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REUSO DE ÁGUA EM SISTEMA DE RESFRIAMENTO. ESTUDO DE CASO: SUBESTAÇÃO
CONVERSORA DE ENERGIA FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS
Mancuso, P.C.S.* ; Manfredini, B.**
INTRODUÇÃO
Um dos maiores desafios da humanidade para as próximas décadas será a obtenção de água em quantidade e qualidade suficientes para suprir as necessidades vitais e as complementares, envolvidas com a produção de outros bens de consumo. O crescimento populacional mundial, a expansão das áreas agricultáveis, bem como o desenvolvimento industrial, representam uma pressão crescente para o estabelecimento de sistemas de captação, abastecimento, tratamento e distribuição eficientes, desse recurso natural valioso para a manutenção da vida em nosso planeta. As águas residuárias provenientes das atividades antrópicas, em função de suas características físico-químicas e biológicas, contribuem na disseminação de microrganismos patogênicos (bactérias, vírus, protozoários, entre outros) e lançamento de compostos químicos diversos que comprometem o meio ambiente e a saúde pública (Geldreich, 1990). No entanto, tais águas representam um elevado potencial, em termos de vazões geradas, como fontes de abastecimento para usos múltiplos, desde que recebam tratamento compatível com a qualidade de água exigida pelos fins a que se destinam, seja como meio de afastamento de excretas, seja como fonte de abastecimento de água para uso agrícola ou industrial, caracterizando a possibilidade de reúso.
O reúso das águas tem sido praticado há séculos em todo o mundo, sendo que as primeiras atividades neste sentido referem-se à aplicação dos despejos líquidos domésticos na agricultura, como forma de reúso de água e foram registradas na antiga Grécia (Hespanhol 2000). O reúso de águas vem se desenvolvendo em países da Europa, desde 1850, a partir da implantação das “sewage farms”, que associaram a necessidade de destinação adequada dos despejos com os benefícios agrícolas de sua aplicação no solo, visando principalmente a proteção dos recursos hídricos.
Em 1950, foram consumidos no planeta, cerca de 1.360 quilômetros cúbicos de água, passando para 4.130 quilômetros cúbicos/ano, em 1990. Em muitos países a água tem sido motivo de conflitos e extensas batalhas, dada sua importância nas atividades antrópicas. De acordo com Santos e Mancuso (2003), a agricultura é o setor econômico que apresenta maior taxa de consumo de água no mundo, estimada em 65%, seguida pelo consumo no setor industrial de 25%, sendo que os 10% restantes são destinados aos usos urbanos diversos, incluindo o consumo humano.
Um ponto a ser ressaltado é o fato de que todo o desenvolvimento do setor econômico-social de um país encontra-se diretamente relacionado com as suas possibilidades de aproveitamento dos recursos naturais existentes. Os recursos hídricos, neste contexto, são considerados como um bem econômico que, embora classificado renovável, apresenta suas limitações quanto à disponibilidade (Santos e Mancuso 2003). Apesar da existência de água em ¾ de nosso planeta, a água doce disponível representa menos de 1,1% do total, encontrando-se desigualmente distribuída (Derisio 1992). No Brasil, 80% da reserva de água doce encontra-se na região amazônica, de baixa densidade demográfica, enquanto que 95% da população nacional localiza-se em regiões que possuem apenas 20% da reserva total de água doce nacional (Santos e Mancuso 2003). As reservas mundiais de água disponíveis para utilização direta (exceto locais de difícil acesso e poluídos), encontram-se em 0,003% (Grull 1999), que, dependendo de suas características, podem não estar adequadas para consumo humano ou uso industrial.
Com o aumento populacional e a diversificação das atividades antrópicas, os recursos hídricos vêm se tornando cada dia mais escassos e inadequados ao abastecimento humano, sendo necessária a busca de alternativas, seja no aprimoramento de processos unitários e sistemas de tratamento, seja na mudança da política de utilização, colaborando com o melhor gerenciamento dos recursos hídricos (Santos e Mancuso 2003). A escassez de água tem sido considerada um fator limitante ao crescimento e desenvolvimento da sociedade, sendo importante seu estudo para a determinação das melhores formas de gestão dos recursos hídricos (Lundqvist 2000 e Luchini 2000 apud Oliveira 2003).
O reúso das águas possibilita, através do tratamento de efluentes, a recuperação de volumes significativos de água, destinados a usos que requeiram padrões menos exigentes de qualidade, favorecendo a manutenção de mananciais adequados para abastecimento humano (ABES 1992, Santos 1992, Santos e Mancuso 2003).
O sistema de refrigeração industrial, definido por Stoecker e Jabardo (1994), é composto basicamente por compressores, trocadores de calor e equipamentos destinados ao afastamento de energia térmica, utilizando elementos refrigerantes como gases, o ar (ventiladores - exaustores) ou a água (no caso de torres de resfriamento). Nos sistemas refrigerados que utilizam de água em trocas térmicas, nos equipamentos denominadas torres de resfriamento, os padrões de qualidade dessa
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água de alimentação são menos exigentes que os padrões de potabilidade (Portaria MS 518/2004 e Resolução Estadual . 65/2005), considerando-se que para essa finalidade a prioridade é manter a integridade dos equipamentos e linhas hidráulicas, evitando danos nos equipamentos e tubulações. Desta forma, o reúso de água nesses sistemas possibilita a preservação de mananciais de abastecimento de água de consumo humano. Pode-se afirmar que o reúso se constitui em uma estratégia ambiental e economicamente eficaz que possibilita a minimização da poluição resultante do lançamento de efluentes no ambiente, redução da captação de água, equacionamento e redução de custos associados às cobranças e multas por parte dos órgãos fiscalizadores ambientais (Mustafa 1998).
A empresa FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S/A, de economia mista (administração indireta do Governo Federal, vinculada ao Ministério de Minas e Energia e controlada pela Eletrobrás), foi criada em meados da década de 50, com o objetivo de sanar a crise energética que se apresentava, responsabilizando-se pelas atividades de geração, transformação e distribuição de energia elétrica no Brasil, principalmente nos três principais pólos sócio-econômicos: São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais. A Central Elétrica Furnas foi criada em 28 de fevereiro de 1957, através de Decreto Federal nº. 41.066, com o objetivo de construir e operar a primeira Usina Hidrelétrica de grande porte do Brasil (1.216 MW). Nas vinte e uma subestações conversoras de energia elétrica em operação do sistema FURNAS, assim como em grandes complexos industriais, existem os sistemas de refrigeração industrial, compostos pelos trocadores de calor e torres de resfriamento, cujo processo de troca térmica emprega grandes volumes de água.
Neste contexto, verificou-se a necessidade de se caracterizar o sistema de refrigeração industrial, em particular os que possuem torres de resfriamento, como um processo que, em função de seu elevado consumo de água, poderia apresentar um grande potencial de consumo de água de reúso, promovendo benefícios ambientais e à saúde pública.
MATERIAIS E MÉTODOS
A pesquisa desenvolveu-se na Sub-estação conversora de energia elétrica de Ibiúna, Estado de
São Paulo, pertencente ao Complexo FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S/A, pelo período de fevereiro de 2000 a dezembro de 2002. Foram realizados levantamentos de dados específicos da subestação de Ibiúna, tais como caracterização do sistema de resfriamento, vazões de consumo de água, efluentes gerados e suas características físico-químicas. As análises realizaram-se no laboratório da Sub-estação e no laboratório do Departamento de Saúde Ambiental da Faculdade de Saúde Pública, USP.
Os ensaios foram desenvolvidos conforme métodos analíticos do Standard Methods for the examination of Water and Wastewater, 20 th ed. Para a caracterização dos efluentes gerados e da água do corpo receptor, Ribeirão Sarassará (amostras colhidas a montante e a jusante do lançamento do efluente), os parâmetros selecionados foram: pH, turbidez, condutividade, alcalinidade total, dureza total, cálcio, magnésio, cloretos, sílica, N-amoniacal, N-total Kjeldahl, fósforo total, ferro, DQO, DBO, análise da presença de Legionella sp. nas águas da torre de resfriamento e contagem de ovos de helmintos no efluente tratado.
Ensaios físico-químicos de tratabilidade dos efluentes gerados, tais como coagulação-floculação-sedimentação, sistema de filtração (filtro de areia e de carvão), abrandamento e desmineralização, simulação de tratamento complementar em lagoas facultativas.
FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S/A – SUBESTAÇÃO IBIÚNA, SP
A Subestação de FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S/A, localizada no município de Ibiúna, SP.,
foi escolhida como objeto de estudo devido aos seguintes aspectos: aceitabilidade do desenvolvimento do projeto por parte dos empreendedores de Furnas; presença de um sistema de refrigeração industrial complexo que apresenta vários equipamentos de elevado consumo de água e, conseqüentemente, geração e lançamento no ambiente de efluentes líquidos a serem tratados e, localização do empreendimento em área rural, com desenvolvimento de atividade econômica agrícola.
Furnas Centrais Elétrica S/A é uma empresa concessionária de geração e transmissão de energia elétrica, de economia mista, subsidiária da Eletrobrás que atua principalmente na região Sudeste, além de estar presente em estados das regiões Centro-Oeste e Sul do país. A subestação de Ibiúna é uma das unidades de Furnas, subordinada ao Depto. de Produção de São Roque, localizada no município de Ibiúna, São Paulo.
