Medição de esgoto e efluente pelas ETES

O Brasil trata ou recupera mal seus efluentes domésticos, (esgoto), ou industriais. As medições e estatísticas revelam que apenas 52,4% da população brasileira têm acesso a coleta de esgoto, site TRATA BRASIL.


O Brasil trata ou recupera mal seus efluentes domésticos, (esgoto), ou industriais. As medições e estatísticas revelam que apenas 52,4% da população brasileira têm acesso a coleta de esgoto, site TRATA BRASIL. Quanto ao tratamento da coleta dos 52,4% para o tratamento e posterior descarte, nem sempre o pais internamente cumpre o papel proposto de um tratamento eficaz e seguro semelhante ao dos países de primeiro mundo. Normalmente a maioria do tratamento praticado e conseguido por aqui chega ao tratamento secundário onde se obtém um produto final deixando ainda a desejar como um esgoto tratado para descarte, onde as condições ou características, ainda que recuperáveis, falta-lhe um pouco mais de qualidade a qual seria o tratamento terciário, onde o esgoto se enquadraria aos padrões de emissão requeridos pelos órgãos ambientais conforme resolução CONAMA 430/2011, a qual descreve cláusulas específicas para que o efluente possa ser devidamente descartado de maneira continua não comprometendo o corpo ou curso receptor como córregos, rios e lagos. Ainda quanto ao tratamento terciário, caso ele exista, é bem possível com alguns cuidados extras especiais, obter a partir do novo produto final, água tratada nas condições de ser reutilizada ou reciclada como produto final.
Não se pode permitir que a população abstenha do direito de ter água em condições potável e, o que é de mais básico, saneamento em todo seu aspecto universalizado.
Referindo-se a coleta e ao tratamento dos efluentes industriais, os quais se originam de pequenas e grandes indústrias, onde nas pequenas os efluentes são dispostos e descartados in natura em redes coletoras. Quanto às grandes indústrias, o tratamento, via de regra, ocorre por exigência legal ou internamente por necessidade de reciclagem e economia interna onde o tratamento é próprio, descartando no meio ambiente um efluente mais adequado e em menor quantidade volumétrica. 
Cada indústria tem um tipo de processamento industrial gerando assim efluente também especial diferenciado, o qual terá tratamento específico na maioria dos casos. Desta forma é difícil qualificar e quantificar o percentual do efluente legalmente tratado e descartado pelas indústrias de um modo geral. Todavia a política de fiscalização e levantamento deve ser atuante, sem trégua pelos governos federal, estadual e municipal. 

Medição
Antes de qualquer estratégia, partindo-se para o tratamento primário, secundário e terciário, a medição volumétrica deve ser e ter seu primeiro passo. É mister relembrar que para se tratar e controlar é necessário quantificar o principal e, sobretudo os produtos e equipamentos utilizados no tratamento. Assim sendo, medir condizentemente o que se vai manipular e tratar tem-se a partir da medição e o respectivo controle, um manuseio sustentável e correto, sem desperdício, equilibrando o sistema global do tratamento. Portanto, primariamente medir para depois controlar.  Por outro lado, medir o esgoto não é nada fácil pelos meios convencionais onde se exige profissionais experientes e também equipamentos diferenciados, pois o esgoto ou o efluente industrial é dito ter um escoamento mal comportado no seu aspecto e trato característico, pois a ele está associado tudo que é prejudicial e incompatível a uma boa condição de medição original, quais sejam efluentes ou esgoto transportando detritos, óleos, graxos, corantes, particulados, etc. Quando o esgoto é bombeado por meio de redes de transporte, o medidor eletromagnético com limpeza ultrassônica automatizada para os eletrodos é o mais recomendável, assim como o medidor ultrassônico “tempo de trânsito wide beam clamp on”, com algumas ressalvas quanto ao percentual de sólidos no escoamento, normalmente nunca superior a 20%. Quando o esgoto for direcionado para a estação de tratamento por escoamento natural, normalmente se utiliza para sua medição o canal de Parshall, canal circular, (manilhamento), canal retangular, vertedor circular ou outras formas de vertedor especialmente aqueles com sua aresta o mais próximo do fundo do canal ou ainda vertedor com projeto especial capaz de facilitar a passagem de possíveis depósitos de particulados a montante. Cita-se a seguir as diversas formas de canais e vertedores com suas respectivas fórmulas matemáticas utilizadas para se medir e quantificar o escoamento passante por eles.  

