Aproveitamento de água do sistema de resfriamento do motor
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Aproveitamento de água do sistema de resfriamento do motor de uma bomba da rede de combate a incêndio de uma metalúrgica de Manaus
RC: 72384 - 15/01/2021
CARDOSO, Itamara Pereira [1], LIMA, Regina Farias de [2], OLIVEIRA, Ginarajadaça Ferreira dos Santos [3]
CARDOSO, Itamara Pereira. LIMA, Regina Farias de. OLIVEIRA, Ginarajadaça Ferreira dos Santos. Aproveitamento de água do sistema de resfriamento do motor de uma bomba da rede de combate a incêndio de uma metalúrgica de Manaus. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 06, Ed. 01, Vol. 04, pp. 13-25. Janeiro de 2021. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-ambiental/agua-do-sistema
2.1 A RELEVÂNCIA DA ÁGUA E SUA ESCASSEZ NO BRASIL
2.2 O REUSO DA ÁGUA NA INDÚSTRIA
2.3 REUSO DA ÁGUA E OS TIPOS DE REUSO DA ÁGUA
2.4 SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO
2.4.1 PROTEÇÃO ATIVA
2.4.2 PROTEÇÃO PASSIVA
2.5 O SISTEMA DE COMBATE A INCÊNDIO DENTRO DE UMA INDÚSTRIA
O crescente aumento da população tem causado grandes consumos, desperdícios e consequentemente a poluição dos mananciais por esgotos domésticos e resíduos tóxicos originados da indústria e da agricultura, ocasionando uma crise no sistema de abastecimento de água nos grandes centros urbanos, e em contrapartida ocasionando a procura de novas técnicas e comportamentos com o foco no uso mais responsável desse recurso natural. Este artigo teve como objetivo uma investigação e análise dos conceitos da água de reuso no setor industrial, bem como um estudo investigativo do uso da água e seu possível reuso de um sistema de combate a incêndio. A metodologia empregada foi revisão bibliográfica exploratória e pesquisa de campo com visita técnica no período de jan. a dez./ 2019 para coleta de dados e de informações específicas em volta da temática em questão. Por fim, podemos concluir que o reuso da água pelas indústrias promove diversos benefícios econômicos, ambientais, sociais e estratégicos com o foco em controlar as perdas e diminuir os desperdícios, além de mitigar a geração de efluentes e do consumo de água.
Palavras-chaves: Reuso de água, indústria, economia.
A água é o recurso natural mais importante do planeta terra. No corpo humano ela atua entre outras funções como transportadora de substâncias, reguladora de temperatura e representa cerca de 70% da massa corpórea. Também é considerada um solvente universal e é uma das poucas substâncias que podemos encontrar nos três estados físicos da matéria (CALDA; SAMUDIO, 2016).
Países que possuem recursos hídricos abundantes, entre eles o Brasil, podem sofrer problemas de carência desse recurso, visto que a disponibilidade varia muito de uma região para outra. Além de haver uma grande demanda de consumo ocasionado principalmente pelo aumento populacional, desperdício, poluição dos corpos hídricos e a não conscientização do uso correto da água.
Para Brito et al. (2012) o reuso da água originada dos tratamentos de esgotos é uma rota viável para atender uma grande parcela da demanda principalmente a industrial, no entanto poucos municípios aderem ao tratamento de esgotos no Brasil o que torna esta opção um tanto inviável. Porém as indústrias têm avançado em pesquisa para geração de novos métodos e dispositivos a fim de diminuir os custos financeiros e diminuir o impacto ambiental.
Diante da necessidade de aproveitamento de águas de esgoto, o gerenciamento do uso da água e a busca por outras alternativas de abastecimento são parte do processo de sustentabilidade, da qual é proposto o uso consciente e racional dos recursos naturais.
As técnicas de reaproveitamento da água proveniente do esgoto, a fim de ser reutilizada para fins industriais acabam ganhando mais espaço, pois segundo a legislação para esse fim a qualidade da água não necessita possuir altos níveis, quando comparado às exigências determinadas para o abastecimento e consumo da água potável (ANA et al., 2005).