A subestação foi implantada em 1980 e encontra-se em operação desde 1984. A subestação também denominada Conversora recebe energia elétrica da Subestação de Foz do Iguaçu, em corrente contínua, transformando-a em corrente alternada, distribuída às linhas de São Paulo, Campinas e Mogi das Cruzes. A subestação faz parte do sistema de transmissão de energia elétrica de Itaipu, com
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capacidade conversora de 6.300.000kW, ou seja, metade da geração da Usina de Itaipu, representando 15% de toda a energia consumida no país, e 65% do consumo da Grande São Paulo. Atua através de tecnologia pioneira no país, empregada na conversão de corrente contínua em alternada. A subestação de Ibiúna é considerada unidade estratégica do complexo de Furnas. Ocupando uma área de 2.740.000 m2, a maior do mundo, a subestação recebe energia de Itaipu, através de dois bipolos (600 kV cada), em corrente contínua, invertendo-a para corrente alternada (345 kV). Essa subestação está interligada às subestações de Tijuco Preto (Paraná), Guarulhos e Interlagos (São Paulo). A subestação é composta por oito conversores, formados por válvulas tiristoras, além de banco de transformadores e filtros. As vinte e quatro válvulas de conversão possuem nove mil, duzentos e dezesseis tiristores, além de quatro compensadores síncronos, todos refrigerados à água. O sistema de conversão de energia é baseado nestes equipamentos semi-condutores denominados tiristores, ou válvula tiristora, formada por placas monocristalinas de silício, com espessura na ordem de 1 mm. a rigidez dielétrica da folha de silício varia em função da temperatura, sendo considerada crítica acima de 90ºC, responsável pela rápida elevação da tensão máxima suportável pelo equipamento, e conseqüente aumento do risco de explosão. O controle das condições ideais de conversão de energia é realizado pelo sistema de refrigeração, composto por um sistema fechado (água gelada) e um sistema de resfriamento do tipo semi-aberto com recirculação de água. Os tiristores utilizados na presente subestação necessitam de refrigeração de ambos os lados do equipamento, sendo por isto empregado esse circuito duplo de transferência de calor. A corrente nominal dos tiristores depende fundamentalmente da eficiência do sistema de resfriamento dos equipamentos. Em outras palavras, o sistema de refrigeração é necessário ao bom funcionamento do equipamento e manutenção de uma condição segura de trabalho na área, uma vez que o superaquecimento do mesmo resultaria em danos nos equipamentos e riscos de explosão. A tensão de bloqueio dos tiristores diminui, em função do aumento da temperatura. A queda de tensão no tiristor também varia de acordo com a corrente elétrica e sua resistência. O controle da temperatura dos tiristores permite uma maior eficiência de redução da potência e, conseqüentemente, da própria conversão de energia elétrica. Estas válvulas dos tiristores funcionam como fontes de calor que aumenta na proporção direta da potência a ser transmitida pelo sistema. A remoção do calor gerado pelas válvulas é realizada pelos circuitos primário e secundário de refrigeração. Os componentes do sistema de refrigeração dos tiristores são: Circuito de troca de calor; Elemento refrigerante: ar, água e óleo; Trocador de calor (Figura 1); Fonte de refrigeração primária: torres de resfriamento e água dos mananciais superficiais ou subterrâneos (Figura 2). O circuito primário é fechado, abastecido por água tratada, deionizada e desoxigenada, a qual circula do trocador de calor para os tiristores, voltando ao sistema de tratamento para novamente abastecer as válvulas tiristores. O circuito secundário é aberto, composto pelas torres de resfriamento e trocador de calor. A água que abastece o circuito secundário é água tratada pela ETA e recebe produtos específicos para controle dos parâmetros que interferem nas trocas térmicas, como presença de algas e limos, corrosão das placas do trocador de calor e depósitos incrustantes ou não.
FIGURA 1: Trocador de calor de placas, circuito secundário de refrigeração.
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FIGURA 2: Vista lateral de uma torre de resfriamento do circuito secundário.
Para atender às necessidades relativas ao uso de água industrial, a subestação implantou dois
sistemas de captação de água, sendo um subterrâneo e outro superficial. A subestação possui basicamente dois setores de consumo de água, sendo o setor considerado
industrial ou de produção, diretamente relacionado com o sistema de refrigeração, e o setor doméstico ou sanitário, destinado ao consumo humano.O consumo de água pode ser detalhado da seguinte forma: consumo de água para o resfriamento dos equipamentos e o consumo de água potável que também envolve as atividades de higiene pessoal, preparo de refeições, limpeza de pisos, irrigação de jardins e água de extinção de incêndio. As vazões aproximadas encontram-se na Tabela 1. TABELA 1 – Demanda de água da subestação Furnas de Ibiúna, SP. (média mensal referente ao período de jan de 2001 a nov. do ano de2002). SETOR CONSUMO DIÁRIO CONSUMO MENSAL Administrativo e operacional 60,25 m3 1.807,50 m3 Sistemas de resfriamento 535,70 m3 16.071,00 m3 VAZÃO TOTAL 595,95 m3 17.878,50 m3
FIGURA 3 – Variação da vazão de consumo de água potável em função dos turnos de trabalho. (Dados 2000 a 2001).
00,20,40,60,8
11,21,41,6
1 2 3 4 5 6 7 8
Turnos: 1 – 07 às 10 h 2 – 10 às 13 h 3 – 13 às 15 h 4 – 16 às 18 h 5 – 18 às 24 h 6 – 01 às 03 h 7 – 03 às 07 h
m3/h
turnos
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A demanda de água para o sistema de resfriamento não sofre variações de vazão ao longo do
dia, mantendo um contínuo. No entanto, as vazões horárias de água potável sofrem variações em função dos turnos de trabalho, considerando-se o parâmetro de projeto de 250 L/pessoa/dia.
A flutuação das vazões se deve às atividades de higiene pessoal e de áreas, ao final de período e preparação de refeições. A água destinada ao consumo humano é captada subterraneamente, através de cinco poços profundos, com as seguintes características de profundidade e vazão (Tabela 2).
TABELA 2 – Características dos poços profundos da subestação Furnas de Ibiúna, SP.
POÇO PROFUNDIDADE m VAZÃO m3/h Poço N. 1 183,9 15 Poço N. 2 166,0 23 Poço N. 3 210,0 7 Poço N. 4 120,0 30 Poço N. 5 192,0 7
A água potável após ser captada é clorada e armazenada em reservatório de 1.400 m3. Cabe
ressaltar que os poços não se encontram em operação contínua, sendo suas bombas acionadas de acordo com as variações de nível do reservatório. Os poços operam de acordo com outorga de direito de uso e licença de operação, aprovada pelo Provimento DAEE n. 1, de 03/04/95, processo n. 41.341, publicados em Diário Oficial do Estado de São Paulo em 04/04/95.
O sistema de captação de água superficial é composto por barragem situada no Ribeirão Sarassará, vertedouro, tomada d´água e sistema de bombeamento, conforme regularização expedida em setembro de 1998, pelo DAEE/BMT/BMES, protocolos nº. 202, 203/98 (Figuras 21 e 22). O Ribeirão Sarassará pertence à Bacia do Rio Sorocaba, UGRHI 10 – Sorocaba/ Médio Tietê, e seu barramento formou um reservatório de volume total de 125.000 m3, com uma vazão mínima jusante de 158 m3/h. O volume mínimo na estiagem é de 60.400m3. Em todo o entorno do reservatório, em cota acima do terreno ocupado pelo barramento, existem propriedades agrícolas de cultivo de verduras folhosas rasteiras, do tipo alface, escarola, espinafre, brócolis, couve-flor, etc. Em função do nível dessas propriedades, é freqüente o escoamento superficial das águas pluviais para o reservatório (run off ou deflúvio superficial agrícola), carreando sedimentos e produtos agrícolas para as águas desse.
A captação superficial segue o disposto na Portaria que trata da renovação da Licença de Captação d´água superficial, expedida em março de 1999, ou seja, a subestação possui a autorização de captar durante 8 horas por dia, até 94 metros cúbicos por hora das águas do Ribeirão Sarassará, para seu abastecimento, durante 30 d/mês.
A vazão média diária captada atualmente, é de 31,33 m3/h, 24 h/dia e 30d/m. O sistema de bombeamento é alternado, com três bombas submersas, garantindo a equalização do uso. As adutoras duplas encaminham a água para a Estação de Tratamento de Água. A ETA foi projetada para operar com uma vazão máxima de 200 m3/h e, após tratamento, existe um reservatórios de concreto com capacidade total de 2.040 m3. Essa água destina-se ao sistema de resfriamento, 24h/dia, durante o ano todo. TABELA 3 – Qualidade de água de reposição e seus limites ideais para funcionamento do sistema de Resfriamento do tipo semi-aberto, com recirculação de água. PARÂMETROS Limite 1 Limite 2 PH 6,9 – 9,0 7,0 – 8,0 TURBIDEZ NTU 50 50 ALCALINIDADE M mg/L 350,0 100,0 DUREZA TOTAL mg/L 650,0 200,0 SÓLIDOS TOTAIS mg/L - 800,0 CONDUTIVIDADE µS/cm a 25ºC - 1.000 CLORETOS mg/L 500,0 200,0 SULFATOS mg/L 200,0 200,00 SÍLICA mg/L 50,0 50,0 FERRO TOTAL mg/L 0,5 1,0 DBO mgO2/L 25,0 25,0 DQO mgO2/L 75,0 -
Fonte: Limite 1: Water Pollution Control Federation 1989 (EPA 1992) Limite 2: dados de catálogo Química Zew Prod. E Equip. Ltda. 1999.
