada pelos professores:

Orientador: Prof. Dr. Lúcio Flávio Ferreira Moreira - UFRN

Prof. Dr. AntonioMarozziRighetto - UFRN

Prof. Dr. Tarcisio Cabral da Silva - UFPB

Natal, 10 de agosto de 2012.

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AGRADECIMENTOS

À Deus, por ter concedido a oportunidade concluir esse trabalho, mesmo com todas as

dificuldades e falta de tempo, me ajudou a seguir em frente, e realizar esse sonho.

À minha mãe, que sempre me deu forças para continuar trilhando esse caminho, com toda

dedicação, amor e atenção, não me deixando desistir e mostrando que sou capaz.

Ao meu esposo, que com muita paciência, me ajudou nesses anos de curso. Por me ajudar a

estudar quando estava sem vontade, por cancelar os passeios nos finais de semana, porque eu

precisava estudar, e pelas inúmeras idas (fora de hora) nos locais de estudos, para realização

da pesquisa de campo.

Ao meu orientador, professor Lúcio Flávio Ferreira Moreira, pela paciência e principalmente

pelo empenho dedicado a esse trabalho. Agradeço também ao professor Antônio

MarozziRighetto, pela boa vontade em meu ajudar nos momentos mais difíceis, por ter

sempre uma palavra de ânimo e por contribuir para a realização desse sonho.

Por fim, agradeço a todos os meus familiares e amigos pela força e pela torcida na conclusão

dessa etapa da minha vida e aos meus chefes que permitiram e relevaram as minhas ausências,

enquanto estava nas aulas, pela paciência, companheirismo e atenção que tiveram comigo.

A todos vocês muito obrigada!

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RESUMO

A Simulação do SES Ponta Negra- Natal: mitigação dos riscos ambientais e estratégia de

manutenção preditiva foi desenvolvida no contexto de diversas irregularidades operacionais

nas estações elevatórias e redes coletoras de esgoto no sistema de Ponta Negra. Com isso, os

riscos ambientais e as denuncias contra a empresa de saneamento devido aos extravasamentos

de esgotos em via pública se tornaram comuns. Esse bairro vem apresentando nos últimos

anos um aumento populacional muito maior do que a expectativa inicial de crescimento.

Nesse sentido, supõe-se o grande crescimento populacional e de geração de esgotos acima do

esperado, atrelado à utilização de manutenção corretiva e o mau uso do sistema podem ser as

principais causas das falhas operacionais ocorridas neste SES. Esse estudo teve por objetivo

analisar o comportamento hidráulico do SES de Ponta Negra a partir da simulação numérica

do seu funcionamento associados à cenários futuros de ocupação. O SES Ponta Negra

apresenta quilômetros de redes coletoras e 6 estações elevatórias interligadas, sendo a EE 1, 2,

4, Via Costeira e Praia Shopping interligadas a EE3, qual recebe todos os efluentes das

demais elevatórias e bombeia para a estação de tratamento de esgotos do bairro a qual é

constituída de uma lagoa facultativa seguida de 3 lagoas de maturação com disposição dos

efluentes tratados em valas de infiltração. Por serem interligadas entre si, o estudo foi

realizado considerando os dias e horas de maior vazão afluente para todas as elevatórias.

Além disso, a fim de mensurar as falhas nas redes coletoras foram realizados levantamento

dos dados de obstruções nessas redes. O levantamento e coleta de dados físicos e operacionais

foram realizados entre janeiro/2011 e janeiro/2012. A simulação do SES foi desenvolvida, a

fim de nos mostrar como esse está funcionando atualmente, e como irá funcionar nos

próximos anos, com base na estimativa populacional e de vazão de esgotos. Os dados

coletados representam o quadro atual das estações elevatórias do SES Ponta Negra e

alimentaram o modelo numérico desenvolvido em planilha eletrônica MS Excel® que permitiu

simular o comportamento do SES em cenários futuros. Os resultados obtidos neste estudo

mostram que a elevatória Praia Shopping já está subdimensionada e apresenta falhas graves

de funcionamento que compromete a qualidade do ambiente os aspectos ambientais da área

onde está inserida. As demais elevatórias do sistema atingirão sua capacidade máxima segura

de bombeamento entre os anos de 2013 e 2015, embora a EE 1 e EE 3 tenham a capacidade

de operar, ainda que de forma muito precária, até o ano de 2017. Além disso, observou-se que

o mau uso do sistema, com a entrada de lixo e água de chuva na rede coletora, são fatores

determinantes para as falhas que ocorrem no SES. E finalmente, constatou-se que a utilização

de manutenção corretiva, em vez da preditiva, no sistema como um todo tem se mostrado

altamente ineficiente causando graves falhas no sistema, gerando com isso danos ao meio

ambiente e riscos sanitários aos clientes.

Palavras-Chave – Sistema elevatório; esgoto; manutenção preditiva.

5

ABSTRACT

The simulation of SES-Natal Ponta Negra: mitigation of environmental risks and

predictive maintenance strategy was developed in the context of several operational

irregularities in the pumping stations and sewage systems in the system Ponta Negra. Thus,

the environmental risks and complaints against the company due to overflows of sewage into

the public thoroughfare became common. This neighborhood has shown in recent years an

increase of resident higher than the initial expectation of growth. In this sense presumed the

large population growth and generation of sewers higher than expected, associated to the use

of corrective maintenance and misuse of the system may be the main causes of operational

failures occurring in the SES. This study aimed at analyzing the hydraulic behavior of SES

Ponta Negrathrough numerical simulation of its operation associated to future scenarios of

occupation. The SES Ponta Negra has a long lengthof collection networks and 6 pumping

stations interconnected, being EE 1, 2, 4 coastal way, and beach Shopping interconnected EE3

to receives all sewers pumped from the rest pumping station and pumped to the sewage

treatment station of neighborhood which consists of a facultative pond followed by three

maturation ponds with disposal of treated effluent into infiltration ditches. Oncethey are

connected with each other, the study was conducted considering the days and times of higher

inflow for all lifts. Furthermore, with the aim of measuring the gatherer network failures were

conducted data survey of on the networks. Thephysical and operational survey data was

conducted between January/2011 and janeiro/2012. The simulation of the SES was developed

with the aim ofdemonstrating its functioning, eithercurrently and in the coming years, based

in population estimates and sewage flow. The collected data represents the current framework

of the pumping stations of the SES Ponta Negra and served as input to the model developed in

MS Excel ® spreadsheet which allowed simulating the behavior of SES in future scenarios.

The results of this study show thatBeach Shopping Pumping Station is actually undersized

and presents serious functioning problemsthatmay compromise the environmental quality of

surrounding area. The other pumping stations of the system will reach itsmaximum capacity

between 2013 and 2015, although the EE1 and EE3 demonstrateoperation capacity, even

precariously, until 2017. Moreover, it was observed that the misuse of the network system,

due to the input of both garbage and stormwater, are major factors of failures that occur in the

SES. Finally, it was found that the corrective maintenance appliance, rather than

predictive,has proven to beinefficient because of the serious failuresin the system, causing

damage to the environment and health risks to users.

Keywords–pump station system; sewage; predictive maintenance.

6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Contribuição água pluvial ....................................................................................................18

Figura 2 Associação de bombas em paralelo. .....................................................................................26

Figura 3 Esquema do SES do bairro de Ponta Negra ..........................................................................34

Figura 4 SES EE1 .............................................................................................................................36

Figura 5 Chegada de esgoto EE 1 ......................................................................................................39

Figura 6 Poço de sucção ....................................................................................................................39

Figura 7 Conjunto moto-bomba em paralelo ......................................................................................39

Figura 8 Layout EE1 .........................................................................................................................40

Figura 9 SES EE 2 ............................................................................................................................42

Figura 10 Chegada de esgoto EE 2 ....................................................................................................45

Figura 11 Bombas 1 e 2 ....................................................................................................................45

Figura 12 Layout EE 2 ......................................................................................................................46

Figura 13 Acesso à EE 4 ...................................................................................................................47

Figura 14 SES EE 4 ..........................................................................................................................48

Figura 15 poço de sucção EE 4..........................................................................................................49

Figura 16 Grade EE 4........................................................................................................................51

Figura 17 Layout EE 4 ......................................................................................................................52

Figura 18 Desmoronamento Calçadão Ponta Negra (próximo EE4) ...................................................53

Figura 19 Rede coletora quebrada .....................................................................................................53

Figura 20 Reparos emergenciais na rede de esgoto ............................................................................54

Figura 21 SES EE Via Costeira .........................................................................................................55

Figura 22 Entrada EE Via Costeira ....................................................................................................58

Figura 23 Grade EE Via Costeira ......................................................................................................58

Figura 24 Caixa divisora de vazão .....................................................................................................59

Figura 25 Layout EE via Costeira ......................................................................................................59

Figura 26 SES EE Praia Shopping .....................................................................................................61

Figura 27 Poço seco ..........................................................................................................................64

Figura 28 Layout EE Praia Shopping.................................................................................................64

Figura 29 Layout EE 3 ......................................................................................................................67

Figura 30 Tampa poço de sucção 1 EE 3 ...........................................................................................68

Figura 31 Poço de sucção 2 EE 3 ......................................................................................................68

Figura 32 Metodologia aplicada na simulação ...................................................................................76

Figura 33 Esquema retorno de esgoto pela válvula de retenção ..........................................................93

7

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 Curva de sistema EE 1 .......................................................................................................38

Gráfico 2 Curva do sistema EE 2.......................................................................................................44


Gráfico 4 Curva do Sistema EE Via Costeira .....................................................................................57

Gráfico 5 Curva do sistema EE Praia Shopping .................................................................................63


Gráfico 7 Comportamento das vazões futuras ....................................................................................81

Gráfico 8 Vazão prevista ...................................................................................................................83

Gráfico 9 Simulação EE 1 (2012) ......................................................................................................84

Gráfico 10 Simulação EE 1 (2017) ....................................................................................................85

Gráfico 11 Simulação EE 1 (2021) ....................................................................................................86

Gráfico 12Vazão prevista ..................................................................................................................89

Gráfico 13 Simulação 2016 EE 2......................................................................................................90

Gráfico 14 Vazão prevista EE 4 ........................................................................................................92

Gráfico 15 Vazão prevista EE Via Costeira .......................................................................................95

Gráfico 16 Simulação EE Via Costeira 2015 .....................................................................................95

Gráfico 17 Vazão prevista .................................................................................................................98

Gráfico 18 Simulação EE Praia Shopping - 2012 ...............................................................................99

Gráfico 19 Simulação extravasamento de esgoto - 2013 ....................................................................99

Gráfico 20 Vazão prevista ...............................................................................................................101

Gráfico 21 Simulação EE 3 – 2017 ..................................................................................................102

8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Obstruções de esgoto ........................................................................................................19

Tabela 2 Balneabilidade ....................................................................................................................21

Tabela 3 Dados EE1..........................................................................................................................37

Tabela 4 Dados EE1..........................................................................................................................38

Tabela 5 Dados EE 2 .........................................................................................................................43

Tabela 6 - Sistema de bombeamento .................................................................................................44

Tabela 7 Dados EE 4 ........................................................................................................................50

Tabela 8 – Dados do sistema de bombeamento ..................................................................................51

Tabela 9 Dados EE Via Costeira ......................................................................................................56

Tabela 10 – Dados do sistema de bombeamento ................................................................................57

Tabela 11 Dados EE Praia Shopping .................................................................................................62

Tabela 12 – Dados do sistema de bombeamento ...............................................................................63

Tabela 13 Dados EE 3 ......................................................................................................................65

Tabela 14 – Dados do sistema de bombeamento ................................................................................66

Tabela 15 - Simulação.......................................................................................................................77

Tabela 16 Dados operacionais das EE (2012) ...................................................................................79

Tabela 17 Casos de obstruções EE 1 .................................................................................................82

Tabela 18 Vazão prevista ..................................................................................................................83

Tabela 19 -Ciclo encher-secar EE1 ...................................................................................................84

Tabela 20 Registro de Ocorrência EE 1 .............................................................................................86

Tabela 21 Dados de obstrução EE 2 ..................................................................................................87

Tabela 22 Previsão de vazão EE 2 ....................................................................................................88

Tabela 23 Ciclo encher-secar EE 2 ...................................................................................................89

Tabela 24 Registros de Ocorrências EE 2 .........................................................................................90

Tabela 25 Dados de obstrução EE 4 ..................................................................................................91

Tabela 26 Vazão prevista EE 4 ..........................................................................................................91

Tabela 27 Registro de ocorrências EE 4 ...........................................................................................93

Tabela 28 Vazão prevista .................................................................................................................94

Tabela 29 Ciclo encher-secar ...........................................................................................................96

Tabela 30 Registro de ocorrência EE Via Costeira .............................................................................96

Tabela 31 Vazão prevista ..................................................................................................................97

Tabela 32 Ciclo encher-secar ............................................................................................................98

Tabela 33 Registro de ocorrência EE Praia Shopping .....................................................................100

Tabela 34 Casos de obstrução EE 3 .................................................................................................100

Tabela 35 Vazão prevista ................................................................................................................101

Tabela 36 Ciclo encher-secar EE3 ...................................................................................................102

Tabela 37 Registro de ocorrência EE3 ............................................................................................103

9

SUMÁRIO

1.0 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................11

2.0 OBJETIVOS .........................................................................................................................15

2.1 Objetivo Geral .......................................................................................................................15

2.2 Objetivos específicos .............................................................................................................15

3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...............................................................................................16

3.1 A urbanização e seus efeitos nos serviços de saneamento ...............................................16

3.2 Mau uso do SES ...............................................................................................................17

3.3 Balneabilidade e poluição ambiental ...............................................................................20

3.4 Tecnologias apropriadas para a operação do SES ..........................................................22

3.5 Monitoramento do SES ...................................................................................................24

3.6 Estações Elevatórias de Esgotos ......................................................................................25

3.7 Manutenção corretiva versus manutenção preditiva ......................................................27

4.0 MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................................30

4.1 Funcionamento de um SES .................................................................................................30

4.2 Variáveis físicas e operacionais do SES ..........................................................................31

4.3 Área de Estudo.................................................................................................................32

4.3.1 Estação Elevatória 1 ...................................................................................................35



4.3.4 Estação Elevatória Via Costeira .................................................................................54

4.3.5 Estação Elevatória Praia Shopping .................................................................................60

4.3.6 Estação Elevatória 3 ....................................................................................................64

4.3.7 Estação De Tratamento De Esgoto De Ponta Negra ...................................................68

4.4 Estimativa do aumento populacional na área de estudo.......................................................69

4.5 Delimitação das bacias .................................................................................................69

4.6 Estimativa do aumento da vazão da rede (Qrede) .........................................................70

4.7 Levantamento dos casos de obstrução ............................................................................71

4.8 Levantamento das ocorrências nas EE ...........................................................................71

4.9 Determinação da vazão máxima de entrada ...................................................................72

5.0 SIMULAÇÃO DO SISTEMA ...............................................................................................73

6.0 RESULTADOS .....................................................................................................................79

6.1 Condição atual de funcionamento das elevatórias ..........................................................79

10

6.2 Estação Elevatória 1 ........................................................................................................82



6.5 Estação Elevatória Via Costeira ......................................................................................94

6.6 EE PRAIA SHOPPING ...................................................................................................97

6.7 Estação Elevatória 3 ......................................................................................................100

7.0 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................104

8.0 CONCLUSÃO ...................................................................................................................106

9.0 REFERENCIAS ................................................................................................................107

11

1.0 INTRODUÇÃO

A inexistência dos sistemas de esgotamento sanitário tem gerado vítimas de doenças de

veiculação hídrica ao redor do mundo, principalmente em países menos desenvolvidos. No

inicio dessa revolução sanitária, a proposta principal era apenas disponibilizar água potável

para consumo humano e afastar da população os resíduos sólidos e líquidos gerados.Até o

final do século XVIII, essas doenças matavam milhares de pessoas todos os anos. A partir do

século XIX, a preocupação com saneamento ambiental cresceu de forma considerável, pois

percebeu-se que a melhoria na salubridade das cidades favorecia a mitigação dos casos de

doenças de veiculação hídrica e a proliferação de vetores com ratos e mosquitos.