Em todas as edificações é obrigatório um Sistema de Combate a Incêndio, sendo muito utilizado o sistema de sprinklers, semelhante a um chuveiro que funciona de forma automática utilizando água de reservatórios. Esse sistema tem o objetivo de garantir proteção na presença de foco de fogo, da qual pulveriza de imediato o agente extintor. Essa água disponibilizada pelo sistema de combate a incêndio é na maioria água potável. No entanto, para verificar se este sistema está funcionando em perfeito estado, é realizado teste de manutenções das quais há um grande desperdício de água.
As bombas contra incêndio são primordiais em muitos sistemas de proteção contra incêndio baseados na água, inclusive nos sistemas de sprinklers, hidrantes, spray de água, entre outros. Caso seja determinado na análise hidráulica a necessidade do uso de uma bomba, esta deve ser implementada, e as bombas contra incêndio proporcionam a vazão e a pressão de água exigidas para esses sistemas. E para que uma indústria consiga proteger seu negócio de possíveis incêndios a bomba durante esse evento é fundamental, e esta deve estar em perfeito estado de operação. Para isso acontecer vários testes são realizados no sistema geral de operação de uma bomba a diesel, inclusive o teste de operação do equipamento. Este teste consiste em deixar a bomba operando por trinta minutos, e durante a operação é observado vários itens como: temperatura do motor, sobre aquecimento dos mancais, vazamentos anormais nas gaxetas, ruídos ou vibrações anormais, nível do reservatório de água e circulação de água do sistema de resfriamento. Tudo é evidenciado em um checklist de inspeção semanal, pois serve de evidência nas auditorias que ocorrem na organização.
De todos os itens que são checados durante a operação o que mais chama atenção é o da circulação de água do sistema de resfriamento do motor, pois durante toda a operação fica drenando um grande volume de água, e este recurso natural é desperdiçado diretamente no solo. A cada teste realizado a água que foi desperdiçada não retorna para o sistema, ou seja, para o reservatório, assim a empresa compra água de caminhão pipa para reabastecer o que foi perdido.
Diante do exposto fica constantemente a dúvida: é possível fazer o reaproveitamento da água de um sistema de rede de combate a incêndio no mesmo processo, sem causar impacto ao sistema da bomba diesel, ao meio ambiente e gerar economia para a empresa?
Para elucidar tal questionamento esta pesquisa teve como objetivo conceituar, compreender e investigar o desperdício causado pela manutenção do sistema de incêndio de uma fábrica. A metodologia empregada deu-se por meio de revisão bibliográfica que de acordo com Gil (2007) é aquela que realizada para analisar diferentes posições sobre um mesmo tema. De caráter qualitativo visto que, segundo Gerhardt e Silveira (2009) não se pode quantificar os resultados baseados em interpretações com base em leituras de artigos, periódicos, dissertações, livros e leis que abordam como tema principal o Reuso de água na Indústria.
A importância da preservação da água é reconhecida nos últimos anos no Brasil, devido à grande demanda de crescimento dos estados em virtude do êxodo rural e da formação de grandes centros urbanos, pressionando o aumento do consumo e no agravamento das condições de qualidade das fontes de águas existentes na Terra (ANA et al., 2005).
Atualmente a água possui propriedades limitantes para o desenvolvimento agrícola, urbano e industrial, com o foco na disponibilidade per capita de água doce que vem diminuindo a cada dia, diante do aumento exponencial da demanda para suas várias utilizações e a constante poluição dos mananciais que ainda existem (SILVA, 2018).
Diante da atual falta de recursos hídricos no planeta, o acesso ao mesmo vem cada dia se tornando mais difícil de ser obtido. Assim, tanto a manutenção das condições de qualidade de vida da população quanto o crescimento das atividades econômicas, acabam por depender da conscientização da relevância da água e seu uso de forma racional em todos os níveis.
Entretanto, uma das alternativas de resolver este problema é fazer o reuso do esgoto, da qual esta política seja seguida tanto nas esferas locais quanto regionais. Com o objetivo de aprofundar a questão da conservação e do uso racional da água. Segundo a ABNT (1986) a NBR 9.648 define o esgoto como o despejo líquido constituído de esgoto doméstico e também industrial, incluindo água de infiltração e a contribuição pluvial parasitária.