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TABELA 4 – Qualidade de água de reposição e seus limites ideais para funcionamento do sistema de Resfriamento do tipo semi-aberto com recirculação de água, e sem recirculação.
PARÂMETROS Sistema aberto
(Sem recirculação de água)
Sistema semi-aberto (Com recirculação de água)
pH 5,0 – 8,0 - TEMPERATURA ºC - - ALCALINIDADE mg/L 500 350 DUREZA TOTAL mg/L 850 650 CÁLCIO mg/L 200 50 MAGNESIO mg/L - - SÓLIDOS SUSPENSOS mg/L 5.000 100 SÓLIDOS DISSOLVIDOS mg/L 1.000 500 CLORETOS mg/L 600 500 SULFATOS mg/L 680 200 SÍLICA mg/L 50 50 FERRO TOTAL mg/L - 0,5 ALUMÍNIO mg/L - 0,1 DQO mgO2/L 75 75
FONTE: Metcalf e Eddy, Inc. 1991.
TABELA 5 – Guias para reúso de água, a partir do tratamento dos efluentes municipais (EPA 1992). TIPOS DE REÚSO TRATAMENTO LIMITES DE
QUALIDADE DA ÁGUACOMENTÁRIOS
REÚSO INDUSTRIAL Sistema de resfriamento aberto (sem recirculação de água)
Secundário.
pH = 6 – 9
< 30 mg/L DBO < 30 mg/L SST
< 200 C.fecal/100 mL >1 mg/L Cl2
Os respingos ou arraste das
torres não deve atingir as áreas de acesso dos
operadores ou do público.
Sistema de resfriamento com recirculação de água
Secundário Desinfecção (coagulação/
decantação e filtração)
Variável, de acordo com o ciclo de concentração.
Os respingos ou arraste das torres não devem tingir as
áreas de acesso.Tratamento
adicional deve ser utilizado para evitar formação de
lama, corrosão, incrustação e desenvolvimento de
algas. FONTE: adaptado de Asano 1998.
Tratamento de efluentes líquidos Cada setor operacional gera dois tipos de efluentes líquidos: os descartes ou purgas dos
sistemas de resfriamento e os despejos sanitários. No setor administrativo que engloba os escritórios, almoxarifado, setor de manutenção, cozinha e do refeitório, são gerados os efluentes sanitários e os provenientes de lavagem de pisos. Os efluentes do sistema de resfriamento foram classificados como efluentes industriais, sendo os demais denominados sanitários ou domésticos.
Os efluentes industriais (das torres de resfriamento) são coletados em reservatório separado dos demais, e posteriormente são lançados no Ribeirão Fazenda Velha, localizado em terreno ao sul da subestação, em lado oposto ao Ribeirão Sarassará. A vazão máxima de lançamento é de 120 m3/d (5m3/h em cada sistema – total 12 sistemas).
Os efluentes sanitários são coletados separadamente e destinados à Estação de Tratamento de Efluentes, com nível de tratamento secundário, biológico, do tipo Lodos Ativados com aeração prolongada. A ETE foi projetada para atender o equivalente a 300 pessoas, com uma contribuição diária de 250L/pessoa/dia (capacidade máxima 200 m3/dia), com uma contribuição estimada de 54 g DBO5/pessoa. Após a ETE, existem em operação duas Lagoas de Polimento. O efluente tratado é lançado no Ribeirão Sarassará, a jusante da subestação.O lançamento dos efluentes sanitários tratados, no Ribeirão Sarassará, e dos efluentes industriais, no Ribeirão Fazenda Velha, encontra-se autorizado pelo DAEE/BMT/BMES, sob protocolo n. 204 e 205/98.
Os efluentes sanitários possuem a composição característica de águas de esgotos domésticos, sendo que seu monitoramento envolve os parâmetros convencionais para esse tipo de efluente: pH, DBO5 20 , OD, nitrogênio amoniacal, nitrato e nitrito, fósforo total, cloretos, surfactantes, coliformes fecais, sólidos suspensos voláteis, entre outros, exigidos pela legislação em vigor.
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Nos efluentes industriais, espera-se encontrar compostos combinados e subprodutos dos reagentes utilizados no controle da corrosão e incrustação, bem como biocidas aplicados no sistema de resfriamento, para o controle de algas e bactérias. Tais compostos possuem em suas formulações os seguintes princípios (além de contaminantes desconhecidos): sal quaternário de amônia (biocida), Dimetil-ditiocarbamato de sódio (biocida), ácido amino-trimetileno-fosfônico ou AMP (anti-corrosivo), metil-benzotiozalato de sódio ou MBT (anti-corrosivo para tubulações de cobre, dos tiristores). Também espera-se encontrar substâncias solúveis em N-hexano, provenientes dos equipamentos que, em condições anormais ou em casos de paradas para manutenção, podem eventualmente apresentar vazamentos de óleos minerais. Cabe ressaltar que os equipamentos localizados nos pátios externos posicionam-se sobre bacias de drenagem de águas pluviais que, encaminham essas águas contaminadas por óleos, para um separador de água e óleos. Do separador, o efluente isento de óleo é lançado no Ribeirão Sarassará, próximo ao ponto de lançamento da ETE.
A ETE possui sistema de gradeamento, tanque de equalização, tanque de aeração, tanque de decantação, sistema de recirculação do lodo e leito de secagem.
Como tratamento terciário foi sugerida a construção de lagoas de maturação, denominadas Lagoa I e Lagoa II.
Os transformadores e filtros de energia elétrica localizam-se em área aberta, posicionados sobre bacias de contenção de águas pluviais e de sprinkrels, recobertas por brita. Destas bacias de contenção as águas pluviais e as águas provenientes do sistema de extinção de incêndio (sprinkrels), destinam-se ao separador de água e óleo, existente na subestação. Considerando-se que os equipamentos mencionados liberam eventualmente óleos minerais lubrificantes, principalmente em situações de manutenção, estes são coletados pelas bacias de contenção e encaminhados para o separador, ocorrendo o tratamento deste tipo de efluente gerado, através de separação gravimétrica. Os óleos flotantes são coletados e destinados à recuperação, realizada por terceiros. A água proveniente do separador destina-se ao Rio Sarassará.
Riscos atribuídos ao reúso de água em torre de resfriamento
A presença de microrganismos patogênicos na água de reúso em torre de resfriamento representa um risco em potencial para os operadores e para o público que circula nas vias próximas ao sistema de resfriamento (Asano 1998). A água destinada ao reúso recebe tratamento adequado para tal finalidade, incluindo o adicionamento de biocidas que controlam o crescimento de microrganismos e algas reduzindo, desta forma, o elevado potencial de dispersão de patógenos através dos aerossóis e gotículas carregados pelos ventos. Além dos microrganismos, os aerossóis também podem transportar para o ar compostos voláteis, que podem causar riscos à saúde em caso de inalação (Asano 1998). As algas, os fungos e as bactérias encontram condições adequadas de crescimento nas águas de sistemas de resfriamento, principalmente no interior das torres, onde existe uma concentração natural de sais, em função das perdas de água por evaporação. As algas crescem na superfície da água, enquanto os fungos fixam-se nas paredes internas, no limite do nível de água, uma vez que necessitam de oxigênio atmosférico. Muitas vezes os fungos crescem associados a colônias de bactérias.
De maneira geral, os fungos e algas encontrados nas águas de torres de resfriamento não são patogênicos, mas em algumas situações se portam como organismos oportunistas, podendo causar infecções respiratórias, infecções cutâneas e das mucosas, quando ocorre a exposição dos operadores ou de outras pessoas aos aerossóis eliminados pelas torres (Asano 1998). Do grupo de bactérias mencionadas, o gênero Pseudomonas sp. possui espécies classificadas como patogênicas, causando principalmente infecções respiratórias. A espécie Legionella pneumophila, agente causadora da Doença dos Legionários, encontra nos sistemas de ar condicionado e sistemas de resfriamento, condições adequadas para seu crescimento. Não existem dados sobre as diferenças entre a qualidade da água de reúso e a de alimentação das torres pela água de mananciais, quanto à ocorrência de Legionella sp.. O tratamento adequado da água de alimentação da torre, independente de sua origem, tende a controlar e minimizar os riscos de contaminação dos operadores e pessoas que têm acesso ao sistema de resfriamento (Asano 1998).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A subestação de Furnas de Ibiúna é abastecida 78% por águas superficiais (represa) e 22% por águas subterrâneas provenientes de apenas três poços artesianos dos cinco existentes, com capacidade total de aproximadamente 15 a 30 m3/h. As águas subterrâneas destinam-se ao consumo humano, enquanto que as águas captadas da represa destinam-se ao uso industrial.