No Brasil, não foi diferente. No inicio das implantações dos projetos de engenharia no

século XIX, a preocupação principal era evitar as doenças de veiculação hídrica, seja por falta

de água ou por consumo de água contaminada. Naquela época, o saneamento se resumia ao

abastecimento de água em chafariz no centro da cidade e implantação de rede de água em

cidades maiores, as quais eram ampliadas conforme as cidades cresciam.

No Rio Grande do Norte, apenas no século XX a preocupação com o esgotamento

sanitário foi enfocada, iniciando os sistemas nos bairros Ribeira e Cidade Alta. Naquela

época, projetos de saneamento ambiental estavam em alta em muitos estados brasileiros, e a

disponibilidade de um sistema de saneamento que abrangia os serviços de coleta e destinação

de resíduos sólidos, abastecimento de água potável, além da coleta, tratamento e disposição

final de efluentes já era uma realidade. Nos anos 80, equipes de técnicos e engenheiros da

Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN), iniciaram a execução dos

projetos de esgotamento sanitário tipo condominial, a título de projeto piloto, nos bairros de

Rocas e Santos Reis, Zona Leste de Natal.

A princípio os esgotos apenas eram coletados e transportados para deságue no Rio

Potengi, que banha a cidade. No mesmo período sistemas de esgotamento sanitário nos

bairros Quintas e Nordeste começaram a funcionar também com coleta tipo condominial. A

grande diferença estava no fato de que os efluentes coletados eram transportados para uma

estação de tratamento preliminar seguido de tratamento secundário (lagoa de estabilização) de

efluentes.

Desde então outras áreas de Natal são favorecidas com coleta e destinação de esgotos.

Entretanto, o crescimento desse tipo de serviço foi muito lento e insuficiente para atender a

12

demanda de crescimento da população, pois hoje menos de40% de Natal é saneada. Dentre os

vários sistemas localizados nas quatro zonas da cidade, alguns chamam atenção pelas

peculiaridades operacionais, em especial dos sistemas da zona Sul.

O sistema analisado neste estudo está situado na zona costeira de Natal, no bairro de

Ponta Negra, que historicamente foi habitado por pescadores e rendeiras e que nos últimos

anos tem experimentado grandes mudanças tanto da infraestrutura quanto na densidade

populacional.

O crescimento populacional, principalmente sazonal, tem trazido para esse bairro a

especulação imobiliária, e com essa, investimentos pesados na orla da praia com a construção

de calçadão, quiosques e restaurantes, além da melhoria na qualidade dos serviços básicos de

saúde, segurança e saneamento. Todo esse investimento visando apresentar uma praia bem

estruturada e preparada para receber turistas em períodos de alta estação.

Com todo esse investimento, o bairro passou a ser considerado zona nobre da cidade, o

que ocasionou um aumento ainda mais intenso na especulação imobiliária e na construção dos

chamados “espigões” (prédios residenciais com vários pavimentos e de alto luxo) próximo à

orla, o que consequentemente contribuiu para o crescimento populacional.

O bairro de Ponta Negra tem uma área de 707,16 hectares, população fixa de 25.400

habitantes e é subdividido em três setores: orla, vila e conjunto. A orla é a área com melhor

infraestrutura e dispõe de postos policiais, serviços de saneamento, serviços turísticos além de

hotéis e pousadas. A vila de Ponta Negra, área mais carente do bairro, é habitada pela

população nativa, basicamente pescadores e rendeiras, que já moravam no bairro antes do

inicio da especulação imobiliária. Entretanto, nos últimos anos também vem sendo

considerada área de especulação imobiliária devido à proximidade com a orla da praia. O

conjunto de Ponta Negra é a área mais nobre do bairro com população de classe média-alta,

residentes em prédios residenciais e casas de alto padrão.

Embora haja essa divisão no bairro, o fato é que esse cenário de uso e ocupação do

solo tem produzido sérios problemas relacionados com o aumento da densidade demográfica

e as demandas na infraestrutura de esgotamento sanitário. Isso tem se refletido no Sistema de

Esgotamento Sanitário (SES) de Ponta Negra nos últimos anos, com o surgimento de

problemas na operação e manutenção do sistema.

13

O SES de Ponta Negra foi implantado em 2001. Na época dispunha de rede coletora, 3

elevatórias de esgotos e estação de tratamento de efluentes com 1 lagoa facultativa e 3 lagoas

de maturação em série com disposição em área de infiltração. No ano de 2004, novas redes

coletoras e 1 estação elevatória foram implantadas para atender outra área da praia. A vazão

máxima de projeto para todo o SES é de 75 L/s, para ETE sem aeradores, de acordo com

Meneses (2006).

O grande enfoque do aspecto turístico do bairro, aliado ao crescimento populacional

proveniente da especulação imobiliária e da construção de diversos condomínios verticais

residenciais, gerou um crescimento maior do que as expectativas no que diz respeito à

demanda dos serviços de saneamento, principalmente a destinação dos efluentes. Para se ter

uma ideia do aumento desproporcional da demanda, a vazão atual da ETE, conforme medidor

de vazão eletrônico instalado na calha Parshall do sistema, em horários de pico chega a ser de

168 L/s.

Esse aumento da vazão de esgoto gerado interfere não apenas no tratamento, mas em

todo o SES. As redes de esgotamento sanitário se tornam sobrecarregadas e começam a

trabalhar com seção plena do tubo, quando o ideal é que todas as tubulações de esgoto por

gravidade trabalhem entre 50-75 % da seção. No momento em que esses tubos estão com

seção plena de esgotos, a rede começa a trabalhar sob pressão, o que ocasiona

extravasamentos pelos poços de visita localizados nas vias públicas. Da mesma forma, esses

extravasamentos podem ser provenientes da sobrecarga nas estações elevatórias de esgotos,

localizadas na orla da praia.

Tais extravasamentos de esgotos causam transtornos aos moradores da área, aos

transeuntes e aos turistas. Além desses transtornos, o risco de dano ambiental é bastante

eminente uma vez que o esgoto extravasado escorre pela sarjeta, chegando às galerias de

águas pluviais que deságua na praia, comprometendo a balneabilidade do local.

A Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN) tem enfrentado

o desafio de gerenciar o SES na região de forma eficiente. O sistema na sua condição atual

está sujeito a uma série de limitações operacionais decorrentes da precariedade da

manutenção. Os problemas na operação e funcionamento do sistema têm comprometido a

credibilidade da empresa junto a sociedade. No cenário atual observa-se que a operação do

sistema tem diminuído a eficiência, podendo causar prejuízos consideráveis para a

Companhia. A estratégia de manutenção corretiva atualmente utilizada, normalmente exigeum

14

investimento imediato de reparação dos danos nas tubulações ou sistema de elevatórias, como

tentativa de minimizar os transtornos à população.

Esse aumento da demanda serve para demonstrar a necessidade de contemplar uma

estratégia de ação visando aumentar a eficiência de operação do SES. É provável que a falta

de uma política de manutenção preditiva e monitoramento do sistema contribua para a

ineficiência e aumento dos custos de operação. Pressupõe-se que ações preventivas e

preditivas podem reduzir a ocorrência de extravasamentos, uma vez que permite prever as

falhas e intervir em tempo hábil, evitando os transtornos e mitigando os danos ambientais,

como lançamento de esgotos in natura na praia.

Esse estudo propõe a simulação do sistema de esgotamento sanitário do bairro de

Ponta Negra, a fim de prever o comportamento hidráulico nos anos futuros, com base no

crescimento populacional.

15

2.0 OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral

Analisar o comportamento hidráulico do SES de Ponta Negra a partir da simulação

numérica do seu funcionamento associados ao estabelecimento de cenários de ocupação.

2.2 Objetivos específicos

Analisar as principais falhas de operação do SES de Ponta Negra no cenário atual e

suas implicações;

Simular o comportamento hidráulico do SES do Bairro de Ponta Negra nos cenários

atual e futuro, com base no aumento da demanda ao longo dos anos;

Analisar, considerando os resultados obtidos, a estratégia de operação do SES, com o

objetivo de propor ações de manutenção corretiva e preditiva;

16

3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 A urbanização e seus efeitos nos serviços de saneamento

A urbanização no Brasil, principalmente em cidades litorâneas, apresenta aspectos

positivos nos impactos econômicos de efeito multiplicador, ou seja, que faz com que a renda

seja gasta para a sustentabilidadedo local, sejam eles por empreendimentos turísticos, havendo

transações de capitais, com construções de infraestrutura no destino turístico, fazendo com

que o dinheiro trazido pelos turistas circule por toda sociedade (SANDLER, 2002).

Apesar da questão econômica do turismo ser um aspecto bastante positivo da urbanização,

o crescimento populacional nas cidades situadas nas zonas litorâneas vem aumentando

consideravelmente nas últimas décadas, e tem causado transtornos relacionados com a

demanda de serviços públicos, tais como abastecimento de água, coleta de esgotos, coleta de

resíduos sólidos, pavimentação e iluminação pública.

De acordo com Vasconcelos (1999), o crescimento das regiões metropolitanas no Brasil

gera impactos importantes ao patrimônio ambiental devido a forte perturbação de origem

antrópica. Na região de Natal, campos de dunas são ocupados, vegetação nativa é suprimida,

áreas de proteção ambiental são ocupadas.

Assim como em várias cidades costeiras, o crescimento populacional litorâneo em Natal

aumentou as demandas dos serviços de saneamento, notadamente nos bairros da Zona Sul.

Nesse sentido, o bairro de Ponta Negra vem se destacando nos últimos anos quanto ao seu

crescimento populacional.

Silva (2004) demonstrou que o crescimento desordenado da região do bairro de Ponta

Negra levou a um amontoado de edificações dispostas sem planejamento adequado,

concentrando muitos hotéis, pousadas, restaurantes, bares e casas noturnas para atender

frequentadores diurnos e noturnos. Esse crescimento, embora tenha trazido benefícios

turísticos e financeiros, acarretou diversos problemas pela falta de planejamento na

infraestrutura existente.

O SES de Ponta Negra tem apresentado problemas operacionais como resultado desse

aumento de demanda. De fato, a infraestrutura disponível não tem acompanhado esse

aumento.

17

As falhas de operação no SES têm ensejado denuncias junto ao Ministério Público e

órgãos ambientais como forma de evitar os transtornos causados a sociedade. As causas mais

comuns desses problemas estão associadas ao aumento da vazão de projeto, pelo crescimento

populacional acima do previsto.

Com todos esses problemas de infraestrutura das cidades, o crescimento populacional

deve ser visto com olhos mais atentos pelos órgãos públicos, uma vez que, ele traz consigo

diversos benefícios de ordem financeira e de desenvolvimento para as áreas adensadas.

3.2 Mau uso do SES

O sistema de esgotamento sanitário de Natal é do tipo separador absoluto, ou seja,

existem tubulações especificas para coleta de águas pluviais, chamadas de galerias, e para

coleta de esgotos sanitários. Esse tipo de sistema tem como principais vantagens: (a) redução

dos diâmetros de tubulações de esgotos, (b) melhoria na qualidade do tratamento de esgotos já

que a vazão é reduzida e (c) evita extravasamentos de esgotos em dias de chuvas (ou pelo

menos, deveria ser assim).

Esse tipo de sistema foi projetado na maioria dos municípios brasileiros, porém em

muitos, a falta de implantação do sistema de drenagem pluvial faz com que, na prática, esses

coletores funcionem como tipo unitário. Isso ocorre porque quando chove as águas pluviais

adentram pela rede de esgotos, causando extravasamentos, uma vez que essa não foi

dimensionada para tamanha vazão.

O mau uso do sistema de esgotamento sanitário tem sido o grande vilão dos seus

problemas operacionais. Observando a necessidade de determinar sanções para punir o uso

inadequado dos SES em Natal, a Agência Reguladora dos Serviços de Saneamento Básico em

Natal (ARSBAN), no Art. 86, inciso II da Resolução 004/2008, diz que se caracterizam

infrações sujeitas a penalidades o lançamento de águas pluviais nas instalações de esgotos

sanitários.

Essa resolução prevê penas para os usuários do sistema de esgotamento sanitário que

lançam água de chuva na rede coletora de esgotos; entretanto, a Companhia de Saneamento,

deve fiscalizar tais ligações, comprovar o ato e só então suprimir a ligação clandestina e

multar o indivíduo. Essas fiscalizações devem ser realizadas em massa, e de preferência nas

bacias onde são detectadas grandes aumentos de vazão nos períodos chuvosos; mas

18

infelizmente a Empresa alega não dispor de funcionários suficientes para realização desse

trabalho, e com isso a resolução perde força por não ser colocada em prática.

Assim como em Natal, a problemática das ligações clandestinas de água de chuva na

rede coletora de esgotos vem se tornando cada vez maior entre as empresas de saneamento.

Um estudo realizado por Tsutiya (2004) observou que a contribuição de águas pluviais em

sistemas de esgoto sanitário pode variar entre 26-283% sobre a vazão máxima de período

seco. Esse aumento quase três vezes maior que a capacidade das tubulações, bem como das

estações elevatórias e de tratamento têm causado diversos problemas de ordem

operacionaldifíceis de serem sanados, devido à dificuldade em detectar as ligações

clandestinas. O autor ainda argumenta que a ligação de esgoto, principalmente em residências,

deve ser fiscalizada pelas prestadoras de serviços de saneamento do Brasil, para evitar as

ligações clandestinas.

Ainda nesse estudo realizado por Tsutiya, no sistema sanitário de Tatuí, os

levantamentos de vazão nas estações de esgotos mostraram que houve um aumento no pico de

vazão de cerca de 30% devido às águas pluviais, interligadas a rede de esgoto. Esses dados

podem ser observados na figura 1.

Figura 1Contribuição água pluvial

Fonte: TSUTIYA, 2004

Aliada as fiscalizações, outros estudos têm comprovados que os trabalhos de

conscientização ambiental também tem se mostrado uma excelente ferramenta contra o mau

uso dos sistemas. Como exemplo, citamos o projeto de educação ambiental desenvolvido

pelos técnicos da SANEPAR, em Curitiba, no qual foi promovido o envolvimento e a

sensibilização do cliente em saber utilizar corretamente o sistema; essa experiência trouxe

como consequência vantagens e benefícios, evitando a disseminação de doenças de

19

veiculação hídrica, problemas de mau cheiro e refluxo para dentro do imóvel (PRZYBYSZ,

1997).

Muitas vezes, por não conhecer a rede de esgoto e seu funcionamento, a população pode

utilizá-la de forma inadequada, prejudicando o pleno funcionamento desses sistemas.

Gonçalves (2001; APUD Scalize, 2001), afirma que um grande número de reclamações de

obstrução da rede de esgotos é proveniente da utilização inadequada do ramal e/ou da rede

coletora de esgoto, pelo cliente, que faz o lançamento de água pluvial na mesma.

Além da questão das ligações clandestinas de água de chuva na rede coletora de esgotos, a

disposição inadequada de resíduos sólidos na rede também acarreta prejuízos e transtornos às

empresas de saneamento; pois os resíduos sólidos se acumulam causando obstruções nas

redes, além de problemas nas bombas das estações elevatórias, caso a limpeza das grades de

contenção de resíduos sólidos não seja realizada e o resíduo chegue ao poço de sucção.

Um estudo realizado por Lima (2011), no sistema de esgotamento sanitário de Natal,

com relação aos casos de obstruções de esgoto, revelou que a média de obstruções de esgotos,

nos anos de estudo chegou a mais de 300 casos/mês, na tabela 1.

Tabela 1 - Obstruções de esgoto

Ano Média mensal

2003 186

2004 196

2005 219

2006 306

2007 223

Fonte: LIMA (2011)

De acordo com Lima (2011), a falta de conscientização da população com relação ao

uso do sistema condominial é o maior entrave para o pleno funcionamento do mesmo, já que a

grande maioria dos casos de obstrução está diretamente relacionada com a disposição

inadequada de lixo na rede coletora.

Os transtornos causados por problemas na rede de esgotos trazem prejuízos, para as

empresas de saneamento, para a população e compromete a saúde pública. Tsutiya (2004)

afirma que uma rede coletora de esgoto deficiente ou mal operada, além dos perigos que pode

20

ocasionar aos habitantes, inviabiliza o bom funcionamento das demais unidades que

compõem o sistema de esgotamento sanitário.