A norma citada anteriormente define o esgoto doméstico como líquido produto do uso da água para as necessidades humanas. E o esgoto industrial é o descarte do líquido produto dos processos industriais, dentro dos padrões de lançamento estabelecidos. A água de infiltração é toda aquela que é originária do subsolo, indesejável ao sistema de separação e que penetra nas canalizações já a contribuição parasitária é definida como a parcela superficial que é evitavelmente absorvida pela rede de esgoto (MANCUSO; SANTOS, 2003).
As indústrias estão apresentadas a dois tipos de exigências. A primeira está relacionada às imposições ambientais e de saúde pública e a segunda é referente às necessidades de controlar os recursos hídricos. Desta maneira as indústrias acabam melhorando seus processos e desenvolvendo sistemas de gestão ambiental e realizam métodos que controlam a demanda de água e a diminuição da geração de efluentes (MIERZWA; HESPANHOL, 2005).
Para Hespanhol (2008) os altos custos associados a esses fatores citados acima, acabam levando as indústrias a analisarem as suas possibilidades de reuso internamente e consideram a opção de compra dos efluentes tratados, com valores mais em conta. A água de utilidade é possibilitada por meio dos efluentes secundários tratados e distribuídos por adutoras que atendem um determinado grupo de indústrias, tornando-se um grande atrativo para o abastecimento industrial a custos mais baixos.
Os critérios para estabelecer o uso que demandem de vazões elevadas e que não precisem de níveis elevados de tratamento, é aconselhável agrupar a fase inicial do processo de reuso industrial das torres de resfriamento.
Embora 17% da demanda de água não potável usada nas indústrias, a utilização de efluentes secundários nos processos de resfriamento possuem grande vantagem, não requer níveis altos de qualidades além de atender outros usos menores como, lavagem de pisos e equipamentos. Uma outra vantagem também é que a água de reuso usada nos resfriamentos são compatíveis com o uso urbano não potável, como irrigação, construção civil, formação de lago e outros (CALDA; SAMUDIO, 2016).
Mancuso e Santos (2003) indicam outras formas de reuso de água na indústria:
– Torres de resfriamento, quando os processos industriais geram calor residual e utiliza a água de reuso como meio refringente absorvendo o calor;
– Lavagens de peças e equipamentos, pisos e veículos;
– Uso sanitário, lavagem de gases de chaminé;
– Outros usos, utilização da água no combate e proteção a incêndio, rega de áreas verdes e incorporação em vários subprodutos durante o processo industrial.
A preservação da água envolve várias ações que estão ligadas a redução de consumo e desperdício de água e ao acréscimo da eficiência na utilização desse recurso, com a utilização de técnicas próprias de reciclagem e reuso de água que seja financeiramente viável, seguras e que permitam acima de tudo a segurança e a saúde de todos (CAMPOS; AZEVEDO, 2013).
Segundo Calda e Samudio (2016) a água de reuso é aquele em que o produto é obtido de um tratamento avançado dos esgotos gerados pelos prédios que estão ligados a rede de esgoto. A sua utilização pode ser realizada quando não seja necessário que a água seja potável, mas sim seja sanitariamente segura como: geração de energia elétrica, refrigeração de equipamentos, lavagem de ruas, processos industriais e entre outros.
A carência de água nas áreas urbanas e o aumento dos custos para a sua captação e tratamento, corresponde ao nível de poluição das fontes de captação, faz do reuso de água um tema de enorme importância atualmente, pois favorece a geração e redução dos custos promovendo o uso racional da água. O reuso da água traz consigo uma grande vantagem, que é a de conservar a água potável para atender as futuras necessidades que possam exigir níveis de potabilidade para o abastecimento humano, outras vantagens são a redução do volume de esgoto e redução dos custos com água, luz e captação do recurso natural na fonte (LEGNER, 2013).