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TABELA 6: Consumo de água na Subestação de Furnas Ibiúna, SP, nos setores de resfriamento (industrial) e no consumo humano, de janeiro de 2000 a dezembro de 2000. DATA ANO
CONSUMO POTÁVEL m3/h
2000 2001 2002
CONSUMO INDUSTRIAL m3/h
2000 2001 2002
CONSUMO TOTAL m3/h
2000 2001 2002
Janeiro 4,0 3,1 3,4 24,0 32,8 28,5 28,0 35,9 31,9 Fevereiro 3,0 3,2 3,6 26,0 32,2 25,4 29,0 35,4 29,0 Março 3,0 4,2 3,4 27,0 35,0 23,0 32,0 39,2 26,4 Abril 4,0 4,0 3,4 26,0 35,0 33,9 30,0 39,0 37,3 Maio 4,0 3,0 4,3 24,0 34,0 28,3 28,0 37,0 32,6 Junho 3,0 2,8 4,2 27,0 29,0 31,0 30,0 31,8 35,2 Julho 2,0 2,8 4,0 28,0 29,0 31,0 30,0 31,8 35,0 Agosto 6,0 3,4 - 25,0 29,0 31,8 31,0 32,4 - Setembro 6,0 3,6 - 28,0 30,0 32,5 34,0 33,6 - Outubro 4,0 3,2 - 33,0 32,4 34,5, 37,0 35,6 - Novembro 2,0 2,8 - 34,3 31,9 35,0 36,3 34,7 - Dezembro 3,0 2,8 - 33,9 28,8 36,2 36,9 31,6 - Média mensal 3,6 3,2 - 28,0 31,6 30,9 31,6 34,8 - FONTE: Furnas Centrais Elétricas S/A – Ibiúna, SP. 2002.
O consumo de água industrial da subestação de Furnas Centrais Elétricas S/A, nesses três anos de levantamento, oscilou entre 27 m3/h e 36 m3/h, totalizando uma média de 21.240 a 25.934 metros cúbicos de água consumida por mês, somente no sistema de resfriamento.
Comparativamente, o consumo de água de uso industrial (nas torres de resfriamento) aumentou em média 33% em três anos, ou seja, cerca de 15% no primeiro ano, 42% no segundo e no terceiro ano. A vazão estimada de abastecimento através do manancial superficial e contribuições das precipitações pluviométricas encontra-se em torno de 90 m3/h, atingindo uma contribuição máxima diária de 720m3/dia. Essa vazão se manteve estável no período de desenvolvimento da pesquisa, sendo que no ano de 2001 ocorreu um longo período de estiagem que interferiu de maneira significativa no abastecimento do sistema de resfriamento. O volume total estimado da lagoa formada pelo represamento do Ribeirão Sarassará é de 44.000 m3 . Num período de estiagem, esse volume seria suficiente para suprir as atividades de resfriamento durante 52 dias (um mês e vinte e dois dias), podendo acarretar um grande problema em termos de fornecimento de energia elétrica para o Estado de São Paulo.
Conforme demonstram os dados de vazão obtidos na subestação de Ibiúna, os processos industriais representados exclusivamente pelo sistema de resfriamento utilizam 90% da água captada para abastecimento. Como cada sistema de resfriamento consome em média 2,5 a 3,0 m3/h, em doze sistemas em operação nesta subestação são consumidos cerca de 36 m3/h. Esse consumo refere-se às perdas ocorridas nas torres de resfriamento, especificamente as perdas de água por evaporação, arraste (respingos) e purgas. Essas perdas podem ser calculadas, de acordo com dados de literatura (Mancuso 1999). As perdas por evaporação correspondem a aproximadamente 0,17% a 0,18% da vazão de recirculação, a cada 1ºC de diferencial de temperatura (nas torres de marca ALPINA), equacionadas da seguinte forma: Evaporação = 0,185 x [ ( t x Q vazão recirculação) ] 100 Como a vazão média de recirculação de água esteve entre 230 e 250 m3/h (dados médios de 2000 a 2002), as perdas por evaporação estiveram em torno de: E = 0,185 x [ ( 5ºC x 250 m3/h)] = 2,25 m3/h evaporação 100 PERDAS POR ARRASTE = 0,15 x Q vazão rec. 100
Logo, perdas por arraste: A = 0,38m3/h PERDAS POR PURGAS = EVAPORAÇÃO - ARRASTE ( CICLOS – 1) CICLOS = concentração de sílica na água da torre / concentração de sílica da água de reposição.
9
Ciclos = 56/13 mg SiO2/L = 4,30 ou aproximadamente 5 ciclos de concentração. PERDAS POR PURGAS = 2,25 - 0,38 = 0,1825 ~ 0,20 m3/h purgas (5-1) Utilizando-se o cálculo de balanço de massas, para obtenção da vazão de alimentação de um sistema, REPOSIÇÃO ou ALIMENTAÇÃO DOS SISTEMAS = E + A + P = EVAPORAÇÃO + ARRASTE + PURGAS = 2,25 + 0,38 + 0,20 m3/h = 2,83 ~ 3 m3/h, em cada sistema de resfriamento, atingindo um total de 36 m3/h nos doze sistemas. TABELA 7 Perdas de água nos sistemas de resfriamento de Furnas Centrais Elétricas S/A, Ibiúna, SP, horárias, diárias e mensais, baseadas nas vazões médias mensais de doze sistemas de resfriamento em torres. PERDAS EVAPORAÇÃO ARRASTE PURGAS VAZÕES HORÁRIAS m3/h
27,0 m3/h
4,56 m3/h
2,4 m3/h
DIÁRIAS m3/d 648,0 m3/d 109,4 m3/d 57,6 m3/d MENSAIS m3/m 19.440,0 m3/m 3.283,2 m3/m 1.728,0 m3/m
Os dados fornecidos confirmam os cálculos das perdas de evaporação, arraste e purgas. As perdas de água através das purgas de todas as torres do sistema de Furnas, representam
atualmente apenas 6,9% do volume total de água consumida pelo próprio sistema. No entanto, tal volume seria suficiente para alimentar mais um sistema completo com oito torres de resfriamento, representando uma redução no consumo de água de boa qualidade, que poderia estar abastecendo cerca de 893 pessoas da região, por um dia (consumo estimado de 60L/pessoa/dia).
Tal economia também se justifica, principalmente nos meses mais frios do ano, quando se eleva o consumo de energia, o que acarreta um aumento do consumo de água nos sistemas de resfriamento de Furnas. Este aumento de consumo gira em torno de 10 a 15 m3/dia e o volume de água das purgas (aproximadamente 59,52 m3/dia), se aproveitado para reúso de água, atenderia estes picos de consumo de água, principalmente nos meses de maiores estiagens.
05
10152025303540
jan fev mar abr mai jun jul ag set out nov dez
2000 2001 2002
FIGURA 5 - Consumo de água industrial nos sistemas de resfriamento de Furnas Centrais Elétricas, subestação Ibiúna, de janeiro de 2000 a dezembro de 2002.
Os dados obtidos nos registros da subestação comprovam que houve uma flutuação da vazão
mensal, no período de 2000 a 2002, demonstrando principalmente uma elevação no consumo de água industrial nos meses mais frios do ano (maio, junho, julho e agosto), em função do aumento da
m3/h
10
energia produzida neste mesmo período. Verificou-se a existência de uma relação direta entre a potência de energia transformada e a vazão de água consumida pelas torres de resfriamento.
Entre os meses de setembro de 1999 e setembro de 2000, comparando-se o consumo energético e a vazão de abastecimento do sistema de resfriamento, obtêm-se uma melhor visão da correlação direta entre a geração de energia transformada e o consumo de água nos sistemas de resfriamento. De modo geral, nos meses mais frios ocorre uma maior demanda de energia nas residências e indústrias que consomem a energia gerada em Foz do Iguaçu e convertida em Furnas, em função do uso de chuveiros mais aquecidos, aquecedores de ar interno, maior tempo de funcionamento de equipamentos industriais, entre outros de elevado consumo de energia. Nos meses mais quentes do ano, supõe-se uma elevação do consumo energético e conseqüente aumento do consumo de água nas subestações conversoras, devido ao emprego acentuado de equipamentos de ar condicionado, ventiladores, sistemas de água gelada industrial e geladeiras nas residências.
Tais observações já haviam sido constatadas por Jaske (In: Cecil 1973), o qual relatou as tendências de aumento do consumo de água nos sistemas de resfriamento, em função da elevação da geração de energia elétrica. Neste artigo, Jaske ainda coloca em questão a crise energética em função da crise de abastecimento de água, desde a geração até a conversão da mesma. Tal ponto de debate ainda deve considerar a capacidade hídrica de um território ou mesmo de um município ao longo dos anos, quanto ao abastecimento das estações conversoras de energia, frente ao aumento da demanda de energia elétrica. A seleção dos locais para implantação desse tipo de empreendimento necessita a elaboração de estudos sobre esta capacidade hídrica a curto, médio e longo prazo.
Com relação ao Complexo de Furnas Centrais Elétricas, atualmente existem 42 subestações de porte similar ao do objeto de estudo (Ibiúna, SP.), responsáveis pela transformação de energia em termos de 83.291 MW. Uma estimativa das perdas de água no complexo todo chegaria a valores elevados de vazão, com relação às perdas por evaporação (27.941 m3/dia), arraste (6.048 m3/dia) e purgas (937 m3/dia). Em função da elevada vazão de reposição de água nos sistemas de resfriamento, o reúso de água representa um papel fundamental no fornecimento de água necessária à dissipação de energia calorífica, como fonte segura e constante de abastecimento, considerando-se as interferências em termos de qualidade e sazonalidade de obtenção das águas superficiais (Jaske in: Cecil 1973). Em 1973 Jaske apresentou algumas previsões para reúso de água em torres de resfriamento de empreendimentos do segmento de energia dos Estados Unidos, as quais envolviam o aumento do consumo de água de reúso, o desenvolvimento de projetos e instalações de plantas energéticas baseadas nos sistemas de distribuição duplos de água potável e água de reúso, além do consumo de energia elétrica de forma mais consciente, visando também a minimização do consumo global de água (in: Cecil 1973). Tais previsões já fazem parte de uma realidade mundial, a ser adotada também no Brasil.