De uma forma geral, o mau uso nos sistemas de esgotamento sanitário, aliado aos

problemas operacionais provenientes da falta de estrutura logística da CAERN, e ainda a

contribuição de esgotos acima da capacidade suporte do SES de Ponta Negra, tem causado os

extravasamentos de esgotos em via pública e nas praias, um grave problema que pode

acarretar risco à saúde da população local e aos turistas que frequentam a área.

3.3 Balneabilidade e poluição ambiental

A balneabilidade nas praias de Natal tem sido estudada e analisada criteriosamente,

com o objetivo de mitigar a transmissão de doenças de veicula hídrica por contato primário. A

preocupação com a qualidade das águas das praias de Natal tem importância turística,

ambiental e social, já que as belas praias natalenses, movimentam a economia local em

diversos meses do ano.

Com o objetivo de preservar as praias, por serem a grande atração turística e

importante área de recreação e lazer nos centros urbanos, o Instituto de Desenvolvimento

Econômico e Meio Ambiente do Rio Grande do Norte (IDEMA), coordena o Programa Água

Azul, que realiza o monitoramento sistemático e a conservação das praias, mantendo-as em

condições próprias para a recreação primária, e informando aos banhistas das suas condições

de balneabilidade, que segundo Aureliano (2000) “é um instrumento de verificação de critério

de uso na medida em que determina se a praia tem qualidade para recreação de contato

primário”.

Esse monitoramento da balneabilidade das praias de Natal é realizado semanalmente, e

os dados obtidos são disponibilizados no site do IDEMA; além disso, placas sinalizadoras são

fixadas nos pontos das coletas para informar sobre a qualidade da água naqueles locais. Os

resultados geralmente são satisfatórios, a tabela 2 apresenta os resultados da última análise

realizada em 05/07/2012, onde é possível observar que de todos os pontos de coleta de Natal,

apenas um, apresentou situação imprópria.

21

Tabela 2 Balneabilidade

Fonte: IDEMA (2012)

É provável que esses dados positivos na orla de Ponta Negra, sejam explicados pela

existência de rede coletora, tratamento e disposição final de efluentes, o que inibe as ligações

clandestinas de esgotos para as redes pluviais que deságuam na praia. Esse aspecto faz do

SES Ponta Negra, um aliado à preservação da qualidade das águas.

Em cidades litorâneas que possuem sistemas de esgotamento sanitário é comum

encontrarmos estações elevatórias de esgotos próximas às praias, pois nestes locais a cota

topográfica é menor, por estar próximo ao nível do mar.

Um ponto preocupante da existência do SES na praia é que em situações adversas de

extravasamento de esgotos, a balneabilidade pode ser comprometida. Isso porque as redes

coletoras que atendem aos quiosques e bares, além de duas elevatórias do sistema de Ponta

Negra, estão localizadas na orla. Logo, quando esses efluentes jorram devido a problemas na

elevatória ou a obstruções na rede, os efluentes escorrem pela sarjeta e seguem pela galeria de

águas pluviais que deságuam nas praias, comprometendo a balneabilidade e acarretando para

a empresa sanções penais, por se tratar de crime ambiental.

Esses crimes estão previstos na Lei de Crimes Ambientais 9.605/98, Art. 54, “é

considerado crime ambiental causar poluição de qualquer natureza em níveis tais que resultem

ou possam resultar em danos a saúde humana”. No inciso, IV e V do mesmo artigo,

especifica: “dificultar ou impedir o uso publico das praias; ou ocorrer por lançamento de

22

resíduos sólidos, líquidos ou gasososem desacordo com as exigências estabelecidas em leis ou

regulamentos”.

Além das questões de crimes ambientais, o lançamento de resíduos provenientes de

esgotos sanitários, contribui para a deterioração das condições de balneabilidade e da

qualidade de vida nesses locais, transformando-os em locais de risco ambiental e sanitário,

expondo principalmente crianças, idosos e pessoas de baixa imunidade à bactérias, vírus e

protozoários, levando-os a desenvolver doenças (NEMETZ,2004). De acordo com Brites

(2010) a contaminação da água do mar gerada pelo despejo de esgoto pode contaminar o

usuário com microrganismos patogênicos, que podem estar presentes nas fezes humanas e

causar doenças como a hepatite e a cólera.

O estudo de risco sanitário e ambiental é de extrema importância para o gerenciamento

de um SES, uma vez que a análise dos riscos do sistema servirá de base para determinar

medidas de prevenção de impactos ambientais. De acordo com a ANVISA (2011), “risco

sanitário é a probabilidade que os produtos e serviços têm de causar efeitos prejudiciais à

saúde das pessoas e das coletividades”. Os extravasamentos de esgotos em logradouros e/ou

residências e a probabilidade de contato com o mesmo é caracterizado com risco sanitário, já

o extravasamento para a orla além do risco sanitário gera o risco ambiental, que desequilibra o

meio.

De acordo com o artigo 225 da Constituição Federal de 1988, “todos tem direito ao

meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia

qualidade de vida, impondo-se ao poder público e à coletividade o dever de defendê-lo e

preservá-lo para as presentes e futuras gerações” (BRASIL, 1988).

3.4 Tecnologias apropriadas para a operação do SES

Com todos esses fatores de poluição e risco à saúde pública, a preocupação das empresas

de saneamento com a qualidade dos serviços enfrenta dificuldades associadas à operação e

manutenção dos SES. A perspectiva das empresas é buscarsoluções sustentáveis que

minimizem os problemas operacionais.

23

Uma experiência realizada por Cândido (1999) nas estações elevatórias da SABESP para

automação dos sistemas apresentou como principais objetivos monitorar remotamente a

elevatória, aperfeiçoar a operação da elevatória e monitorar os equipamentos, procurando

mantê-los em operação de uma forma confiável pelo maior intervalo de tempo possível,

adotando a manutenção preditiva dos sistemas.

Utilizar metodologia de monitoramento tem se apresentado como uma excelente

ferramenta de controle, que evita quebras e paradas nos SES, e principalmente,

extravasamentos de esgotos, que diminuem a credibilidade das empresas prestadoras desses

serviços.

Para manter essa credibilidade, a experiência das equipes que coordenam os serviços

operacionais de um sistema sanitário, é de extrema importancia para mitigação de problemas

determinantes para o pleno funcionamento dos equipamentos. Pesquisas realizadas em

estações elevatórias de esgotos comprovam que desde a execução do projeto até a operação

do sistema pequena falhas podem comprometer toda a estrutura do sistema elevatório.

O Núcleo Sudeste de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental

(NUCASE) desenvolveu um Guia de Treinamento para Manutenção e Operação de Estação

Elevatória de Esgotos (EEE), o qual orienta que uma boa instalação é fundamental para

proporcionar o pleno funcionamento do sistema, quando a mesma não é executado

corretamente, as consequências são: transtornos na operação, desgastes prematuros e danos

irreparáveis (NUCASE).

O projeto de uma elevatória também deve ser bastante criterioso na execução do poço de

sucção, pois de acordo com Tsutiya (2004), até mesmo as dimensões e formato desse poço,

podem formar vórtices que podem trazer consequências prejudiciais às bombas, aumentando

o desgaste do equipamento.

Um estudo realizado nas EEE de Toribaté, detectou que o problema mais sério que tem

ocorrido nas elevatórias é que frequentemente as bombas têm sido danificadas por causa do

travamento ou desgaste dos rotores. Isso é causado pela entrada de resíduos sólidos e areia,

provenientes das redes coletoras(SILVA, 2004). Para evitar o desgaste pelo poder abrasivo da

areia Carneiro (2006), recomenda a aplicação dos revestimentos anticorrosivo e anti-fricção,

aumentando assim, o rendimento do sistema e, consequentemente reduzindo o consumo de

energia elétrica e aumentando a vida útil da bomba.

24

O tempo de bombeamento também é um parâmetro importante a ser observado no

monitoramento de uma EEE; Borges (2003) analisou a operação de sistemas elevatórios

levando em conta o tempo de funcionamento das bombas, onde ele observou que os sistemas

elevatórios estavam subdimensionados, uma vez que o tempo de parada das bombas no

período de máxima demanda era menor que 10 minutos, valor convencionado para intervalo

de paradas das bombas (FERNANDES, 2010). Para ele, esse tipo de problema estava

associado ao crescimento populacional acima das expectativas de projeto.

3.5 Monitoramento do SES

O estudo realizado por Fenner (2001) apresenta abordagens para a manutenção de

sistemas de esgotamento sanitários, de acordo com ele, o aumento dos clientes e da pressão

política, juntamente com mais rigorosas normas ambientais, contribuem para a exigência de

que a manutenção destes sistemas seja gerenciada de forma mais sustentável e abrangente.

Esse estudo, apresenta os principais passivos de um SES, incluindo o cuidado com a

manutenção do sistema já existente, uma vez que esses se desgastam a cada ano; Fenner

salienta que inevitavelmente, as tubulações no solo continuam envelhecendo, com isso, a

preocupação continua crescendo sobre o seu desempenho contínuo e os riscos de fracasso

futuro.

Desenvolver metodologias de gerenciamento dos SES, tem sido prioridade para as

Companhias de Saneamento. Por esse motivo, Agudelo (2007) desenvolveu um quadro com

os principais critérios a serem analisado no gerenciamento de um SES, a fim de criar

diretrizes para tal gerenciamento. Segundo o autor, os principais objetivos de um SES são: (a)

melhoria da saúde e higiene, (b) economia de recursos humanos, (c) preservação dos recursos

naturais, (d) economia de recursos financeiros; (e) alto grau de comprometimento funcional e

flexibilidade, já que o mesmo deve se adaptar às condições locais, (f) fácil compreensão e (g)

incentivo do uso consciente por parte dos usuários (AGUDELLO, 2007).

Além disso, estudos voltados para o gerenciamento de SES, empresas Reguladoras de

Saneamento da Europa, conhecidas também como Office ofWaterService (OFWAT), tem

desenvolvido indicadores de desempenho nos serviços de saneamento, que tem como

categorias: (a) as obras de tratamento sem consentimento da população, (b) balneabilidadenão

25

conformes; (c) emissários submarinos insatisfatórios; (d) incidentes de poluição -categorias 1

e 2 e (e) processos bem sucedidos.

O OFWAT(WaterServicesRegulationAuthority)descreve em seus relatórios situações

parecidas com as ocorridas no Bairro de Ponta Negra em dias chuvosos, que é o retorno de

efluentes para as residências devido ao aumento de vazão acima da capacidade de

bombeamento dos sistemas elevatórios. Esse tipo de problema é quantificado por esse órgão e

serve de padrão para determinar a eficiência do SES. O Diretório Geral (DG) 5, referente a

esgotamento sanitário, aponta como diretriz de desempenho a quantidade de imóveis com

risco de inundação dos esgotos (uma ou duas vezes em 10 anos) seja devido a sobrecarga de

esgoto, pelo aumento populacional, ou outras causas. As informações contidas nesses

relatórios apenas comprovam o controle e monitoramento eficazes desses sistemas (ASHLEY,

2002).

De acordo com Denys (2002), o desempenho de uma rede de esgoto depende do nível

de deterioração de tubos e de outros padrões identificados e medidos em campo, como

infiltrações e rachaduras que podem causas deficiências. Essas deficiências podem ser

mensuradas e classificadas como mais ou menos admissível, dependendo do seu nível e a suas

possíveis consequências.

3.6 Estações Elevatórias de Esgotos

Dentre os componentes do SES de Ponta Negra, os que têm apresentado problemas

diversos, decorrentes da falta de manutenção e monitoramento são as EEE’s. De acordo com a

ABNT (1992), essas estações são “instalações que se destina ao transporte de esgotos do nível

do poço de sucção das bombas ao nível de descarga na saída do recalque, acompanhando

aproximadamente as variações da vazão afluente”.

Em outras palavras, são estações que bombeiam os esgotos da rede coletora para outro

ponto do sistema, de onde o esgoto pode continuar escoando por gravidade, ser tratado ou

disposto, dependendo da situação.

As estações são estruturas que demandam tempo para construção, instalação de

equipamentos e principalmente, após o inicio do funcionamento, cuidados com manutenção e

operação dos equipamentos, garantindo assim, o pleno funcionamento do sistema. Por

26

necessitar de todos esses cuidados, Junior (2012) recomenda evitar as elevatórias sempre que

possível. Entretanto, quando não for possível, utilizar desse recurso sem receio, obviamente se

certificando que os projetos e equipamentos atendam às normas, a fim de garantir o

funcionamento satisfatório dos mesmos.

Nos projetos de saneamento alguns aspectos são observados para verificar a

necessidade de sistemas elevatórios: (a) profundidade do coletor é superior a 4,0 m; (b) o

esgoto coletado ter que passar de uma bacia para outra; (c) terreno não apresenta condições

satisfatória para assentamento da rede coletora; (d) necessidade de elevação do esgoto

coletado para unidade em cota mais elevada, como uma ETE (JUNIOR, 2012).

Para realizar o bombeamento dos efluentes geralmente são utilizadas bombas

centrífugas que fornecem energia cinética e de pressão ao líquido. Essas bombas possuem um

rotor acoplado a um motor elétrico que se produzem um movimento rotatório, responsável

pelo recalque dolíquido; além disso, elas caracterizam-se por operarem com altas vazões e

pressões moderadas (GANGLIS, 2010).

No SES Ponta Negra, as estações elevatórias possuem duas bombas que trabalham em

paralelo e de forma consecutiva, com exceção da elevatória 2 e 3, que possuem as maiores

vazões de bombeamento. Nelas as bombas trabalham associadas emparalelo. De acordo com

Ganglis (2010), a associação de bombas em paralelo é fundamentalmente utilizada quando a

vazão desejada excede os limites de capacidade das bombas adaptáveis a um determinado

sistema.

O esquema da figura 2 apresenta o funcionamento de bombas em paralelo. Observa-se

que as duas funcionam simultaneamente recalcando a mesma vazão e altura manométrica,

sendo a vazão que chega a linha de recalque é a somatória das duas vazões.

Figura 2Associação de bombas em paralelo. Fonte: Ganglis (2010)

27

O sistema de bombeamento tem como principal custo inerente o consumo de energia

elétrica, devido ao funcionamento de bombas hidráulicas para altas vazões. A fim de

diminuir os custos dessa operação, Tiago Filho (1996) sugere a instalação de um inversor de

frequência, que trabalha alterando a frequência da tensão aplicada ao motor, possibilitando

controlar a sua rotação; ou seja, a vazão da bomba varia em função da vazão de entrada ao

sistema. Esse tipo de equipamento é bastante usado para fins de redução de custos elétricos,

por ser muito mais eficiente do que o fechamento do sistema por válvulas de retenção, com é

o caso das elevatórias em estudo.

Um estudo de casos realizado por TSUTIYA(2007) na Cidade de Lins (SP) analisou o

resultado da substituição do sistema encher-secar com vazão controlada por vávulas de

retenção pela instalação do inversor de frequência. Os resultados mostraram que houve uma

redução no consumo de energia na ordem de 38%, melhoria do fator potência de 0,85 para

0,98, eliminação do pico de corrente na partida e retorno do custo da instalação do variador de

rotação em 2,5 anos.

3.7 Manutenção corretiva versus manutenção preditiva

Em SES a preocupação com a manutenção e operação adequada dos equipamentos é

predominante, uma vez que a falta dessas pode acarretar transtornos graves como os

apresentados neste trabalho. Existem 3 tipos de manutenção que podem ser utilizadas no

gerenciamento desses sistema: corretiva, preventiva e preditiva.

De acordo com Monteiro (2010), “a manutenção corretiva visa corrigir, restaurar,

recuperar a capacidade produtiva de um equipamento ou instalação, que tenha cessado ou

diminuído sua capacidade de exercer as funções às quais foi projetado”. No SES de Ponta

Negra, por questões de organização e desempenho das atividades operacionais, a manutenção

utilizada é basicamente a corretiva. Esse fato acaba trazendo alguns transtornos, pois a quebra

ocorre muitas vezes em situações onde o reparo imediato não é possível, com isso a CAERN

se propõe a conviver com o caos do sistema, por falta de pessoal ou equipamentos suficientes

para atender de pronto a todas as solicitações.