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Obs: As fórmulas contidas na tabela acima constam no software do programa MDE-2.0, segunda versão, 2004/2005. A maleta de Pitometria instalada para medição da altura da lâmina do fluido escoante, (HC), ao medi-lo, leva seu valor em metros para a fórmula escolhida, referente ao elemento primário de medição constante na tabela, executa o cálculo apresentando o resultado gravado e, ao mesmo tempo exibe na tela do computador o resultado da vazão em medição m³/s e a totalização.  
Lc = Largura da crista do vertedor ou canal (m);
Hc = Altura do nível da lâmina escoante em relação a base (m);
K = Constante tabelada para cada tamanho padronizado de canal Parshall;
n = Constante tabelada para cada tamanho padronizado de canal de Parshall;
? = Declividade do canal, a unidade é metro por metro de canal, medido no local;
C = Constante equivalente ao atrito e a contração da lâmina vazante; 
RH = Raio Hidráulico (m); 
Am = Área molhada vertedor circular (m);
Am1 = Área molhada canal trapezoidal (m);
Pm = Perímetro molhado (m); 
R = Raio do canal circular (m);
θ = Ângulo de abertura relativo ao crescimento da altura lâmina escoante Hc;
λ = Rugosidade do canal, valor tabelado para cada tipo de material do canal.
Algebricamente, raio hidráulico, área molhada e o ângulo θ valem exatamente;
a) Para canal circular RH  vale:    

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b) Para canal retangular e ou quadrado:

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c) Para canal trapezoidal: Am=(Lc + 2(Hc.tgα))/2 α = inclinação dos lados do trapézio em relação a base. Pm = Lc + 2(Hc/senα). Fazendo Lc=2 e Hc=1

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A fórmula completa para a medição “Q” em um canal circular ou manilha vale;

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Tratando-se de um vertedor circular, a fórmula com algumas modificações seria,

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As fórmulas acima, trigonométricas foram deduzidas, no ano de 2001/2 como solução alternativa, pois a integral formatada um pouco antes da trigonométrica não foi resolvida até 2014/5, devido a dificuldades inerentes à sua solução literal até então.
Formatação da integral à época de origem;

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Todavia, após a solução integral, resultou a seguinte expressão:

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Pôde-se a partir da integral resolvida, validar a equação trigonométrica como funcional, verdadeira e exata na medição de escoamento de efluentes em canais circulares, manilhas ou dutos.
Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Experiências de medição vazão de esgoto em campo para comprovação das fórmulas deduzidas
Obs: a) Lançado simultaneamente ração animal pigmentada de branco com finalidade de melhor contraste, no  horário de +/- 11:00 com o ambiente em calmaria.
Obs: b) O perfil foi se formando e, logo depois perdeu a formação, pois o centro é mais veloz que os outros pontos observados, tendo velocidade zero no limite da parede do canal. 
Obs: c) Correção e cálculo da velocidade média do perfil superficial e do perfil vertical.

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Resultados comparativos:
Valor da vazão calculada matematicamente no canal = 487,2 L/s;
Valor medido e registrado pela maleta instalada no canal = 484,1 L/s;
Valor medido e registrado pelo ultrassônico no canal de Parshall = 484,8 L/s.    

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Experiência de campo – Medição em canal circular – Manilha ou Duto

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Medição de esgoto e efluente pelas ETES

Obs: O trabalho ora apresentado foi realizado e documentado na cidade de Ouro Branco-MG – ETE Copasa. Infelizmente os resultados da comparação de valores das 03 medições  no mesmo sistema ou duto foram perdidos, todavia salientase que os resultados dos valores obtidos à época (2005) estavam conformes, ou sejam, ótimos.

Conclusão
Na particularidade das fórmulas deduzidas por esse autor e postas nesse artigo, na forma de cálculo automático via computador, ainda não existentes até então, principalmente, a fórmula trigonometrica e a integral que são de estrema exatidão e, validadas entre si automaticamente. As fórmulas para o cálculo da vazão, tanto as trigonometricas quanto as outra são exatas e, de simples utilização para uma medição contínua em vertedor circular, assim como em dutos ou manilhas. A única variavel independente em todas elas é a altura da lâmina do fluido escoante, medida pelo ultrasson, ou pela maleta de Pitometria atraves de uma sonda específica acoplada à mesma, onde se injeta uma pequena vazão de gás. Daí para frente o equipamento programado para aquela função primaria de medição e a respectiva equação, se ocupará por apresentar os valores medido, totalizados e, registrados eletronicamente. 
 

Geraldo P. S. Lamon
Doutorando em Mecânica pela PUC-BH-MG  
Prof. Dr. Pedro Américo                                                    
Orientador - PUC-BH-MG
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