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
05.00010.00015.00020.00025.00030.00035.000
energia MWh água L/h
FIGURA 6 - Relação entre o consumo de água nas torres e a potência da energia transmitida na Subestação, entre setembro de 1999 e setembro de 2000.
Quanto à qualidade da água de abastecimento dos sistemas de resfriamento do tipo semi-aberto (com torres de resfriamento), a tabela 9 demonstra os parâmetros e padrões de qualidade adotados em Furnas, para abastecimento do sistema de resfriamento.
MWh L/h
Set/99 Jan/00 Mai/00 Set/00
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Os padrões adotados para controle da qualidade da água de alimentação (reposição) do sistema de resfriamento de Furnas são mais exigentes que os estabelecidos pelas recomendações da EPA, principalmente quanto aos parâmetros alcalinidade, dureza total, sólidos totais, cloretos e sílica. A turbidez e a condutividade são parâmetros indicativos quanto à presença de sólidos e íons. O controle mais exigente relaciona-se com a preocupação da manutenção da integridade das linhas hidráulicas e equipamentos, compostos por estruturas de aço-carbono e aço inoxidável, bem como a possibilidade de se operar com ciclo de concentração maior, reduzindo o volume de purgas. Basicamente a água de alimentação das torres é proveniente das águas superficiais captadas em represa formada pela empresa, no trajeto do ribeirão Sarassará. Quanto à qualidade “in natura” dessa água, pode-se verificar na tabela 8 que a água bruta não poderia ser utilizada nas torres, em função da presença de sólidos responsáveis pela turbidez, presença de cloretos, ferro solúvel, e outros compostos iônicos responsáveis pela condutividade.
O tratamento físico-químico convencional da água captada e o tratamento químico interno da água das torres permitem a sua adequação aos padrões aceitáveis (tabela 33). Cabe salientar que no interior dos equipamentos de troca de calor, os sólidos entre outros compostos tendem a formar depósitos aderentes e lama, obstruindo as linhas hidráulicas, canais de passagem de água no interior do equipamento, reduzindo a eficiência de troca térmica. Assim, o tratamento deve reduzir os teores de sólidos totais e a concentração de íons metálicos, diminuindo, conseqüentemente, os valores em termos de condutividade e turbidez.
No entanto, após o tratamento da água com produtos químicos: anti-corrosivos, dispersantes de lama e anti-incrustantes (polifosfatos, ditiocarbamato, cloro e sais de quaternário de amônio), a água dos sistemas apresenta elevação dos teores de magnésio, dureza total, alcalinidade hidróxida, causando a elevação da concentração de alguns nutrientes que propiciam o desenvolvimento de microrganismos.
Assim, o tratamento da água das torres introduz outros compostos à água, criando condições desfavoráveis de operação e ao mesmo tempo, favoráveis ao desenvolvimento de microrganismos aquáticos: algas e bactérias que absorvem sais de compostos de nitrogênio e fósforo. As algas encontradas no sistema não são classificadas como patogênicas, sendo consideradas organismos de vida livre e que apenas causam danos aos equipamentos e tubulação, não afetando a saúde dos operadores ou demais pessoas que tenham acesso à área das torres. No entanto, a água das torres pode conter bactérias e fungos oportunistas, responsáveis por problemas respiratórios, caso sejam inalados pelos trabalhadores e pessoas que têm acesso á área de influência das torres (local onde os respingos- aerossóis possam atingir). TABELA 8 : Caracterização das águas de abastecimento dos sistemas de resfriamento (média dos resultados de análises realizadas de maio 2001 a outubro de 2002), comparadas ao padrão EPA de água de alimentação de torres de resfriamento.
PARÂMETROS CAPTAÇÃO REPRESA
ÁGUA TRATADA
PADRÃO EPA
pH 6,4 7,0 – 8,0 6,9 – 9,0 Alcalinidade mg/L CaCO3 29,1 60,0 350,0 Dureza mg/L CaCO3 40,8 51,5 650,0 Cloreto mg/L Cl - 14,8 9,90 500,0 Condutividade µS/cm 600 100 - Matéria orgânica mg/L TOC 8,5 1,49 1,0 Cálcio mg/L Ca++ 20,4 19,8 50,0 Magnésio mg/L Mg++ 20,4 31,7 - Sílica mg/L SiO2 38 13,0 50,0 Amônia mg/L NH3 0,03 0,03 1,0 Nitrogênio Kjeldahl mg/L < 0,03 < LQ - Fósforo Total mg/L PO4
3- 0,78 < LQ 4,0 Ferro Total mg/L Fe > 5 0,09 0,5 Turbidez NTU 200 0,60 50 DQO mg O2/L 16,41 60,75 75 DBO mg O2/L 13,28 12,73 25 OG mg/L < 1,0 < 1,0 - Oxigênio Dissolvido mg/L
7,24 7,93 -
Micr.Coliformes Fecais NMP/100mL
2 a 230 na captação
AUSENTE -
Sólidos dissolvidos totais mg/L
320,0 40,0 100 – 500
* EPA 1992
12
TABELA 9 – Padrões de qualidade de água de reposição do sistema de resfriamento de Furnas Centrais Elétricas – Subestação Ibiúna, SP. Parâmetros Padrões FURNAS* Padrões EPA** pH 7,0 – 8,0 6,9 – 9,0 Turbidez NTU 0 – 30 50 Alcalinidade mg CaCO3/L 60,0 350,0 Condutividade µS/cm < 200 (ideal 100) - Sólidos Totais mg/L 60 100 – 500 Cloretos mg/L 10,0 500,0 Sulfatos mg/L - 200,0 Sílica mg/L 50,0 50,0 Ferro total mg/L 0 0,5 Fosfonatos/ortofosfato mg/L - 4,0 Matéria orgânica mg/L 2,0 1,0 DQO mg O2/L - 75,0 DBO mg O2/L - 25,0 N-amoniacal mg/L 0,1 1,0 Contagem microbiológica coliformes totais/mL
1 – 5 X 105 -
FONTE: * Furnas Centrais Elétricas SA (1984) ; ** EPA 1992. Quanto à turbidez da água captada e destinada à alimentação as torres, este parâmetro
apresentou variações, de acordo com a influência das precipitações pluviométricas, sendo realizada uma correção na dosagem dos produtos de tratamento, conforme resultados de análise diários. A água captada nos três poços, destinada ao consumo humano e a extinção de incêndio encontra-se adequada para tal finalidade e, conforme instruções do centro de vigilância sanitária, após a captação sofre cloração e armazenamento em reservatório separado das demais águas de uso industrial. A água dos poços, no entanto, não podem ser utilizadas na alimentação dos sistemas de resfriamento, sem tratamento prévio, uma vez que apresentam certos parâmetros (cloretos, alcalinidade a bicarbonatos e sólidos totais) encontram-se em concentração bem próxima ao limite máximo adotado para água de resfriamento. A alcalinidade excessiva provoca um tipo de corrosão, denominada alcalina, responsável por danos nos equipamentos metálicos. A pequena vazão dos poços também é um outro fator que inviabilizaria a alimentação das torres por água subterrânea, em momentos de crise de abastecimento.
Os limites dos parâmetros para água de torre de resfriamento foram adotados de acordo com projeto do sistema geral de refrigeração dos equipamentos, considerando-se o material estrutural dos equipamentos e a constituição das linhas hidráulicas (Furnas 1984). Na ausência de padrões nacionais de qualidade para água de reúso em sistema de resfriamento, a empresa Furnas adotaria critérios para fixação de valores ou limites máximos permitidos para água de alimentação (reposição) e água das torres (volume de água em circulação entre as torres e os trocadores de calor). Um desses critérios seria a taxa de corrosão dos equipamentos e superfícies metálicas.
Considerando-se a utilização de água de reúso, sua qualidade para abastecimento do sistema deveria ser aproximada aos limites definidos como aceitáveis para o bom funcionamento do sistema, em termos de trocas térmicas e proteção dos equipamentos. Em geral, os equipamentos que permanecem em contato direto com a água sofrem os efeitos da agressividade da água de reúso, em função da presença de sais e sólidos nesta água (Florio, Santos et al. 2002). Estudos realizados no IPT, São Paulo, realizaram ensaios de imersão e de exposição à corrosão atmosférica, através da instalação de corpos de prova de aço-carbono e alumínio, em água de reúso proveniente da Estação de Tratamento de Esgotos do Parque Novo Mundo, São Paulo. TABELA 10 – Padrões de qualidade de água para funcionamento de torre de resfriamento de Furnas Centrais Elétricas – Subestação Ibiúna, SP. Parâmetros Limites ideais (água de reposição)
FURNAS Limites máximos (água de recirculação)
FURNAS pH 7,0 – 8,0 7,0 – 8,0 Turbidez NTU 0 – 30 0 – 30 Alcalinidade mg CaCO3/L 100,0 200,0 Condutividade µS/cm < 100 < 4.000 Sólidos Totais mg/L 800 2.500 Cloretos mg/L 0 – 100,0 < 200,0 Sulfatos mg/L 200,0 200,0 Sílica mg/L < 50,0 0 – 180,0 Ferro total mg/L 1,0 1,0 Ortofosfato mg/L - < 12,0 Fosfonato mg/L - 15,0 – 25,0 Contagem microbiológica Coliformes totais/mL
1 – 5 X 105 1 – 5 X 105
Fonte: Furnas Centrais Elétricas SA (1984) .