De acordo com Almeida (2000), os maiores custos associados à manutenção corretiva

são: altos custos de aquisição de peças, altos custos de trabalho extra e elevado tempo de

28

paralisação da máquina. Lembrando que esse último aspecto é determinante, já que a

paralisação do sistema de bombeamento de esgoto implica em imediato lançamento de

efluentes em via pública e na orla da praia de Ponta Negra.

A manutenção preventiva, por sua vez, utiliza-se de informações repassadas pelos

fabricantes das bombas, os quais especificam um tempo de vida útil, e/ou de realização de

manutenção das máquinas, como por exemplo, troca de rotor, alinhamento ou balanceamento,

troca de selos mecânicos ou lubrificação.

Essa manutenção parte do princípio de que a troca do rotor da bomba, por exemplo,

deverá ser feita em 12 meses, conforme especificações do fabricante. Entretanto, por motivos

diversos - dentre eles o tipo de líquido que será bombeado, com mais os menos areia, resíduos

sólidos ou gordura – a vida útil as bomba pode variar.

A grande questão envolvida nisto é que se a bomba estiver em boas condições de

funcionamento, ainda que seja no período especificado para troca do rotor, a execução dessa

troca implicará em um custo desnecessário; por outro lado, se o tipo de líquido bombeado

desgastar a bomba antes da data prevista, o problema é ainda maior, pois seria necessário

apelar para a manutenção corretiva, muito mais onerosa.

O tipo de manutenção atualmente considerada ideal é a preditiva, a qual tem como

principal característica o monitoramento de alguns parâmetros, para prever falhas especificas

do sistema. De acordo com Almeida(2000), a manutenção preditiva usa monitoramento direto

das condições mecânicas, rendimento do sistema, e outros indicadores para determinar o

tempo médio para falha real ou perda de rendimento para cada máquina e sistema na planta

industrial. Por exemplo, o monitoramento da vazão de uma bomba, pode dar base para

determinação de uma possível falha no rotor, o qual seria trocado antes da ocorrência de

graves falhas no sistema.

Esse tipo de manutenção apresenta a situação real do sistema, prevendo possíveis

falhas com antecedência, e possibilitando a intervenção programada do serviço, o qual poderá

ser feita nos momentos de baixa vazão, sendo possível a substituição da bomba por outra.

Um exemplo da aplicação da manutenção preditiva em redes de esgotamento sanitário

foi desenvolvido por pesquisadores no Japão, onde é possível prever quando os tubos

precisam ser trocados.Os tubos estudados são classificados em três níveis de acordo com a

29

capacidade de fluxo em: colapso de alta, média e baixa complexidade. Os defeitos previstos

são: quebra, rachadura, desconexões ponta bolsa e defeitos nas paredes internas do tubo.

De acordo com Tsutiya (2003) tubulações de recalques também precisam de

manutenção preditiva a fim de evitar que o diâmetro interno do tubo seja reduzido pelas

incrustações normais das redes sendo necessário o uso de sistema de limpeza interna como o

“polly-pig” um tipo de raspador de arraste hidráulico que limpa a parte interna do tubo sem

precisar interromper o sistema, além de ser de fácil manuseio e bastante prático.

Os dados apresentados por Fenner (2000) relacionados a manutenção de sistemas

sanitários são alarmantes pois revelam que uma pequena parte das tubulações de esgotos

podem apresentar problemas, menos de 20%, entretanto, esse parcela pode acarretar para as

Empresa que gerenciam esses sistemas custos altíssimos para reparação.

De uma forma geral, a manutenção preditiva proporcionará significativos benefícios

em qualquer política de gestão de manutenção como ferramenta auxiliar, ou poderá fornecer

dados de equipamentos e instalações determinantes para maximização de utilização de

recursos, desde que devidamente associada à indicadores de vida útil de componentes ou

qualidade de processos e produtos. (LIMA, 2006)

30

4.0 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Funcionamento de um SES

Os SES compreendem todas as estruturas internas das residências para interligações de

efluentes, bem como ligações, redes coletoras e estações elevatórias de esgoto (EEE), estações

de tratamento de esgotos (ETE) e disposição final dos efluentes.

Todos esses componentes funcionam de forma integrada a fim de garantir que o

efluente gerado nas residências seja transportado para áreas mais afastadas e disposto

adequadamente.

As interligações internas das residências configuram-se a parte inicial da coleta desses

resíduos líquidos. Normalmente esses efluentes são interligados em caixas de passagem, que

tem a finalidade de proporcionar inspeções e manutenções quando necessário.

As instalações de ramais condominiais são realizadas de forma coletiva ao passo que

os efluentes gerados nas residências são transportados por tubulações instaladas nos quintais

das casas vizinhas até serem interligadas à rede coletora. Esse tipo de instalação é menos

onerosa, e geralmente é realizada em bairros mais carentes.

As instalações convencionais, também chamadas individuais, são interligações feitas

na rede coletora para cada residência, são bem mais onerosas e utilizadas em bairros de classe

média, pois os custos de instalação da mesma são repassados para os clientes.

As redes coletoras de esgotos, são instaladas nos logradouros à profundidades entre

0,80 m a 5,00 m, são compostas por tubos com diâmetros superiores a 150mm e poços de

visita a cada 100 m (com o objetivo de proporcionar manutenções nas redes). Essas redes tem

a finalidade de transportar os esgotos coletados nas residências por gravidade até outros

pontos, que podem ser estações elevatórias ou de tratamento.

As estações elevatórias são sistemas de bombeamento que geralmente são construídas

quando as tubulações da rede coletora já apresentam profundidades superiores a 4,50 m. O

funcionamento de uma EE segue um ciclo constante de enchimento-esvaziamento do poço de

sucção em função do tempo. O esgoto coletado passa por dispositivos de retenção de sólidos e

é armazenado provisoriamente no poço de sucção até o seu bombeamento.

31

Nesse poço de sucção estão instaladas boias elétricas de nível que acionam a bomba

quando o nível do poço atinge o nível máximo. Como a vazão de bombeamento sempre é

maior que a vazão da rede, o poço tende a secar enquanto a bomba está ligada. No instante em

que o poço atinge o nível mínimo, outra boia elétrica desliga a bomba. A partir de então, a

poço começa e encher até que o nível máximo seja atingido e a bomba seja acionada

novamente.

Existem outros tipos de EE nas quais a operação é diferente. O conjunto motor bomba

instalado na EE funciona 24 horas e dispõe de um dispositivo que regula a rotação do motor

em função do nível de esgoto no poço. Ou seja, a vazão bombeada se ajusta automaticamente

ao valor da vazão efluente. Nessa condição, o nível do poço permanece aproximadamente

constante.

Os efluentes bombeados das EE seguem pela tubulação de recalque sob pressão, até o

Poço de Visita (PV) que serve para conectar o trecho que sai da EE ao trecho que funciona em

regime livre para uma ETE.

As ETE’s podem ser de vários tipos: lagoas, digestores anaeróbios ou aeróbios,

compactas, etc. O SES de Ponta Negra tem seus efluentes tratados em lagoa facultativa,

seguida de lagoas de maturação e dispostos em valas de infiltração.

4.2 Variáveis físicas e operacionais do SES

Os sistemas elevatórios de esgotos dispõem de um dispositivo de retenção de sólidos

formado por uma grade e caixa de areia, um reservatório (poço de sucção) e bomba centrífuga

acoplada às tubulações de sucção e de recalque. O projeto de uma EE deve prever o uso de

dispositivos de retenção de resíduos sólidos, além de um reservatório destinado ao

armazenamento temporário do efluente.

O monitoramento da vazão em cada elevatória do SES de Ponta Negra exigiu o

levantamento em campo da estrutura física disponível em cada EE: a) volume útil do poço de

sucção; b) altura geométrica; c) altura de sucção; d) variáveis físicas das tubulações; e) dados

do conjunto motorbomba.

32

Devido à dificuldade de acesso as informações físicas de projeto das EE, houve a

necessidade de proceder ao levantamento da profundidade útil (distância vertical entre os

níveis de esgoto máximo e mínimo no poço de sucção) realizada com a participação de

funcionários da Empresa Concessionária, uma vez que esse tipo de levantamento

normalmente exige o esvaziamento do poço.

O cálculo da vazão bombeada em cada EE obedeceu as seguintes etapas:

a) determinação da vazão efluente da rede pela aplicação do balanço hídrico do poço

de sucção durante o período de enchimento. O levantamento foi feito nos meses de

janeiro/2011 e janeiro/2012, durante o horário considerado de máxima demanda do SES, entre

10 h e 13 h, conforme a expressão:

Qrede=Apoço . (NAmáx-NAmin)

Tenchimento Equação 1

onde Apoço é a área em planta do poço de sucção (m2), NAmáx e NAmin são as cotas dos

níveis máximo e mínimo respectivamente (m), Tenchimento é o tempo necessário para o

enchimento do reservatório, que corresponde ao tempo entre a parada e o acionamento da

bomba.

b) determinação da vazão de bombeamento da EE. Uma vez determinado Qrede (m3/s),

o cálculo da vazão de bombeamento, Qbomb (m3/s), foi realizado com a aplicação do balanço

hídrico do poço de sucção durante o período de esvaziamento, conforme a expressão,

Qbomb= Apoço. NAmáx-NAmin

Tbomb- Qrede Equação 2

onde Tbomb é o tempo de bombeamento necessário para a secagem do poço (s).

4.3 Área de Estudo

O SES de Ponta Negra é composto de seis estações elevatórias de esgotos: EE 1, 2, 3 e 4,

Via Costeira e Praia Shopping, conforme esquema apresentado na Figura 1. A EE 3 recebe as

contribuições de todo o sistema e dispõe de um sistema elevatório que transfere os efluentes

para a ETE. A EE Via Costeira serve ao parque hoteleiro e a uma pequena área do bairro de

Mãe Luiza.

33

Na Figura 3 pode-se observar que as elevatórias EE 1 e EE 2 bombeiam os esgotos até um

poço de visita com cota de 47,35 m, de onde o esgoto segue pela rede coletora do bairro até a

estação EE 3.

Situação semelhante acontece com as EE Via Costeira 4 que recalca os efluentes ao longo

da rodovia denominada de Via Costeira até poço de visita localizado no bairro de Ponta

Negra, cuja cota é de 42,34 m, a partir do qual o esgoto segue para EE3 por gravidade.

A EE Praia Shopping e EE 4, bombeiam os esgotos até um poço de visita em comum, com

cota 41,90 m, de onde também segue por gravidade até a EE 3. Salienta-se que a EE 3 possui

dois subsistemas interligados, pois há duas entradas de esgotos, cada uma com sistema

próprio de retenção de sólidos e poços de sucção. Entretanto o sistema funciona de forma

conjunta, uma vez que os dois poços são interligados e há uma relação de balanço hídrico

entre ambos.

34

Figura 3 Esquema do SES do bairro de Ponta Negra

35

A seguir serão apresentadas mais detalhadamente cada uma das EE que compõem

esse sistema.

4.3.1 Estação Elevatória 1

A área de cobertura da EE 1 abrange a zona costeira de Ponta Negra, próximo ao

Morro do Careca. O serviço sanitário nessa área predominantemente atende a bares,

restaurantes e pousadas.

Apenas uma pequena parcela desta contribuição de esgotos é proveniente das

residências, já que a área de influencia desta elevatória abrange uma parte da vila de

Ponta Negra. Na Figura 4 está apresentada sua localização e área de cobertura.

36

Figura 4 SES EE1

Rede Coletora

Recalque

Área de influência EE1

37

A EE 1, por estar localizada próxima a orla da praia, é a mais fiscalizada por órgãos

públicos ambientais, como o Instituto de Defesa do meio Ambiente (IDEMA), Agencia

Reguladora de Sanemaneto de Natal (ARSBAN) e a Secretaria Municipal de Meio

Ambiente e Urbanismo (SEMURB).

Atualmente o sistema elevatório da EE1 vem apresentando problemas de operação,

decorrentes na sua maioria de possíveis falhas na manutenção preventiva do

sistema.Além disso, observa-se um aumento expressivo da vazão de efluentes nos dias

chuvosos, o que indica possível conexão ilegal da rede pluvial ao SES. O

extravasamento dos efluentes em direção à praia gera impactos importantes, afetando a

balneabilidade da praia numa zona turística.

A Tabela 3 apresenta dados da elevatória.

Tabela 3 Dados EE1

DADOS EE 1

Área de cobertura (ha) 48

População atendida 1731

Cota de entrada - 1,40 m

Tubulação de entrada 400 mm

Diâmetro do poço de sucção 2,50 m

Volume do poço de sucção 6,87 m³

Vazão de entrada 58,92 m³/h

Vazão de saída 162 m³/h

Vazão nominal da bomba 170 m³/h

Tempo de enchimento do poço 7 minutos

Tempo de bombeamento do poço 4 minutos

Com essas informações foi possível desenvolver a curva característica do sistema

elevatório EE 1 apresentada no gráfico 1.

38

Gráfico 1 Curva de sistema EE 1

O gráfico 1 apresenta as condições de operação do sistema elevatório da EE 1. Nele

é possível observar que o ponto de funcionamento do sistema se desloca para a esquerda

a medida que o poço vai se esvaziando, o que produz como resultado uma redução da

vazão bombeada e aumento da altura manométrica. A tabela 4 apresenta os dados da

elevatória.

Tabela 4 Dados EE1

DADOS DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO

Comprimento do recalque 517 m

Diâmetro do recalque 200 mm

Cota mínima do bombeamento -2,10 m

Cota lançamento 49,45 m

Velocidade do fluxo 1,43 m/s

Material do recalque ferro fundido

Altura manométrica da bomba 55 m

Altura geométrica 51,55 m

Vazão da placa 200 m³/h

Na figura 5, é possível observar a profundidade do fosso onde a grade está instalada.

39

Figura 5 Chegada de esgoto EE 1

Uma vez que o esgoto é separado dos resíduos sólidos, ele é armazenado

provisoriamente no poço de sucção até o seu bombeamento.

Figura 6 Poço de sucção

Na figura 7 podemos observar os motores do que acionam as bombas de sucção da

EE1, os quais são ligados em paralelo e funcionam alternadamente.

Figura 7 Conjunto moto-bomba em paralelo

40

O layout da EE 1 pode ser observado na Figura 8. O sentido do fluxo do esgoto na

EE está indicado: poço de entrada, grade, caixa de areia, poço de sucção, bombas e

tubulação de recalque.

Figura 8 Layout EE1

Em situações excepcionais como dias de grandes eventos na praia, dias chuvosos

ou de lotação em todos os hotéis e pousadas, a vazão da rede pode superar a capacidade

de bombeamento. Quando isso ocorre, pode haver o refluxo do esgoto, que pode atingir

o nível da superfície, com ocorrência de extravasamento para a via publica.


A EE 2 localiza-se na área da vila de Ponta Negra (ver figura 9), e bombeia os

efluentes de origem residencial. Os ramais de esgoto desse sistema são

41

predominantemente convencionais, embora a área seja de classe baixa, onde comumente

são instalados sistemas condominiais.

42

Figura 9 SES EE 2

Rede Coletora

Recalque


43

Os problemas de extravasamento de esgotos no local ocorrem geralmente pela

quebra de equipamentos e também ligações clandestinas de água de chuva na rede de

esgoto. Situada às margens da lagoa de captação de água pluviais da Vila de Ponta

Negra, a EE 2 está sujeita a restrições ambientais. Problemas operacionais na EE 2

produzem o extravasamento de esgoto para a lagoa de captação pluvial.

O sistema funciona de forma semelhante ao da EE 1 e estão apresentados na

Tabela 05.

Tabela 5 Dados EE 2

DADOS EE 2

Área de cobertura (ha) 90


Cota de entrada 35,92 m




Vazão de entrada 125 m³/h


Vazão nominal da bomba 72,5 m³/h



É possível observar que o tempo de esvaziamento do tanque é maior que o

tempo de enchimento. Essa situação compromete o funcionamento do conjunto

motorbomba, uma vez que a bomba deve ter paradas de no mínimo 10 minutos para

evitar o superaquecimento do motor.