De acordo com o Conselho Nacional de Recursos Hídricos artigo 2º da resolução nº 54 do ano de 2005, define água de reuso como água residuária, que é encontrada dentro dos padrões de classificação como: esgoto, água descartada, efluentes líquidos de edificações, industriais, agroindustriais sendo eles tratados ou não (BRASIL, 2005).
As agências de fornecimento de água potável dispõem de água de réus a um custo bem abaixo em relação a água tratada potável, a tornando uma possível opção para a utilização nos empreendimentos. É recomendado a utilização da água de reuso preferencialmente para fins específicos e em ambientes externos (ANA et al., 2005).
De acordo com a CETESB (2010) a classificação de reutilização da água pode ser direta ou indireta, sendo elas planejadas ou não.
Reuso direto não planejado da água é aquela cuja a água utilizada é descarregada diretamente no meio ambiente e novamente utilizada no fluxo normal de água na foz, de modo não intencional e não controlada.
Reuso indireto planejado da água: é quando há tratamento dos efluentes e são devolvidos aos corpos de águas, de modo planejado para serem utilizadas na jusante de forma controlada.
Reuso direto planejado das águas é quando os efluentes tratados são guiados do seu ponto de descarga até o local de reuso. Esta opção é uma das mais usadas pelas indústrias.
As águas de reuso possuem diversas aplicações, de acordo com a tabela 1.
Tabela 1 – Aplicações das águas de reuso
Irrigação paisagística Parques, cemitérios, canteiros verdes, faixas de domínio de autoestradas.
Irrigação de campos para cultivos Plantas fibrosas e de grãos, plantas alimentícias, viveiros de plantas ornamentais, proteção contra geadas.
Uso Industrial Refrigeração, alimentação de caldeiras, água de processamento.
Usos urbanos não potáveis Combate ao fogo, descarga de vasos sanitários, sistemas de ar condicionado, lavagem de veículos
Uso ambiental Aplicação em pântanos, terras alagadas, indústrias de pesca.
Uso diverso Aquicultura, construções, controle de poeira, dessedentação de animais
Fonte: CETESB (2010).
O reuso da água é visto com bons olhos e é praticado por vários países, entretanto o reuso para fins potáveis ainda é pouco explorado.
Os principais objetivos do Sistema de prevenção e combate a incêndios são a proteção à vida humana, ao patrimônio e por último a continuidade do andamento produtivo. As medidas protetivas da edificação ao fogo são classificadas em passivas e ativas (BRENTANO, 2015).
São as medidas que também recebem o nome de medidas de combate, são tomadas quando o fogo já está acontecendo. Funcionam de forma manual ou automática, sendo acionados e operados combatendo o foco do fogo a fim de extingui-lo ou em último caso mantê-lo controlado e orientar a saída dos ocupantes da edificação com rapidez e segurança (SCHENKEL, 2017).
São as medidas protetivas tomadas durante a fase de planejamento e elaboração do projeto de arquitetura e seus complementares, com o foco de diminuir ao máximo a circunstância de um foco de fogo, e caso ocorra, diminuir as possibilidades para seu desenvolvimento e alastramento para as outras partes do edifício e vizinhança (SCHENKEL, 2017).
O sistema de combate a incêndio tem a finalidade de controlar e combater um eventual sinistro através do sistema de moto-bomba exclusivo para alimentação da rede de hidrantes e/ou sprinkler (chuveiro). Esse sistema é operado por um grupo de pessoas qualificadas para este fim, recebendo a denominação de 'Brigada' e/ou Bombeiros. O funcionamento deste sistema é automático, sendo acionado a partir do primeiro hidrante aberto.
Os componentes principais que formam o sistema contra incêndio são constituídos por:
– Reservatório, que são classificados como superior ou inferior e seu volume é definido pela vazão que o hidratante necessita de acordo com a NBR 13714/00 e ao seu tempo de funcionamento que pode variar de uma hora para o tipo 1 e 2 e meia para o tipo 3.