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Os resultados dos cupons de prova de corrosão revelaram a ocorrência de uma taxa de corrosão (em µm/ano) nos corpos de prova de aço-carbono, muito similares quando expostos à água de reúso (27 µm/ano) e à água de abastecimento público (31 µm/ano). Para os corpos de prova de alumínio, não houve diferença na taxa de corrosão, quando expostos à água de reúso e à água de abastecimento público (0,51 µm/ano). Tais resultados demonstraram que a agressividade da água de reúso aos equipamentos e tubulações de aço-carbono ou de alumínio, é similar a da água de abastecimento público, do município de São Paulo (Florio, Santos et al. 2002).
Nestas condições, a reposição nas torres de resfriamento, com água de reúso pode se apresentar como uma alternativa viável e segura, do ponto de vista da manutenção da integridade dos equipamentos, considerando-se a eficiência do tratamento adotado para obtenção desta água. Caracterização dos efluentes gerados na subestação de Ibiúna
As atividades desenvolvidas na subestação de Furnas Centrais Elétricas S/A geram três tipos de efluentes líquidos que, em virtude de suas características físico-químicas, podem ser classificados como: 1 - efluentes de processos, provenientes dos sistemas de resfriamento, 2- efluentes das bacias de contenção dos transformadores, e 3- efluentes sanitários, dos setores de administração e refeitório.
Os efluentes sanitários são encaminhados para a estação de tratamento de efluentes ETE, localizada nas dependências da subestação, projetada para uma vazão de pico de 14 m3/h (embora esteja operando atualmente com uma média de 8,3 m3/h). O tratamento secundário biológico adotado é o de lodos ativados com aeração prolongada, seguido por tratamento terciário em duas lagoas de maturação. O efluente tratado monitorado é lançado no Rio Sarassará (Classe 2).
Os efluentes do sistema de resfriamento, conforme orientação legal do Decreto Estadual N.8.468/76, artigo 19-C (CETESB 1994), são coletados em separado em um tanque de equalização, onde sofrem simples gradeamento para posterior lançamento no Rio Fazenda Velha. Os efluentes das torres (água de recirculação) foram coletados e caracterizados quanto à presença de microrganismos para que fosse possível avaliar os riscos à saúde dos operadores (inalação de aerossóis contendo microrganismos). Tabelas 11 e 12.
Os efluentes das bacias de contenção são compostos, em parte, pelas águas pluviais e resíduos de óleo dos transformadores que escoam apenas em casos de vazamentos. Este efluente líquido destina-se aos tanques de separação óleo/água, e após tratamento, a parte líquida é lançada no Rio Sarassará, à jusante da ETE, enquanto que os óleos são encaminhados para recuperação.
O rio Sarassará encontra-se enquadrado na Classe 2, de acordo com a legislação vigente e, portanto, apresenta uma DBO5 de 2,0 mg de O2/L. Os resultados de análise de amostra do rio confirmaram tal dado.
TABELA 11 – Resultados dos ensaios de laboratório de contagem de bactérias e bolores (análise realizada a partir de amostras de água coletadas nas torres dos doze sistemas de resfriamento, em 2002). Pontos de coleta (denominação dos sistemas que possuem torres de resfriamento)
Contagem microbiológica de bactérias totais UFC/mL
Contagem microbiológica de bolores (fungos)
UFC/mL Síncrono* 1 1,0 x 104 < 1 Síncrono 2 1,5 x 104 3,7 x 101 Síncrono 3 2,8 x 104 < 1 Síncrono 4 2,0 x 104 < 1 Bipolo* BT** 1 1,6 x 104 1 Bipolo BT2 3,3 x 104 < 1 Bipolo BT3 3,7 x 104 1 Bipolo BT4 1,0 x 105 1 Bipolo AT*** 1 1,6 x 105 < 1 Bipolo AT 2 1,7 x 104 1 Bipolo AT 3 1,1 x 105 1 Bipolo AT 4 1,5 x 105 4 * Síncrono e bipolo: tipo de equipamentos e processos de transformação de energia. O nome do equipamento é adotado para identificar os sistemas e torres de resfriamento. ** BT: baixa tensão ***AT: alta tensão.
Foram coletas amostras de água da torre do sistema de resfriamento do Síncrono 2, devido à presença de indícios de contaminação por algas nessas águas. Não foram realizadas análises dos demais sistemas.
Apesar da água das torres de resfriamento apresentaram coloração ligeiramente esverdeada, não foram detectadas formas conhecidas de algas ou variedades da espécie de Legionella sp., microrganismos envolvido em casos de doenças respiratórias.
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TABELA 12 – Resultados dos ensaios de laboratório de contagem de algas e ensaio para Legionella sp.(análise realizada pelo laboratório NALCO SUEZ, único do Brasil a realizar contagem de Legionella sp., a partir de amostras de água de torres de resfriamento, janeiro 2003).
Contagem microbiológica (água da torre do sistema de resfriamento)
Pontos de coleta Síncrono 2
Algas totais UFC/L Ausentes Algas filamentosas UFC/L Ausentes Algas não filamentosas UFC/L Ausentes Algas Diatomáceas UFC/L Ausentes Legionella pneumophila sg.1 UFC/L Não detectada Legionella pneumophilla sg.2-14 Não detectada Legionella sp. Não detectada Metodologia baseada no ISO 11731:1998. Análises realizadas pela empresa Ondeo Nalco, SP.
Possibilidades de Reúso Industrial
De acordo com os resultados e levantamento das características da subestação de Furnas Ibiúna, SP, uma possibilidade de aproveitamento dos efluentes líquidos foram constatadas.Reúso de água proveniente da ETE Com o efluente da ETE foram realizados os ensaios descritos na metodologia, cujos resultados encontram-se listados nas próximas tabelas. TABELA 13 – Análise de DBO, DQO e óleos do efluente tratado da estação de tratamento de efluentes sanitários (1999 a 2002). PARÂMETROS Período de coleta 1999 a 2001
Substâncias solúveis em
N-hexana mg/L 1999 2000 2001
DBO mg O2/L
1999 2000 2001
DQO mg O2/L
1999 2000 2001
Janeiro 26,4 32,3 8,8 7,9 54,6 6,28 14,51 99,9 11,9
Fevereiro 12,8 16,4 14,2 23,1 16,7 54,0 41,9 32,1 112,5
Março 13,0 16,2 5,0 9,6 16,1 57,3 15,0 32,7 110,0
Abril 13,5 17,4 8,6 6,7 26,1 53,9 10,9 48,4 103,0
Maio 15,1 15,0 55,5 34,1 13,1 15,1 55,5 38,8 49,6
Junho 10,5 32,2 34,0 35,9 31,9 39,4 57,3 61,0 160,0
Julho 51,3 31,7 20,0 21,0 21,6 16,4 35,6 40,1 54,2
Agosto 24,5 24,8 15,5 19,7 51,3 28,9 36,3 92,6 77,4
Setembro 10,7 13,5 18,5 57,1 52,6 30,0 96,7 92,2 64,0
Outubro 14,6 14,4 12,5 39,2 22,6 25,0 58,1 43,7 62,0
Novembro 13,5 12,7 23,2 36,2 28,4 20,0 27,4 54,5 42,0
Dezembro
9,28 7,7 19,8 68,6 6,28 29,0 109,5 11,9 62,0
Valores máximos permitidos VMP*
100 mg/L 60 mg/L Não consta.
* Obs.: padrões de lançamento de efluentes em corpos receptores, artigo 18, Decreto Estadual N. 8.468/76 - análise não realizada.
O tratamento de efluentes sanitários da subestação é baseado no processo biológico de lodos
ativados, com aeração prolongada, seguido por lagoa de polimento. Antes da entrada do efluente tratado na lagoa, ocorre o adicionamento de hipoclorito de sódio (10% a 12%), cerca de 10L/dia. Os efluentes tratados da lagoa, conforme demonstram os resultados de caracterização físico-química, apresentam elevadas concentrações de dureza total, alcalinidade, cloretos, sílica, nitrogênio total Kjeldahl, fósforo total, DQO e DBO, o que inviabilizaria o seu reúso direto como água de reposição em torres de resfriamento. Para o controle de certos parâmetros e adequação aos limites para água de reúso em resfriamento, foram realizados ensaios de tratamento físico-químico, envolvendo processos de coagulação, floculação e sedimentação, e processo físico-químico seguido por filtração em filtro de areia e carvão ativado.