Salienta-se ainda que a vazão de cada bomba individual é menor que a vazão

bombeada. Nesta EE as duas bombas funcionam associadas em paralelo

simultaneamente.

44

Gráfico 2 Curva do sistema EE 2

Observe que o ponto de operação desta bomba apresenta para uma altura

manométrica de 35 m uma vazão de 160 m³/h. Entretanto, de acordo com os dados

obtidos em campo, a vazão bombeada está em torno de 180 m³/h, isso indica que a

bomba está funcionando acima da sua capacidade máxima.

A tabela 6 apresenta dos dados do sistema de bombeamento da EE2.

Tabela 6 - Sistema de bombeamento




Cota mínima do bombeamento 24,21 m




Altura manométrica da bomba 37 mca



Essa elevatória recebe o esgoto bruto que chega por uma tubulação de 400 mm,

e passa pela grade de retenção de resíduos sólidos (ver figura 10) para posterior limpeza

manual.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

Alt

ura

man

om

étr

ica

Vazão (m³/h)

Curva do Sistema - EE2

Nivel Máximo Nivel mínimo Linear (curva da bomba)

Ponto de Operação

45

Figura 10 Chegada de esgoto EE 2

A figura 11 apresenta o poço seco da estação elevatória onde ficam instaladas os

conjuntos motor-bomba, que funcionam de forma “afogada” e recalcam os efluentes

para um poço de visita interligado à rede coletora de esgotos.

Figura 11 Bombas 1 e 2

O esquema de funcionamento da EE2pode ser observado na figura 12.

46

Figura 12 Layout EE 2

Salienta-se o poço de visita que recebe os efluentes bombeados da EE 1 e 2 é o

mesmo, e que esse está interligado a rede coletora de esgoto da área de influencia da

EE3.


A EE 4 inicialmente não estava incluída no projeto do SES do bairro. A

necessidade de abrangência do sistema iniciou-se com as diversas solicitações,

principalmente de hotéis instalados na área de influencia desta elevatória.

Como a CAERN não dispunha de local para instalação da referida elevatória,

foi necessário solicitar a prefeitura uma área para essa construção. Entretanto, o único

local disponível, e que atendia às cotas chegada da rede coletora, foi o calçadão de

Ponta Negra, local onde a EE deveria ser subterrânea para não prejudicar o aspecto

paisagístico da orla.

47

Inicialmente, devido às condições locais de instalação das elevatórias, a mesma

foi projetada para ser totalmente automatizada, dispensando a presença de operadores,

até porque não havia condições de permanência no local por longos períodos.

Entretanto, o sistema não funcionou como o esperado e a presença de operadores se

tornou inevitável. Hoje, ainda com todas as condições adversas, três operadores

revezam-se em regime de escala para operar o sistema elevatório.

Figura 13 Acesso à EE 4

Por ser subterrânea, a permanência no local causa grande desconforto aos

operadores de sistema que trabalham nesta EEE, pois a ventilação e iluminação natural

são precárias, não há local isolado para os funcionários, os quais permanecem em

ambiente semiconfinado inalando os gases provenientes da decomposição anaeróbia que

ocorre nas tubulações de esgotos antes da chegada à estação.

A figura 14 apresenta a localização e a rede coletora de esgotos da EE 4.

Entrada EE 4

Ponta Negra

48

Figura 14 SES EE 4

Rede Coletora

Recalque


49

A figura 15 apresenta o poço de sucção da elevatória, que está situado no mesmo

local de trabalho dos operadores. É interessante ressaltar que caso haja qualquer

problema na bomba, e o poço transborde, o esgoto extravasará para dentro da elevatória

onde estão instalados os quadros de comando, gerador e outros equipamentos, com os

quais o contato com o esgoto pode ser desastroso.

Figura 15 poço de sucção EE 4

A coleta de dados deste sistema foi realizada com visitas in loco, mas apresentou

dificuldades devido ao funcionamento do sistema ser diferente dos demais, o que

necessitou uma metodologia diferenciada.

O sistema EE 4 não possui boias de nível, mas um medidor de nível que regula a

vazão bombeada de acordo com a vazão de chegada. Ou seja, se a vazão de chegada for

120 m³/h a vazão de saída será a mesma, com o objetivo de deixar o nível do poço

constante, ou com pequenas variações.

Como não há ciclo de encher-secar nesse poço, a alternativa encontrada para

calcular a vazão de chegada de acordo com o nível dentro do poço foi desligar a bomba

de forma manual por 1 minuto e verificar a diferença de nível do poço, sendo possível

calcular o volume que entrou no poço no período em que a bomba estava desligada.

A tabela 7 apresenta os dados do sistema de bombeamento da EE4.

50

Tabela 7Dados EE 4

DADOS EE 4

Área de cobertura (ha) 50,5


Cota de entrada 7 m


Diâmetro do poço de sucção 7,5 m²

Volume do poço de sucção 7,31 m


Vazão de saída 125,7 m³/h


A curva do sistema está representada no gráfico 3, como o nível do poço é

constante, há apenas uma curva do sistema, já que não há variação na altura

manométrica.


30,00

32,00

34,00

36,00

38,00

40,00

42,00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Alt

ura

man

om

etri

ca (m

)

vazão (m³/h)

Curva do Sistema - Ponta Negra 4

Curva do sistema bomba Ponto de operação

51

Tabela 8 – Dados do sistema de bombeamento











A vazão atual de bombeamento se aproxima da vazão projetada, o que indica

que o desgaste dos equipamentos nesta EE não ocasiona perda significativa da vazão.

O funcionamento desta elevatória ocorre inicialmente pela retirada de resíduos

sólidos do esgoto, através da grade de retenção (ver figura 16).

Figura 16 Grade EE 4

Em seguida é armazenado no poço de sucção, de onde é bombeado para o poço

de visita interligado a rede coletora de esgotos que chega à EE 3.

O layout da EE 4 pode ser observado na figura 17.

52


Embora o extravasamento de esgotos em caso de falhas do sistema na estação

elevatória não deságüe diretamente na praia, um grave problema tem ocorrido com a

rede de esgotos desse sistema. Devido à proximidade com a orla de Ponta Negra, a

elevação dos níveis de maré tem causado o desmoronamento do calçadão da praia de

Ponta Negra nos últimos meses, causando transtornos aos turistas e transeuntes,

conforme apresentado nas figuras 18, 19 e 20.

53

Figura 18 Desmoronamento Calçadão Ponta Negra (próximo EE4)

Figura 19 Rede coletora quebrada

Entretanto, não são apenas os turistas que estão sendo prejudicados, pois com o

desmoronamento, a rede coletora de esgoto que passa pelo calçadão rompeu pela força

das águas, com isso o lançamento de efluentes para a praia se tornou inevitável. A

prefeitura, responsável pela reconstrução da área danificada, não consegue resolver a

situação em tempo hábil, e a CAERN precisa tomar medidas paliativas e onerosas

(figura 20) para evitar a poluição da praia.

54

Figura 20 Reparos emergenciais na rede de esgoto

4.3.4 Estação Elevatória Via Costeira

A EE Via Costeira foi projetada para receber os efluentes de uma pequena área do

bairro de Mãe Luiza e dos hotéis da Via Costeira, ela localiza-se nas imediações do

Hotel Ocean Palace(figura 21), região de adensamento populacional baixo, com hotéis

de alto padrão.

55

Figura 21 SES EE Via Costeira

Rede Coletora

Recalque


56

Essa elevatória apresenta problemas de manutenção relacionados à quebra de rotor,

falta de energia, entre outros. A questão da falta de energia é um grave problema

naquela localidade, uma vez que, são bastante frequentes. Embora essas elevatórias

sejam providas de geradores, algumas vezes eles não funcionam como deveriam,

ocasionado extravasamentos de esgotos para a praia.

As elevatórias que compõem o SES nessa área são interligadas em série.A elevatória

Via Costeira 1, localizada no início da Via Costeira, próximo ao bairro de Mãe Luiza,

recebe as contribuições de esgotos de uma parte desse bairro e dos restaurantes e motéis

da região, tem funcionamento similar aos das demais elevatórias e bombeia os efluentes

para a Elevatória Via Costeira 2, a qual recebe os efluentes da Elevatória Via Costeira 1

e de alguns hotéis e bombeias para Elevatória Via Costeira 3, que também recebe

efluentes de outros hotéis e por fim bombeia para Elevatória Via Costeira 4.

Durante a pesquisa optou-se por analisar apenas o sistema da EE Via Costeira 4,

uma vez que esse é o único sistema diretamente relacionado com o SES de Ponta Negra.

Os dados desta elevatória podem ser observados na tabela 9.

Tabela 9 Dados EE Via Costeira

DADOS EE VIA COSTEIRA 4

Cota de entrada 14 m









Podemos perceber que a vazão de bombeamento é muito inferior a vazão

nominal da bomba. Isso pode ser explicado pelo desgaste de peças, principalmente o

rotor o que provoca queda considerável na vazão da bomba. Como a CAERN não adota

57

monitoramento e manutenção preditiva, só será realizado a troca da peça quando o

sistema não mais estiver funcionando.

O gráfico 4 apresenta a curva do sistema EE Via Costeira 4.

Gráfico 4 Curva do Sistema EE Via Costeira

Tabela 10– Dados do sistema de bombeamento











Observa-se que a vazão atual de bombeamento é menor que a vazão para qual a

bomba foi projetada, de 140 m³/h. A falta de monitoramento, nesse sentido pode estar

gerando para a CAERN custos desnecessários para esse sistema, uma vez que a vazão

de entrada dessa elevatória é muito inferior à vazão nominal da bomba, a qual poderia

ser trocada por outra bomba de menor potência, que apresenta custos de consumo de

energia bem menores.

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

60,00

65,00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Alt

ura

man

om

étr

ica

Vazão (m³/h)

Curva do sistema - Via Costeira

Nível máximo Nível mínimo Linear (Curva da bomba)Ponto de operação

58

Na EE Via Costeira 4, as grades e poços de sucção estão localizado na parte externa

da elevatória (ver figuras22 e 23), totalmente isolada do local onde os operadores e

quadros de comando permanecem.

Figura 22 Entrada EE Via Costeira

Figura 23 Grade EE Via Costeira

No poço de sucção há uma caixa divisora de vazão (figura 24), que tem a finalidade

de impedir que a força provocada pelo lançamento do esgoto danifique o fundo do poço.

Salienta-se que as bombas utilizadas nesta elevatória são submersas e recalcam o esgoto

para um poço de visita que o transporta por gravidade até a EE 3.

59

Figura 24 Caixa divisora de vazão

O layout da EEE Via Costeira pode ser observado na figura 25.

Figura 25 Layout EE via Costeira

60

4.3.5 Estação Elevatória Praia Shopping

A EE Praia Shopping foi projetada para receber os efluentes gerados pelo Praia

Shopping e um Condomínio Costa do Corais, conforme área de influencia, figura 26 .

Entretanto, nos últimos anos tem servido adicionalmente a alguns restaurantes

situados nas imediações, o que tem acarretado sérios problemas. Vale citar que, nessa

elevatória os efluentes apresentam alto teor de gordura, dificultando a operação da

elevatória em razão de problemas de funcionamento das boias de nível automáticas, que

são obstruídas pela gordura. Como resultado disso ocorrem falhas no acionamento

automático do conjunto motor bomba, gerando transbordamento de esgotos para a via

pública.

61

Figura 26 SES EE Praia Shopping

Rede Coletora

Recalque


62

Essa elevatória foi construída em 2006 e não estava inserida no projeto inicial de

esgotamento sanitário do bairro. Por ser de pequeno porte, a vazão do sistema difere

bastante em relação à vazão das demais elevatórias, com vazões menores que 5 m³/h. Os

dados foram coletados também de forma empírica observando o tempo de

funcionamento e de parada da bomba, além das medições dos poços de sucção e

profundidade de rede coletora. A tabela 11 apresenta os dados coletados nas visitas em

campo.

Tabela 11 Dados EE Praia Shopping

Os dados de vazão bombeada desta elevatória são bastante intrigantes se

comparados à vazão nominal da bomba, por ser apenas 10% da capacidade máxima.

Isso pode ser explicado pelo desgaste do rotor, que ocasiona perda considerável de

vazão. Além disso, a altura manométrica da bomba instalada é menor que a altura real, o

que diminui a capacidade de bombeamento.

O gráfico 5 apresenta a curva do sistema elevatório. A curva da bomba instalada

neste sistema apresenta dados para vazões de 50 m³/h de bombeamento; como esse

sistema está altamente defasado e muito abaixo da eficiência ideal adotada para tal

elevatória; fez se necessário refazer a curva da bomba com base nos dados empíricos

levantados em campo para essa situação.

DADOS EE PRAIA SHOPPING

Cota de entrada 3 m









63

Gráfico 5Curva do sistema EE Praia Shopping












O funcionamento daEE Praia Shopping é similar às demais. A EE recebe os

efluentes que passam pela grade de retenção de resíduos sólidos, poço de sucção e são

recalcados para poço de visita.

Nesta elevatória há dois tipos de poços, um seco (figuras 27) e um úmido. O

primeiro tem a finalidade de acondicionar as bombas de sucção afogadas, por estar no

mesmo nível do poço de sucção; o segundo armazena o esgoto até que a boia de nível

máximo do poço acione a bomba. O esquema desta elevatória pode ser observado na

figura 28.

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Alt

ura

man

om

etri

ca

Vazão (m³/h)

Curva do sistema - Praia Shopping

nivel máximo nivel mínimo Linear (curva da bomba)

Ponto de operação

64

Figura 27 Poço seco

Figura28 Layout EE Praia Shopping

4.3.6 EstaçãoElevatória3

A EE 3 foi projetada para receber os efluentes de todo o SES e transferir para a

Estação de Tratamento de Esgotos de Ponta Negra, localiza-se na Rua da Tilápia, S/N –

Ponta Negra, as margens de uma lagoa de captação de águas pluviais da Prefeitura.

65

Por ser uma elevatória de grande porte, e por receber efluentes de todas as

elevatórias do bairro, já necessitou sofrer algumas alterações para atender ao aumento

da demanda, uma vez que duas novas elevatórias (EE4 e Praia Shopping) foram

inseridas no sistema após a execução do projeto inicial.

A elevatória inicialmente era composta de 1 poço de sucção e 1 bomba com

capacidade nominal de bombeamento de 500 m³/h. Entretanto, com o aumento da

demanda foi necessário fazer um poço maior com outra bomba de mesma capacidade e

interligá-los. Os dados referentes a esse sistema podem ser observados na tabela 13.

Tabela 13 Dados EE 3

DADOS EE3 POÇO 1 POÇO 2

Cota de entrada 27 m 27 m

Tubulação de entrada 500 mm 500 mm

Área do poço de sucção 4,91 m² 4,91 m²

Volume do poço de sucção 2,45 m³ 10,3 m³



Vazão nominal da bomba 500 m³/h 500 m³/h

A bomba 1 dessa elevatória funcionam praticamente o dia inteiro, e a bomba 2

para algumas vezes durante o dia, uma vez que a vazão bombeada é relativamente

próxima da vazão de entrada. Todo o efluente é bombeado para a Estação de

Tratamento de Esgotos de Ponta Negra, onde há um medidor de vazão ultra-sônico que

informa a vazão instantânea e a vazão acumulada que chega à essa estação.

O gráfico 6 apresenta a curva da bomba desse sistema, com os dados de

funcionamento das cada bomba separadamente.

66







Cota lançamento 57 m






Observe que o ponto de operação desta bomba é aproximadamente 350 m³/h

para altura manométrica de 47 mca. Supõe-se que para a mesma altura manométrica as

duas bombas teriam a vazão de aproximadamente 700 m³h, que equivale a vazão real

medida em campo.

O esquema da figura 29 apresenta o funcionamento dessa elevatória.