– Sistema de bombeamento, que são as máquinas operatrizes que fornecem alimentação ao fluido com o objetivo de movimentá-lo de um lado para outro. Para Brentano (2015) são consideradas as mais indicadas para o combate a incêndio as bombas centrífugas puras ou de escoamento radial serem seguras, fácil manutenção, compactas e podem ser acionadas tanto por motores elétricos quanto por combustão interna.
Bomba Joquey – Conjunto monobloco que é acionado por motor elétrico, ele promove a pressurização contínua da linha e opera de forma automática. Impedindo a queda da linha, que pode ocorrer devido a pequenos vazamentos e dilatação que ocorre na estrutura da rede, oferecendo o combate imediato.
Bomba Principal – Conjunto elétrico responsável pelo fornecimento de água para os hidrantes e/ou sprinklers, opera em modo automático, e seu desligamento só é permitido por meio manual em botoeira devidamente instalada em painel.
Bomba Reserva – Conjunto diesel responsável pela distribuição de água para os hidrantes e/ou sprinklers em casos de falta de energia elétrica é interrompida ou há alguma falha na bomba principal. Geralmente tem acionamento automático, e o seu desligamento é por modo manual através de botoeira devidamente instalada no painel.
De acordo com a NBR 10897/14 todas as bombas possuem um conjunto de sistemas e estes devem ser montados e testados nas indústrias obedecendo o manual de seus respectivos fabricantes atendendo a todas as normas pertinentes.
– Chuveiros automáticos, que são sistemas fixos de detectores providos de bicos com ampolas que se destroem a uma determinada temperatura, basicamente entram em funcionamento de modo automático nas situações que apresentam foco de incêndio, havendo liberação de água pressurizada canalizada e iniciam o combate ao fogo.
– Tubulação hidráulica, que deve obedecer a norma NBR 13714/00, após a realização dos cálculos de pressão e vazão. As tubulações em geral são de cobre, ferro fundido ou aço e padronizados na cor vermelha.
Para este artigo a fonte de pesquisa será uma bomba diesel utilizada na rede de combate a incêndio de uma indústria de Manaus, onde foi verificado o quanto a bomba desperdiça de água enquanto está em funcionamento durante a execução dos testes manuais realizados semanalmente e mensalmente na rede de combate de incêndio. E por fim propor medidas de reciclagem dessa água que é desperdiçada pelo sistema de resfriamento do motor da bomba e futuramente desenvolver um projeto que seja rentável e sustentável para a organização.
A metodologia adotada fundamentou-se em pesquisas bibliográficas exploratória e documental com visitas técnicas e coleta de dados referente ao uso, reciclagem e reuso de águas em vários tipos de atividades industriais. As visitas técnicas realizadas, foram primordiais para os seguintes apontamentos: dados de perdas de água durante o funcionamento da bomba a diesel, custos com reabastecimentos do reservatório de combate a incêndio, acompanhamento dos testes realizados na casa de bombas entre outras ações necessárias. Os trabalhos foram realizados no período de julho de 2019 a janeiro de 2020.
Dado o exposto, este artigo tem como objetivo conceituar, compreender e investigar o desperdício causado pela manutenção do sistema de incêndio de uma fábrica, além de apontar a sua importância da temática e como ela é abordada. A metodologia empregada deu-se por meio de revisão bibliográfica que de acordo com Gil (2007) é aquela que realizada para analisar diferentes posições sobre um mesmo tema. E que teve caráter qualitativo visto que, segundo Gerhardt e Silveira (2009) não se pode quantificar os resultados baseados em interpretações com base em leituras de artigos, periódicos, dissertações, livros e leis que abordam como tema principal o Reuso de água na Indústria.
O desperdício de água nas indústrias ocorre por vários de tipos de atividades, uma delas corresponde ao sistema de combate a incêndio, existem várias exigências legais de testes na bomba diesel de um sistema de emergência e um destes é deixar o motor ligado por um tempo de 30min, e esse teste deve ser realizado semanalmente. Durante esse teste houve um grande desperdício de água relacionado ao sistema de resfriamento do motor, essa água desperdiçada passava uma tubulação em que saída de água era diretamente ao solo.