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TABELA 14 – Resultados dos ensaios de laboratório quanto às operações unitárias e processos de tratamento, visando a recirculação de efluentes sanitários provenientes da ETE. PARÂMETROS Efluente bruto
Lagoa Efluente tratado
CFS Efluente tratado
CFS + FAC pH 9,5 a 10,6 5,0 9,2 Turbidez NTU 48 36 10 Condutividade µS/cm 450 420 310 Alcalinidade total ppm 116,2 12,6 11,0 Dureza total ppm 163,2 118,0 98,0 Cálcio ppm 112,2 80,31 33,44 Magnésio ppm 51,0 37,69 31,56 Cloretos ppm 89,0 97,0 97,0 Sílica ppm 72,0 48,0 18,0 N-NH3 ppm 0,73 0,10 0,10 N-total Kjeldahl ppm 6,60 5,80 5,80 Fósforo total ppm 28,7 21,6 21,5 Ferro ppm 0,15 0,10 0,10 DQO mg O2/L 110 56,2 56,1 DBO mg O2/L 57,33 21,9 21,0 Ortofosfatos ppm - - - Fosfonatos ppm - - - * Obs.: - parâmetros não analisados. CFS: coagulação/floculação/sedimentação FAC: filtro de areia e carvão TABELA 15 – Resultados dos ensaios de laboratório quanto às operações unitárias e processos de tratamento. Ensaio de coagulação e floculação com policloreto de alumínio alcalino (3 ppm). PARÂMETROS Efluente bruto
Lagoa Efluente tratado
pH 10,1 10,9 Turbidez NTU 48 2,7 Condutividade µS/cm 450 565 Alcalinidade total ppm 94,60 11,60 Dureza total ppm 105,0 31,6 Cálcio ppm 24,2 7,27 Magnésio ppm 80,8 24,3 Cloretos ppm 64,3 115,2 Sílica ppm 61,0 18,0 N-NH3 ppm 0,73 - N-total Kjeldahl ppm 6,60 - Fósforo total ppm 28,7 16,0 Ferro ppm 0,78 0,33 Cobre ppm 0,44 0,11 DQO mg O2/L 110 - DBO mg O2/L 57,33 - * Obs.: - parâmetros não analisados.
Os resultados dos ensaios demonstraram que o processo físico-químico de coagulação/floculação/sedimentação do efluente biológico tratado, proveniente da lagoa de polimento, apresentou elevada eficiência no controle e redução da alcalinidade total (89,1%), nitrogênio amoniacal (86,3%), resultados aceitáveis para redução de DQO (48,9%) e DBO (61,8%). O tratamento físico-químico não apresentou resultados satisfatórios para o controle de fósforo.
Quanto aos resultados de tratamento físico-químico seguido por filtração (filtro de areia e carvão ativado) alguns parâmetros tiveram suas concentrações reduzidas entre 50% e 86%, entre eles: turbidez (79,1%), alcalinidade total (90,5%), cálcio (70,2%), sílica (75%), nitrogênio amoniacal (86,3%), DQO (48,9%) e DBO (63,4%).O ensaio realizado não apresentou resultados satisfatórios para controle de cloretos, nitrogênio total Kjeldahl, fósforo total, ferro, dureza total e condutividade. O ensaio foi repetido, substituindo-se o sulfato de alumínio pelo coagulante policloreto de alumínio, visando melhorar a eficiência de remoção de compostos fosforados. Os resultados encontram-se na tabela 41. De maneira geral, O efluente biológico proveniente da lagoa, quando tratado com policloreto de alumínio, apresentou eficiência na redução apenas da turbidez (94,4%), Cálcio (76,1%), fósforo total (44,2%) e ferro total (57,7%). Quanto aos demais parâmetros verificou-se um aumento da concentração da alcalinidade total, dureza total, magnésio, cloretos e sílica. A adição de compostos contendo cloreto (cloreto férrico ou policloreto de alumínio) apresentou resultados positivos na remoção da carga orgânica e de sólidos
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suspensos totais. No entanto, os processos de coagulação, floculação, sedimentação tendem a elevar a condutividade da água tratada, não sendo viável o seu reúso em sistema de resfriamento. A adição de coagulantes e auxiliares de floculação também interferiu nos parâmetros condutividade elétrica e concentração de sólidos totais. Em estudo realizado por Sinelli, Silva e Sobrinho (2002), destinado à remoção de fósforo de efluente de tratamento anaeróbio por processo físico-químico de coagulação com cloreto férrico, foi possível verificar que alguns interferentes como alcalinidade, pH, constituintes iônicos como sulfato, sódio e flouretos, sólidos suspensos e microrganismos interferem no tratamento físico-químico, apesar da eficácia do processo, na remoção de compostos fosforados.
Malvaux (2002) apresentou uma proposta ou esquema inovador para tratamento de efluentes destinados ao reúso, seja em sistema de resfriamento ou caldeiras geradoras de vapor. Conforme resultados de análise de Malvaux (2002), o tratamento terciário de efluentes da refinaria de PEMEX , Salina Cruz II, em Oaxaca, México, através de processos físico-químicos seguidos por filtração possibilitou uma redução de DBO, sólidos suspensos totais, óleos e graxas e nitrogênio amoniacal, na ordem de 94,5% a 99,0%. Para Matsumoto e Takeuti (2002), o sistema de lagoas de estabilização com chicanas é considerado um processo de tratamento biológico interessante na remoção de matéria orgânica, na ordem de 92,7%. O sistema proposto foi dimensionado em três unidades de lagoas, sendo a primeira lagoa anaeróbia, seguida pela segunda lagoa facultativa com chicana e a terceira lagoa de maturação com chicanas. A adoção de tratamento biológico em lagoas, visando o reúso de água também apresenta como processo interessante, considerando-se a disponibilidade de espaço físico na subestação de Furnas, o custo de implantação e manutenção, bem como as condições ambientais propícias (insolação, temperatura e ventos). TABELA 16 – Eficiência das operações e processos de tratamento, visando o reúso de efluentes sanitários na reposição de água no sistema de resfriamento. PARÂMETROS Eficiência CFS % Eficiência
CFS + FAC % Turbidez NTU 25,0 79,1 Condutividade µS/cm 6,7 31,1 Alcalinidade total ppm 89,1 90,5 Dureza total ppm 27,7 39,9 Cálcio ppm 28,4 70,2 Magnésio ppm 26,0 38,1 Cloretos ppm - - Sílica ppm 33,3 75,0 N-NH3 ppm 86,3 86,3 N-total Kjeldahl ppm 12,1 12,1 Fósforo total ppm 24,7 24,7 Ferro ppm 33,3 33,3 DQO mg O2/L 48,9 48,9 DBO mg O2/L 61,8 63,4 * Obs.: CFS: coagulação/floculação/sedimentação FAC: filtro de areia e carvão Mancuso (2003) sugere para a remoção de compostos fosforados, e redução de matéria orgânica, o processo físico-químico de coagulação, floculação, sedimentação, com o adicionamento de cal, sais de alumínio, sais de ferro e polímeros. Para reúso em sistema de resfriamento, o adicionamento da cal, apesar de reduzir a concentração de fósforo, dureza de cálcio, sólidos em suspensão e turbidez, altera o pH da água tratada, elevando seu índice e exigindo um tratamento complementar de recarbonatação. Tal processo somente é considerado viável em estações de grande porte (vazão aproximada de 0,2 m3/s). A aplicação de sulfato de alumínio é recomendada antes, durante e após o tratamento secundário, sendo mais efetiva a remoção de fósforo nas aplicações durante e após o tratamento biológico (remoção de ortofosfatos).A relação em peso de 1,5 a 2,0 unidades de alumínio para cada unidade de fósforo, em termos de dosagem, atingem redução de fósforo entre 85% e 95% . Para a mesma finalidade, seriam necessários cerca de 10 mg/L de sais de ferro para a remoção de fósforo (Mancuso 2003). Grull, Blum e Mancuso (2003) ao realizarem um estudo de caso de reúso de água em lavanderia de roupas hopitalares, verificaram que dentre os coagulantes empregados nos ensaios de tratabilidade (policloreto de alumínio, sulfato de alumínio e cloreto férrico), o sulfato de alumínio foi o que apresentou melhores resultados de qualidade do efluente tratado. Argumentam ainda que, o emprego de sais de ferro no tratamento de água para reúso não é recomendável, considerando-se a possibilidade da complexação de sais de ferro com compostos orgânicos e inorgânicos do efluente bruto. Em 1973, o sistema de geração de energia elétrica do Texas, Estados Unidos, era composto por aproximadamente 151 estações e subestações, divididas em 39 localidades (Drew 1973). Nessas estações, desde sua implantação até os dias atuais, a maior preocupação é o abastecimento de água para o sistema de resfriamento. Parte das estações realizam o resfriamento, recirculando os efluentes em corpos d´água, e em parte se utilizam de torres de resfriamento. No primeiro caso, o próprio
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corpo receptor se encarrega do tratamento do efluente gerado, dissipando e absorvendo as cargas de sólidos, matéria orgânica, entre outros. Ladd e Terry (1973) apresentaram um fluxograma de tratamento de efluentes adotado na estação de energia elétrica Nichols, localizada em Amarillo, Texas, em função do aumento da geração de energia e consequente aumento da demanda de água.O tratamento baseia-se no tratamento convencional de efluentes pelo processo de lodos ativados, com aeração prolongada, seguido por lagoa facultativa, adicionamento de cal, neutralização de pH com ácido sulfúrico e reúso em torres de resfriamento. Os efluentes das torres (purgas) são armazenados em reservatórios (lagoas) e destinados à irrigação.
Na subestação Furnas de Ibiúna, objeto da presente pesquisa, existe a represa de captação de água, abastecida pelo ribeirão Sarassará, como mencionado anteriormente. Uma possibilidade de reúso envolveria o tratamento terciário dos efluentes do tratamento biológico e reversão da água de reúso à represa, possibilitando uma diluição do efluente tratado, continuidade do tratamento na represa (processos naturais de biodegradação, autodepuração, incorporação de nitrogênio e fósforo por macrófitas – aguapés existentes na represa) e novo tratamento da água de reúso pela Estação de Tratamento de Água de Furnas, através de tratamento convencional de água.