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

60,00

65,00

70,00

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Alt

ura

man

om

étr

ica

Vazão (m³/h)

Curva do sistema - EE3

nível minimo nível máximo Linear (curva da bomba)Ponto de operação

67


Observa-se que há duas entradas de esgotos. A entrada 1, recebe os efluentes

das EE 1 e 2. O poço 1 é o que tem maior volume, 10,30 m³ e está interligado ao poço

2, com volume de 2,45 m³, que recebe os efluentes da EE4, EE Via Costeira e EE Praia

Shopping. No instante em que um dos poços atinge o volume máximo, o esgoto

excedente extravasa para o outro poço, evitando extravasamentos em via pública.

Entretanto, analisando a vazão que chega à elevatória e a vazão bombeada,

percebemos que mesmo com os dois poços, a probabilidade de extravasamento é grande

em dias chuvosos quando a vazão aumenta bastante.

A figura 30 apresenta a tampa de visita do poço de sucção 1. Esse poço foi

construído abaixo do salão de bombas, para diminuir a área necessária, uma vez que

essa elevatória foi construída no talude da lagoa de captação de águas pluviais.

68

Figura 30 Tampa poço de sucção 1 EE 3

O poço de sucção 2, apresentado na figura 31, foi construído ao lado da

elevatória, também no talude da lagoa.

Figura 31 Poço de sucção 2 EE 3

4.3.7 Estação De Tratamento De Esgoto De Ponta Negra

No final de 2000, entrou em operação em Natal-RN, o maior sistema de lagoas

de estabilização do Estado (ETE Ponta Negra), projetado para receber no final de plano

(2016) uma vazão de 95 l/s com aeradores. O sistema é composto por uma série de 3

lagoas de estabilização, sendo uma facultativa primária seguida de duas lagoas de

maturação, com área total de 11 ha, e localizado em área de expansão imobiliária e de

classe média – alta.

Tampa do poço de

sucção 1

69

4.4 Estimativa do aumento populacional na área de estudo

O aumento da vazão da rede foi estimado com base nos dados de crescimento

demográfico do bairro publicados no Anuário da Secretaria Municipal de Meio

Ambiente e Urbanismo de Natal (2010). Assim, foram usados os dados de densidade

demográfica entre 1991 e 2009 com o objetivo de estimar o aumento da densidade na

área de estudo entre os anos 2013 e 2020.

A projeção da população futura, que irá contribuir com cada uma das elevatórias

em estudo, foi dimensionado com a utilização da equação 1, para progressão aritmética,

a qual de acordo com Von Sperling (2001), é calculada à uma taxa constante e é a mais

indicada para estimativas de menor prazo, que é o nosso caso.

POPt=POPt'+k(t-t') Equação 3

Onde, POPt é a população futura; POPt’ é a população atual, e k é a taxa de

crescimento.

Essa taxa foi calculada de acordo com a equação 2,

k =POPt − POPt′

t − t′

Equação 4

Salienta-se que a EE Praia Shopping e Via Costeira utilizou-se a vazão máxima

de projeto e para EE 3 o somatório das vazões de bombeamento das demais elevatórias

mais o crescimento populacional da sua área de influência.

4.5 Delimitação das bacias

A estimativa do crescimento populacional foi realizada para toda área do bairro

de Ponta Negra, entretanto as elevatórias são divididas por bacia hidrográficas. Por esse

motivo houve a necessidade de delimitar a área de influencia de cada bacia onde as

70

elevatórias estão inseridas; dessa forma, é possível determinar a população atendida em

cada área separadamente.

Para realização dessa delimitação, foi solicitada à CAERN, a planta em AUTO

CAD do SES de Ponta Negra, com informações sobre a rede coletora e localização das

elevatórias. De posse dessa planta, iniciou-se o processo de delimitação de acordo com

o fluxo de esgotos. Obviamente em todas as situações as setas de fluxo convergiam para

as estações elevatórias.

Com essa convergência de redes de esgoto foi possível determinar e mensurar a

área de influencia de cada bacia, onde está inserida a elevatória. Com os dados desta

área em hectares (ha) e da população residente em Ponta Negra, determinou-se a

população atendida pela rede de esgotos em cada bacia.

Conhecendo a vazão de entrada atual e a população atendida de cada sistema, foi

possível determinar a vazão per capita de esgotos para cada área do bairro. Julgou-se

mais prudente em vez de utilizar uma vazão per capita teórica, ou seja, 80% da per

capita de água que varia entre 200 a 500l/hab.dia, utilizar a vazão per capita obtida pela

razão entre a vazão de entrada da elevatória e a população atendida.

4.6 Estimativa do aumento da vazão da rede (Qrede)

A estimativa do aumento da vazão foi baseada nos dados já obtidos de

população futura, delimitação de área de influencia e determinação da vazão per capita

para cada elevatória.

Inicialmente determinou-se a população atendida por cada elevatória (POP eee),

pela equação:

𝐏𝐎𝐏 𝐞𝐞𝐞 =𝐏𝐎𝐏 𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐱 𝐀𝐑𝐄𝐀 𝐞𝐞𝐞

𝐀𝐑𝐄𝐀 𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 Equação 5

Em seguida, aplicou-se a taxa de crescimento populacional e determinou-se o

crescimento por cada bacia ao longo dos anos; e por fim multiplicou-se a população

71

pela percapita de esgoto, especifica para cada elevatória, chegando aos dados de vazões

futuras para cada sistema tanto de forma isolada com no sistema interligado.

4.7 Levantamento dos casos de obstrução

O SES Ponta Negra, dividido em 4 bacias hidrográficas apresenta problemas

operacionais também devido ao mau uso do sistema sanitário. Com o objetivo de

quantificar as obstruções de redes e ramais ocorridas pelo uso inadequado foi realizado

levantamento no Sistema Integrado de Gestão de Serviços de Saneamento (GSAN) no

período de janeiro a junho de 2012.

O GSAN possui um banco de dados de possibilita quantificar as solicitações de

desobstruções em ramais e/ou redes coletoras do SES Ponta Negra. Com essas

informações e com as delimitações das bacias, foi possível observar os endereços e

identificar a localização em cada bacia.

4.8 Levantamento das ocorrências nas EE

As elevatórias do SES Ponta Negra não possuem nenhum tipo de

monitoramento, entretanto no ano de 2011 foi implantado a utilização de livros de

ocorrência com o objetivo de descrever os problemas operacionais ocorridos nas

elevatórias.

Esses livros, embora sejam preenchidos pelos operadores do sistema, ainda não

são devidamente utilizados pelas equipes de manutenção da empresa. As quais

dificilmente utilizam-se desse recurso para analisar o histórico de falhas dos

equipamentos, ação que poderia resultar em conclusões importantes sobre como está a

confiabilidade dos equipamentos dessa EE.

A fim de analisar esse histórico, os livros de ocorrência serão observados e as

informações referentes a falhas e quebras serão descritas nos resultados.

72

4.9 Determinação da vazão máxima de entrada

Nas estações elevatórias de esgotos as projeções de vazões são classificadas

como mínima, média e máxima. Para determinação da vazão de bombeamento da

estação elevatória convencionou-se que essa seria o dobro da vazão média de projeto.

Na concepção do projeto das elevatórias do sistema de Ponta Negra, as vazões mínimas,

médias e máximas são respectivamente Q, 2Q e 3Q. Considerando que a vazão da

bomba deve ser o dobro da vazão média temos, a equação 4.

𝑄𝑏 = 2𝑄𝑚é𝑑𝑖𝑎Equação 6

𝑄𝑏 = 2 (2𝑄𝑚𝑖𝑛)

𝑄𝑏 = 4 𝑄 min = 1,3 𝑄𝑚á𝑥

73

5.0 SIMULAÇÃO DO SISTEMA

A determinação das variáveis operacionais de cada EE (Qrede, Qbomb,

Tenchimento, Tbomb) representam as condições de funcionamento do SES para o

cenário atual de uso e ocupação do solo nas bacias contribuintes de esgotos.

Uma vez caracterizada a operação do SES, foi desenvolvido um

algoritmo em planilha eletrônica MS Excel capaz de simular o comportamento

hidráulico de cada sistema elevatório trabalhando de forma integrada.

No desenvolvimento do algoritmo, adotou-se a hipótese de que os problemas

operacionais do SES estão diretamente associados aos problemas de funcionamento das

EE. A simulação permitirá analisar o comportamento do SES em função do aumento da

demanda, refletida no valor da vazão efluente da rede (Qrede) ao longo do tempo.

5.1 Convenções do sistema

Para essa simulação foram utilizados inicialmente os dados obtidos em campo, a

fim de aferir o modelo que simula o intervalo de tempo de bombeamento e de parada do

conjunto motor-bomba, em função da vazão de entrada de esgotos na elevatória.

Com o objetivo de padronizar o monitoramento mais adequado para as

elevatórias e viabilizar as determinações das vazões e dos tempos dos ciclos encher-

secar, foram adotadas algumas convenções:

a) Vazão de bombeamento constante e real

A diferença de vazão bombeada no instante em que o poço encontra-se no nível

máximo e no nível mínimo, em função da diferença na altura geométrica, foi

desconsiderada, uma vez que é irrisória em relação à altura geométrica real.

Além disso, convencionou-se também a vazão bombeada sendo a vazão atual do

sistema elevatório, ou seja, a vazão aferida em campo para a situação atual da

elevatória. Essa convenção é importante porque limita a elevatória à situação real de

74

funcionamento, onde a vazão real da bomba é menor que a vazão projetada devido ao

desgaste de peças do sistema.

b) Vazão máxima diária

A vazão de entrada da elevatória utilizada na simulação do ano atual foi a máxima

diária. Nesse caso a simulação considerou o momento de maior consumo do dia em

estudo, sendo possível determinar assim o comportamento hidráulico mais crítico.

Já para a simulação do comportamento hidráulico dos anos futuros, utilizou-se a

vazão máxima prevista com base no crescimento populacional, como já foi especificado

no capítulo anterior.

c) Tempo de simulação

O funcionamento das Estações Elevatórias não sofre grandes modificações ao longo

da semana, com exceção dos feriados e domingos, quando a vazão é maior. Por esse

motivo foram adotados dados de vazão ao longo do dia de maior consumo e realizado a

aferição do modelo por um período de 24h. Dessa forma, a simulação do

comportamento hidráulico dentro do poço é referente ao dia de maior consumo.

d) Variação de tempo

Para a simulação do sistema de bombeamento foi utilizado como medida base a

variação de volume no poço a cada minuto. Esse valor foi utilizado porque observou-se

que o tempo de enchimento do poço variava em poucos minutos, e tenderia a diminuir

conforme a vazão fosse aumentando. Além disso, a simulação foi iniciada

convencionando que o poço estava vazio e que ao longo de “n” minutos, a bomba seria

acionada automaticamente.

5.2 Fluxograma

O fluxograma abaixo (figura 32) apresenta o ciclo de funcionamento do sistema

elevatório em estudo. Observe a vazão de entrada do sistema, no tempo zero, o poço

está vazio; para o t diferente de zero, o volume começa a sofrer alterações. Enquanto o

nível do poço não for igual ao máximo, então o poço continua enchendo; quando o nível

75

do poço for igual ao máximo a bomba é acionada e, enquanto o nível do poço não for

igual ao nível mínimo, a bomba continua ligada; mas quando o nível do poço for igual

ao nível mínimo, então a bomba desliga, e o poço continua enchendo.

76

Figura 32 Metodologia aplicada na simulação

Não Sim

Sim

Não

Nível>NivelMáx

Dados EEE, Qrede

Volume (t)

Prof = Volume/Área poço

Nível = Nível Máx

Acionar bomba

Nivel>Nmin Desligar bomba

t = 0

77

Esse ciclo foi simulado para cada EE que compõe o sistema elevatório de

esgotos de Ponta Negra. A Tabela 15 apresenta asvariáveis utilizadas na simulação.

Tabela 15 - Simulação

Tempo

(min)

Q esg

(m³/s)

Vol (t)

(m³)

Condição Prof (t)

(m) Condições Hg Q bomba

(m³/s) E S F

Onde,

Tempo (min) é a sequência cronológica do ciclo por hora;

Q esg(m³/s) é a vazão de esgotos prevista para ano simulado;

Vol (t) (m³) é o volume dentro do poço no tempo t;

Prof (t) é a profundidade dentro do poço no tempo t;

Condições são as fórmulas que definem quando a bomba deve ser acionada;

Hg é a altura geométrica em função do nível do poço;

Q bomba (m³/s) é a vazão máxima de bombeamento do sistema.

5.3 Fórmulas utilizadas na simulação

a) A variação do volume em função do tempo

𝑉𝑡 = 𝑄𝑒 − 𝑄𝑏 𝑥 ∆𝑡 + 𝑉 Equação 7

Onde,

Vt é o volume dentro do poço no tempo t

Qe é a vazão de entrada no poço

Qb é a vazão real da bomba, medida em campo

b) Condição de funcionamento em função da altura

Condição 1: 𝑆𝑒 𝐻𝑡 ′′ > 𝐻 𝑡 ′ ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑜 𝑝𝑜ç𝑜 𝑒𝑠𝑡á 𝑒𝑛𝑐ℎ𝑒𝑛𝑑𝑜

Condição 2: 𝑆𝑒 𝐻𝑡 ′′ < 𝐻𝑡 ′ ; 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝑜 𝑝𝑜ç𝑜 𝑒𝑠𝑡á 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑛𝑑𝑜

Onde,

Ht’’ é a altura do esgoto dentro do poço no tempo t

78

Ht’ é a altura do esgoto no instante anterior

c) Altura em função do volume

𝐻𝑡 =𝑉𝑡

𝐴 Equação 8

Onde, Ht é a altura no tempo t

Vt é o volume no tempo t

A é a área do poço de sucção

A junção desse conjunto de fórmulas, possibilitou a confecção de gráficos que

representam o funcionamento do sistema e o período de cada ciclo encher-secar, o que

pode apontar para o sub-dimensionamento do sistema ao longo dos anos.

79

6.0 RESULTADOS

Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos a partir da simulação do

funcionamento do SES para cenários futuros. O estudo consistiu das seguintes etapas: a)

Levantamento dos dados operacionais de cada EE; b) estimativa operacional da EE a

partir da previsão de crescimento populacional; c) análise das condições operacionais do

SES considerando os riscos ambientais e sanitários; d) manutenção preditiva.

O levantamento e coleta de dados físicos e operacionais foram realizados entre

janeiro/2011 e janeiro/2012. Esses dados representam o quadro da atual das estações

elevatórias de esgotos do SES Ponta Negra e alimentaram o modelo numérico

desenvolvidoque permitiu simular o comportamento do SES em cenários futuros.

6.1 Condição atual de funcionamento das elevatórias

Na Tabela 16são apresentadas as variáveis que definem o funcionamento de

cada elevatória que compõe o SES nas condições atuais.

Tabela 16 Dados operacionais das EE (2012)

ESTAÇÃO

ELEVATÓRIA EE 1 EE 2 EE 4

VIA

COSTEIRA

PRAIA

SHOPPING EE 3

Área de Cobertura

(Ha) 48 90 50,5 Não definida 15 100

População atendida 1731 3233 1815 7760 Não

definida 3592

Densidade (Hab/Ha) 36,06 35,92 35,94 Não definida Não

definida 35,92

Altura útil (m) 1,4 1,6 1,62 1,4 0,50 3,45

Volume do poço (m3) 6,87 7,58 7,31 6,87 1,125 114,7

Tempo de

bombeamento (min) 4 8

Não se

aplica 23 63

Não se

aplica

Tempo de enchimento

(min) 7 4

Não se

aplica 15 21

Não se

aplica

Qrede (m3/h) 58,92 125 104,1 27,5 3,21 608

80

Qbombeada (m3/h) 162 184 125,7 45,4 4,29 626

Atabela 16 apresenta os dados do SES para as diferentes áreas de cobertura das

estações elevatórias, um dado importante para a análise dos riscos ambientais

provenientes do extravasamento de esgotos nestes locais.

Nesse sentido, nas elevatórias EE 1, EE 4 e Via Costeira, localizadas nas áreas

próximas à orla, o principal risco ambiental está associado ao prejuízo da balneabilidade

devido ao risco de extravasamento de esgotos. As elevatórias EE 2 e EE 3 estão

localizadas em áreas próximas das lagoas de captação de águas pluviais, com risco de

poluição do solo pelo lançamento de esgoto in natura.