Durante testes semanais realizados na bomba diesel do sistema de combate a incêndio de uma indústria metalúrgica do polo industrial de Manaus, ocorreu um grande desperdício de água, em torno de 600 litros por semana. Isso acontece devido a necessidade de o sistema de resfriamento do motor entrar em ação e para que a bomba diesel não venha queimar durante a operação a água do sistema de resfriamento do motor é desperdiçada ao solo através de uma tubulação de aço.
Durante os meses de janeiro a dezembro de 2019 foram feitas as coletas de dados onde foi possível constatar através de uma régua de medição de boia instalada no reservatório de combate a incêndio, que em 8 testes realizados na casa de bombas houve uma perda de 10 mil litros de água, correspondentes a 10m³ de água. Os testes são realizados semanalmente e trata-se de uma exigência da Seguradora e Corpo de Bombeiros. Toda água perdida durante os testes semanais foram ocasionados pelo sistema de resfriamento do motor da bomba diesel.
A empresa precisou abastecer o reservatório de combate a incêndio após a coleta de dados, pois durante uma emergência o mesmo deve estar cheio. Foi realizada a compra de 10m³ de água, através de caminhão pipa e custou o valor de R$ 360,00.
Foi realizado um projeto para empresa, no qual constou a troca de uma tubulação, pois durante as visitas foi possível constatar que a mesma já apresentava corrosão em 50% de sua extensão e que deveria ser trocada, porque futuramente iria causar danos para a bomba diesel, já que faz parte do sistema de resfriamento do motor. No projeto foi feita a implementação da tubulação completa para o aproveitamento da água que era desperdiçada nos testes semanais da casa de bomba, onde a tubulação consiste na saída do sistema de resfriamento e retorna para o reservatório de combate a incêndio.
A empresa executou o projeto e teve uma redução de custo de R$ 360,00 que gastava com abastecimento de água de caminhão pipa a cada dois meses. Essa redução foi possível pois foi realizada a instalação da nova tubulação e a empresa não têm mais necessidade da compra de água de caminhão pipa para abastecer a caixa d'água do sistema de combate a incêndio.
No Brasil a prática do reuso de água ainda é um sonho a ser concretizado, pois ainda existem alguns obstáculos a serem superados como a ausência de normas e uma legislação determinada para este fim, existe uma grande falha no tratamento do esgoto e uma má gestão dos diversos usos e integridade dos recursos hídricos.
As grandes áreas urbanas possuem um desafio de estabelecer formas e meios para mitigar as perdas que ocorrem nos sistemas, despoluição das fontes de captação e uma conscientização constante da população para o uso responsável da água.
As indústrias têm o desafio de fazer mais com menos, estudando e criando novos métodos e tecnologias para promover uma melhora na produtividade dos seus processos, sem haver grandes desperdícios financeiros e ambientais. Pois quando uma empresa determina através de um planejamento a implantação correta de um programa de reuso, diretamente está possibilitando diversas benfeitorias como diminuição dos gastos econômicos, ambientais e melhora sua imagem frente à sociedade.
E por último verifica-se que os pontos primordiais para um bom planejamento de reuso são interesses em todas as esferas dos governos, com legislação apropriada, fiscalização, controle do sistema, incentivos fiscais e conscientização social.
ANA, Agência Nacional de Águas et al (org.). Manual de Conservação e Reuso da água em Edificações. São Paulo: Prol Editora Gráfica, 2005. 152 p. Disponível em: https://www.fiesp.com.br/arquivo-download/?id=161985. Acesso em: 22 out. 2020.
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[1] Tecnólogo em Saúde e Segurança do Trabalho pela Nilton Lins (2014); Curso Técnico de Saúde e Segurança do Trabalho pela Literatus (2017).
[2] Curso Superior Em Marketing pela UNIP (2014); Pós-Graduação em Gestão Ambiental e Desenvolvimento Sustentável pela UNINTER (2016).
[3] Orientadora. Graduação em Ciências Biológicas pela Fundação de Ensino Superior de Olinda (1985); mestrado em Biologia de Fungos pela Universidade Federal de Pernambuco (2003) e doutorado em Biotecnologia pela Universidade Federal do Amazonas (2011).