Os resultados obtidos com a simulação do funcionamento do SES com base no

crescimento populacional estão apresentados, no gráfico 7, onde são apresentadas as

vazões de esgotos previstas para o período entre 2013 e 2028, para cada elevatória do

sistema, em m³/h.

81

Gráfico 7 Comportamento das vazões futuras

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

800,00

900,00

1000,00

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

Vaz

ão (m

³/h

)

anos

Ano Previsto para colapso

EE1 EE 2 EE 3 EE 4 Via Costeira Praia Shopping

82

No gráfico é possível observar o aumento da vazão ao longo dos anos para cada

elevatória. Os pontos em formato de “x” sobre as linhas de crescimento de vazão de

esgotos das elevatórias indicam o instantepara o qual a capacidade instalada da

elevatória entrará em colapso, ou seja, o sistema de bombeamento começaria a trabalhar

acima de sua capacidade nos horários de pico, o que ocasionaria o extravasamento dos

esgotos nas vias públicas, lagoa de captação e praias.

Em seguida, os dados de cada elevatória para os anos futuros serão analisados.

6.2 Estação Elevatória 1

A obstrução de esgotos na orla da praia de Ponta Negra causa bastante transtorno

para os transeuntes. A tabela 17 apresenta os casos de obstruções ocorridas na EE 1 nos

últimos seis meses.

Tabela 17 Casos de obstruções EE 1

MÊS (2012) OBSTRUÇÕES

Janeiro 16

Fevereiro 5

Março 9

Abril 4

Maio 6

Junho 4

MÉDIA 7

Os dados indicam 7 casos de obstrução mensais em média. Observar que no mês

de janeiro os casos são mais do que o dobro da média, fato que pode ser explicado pelo

aumento da população flutuante, o que facilita as obstruções por resíduos sólidos, já que

a probabilidade de mau uso aumenta, com base na quantidade de pessoas que utilizam o

sistema.

A tabela 18 mostra o crescimento populacional no período entre 2012-2022, e

sua respectiva vazão prevista para a área de influencia da EE1.

83

Tabela 18Vazão prevista

ANO POPULAÇÃO VAZÃO (m³/h)

2012 1731 59

2013 2080 70,80

2014 2429 82,68

2015 2778 94,57

2016 3127 106,45

2017 3476 118,33

2018 3825 130,22

2019 4174 142,10

2020 4523 153,98

2021 4872 165,87

2022 5221 177,75

A população residente em 2022, é cerca de 3 vezes maior que a população atual,

isso deve ocorrer principalmente devido a população flutuante nos meses de dezembro e

janeiro, períodos de alta estação, uma vez que essa elevatória atende a grande

quantidade de hotéis, os quais atingem suas capacidades máximas nesse período.

O gráfico 8 apresenta o comportamento da vazão prevista para no período de

estudo e a vazão máxima de bombeamento.

Gráfico 8 Vazão prevista

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

vazã

o (m

³/h

)

anos

Vazão prevista EE1

vazão prevista vazão máxima da bomba

84

Observe que a interseção entre as duas retas ocorre no ano de 2021, quando a

vazão prevista de entrada na elevatória se iguala a vazão máxima de bombeamento;

nesse instante, o sistema tende a entrar em colapso por não mais atender a demanda de

esgotos afluentes à elevatória.

O gráfico 9 apresenta o resultado da simulação do sistema de bombeamento da

EE1.

Gráfico 9 Simulação EE 1 (2012)

Observar que o período de bombeamento é menor que o período de parada da

bomba, que são respectivamente 4 e 7 minutos, situação ideal para sistemas de

bombeamento.

A tabela 19 apresenta a relação entre esses períodos de encher-secar do poço de

sucção.

Tabela 19 -Ciclo encher-secar EE1

VAZÃO (m³/min) TEMPO (min) TEMPO DO CICLO (min)

ANO ENTRADA BOMBEADA ENCHER SECAR 1 BOMBA 2 BOMBAS

2012 0,98 2,67 6,99 3,80 6,99 17,78

2013 1,18 2,67 5,83 4,00 5,83 15,65

2014 1,38 2,67 4,99 6,00 4,99 15,98

2015 1,58 2,67 4,36 7,00 4,36 15,72

2016 1,77 2,67 3,87 8,00 3,87 15,75

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

vazã

o (m

³/s)

tempo (min)

Simulação EE1 - 2012

85

2017 1,97 2,67 3,49 9,00 3,49 15,97

2018 2,17 2,67 3,17 13,00 3,17 19,33

2019 2,37 2,67 2,90 22,00 2,90 27,80

2020 2,57 2,67 2,68 51,00 2,68 56,36

2021 2,76 2,67 2,49 90 2,49 94,97

No ano de 2012 o tempo de bombeamento é aproximadamente a metade tempo

de enchimento do poço; enquanto que nos anos seguintes, com o aumento da vazão de

entrada, o período de bombeamento torna-se maior que o de parada da bomba, causando

uma sobrecarga no sistema.

Considerando a relação da vazão de bombeamento 30% maior que a vazão de

entrada, observamos que a vazão máxima permitida de entrada de ser 2 m³/min.

No ano de 2017, a sistema de bombeamento apresenta tempo de bombeamento

2,6 vezes maior que o tempo de enchimento do poço.No gráfico 10, podemos observar a

simulação do sistema de bombeamento para esse ano.


Observe que neste cenário o ciclo encher-secar para 1 bomba dura

aproximadamente 12 minutos, sendo 3 minutos para encher e 9 minutos para secar, ou

seja, o período de funcionamento da bomba é 3 vezes maior que o período de parada.

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

vazã

o (m

³/s)

tempo (min)


86

O gráfico 11apresenta a ano em que o sistema entrará em colapso.


A linha em azul representa a vazão máxima de bombeamento da elevatória,

enquanto que a linha vermelha a vazão de entrada no sistema. A vazão de

extravasamento neste caso é representada pela área achurada, equivalente à diferença

entre a vazão bombeada e a de entrada.

Durante a pesquisa realizada nesta EE1, observou-se que além dos problemas do

aumento da vazão, acima do esperado ao longo dos anos, a manutenção e operação do

sistema têm apresentado dificuldades, o que prejudica ainda mais o sistema elevatório.

A fim de quantificar as ocorrências de reparos no sistema, foram observados os

livros de ocorrência desta elevatória, a tabela 21apresenta as solicitações de reparos.

Tabela 20 Registro de Ocorrência EE 1

Registros de Ocorrências EE1

Data Ocorrência

10/05/2011 Desgaste Selo mecânico Bomba 1

18/05/2011 Desgaste Selo mecânico Bomba 2

01/08/2011 Desgaste no rotor

16/02/2012 Desgaste no FLAP

30/05/2012 Desgaste selo mecânico

10/07/2012 Desgaste do rotor

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46

Vaz

ão (m

³/s)

tempo (min)

Simulação EE 1 - 2021

87

Os reparos provenientes desse sistema resumem-se a desgastes em rotores, selos

e flaps.

O desgaste dos rotores causa, dentre outros problemas, a redução na capacidade

de bombeamento do sistema, o que ocasiona a necessidade de tempo de bombeamento

maior, além de possíveis extravasamentos, dependendo a demanda de entrada.

Os selos mecânicosquando danificados pode ocasionar a perda da capacidade de

bombeamento e o vazamento de esgotos pelas bombas. Essa peça deveria ter longa vida

útil e uma manutenção praticamente inexistente ou mínima; Entretanto, a falta de

controle sobre esses aspectos operacionais faz com que essas peças se desgastem muito

mais rápido do que deveria.

Os Flaps funcionam como uma válvula de retenção na entrada de sucção da

bomba, impedindo o retorno do líquido pela tubulação de sucção quando a bomba é

religada, facilitando o re-escorvamento da bomba. Quando essa peça apresenta defeito,

pode entrar ar na bomba, o que impede a operação do sistema elevatório.

O uso de manutenção corretiva nessa EE ocasiona, troca de peças com

frequência acima do ideal, muitas vezes por que o problema inicial, que causa o

desgaste dessas peças não é identificado e corrigido.


A EE 2, localizada na Vila de Ponta Negra, apresenta obstruções mais comuns

de ramais de esgotos, o que indica a má utilização nas residências. A tabela 21 mostra

os dados de obstruções no sistema da EE 2, nos meses de janeiro a junho deste ano.

Tabela 21 Dados de obstrução EE 2

MÊS (2012) QTE DE OBSTRUÇÕES

Janeiro 21

Fevereiro 24

Março 34

Abril 8

Maio 6

Junho 15

MÉDIA 18

88

Observe que nos meses de alta estação, janeiro e fevereiro, a quantidade de

obstruções foram maiores que a média para esse período, o que também pode ser

explicado pelo aumento da população flutuante na praia.

É interessante ressaltar que o mês de março (inicio de baixa estação) apresentou

maior quantidade de obstrução, se comparado aos outros meses. Isso pode ser explicado

pelo aumento nas chuvas,devido ao aumento da vazão pelas ligações clandestinas na

rede de esgoto.

A tabela 22 apresenta o crescimento populacional e da vazão entre os anos de

2012 e 2022 para a EE2.

Tabela 22 Previsão de vazão EE 2

O gráfico 13 mostra que no ano de 2016, o sistema EE2 terá seu limite de

bombeamento atingido, entrando em colapso.


2012 1796 125,20

2013 2145 138,72

2014 2494 152,24

2015 2843 165,76

2016 3192 179,27

2017 3541 192,79

2018 3890 206,31

2019 4239 219,83

2020 4588 233,35

2021 4937 246,87

2022 5286 260,39

89

Gráfico 12Vazão prevista

O sistema EE2, atualmente leva o dobro do período de encher para secar,

situação não ideal. A tabela 23, apresenta os dados da EE 2 no período de 2012 a 2016.

Tabela 23 Ciclo encher-secar EE 2



2012 2,09 3,07 3,76 8,00 3,76 15,53

2013 2,31 3,07 3,40 10,00 3,40 16,80

2014 2,54 3,07 3,10 13,00 3,10 19,19

2015 2,76 3,07 2,84 27,00 2,84 32,69

2016 2,99 3,07 2,63 67,00 2,63 72,26

Observe que a vazão de entrada no ano de 2016 é muito próxima da vazão

bombeada, o que faz com que o sistema funcione por um longo período de tempo, até

atingir o nível mínimo do poço de sucção. É importante ainda ressaltar que para o

sistema com apenas uma bomba (que é caso da EE 2 há vários meses), o intervalo de

tempo atual de bombeamento é de 3,76 minutos, muito menor do que o ideal, 10

minutos.

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Vaz

ão (m

³/h

)

Anos

Vazão prevista EE2

Vazão prevista Vazão máxima da bomba

90

Ainda é interessante observar nessa tabela, que embora a EE 2 só entre em

colapso em 2016, essa elevatória atingirá sua capacidade máxima aceitável de

bombeamento em 2013, quando aQb = 1,3 Qrede, que será de 2,31 m³/min.

O Gráfico 14 apresenta a simulação da EE 2 no ano de 2016.

Gráfico 13 Simulação 2016 EE 2

No gráfico percebemos que o período em que a bomba está desligada é

praticamente irrisório se comparado ao período em que permanece ligada.

A tabela 24 apresenta as solicitações de reparos para essa EE, nos últimos sete

meses.

Tabela 24 Registros de Ocorrências EE 2

Ocorrências EE 2

Data Ocorrência

01/01/2012 vazamento carcaça bomba 1

29/01/2012 baixa amperagem bomba 2

02/02/2012 rotor bomba 2 quebrado

08/02/2012 ar no sistema bomba 2

20/03/2012 valvula de retenção bomba 2 quebrada

16/05/2012 há várias semanas, bomba 1 ligada direto

23/05/2012 bomba 1 está aquecendo

09/07/2012 bomba 2 rotor quebrado

Observe que os problemas mais comuns na EE 2, estão relacionados a uso

excessivo do sistema, como quebra de rotor, superaquecimentos das bombas, quebra de

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0,0600

11 22 33 44 55 66 77 88 99 110

121

132

143

154

165

176

187

198

209

220

231

242

Vaz

ão (m

³/m

in)

Tempo (min)


91

carcaças (também relacionado com poder abrasivo da areia presente nos efluentes) além

de problemas de escorvamento.

É importante analisar a situação das válvulas de retenção do sistema, as quais

tem a finalidade de reter o liquido que está na tubulação no momento em que a bomba é

desligada. Quando essas válvulas não vedam o sistema, o esgoto bombeado volta pela

tubulação de recalque para o poço de sucção que enche mais rápido do que deveria.


A tabela 25 apresenta os casos de obstruções na rede de esgotos da área de

influencia EE 4, para o primeiro semestre de 2012.

Tabela 25Dados de obstrução EE 4


Janeiro 5

Fevereiro 7

Março 3

Abril 3

Maio 2

Junho 3

MÉDIA 4

Observe que, se comparado às demais elevatórias, as obstruções nessa área são

bem menos frequentes. É possível que isso ocorra devido ao tipo de cliente atendido,

geralmente hotéis e residências de alto padrão, onde se pressupõe que os usuários

tenham maior consciência sanitária e ambiental.

A tabela 26 apresenta os dados de crescimento populacional nessa área.

Tabela 26 Vazão prevista EE 4


2012 1815 104,10

2013 2164 124,12

2014 2513 144,15

2015 2862 164,17

92

2016 3211 184,20

2017 3560 204,22

2018 3909 224,25

2019 4258 244,27

2020 4607 264,29

A vazão de esgotos na EE4 aumentará consideravelmente nos próximos anos

principalmente pelo aumento da densidade populacional naquela área, pelas construções

de condomínios verticais. É interessante ressaltar ainda que nos meses de baixa estação

a população tenderá a diminuir um pouco, já que a população flutuante diminui nesse

período.

O gráfico 15 apresenta dos dados do aumento da vazão resultante do

crescimento populacional na EE 4. Observe que a vazão máxima de bombeamento se

igualará a vazão de entrada entre os anos de 2015 e 2016.

Gráfico 14 Vazão prevista EE 4

De acordo com as recomendações da relação vazão bombeada e vazão de

entrada, a vazão máxima de entrada dessa elevatória deve ser 130,2 m³/h, uma vez que a

vazão da bomba é 170 m³/h.

A expectativa é que essa vazão seja atingida entre os anos de 2013 e 2014. Logo,

ainda que essa elevatória tenha condições de bombear os efluentes até o ano de 2015,

essa situação não deve ser considerada por acarretar maior probabilidade de falhas

devido à capacidade acima da recomendada.

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

Vaz

ão (m

³/h

)

Anos

Vazão prevista EE4

Vazão prevista vazão máxima bombeada

93

A EE 4 possui sistema de bombeamento diferenciado das demais Elevatórias,

por esse motivo, a simulação desse sistema não apresenta gráficos com ciclo encher-

secar, uma vez que, o poço mantém nível constante.

Na tabela 27 são apresentadas as ocorrências de manutenção corretivas

realizadas na EE4, no período de janeiro a junho de 2012.

Tabela 27 Registro de ocorrências EE 4

Ocorrências EE 4

Data Ocorrência

02/01/2012 válvula de retenção bomba 1 quebrada

03/03/2012 válvula de retenção bomba 2 quebrada

17/04/2012 bomba 1 quebrada

15/06/2012 duas válvulas de retenção quebrada, apenas bomba 2 funcionando

O sistema da EE 4 foi instalado em 2006, e por esse motivo é relativamente

novo, se comparado as outras elevatórias, por esse motivo os problemas operacionais se

resumem às válvulas de retenção. Entretanto, essa falha tem ocasionado consumo

excessivo de energia além de desgaste dos equipamentos acima do normal. Isso porque

quando o esgoto é bombeado, uma parte segue pela tubulação de recalque e outra volta

para dentro do poço de sucção pela tubulação da outra bomba, instalada em paralelo.

Como pode ser observado no esquema da figura 33.

Figura 33 Esquema retorno de esgoto pela válvula de retenção

94

Com esse problema, a vazão de entrada da elevatória é maior que a vazão

efetivamente gerada pela população, uma vez que somada à vazão gerada está a vazão

bombeada que retornou pelo barrilhete da outra bomba que está parada.

6.5 Estação Elevatória Via Costeira

A vazão de entrada da elevatória Via Costeira é o somatório das outras

elevatórias da Via Costeira com as vazões dos hotéis próximos a essa elevatória.

A determinação da vazão de entrada dessa elevatória, definida pelo projeto até o

ano de 2016 serviu de base para os dados até o ano de 2020. Como pode ser observado

na tabela 28.

Tabela 28 Vazão prevista


2012 3300 27,50

2013 3792 31,60

2014 4284 35,70

2015 4776 39,80

2016 5268 43,90

2017 5760 48,00

2018 6252 52,10

2020 6744 56,20

O gráfico 16 apresenta o ano previsto para pane no sistema de bombeamento

devido à demanda ultrapassar a vazão máxima de bombeamento.

95

Gráfico 15 Vazão prevista EE Via Costeira

Observe que o sistema de bombeamento até sua capacidade máxima atingida no

ano de 2016.

O sistema de bombeamento dessa elevatória foi simulado para o ano de 2015,

conforme gráfico 17.

Gráfico 16 Simulação EE Via Costeira 2015

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2020

Vaz

ão (m

³/h

)

Anos

Vazão prevista EE Via Costeira

Vazão prevista Vazão máxima bombeada

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0

62 124

186

248

310

372

434

496

558

620

682

744

806

868

930

992

1054

1116

1178

1240

1302

1364

1426

Vaz

ão (m

³/s)

Tempo (min)

Simulação EE Via Costeira - 2015

96

Observarna tabela 29que os dados de bombeamento do gráfico apresenta tempo

de bombeamento para o ano de 2015, muito maior que o tempo de parada da bomba, o

que pode causar danos nos equipamentos, devido ao uso por longos períodos.

Tabela 29 Ciclo encher-secar



2013 0,46 0,76 14,97 22,87 14,97 52,80

2014 0,53 0,76 13,03 29,61 13,03 55,66

2015 0,60 0,76 11,53 42,00 11,53 65,06

2016 0,66 0,76 10,34 72,21 10,34 92,89

2017 0,73 0,76 9,38 257,25 9,38 276,00

A vazão máxima de entrada dessa elevatória deve ser de 0,58 m³/min, uma vez

que a vazão da bomba é 0,75 m³/min. Essa vazão será atingida entre os anos de 2014 e

2015.

A tabela 30 mostra os dados de solicitações de manutenção corretiva nos

equipamentos dessa elevatória.

Tabela 30 Registro de ocorrência EE Via Costeira

Ocorrências Via Costeira

Data Ocorrência

10/01/2012 soft-start bomba 3 quebrado

06/02/2012 disjuntor bomba 1 quebrado

09/03/2012 bateria do gerador quebrada

20/05/2012 transferência bomba 1 para bomba 2 com defeito

22/06/2012 disjuntor bomba 2 quebrado

20/07/2012 Gerador não está ligando

Observar que os principais problemas de manutenção dessa elevatória estão

relacionados a desgaste de equipamentos elétricos, como disjuntores, baterias e soft-

starts, o que pode ser explicado pelo alto índice de umidade no local e a maresia que

enferrujam os equipamentos, uma vez que essa elevatória está instalada diretamente na

beira da praia.

É interessante ressaltar que problemas em geradores na área da via costeira são

graves, pois a rede elétrica local apresenta falhas constantes, o que torna indispensável o

uso constante de geradores.

97

6.6 EE PRAIA SHOPPING

A vazão máxima do sistema com base no crescimento populacional do

Condomínio Costa dos Corais e dos clientes do Praia Shopping, foi definido com base

nas informações do projeto original, para a no de 2020. A tabela 31 apresenta esse

crescimento da população e da vazão até 2020.

Tabela 31 Vazão prevista


2012 290 3,63

2013 419 5,24

2014 548 6,85

2015 677 8,46

2016 806 10,08

2017 936 11,70

2018 1067 13,33

2019 1198 14,97

2020 1329 16,61

Os dados de obstruções na área de influencia dessa EE são praticamente nulos,

uma vez que contribuição de esgotos proveniente apenas do condomínio e do shopping

é muito pequena. Além disso, os esgotos de entrada da EE Praia Shopping, segundo

informações dos operadores de sistema, praticamente não apresentam resíduos sólidos,

sinal do bom nível de educação sanitária dos usuários desse sistema.

O gráfico 18 apresenta o período em que o sistema, atingirá seu limite,

equiparando a vazão de entrada com a vazão de saída do poço.

98


Diferente de todas as outras elevatórias, essa apresenta seu limite para colapso

para os próximos meses, já que ocorrerá entre 2012 e 2013. Os efeitos desse colapso já

podem ser observados na operação diária do sistema. Pois em dias chuvosos, quando a

vazão aumenta pelas ligações de água de chuva na rede de esgotos, essa elevatória já

apresenta transbordamentos de esgotos em via pública, que ficam empoçados na rua ou

deságuam na rede de drenagem.

A tabela 32 apresenta o tempo do ciclo encher-secar dessa elevatória para os

anos de 2012 e 2013. Observe que no ano de 2012 o poço demora cerca de 19 minutos

para encher e 63 para secar; No ano de 2013, o sistema já estará com a vazão de

entrada maior que a vazão de bombeamento.

A vazão máxima de entrada deve ser 0,053 m³/min, uma vez que a vazão da

bomba é 0,0683 m³/min.

Tabela 32 Ciclo encher-secar



2012 0,06051 0,06833 18,6 63 18,6 100,1803279

2013 0,08726 0,06833 12,9 ... - -

O sistema atual de bombeamento foi simulado, e no gráfico 19pode ser

observado o comportamento hidráulico do sistema.

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Vaz

ão (m

³/h

)

Anos

Vazão prevista - EE Praia Shopping

Vazão prevista Vazão máxima bombeada

99

Gráfico 18 Simulação EE Praia Shopping - 2012

A simulação para o ano de 2013, já apresenta o extravasamento de esgotos.

Observe no gráfico 20, que a vazão de entrada do sistema supera a vazão máxima de

bombeamento, e que a área achurada representa a vazão excedente.

Gráfico 19 Simulação extravasamento de esgoto - 2013

0,000

0,000

0,000

0,001

0,001

0,001

0,001

0 64

128

192

256

320

384

448

512

576

640

704

768

832

896

960

1024

1088

1152

1216

1280

1344

vazã

o (m

³/s)

tempo (min)

Bombeamento EE Praia Shopping -2012

0

0,0002

0,0004

0,0006

0,0008

0,001

0,0012

0,0014

0,0016

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96

104

112

120

128

136

144

152

160

168

176

Vaz

ão (m

³/s

Tempo (min)

Simulação Praia Shopping - 2013

Vazão bombeada Vazão de entrada

100

A tabela 33 apresenta as principais ocorrências de problemas operacionais nesse

período.

Tabela 33 Registro de ocorrência EE Praia Shopping

Ocorrências Praia Shopping

Data Ocorrência

12/03/2012 Poço extravasando

20/04/2012 Bomba não está bombeando

22/04/2012 Rotor quebrado

23/04/2012 Poço extravasando (bomba reserva)

Os extravasamentos de esgotos já ocorrem desde março do corrente ano, e o

rotor da bomba, por funcionar por longos períodos de tempo, também está sofrendo

desgastes excessivos.


Os casos de obstruções nas elevatórias mostram de certa forma a qualidade dos

esgotos que chegam à elevatória e determinam a frequência de limpeza das grades de

retenção de resíduos sólidos. A tabela 34 apresenta os casos de obstrução na área de

influencia da EE 3.

Tabela 34Casos de obstrução EE 3


Janeiro 3

Fevereiro 3

Março 1

Abril 4

Maio 6

Junho 9

MÉDIA 4

Observe que diferente das áreas de influencia das EE1 e EE2, essa área não sofre

grande influencia nos períodos de alta estação, isso porque essa está localizada longe da

orla. Os casos de obstruções também são menores devido ao nível cultural da população

residente nesta área.

101

A tabela 35 apresenta a previsão da população e das vazões ao longo dos anos.

Como essa elevatória recebe os efluentes de todas as outras que compõe esse sistema

além da contribuição da bacia onde está inserida, a determinação dessa vazão futura foi

realizada pela somatória das vazões futuras das outras elevatórias e a vazão da sua área

de influencia.

Tabela 35Vazão prevista

ANO POPULAÇÃO VAZÃO VAZÃO EE's VAZÃO

2013 3691 123,02 344,75 467,77

2014 3740 124,66 392,89 517,55

2015 3789 126,31 441,08 567,39

2016 3839 127,95 489,32 617,28

2017 3888 129,60 537,62 667,22

2018 3937 131,24 585,97 717,21

2019 3987 132,89 634,38 767,27

2020 4036 134,54 682,85 817,38

O gráfico 21 apresenta o período em que o sistema entrará em colapso, que será

entre os anos de 2017 e 2018.


A tabela 36 apresenta dos dados de vazão e ciclos de encher-secar ao longo dos

anos.

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

800,00

900,00

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Vaz

ão (m

³/h

)

Anos

Vazão prevista EE 3

Vazão prevista vazão máxima bombeada

102

Tabela 36Ciclo encher-secar EE3



2013 7,80 11,67 1,64 3,30 1,64 6,57

2014 8,63 11,67 1,48 4,20 1,48 7,15

2015 9,46 11,67 1,35 5,77 1,35 8,47

2016 10,29 11,67 1,24 9,25 1,24 11,74

2017 11,12 11,67 1,15 23,35 1,15 25,65

Observe que para a vazão de bombeamento ser 1,3 vezes maior que a vazão de

entrada, a vazão máxima afluente desse sistema deverá ser de 8,97 m³/min, valor que

será atingido entre os anos de 2014 e 2015.

A simulação do sistema EE 3, foi realizada para os anos de 2012 a 2017, ano de

pane no sistema. No gráfico 22 é possível observar a simulação do sistema para o ano

de 2017.

Gráfico 21 Simulação EE 3 – 2017

Observe que o período de bombeamento do sistema é de 23 minutos, e o tempo

de enchimento é inferior a 2 minutos, ou seja, o período de bombeamento é 12 vezes

maior que o período de parada da bomba.

Atualmente essa EE funciona com duas bombas em paralelo, em dias chuvosos

ou de maior consumo de água, a vazão de entrada já se apresenta muito maior que a

normal. A tabela 37mostra as ocorrências de quebras do sistema nos últimos meses.

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0 4 8

12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84

Vaz

ão (m

³/s)

Tempo (min)

Bombeamento EE 3- 2017

103

Tabela 37Registro de ocorrência EE3

Ocorrências EE 3

Data Ocorrência

02/03/2012 bomba 2 vibrando muito

02/05/2012 as duas bombas funcionando o dia todo

05/05/2012 Flap bomba 3 quebrado

Observe que não há muitas ocorrências, isso é explicado pelo fato de que as

bombas são novas, com menos de 2 anos de uso. A troca desses equipamentos foi

necessária após problemas operacionais de vibração das bombas que estavam causando

transtornos aos vizinhos desta elevatória. A bomba 3 é reserva e está com problemas na

válvula interna (flap) que possibilita a escorva do sistema, fazendo com que a bomba

pegue ar, e não bombeia como deveria.

104

7.0 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Essa dissertação trabalhou com a hipótese de que ações preventivas e preditivas

podem reduzir a ocorrência de extravasamentos, uma vez que permite prever as falhas e

intervir em tempo hábil, evitando os transtornos e mitigando os danos ambientais, como

lançamento de esgotos in natura na praia.

Para a confirmação dessa hipótese, foram utilizados instrumentos de análise da

capacidade máxima de cada estação elevatória de esgotos que compõe o sistema, a fim

de possibilitar a simulação do comportamento hidráulico e observar as falhas

concernentes a esse bombeamento.

Após a simulação do sistema contatou-se que as falhas operacionais desses

sistemas de bombeamento poderiam ser mitigadas pelas ações de monitoramento de

aspectos gerais do sistema. Esse monitoramento deve inicialmente ser realizado apenas

para aspectos qualitativos, de forma que após a realização e tabulação desses aspectos,

os dados quantitativos também sejam levantados. O ideal nesse monitoramento é saber

até que ponto o sistema efetivamente está funcionando e o que precisa ser melhorando

para que esse funcione plenamente.

É interessante ainda lembrar que o monitoramento do tempo de funcionamento

das bombas e das vazões de entrada e saída das elevatórias, bem com a descrição dos

problemas operacionais como vazamentos e ruídos, pode ser determinante para evitar

falhas graves do sistema, uma vez que, esses parâmetros qualitativos podem informar as

condições reais de funcionamento da elevatória.

A implantação de planos de manutenção preditiva deve ser realizada após as

ações de monitoramento, a fim de corrigir indícios de falhas antes que ocorram. É muito

importante lembrar que esse tipo de manutenção requer principalmente a coleta

confiável dos dados e a organização das informações, a fim de apresentar um retrato fiel

da situação de cada sistema elevatório. Para tanto, há necessidade de investimentos

nessa área para aquisição de equipamentos, materiais e pessoal capacitado para o

monitoramento e análise dos resultados.

A alimentação de um banco de dados informando os dados básicos como:

diâmetros de recalques e rotores, vazão e altura manométrica nominal, rendimento,

modelo da bomba, periodicidade das limpezas dos poços de sucção, dentre outros;

105

Atrelado a intervenções realizadas nos equipamentos, ao longo do tempo de

funcionamento dos mesmos, pode dar base para investigações mais precisas dos

motivos de desgastes excessivos de peças e equipamentos, evitando as frequências de

quebra e detectando a raiz do problema.

As informações de situações passíveis de falhas, geralmente repassadas pelos

operadores do sistema, não devem ser desconsideradas pelas equipes de manutenção das

elevatórias, pois embora pequenas perdas de vazão,o aumento no horímetro, ruídos

diferentes e pequenas vibrações possam passar desapercebidassão sinais importantes de

eminente falhas no sistema.

Ainda é interessante ressaltar que embora haja custos iniciais para implantação

de manutenção preditiva em sistemas elevatórios, ela ainda é o tipo de manutenção mais

recomendada, pois praticamente exclui a probabilidade de falhas graves, e corrige as

possíveis falhas, apresentado para os clientes uma prestação de serviço de boa qualidade

e confiabilidade.

106

8.0 CONCLUSÃO

A simulação do funcionamento do SES de Ponta Negra permitiu chegar às seguintes

conclusões:

O uso do modelo numérico permitiu simular o comportamento hidráulico das EE

em função da vazão de efluentes e do sistema de bombeamento;

A simulação do funcionamento das EE permitiu analisar o ciclo encher-esvaziar

do poço de sucção para cenários futuros;

A relação Qrede/Qbomb demonstrou ser um parâmetro útil na analise da capacidade

hidráulica da EE. Uma condição considerada ideal apresenta essa relação menor

que 0,77, ao passo que valores acima de 0,77 sinaliza o comprometimento da

capacidade da EE, com o sistema de bombeamento trabalhando de forma

precária, com desgaste dos equipamentos;

A EE Praia Shopping apresenta atualmente condição hidráulica incompatível

para suprir as demandas. Nela, o sistema de bombeamento trabalha por longos

períodos, resultando numa sobrecarga das peças e equipamentos.

A adoção de manutenção preditiva permite melhorar o funcionamento do SES,

pois prevê possíveis falhas e intervém em tempo hábil para evitar os transtornos

e mitigar os danos ambientais;

As obstruções na rede apresentaram variabilidade espacial, o que pode estar

associada ao nível educacional da população. Na vila de Ponta Negra o número

de ocorrências é 4,5 vezes mais alto comparado com a região hoteleira;

A falta de manutenção preditiva e de monitoramento do SES tem contribuído

para a ocorrência de falhas operacionais dos sistemas elevatórios, com a

ocorrência de extravasamentos de esgotos e lançamento in natura na praia.

107

9.0 REFERENCIAS

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Município de Natal, em conformidade com a Lei Municipal nº 5.346/2001, Lei Federal

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Recife, 2000.

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Brasília, DF: Senado Federal, 1988.

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CARNEIRO, T.N. Manutenção Mecânica E Aprimoramento Das Condições De

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SIMULAÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DE …...de funcionamento que compromete a qualidade do ambiente os aspectos ambientais da área onde está inserida. As demais elevatórias