O projeto de implantação do tratamento terciário através misturador com chicanas (para adição de cloro, com o objetivo de remover nitrogênio, ou outros produtos destinados ao controle do fósforo), seguido de lagoa de maturação foi concluído em fevereiro de 2004. Para que fosse possível a completa avaliação da eficiência do tratamento terciário que permitisse a reversão da água de reuso para a represa de captação, foram realizadas análises físico-químicas e biológicas complementares, quanto aos parâmetros pH, DBO, DQO, Óleos e graxas (substâncias solúveis em N-hexana), Nitrogênio Amoniacal, Nitrogênio total kjeldahl, Fósforo e contagem de ovos de Helmintos. (Tabela 17 ).
Seria muito proveitoso o desenvolvimento de um estudo mais aprofundado sobre a autodepuração dos corpos receptores, com a utilização de cálculos específicos de modelagem matemática de simulação dos fenômenos naturais, os quais poderiam auxiliar na compreensão dos mecanismos de transporte, advecção, difusão e diluição, interação com os sedimentos do solo (fundo da represa), efeitos da temperatura e dados meteorológicos, interação com fatores físico-químicos, bioquímicos e biológicos da água da represa (Eiger 2003).
TABELA 17 - Caracterização dos efluentes tratados da Subestação de Furnas Centrais Elétricas S/A – Ibiúna. (dados de março 2004). Parâmetros Lagoa de maturação I Lagoa de maturação II Eficiência do
tratamento complementar (lagoa II) %
pH 9,5 8,6 - Nitrogênio amoniacal mg/L NH3 0,73 0,26 64 % Nitrogênio Total kjeldahl mg/L 6,60 2,10 68 % Fósforo Total mg/L PO4 3- 3,77 0,94 75 % DQO mg O2/L 52,59 52,10 0,93 % DBO mg O2/L 27,69 20,49 26 % Óleos e graxas (subst. Solúveis em N-hexana) mg/L
17,90 15,30 14,5%
Contagem de ovos de Helmintos nº de ovos/L)
0 0 -
Riscos ambientais e operacionais do reúso
Os resultados de análise do rio Sarassará, a montante da captação da subestação e à jusante
do ponto de lançamento dos efluentes tratados, demonstraram que o efluente mesmo tratado, apresenta certa contribuição na alteração das características do rio, quanto aos parâmetros sólidos totais dissolvidos, condutividade elétrica, alcalinidade total, dureza total, sílica, cloretos, nitrogênio amoniacal, nitrogênio total Kjeldahl, fósforo, DQO e coliformes fecais. Tais resultados seriam similares aos obtidos a partir da reversão do efluente tratado, na represa, considerando-se o local de lançamento do efluente e a possibilidade de diluição do mesmo. Quanto ao parâmetro toxicidade, não foram constatadas manifestações de toxicidade nas águas do rio Sarassará, tanto à montante como à jusante da subestação, indicando que apesar da utilização de produtos biocidas, os mesmos não permanecem na forma de residuais nas águas. Na tabela 18 encontram-se listados alguns dos aspectos, impactos e riscos associados ao reúso de água na subestação de Furnas. Quanto aos impactos ambientais, pode-se verificar a ocorrência de floração das algas da represa e da lagoa de polimento, em função da presença de nutrientes, como o fósforo e o nitrogênio. Outros impactos associados à riscos ambientais seriam: acúmulo de lodo na lagoa, contaminação dos sedimentos de fundo, vazamentos de produtos e contaminação do solo e da água. Para controle de tais riscos foram listados os mecanismos de
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controle e a magnitude do risco. Quanto aos riscos associados à saúde/segurança no trabalho, verificam-se os riscos de contaminação da água potável, em casos de anomalias na distribuição da água de reúso e falta de identificação das linhas hidráulicas. Outro risco estaria associado à manipulação de produtos químicos pelos operadores da ETA/ETE, os quais estariam expostos à substâncias tóxicas, irritantes ou corrosivas, caso não estejam utilizando EPIs, ou não tenham treinamento adequado para exercer certas atividades.
Com relação ao reúso de água das torres de resfriamento, cabe salientar alguns aspectos de interesse na área de saúde. As análises referem-se à contagem de bactérias totais e contagem microbiológica de fungos, em termos de unidades formadoras de colônias (UFC)/mL de amostra. Os resultados para bactéria heterotróficas esteve dentro do limite máximo de 6,0 x 104 , em oito dos doze sistemas, enquanto que esteve acima do limite adotado pela subestação, em quatro sistemas de resfriamento. Quanto à bactérias do grupo Coliformes fecais, o limite máximo sugerido pela USEPA (1992 apud Blum 2003) é de 200 UFC/100 mL, considerando-se um residual de cloro livre mínimo de 1 mg/L. Com relação à contagem de fungos, o limite para torres de resfriamento encontra-se entre < 1 UFC/mL e 10 UFC/mL (Furnas Centrais Elétricas 1984). Os resultados demonstraram que a contagem de colônias de fungos encontra-se dentro dos limites estabelecidos, não representando problemas em termos operacionais.
No entanto, as águas de reúso apresentam certos compostos que podem favorecer o crescimento e a proliferação de certos microrganismos, alguns dos quais com possibilidade de serem dispersos no ar, através das gotículas e aerossóis lançados na área externa das torres. Esses aerossóis e os respingos, denominados de água de arraste, podem transportar para o ar tais microrganismos, entrando em contato direto com operadores e trabalhadores do setor de manutenção que possuem acesso irrestrito às áreas do sistema de resfriamento. De maneira geral tais microrganismos não são patogênicos ao homem, no entanto, podem se tornar oportunistas e acarretar enfermidades respiratórias, caso venham a ser inalados. Os Coliformes totais, da mesma forma, não são patogênicos, possuindo apenas um gênero, E.coli , enteropatogênica, porém de veiculação hídrica através do contato oral-fecal.
A análise da ocorrência de riscos de contaminação do ar e transmissão de enfermidades aos operadores e trabalhadores depende do esclarecimento de certos fatores, tais como: identificação qualitativa das espécies presentes nas águas das torres, verificação da possibilidade de existência de agentes patogênicos, verificação da dose infectante do determinado agente patogênico, verificação do tempo de exposição dos operadores e trabalhadores aos respingos e aerossóis, verificação das possibilidades reais de arraste dos microrganismos para o ar, através dos respingos e aerossóis, confirmação das vias de exposição, entre outros fatores. De acordo com Nardocci (2003), a avaliação dos efeitos para a saúde humana depende também da dose efetivamente recebida pelo receptor. Nesta avaliação, verifica-se a relação dose-resposta, pois em muitos casos, o aumento da dose recebida acarretará uma resposta ampliada, em termos de severidade e incidência do efeito adverso à saúde humana. TABELA 18 – Aspectos, impactos e riscos associados ao reúso de água na subestação FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S/A Atividade Sit. Aspecto Impacto Escop
o Controle Magnitude
Tratamento Terciário do Efluente sanitário em lagoas
N A1-Reversão da água para a represa. A2-Geração de lodo.
Aumento da concentração de nutrientes na água e consequente floração de algas na represa. Acúmulo de lodo na lagoa.
MA MA
Remoção de nutrientes, monitoramento da água de reúso. Remoção do lodo, caracterização, desidratação e disposição final (adubo).
3 pessoas
AN A3 –Infiltração da água de reúso no reservatório de água de consumo humano.
Contaminação da água de consumo humano.
MA SST
Sistema duplo de distribuição, Sinalização Das linhas hidráulicas, Monitoramento diário.
200 pessoas
Adição de Produtos químicos à água de refriamento.
N A1 –Geração de efluentes líquidos.
Alteração da qualidade da água.
MA Coleta de respingos e resíduos de produtos. Caixa diluidora.
Pequena quantidade.
N A2-Vazamento de resíduos na estocagem dos produtos.
Contaminação de águas pluviais.
MA Coleta de resíduos em caixa diluidora, Envio à ETE.
Pequena quantidade.
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AN A3-Vazamentos de produtos.
Contaminação solo e água.
MA SST
Verificação das embalagens, controle de estoque, treinamento de pessoal
Pequena.
Make-up das torres com água de reúso
N A1-Respingos com produtos ou microrganismos.
Aerossóis e contaminação do ar.
MA SST
Monitoramento da qualidade da água de reúso, EPIs para funcionários, restrição de acesso às áreas das torres.
5 pessoas.
N A2- Geração de efluentes líquidos mais concentrados.
Alteração da qualidade da água.
MA SST
Monitoramento da qualidade da água de reúso, EPIs para funcionários, restrição de acesso às áreas das torres.
5 pessoas.
N A3-Acúmulo de lodo nas torres.
Redução da eficiência de troca térmica.
MA Monitoramento da qualidade da água, limpezas periódicas das bacias das torres, aumento das purgas.
Pequena
Reservatório da água de reúso em represa
AN A1- Captação de água por agricultores das proximidades.
Contaminação da água de uso agrícola.
MA SST
Sinalização da área de entorno, disposição de barreiras para controle da captação.
Média.
Sit.: situação: N: normal; NA: anormal. Mag.: magnitude. Escopo: MA: meio ambiente; SST: saúde/segurança no trabalho.
De acordo com Crook, Okun e Princince (1994) certos microrganismos patogênicos podem estar presentes em grandes concentrações nas fezes ou na urina humana, mas podem ser considerados de pequeno risco à saúde pública quando presentes nos efluentes e mesmo no ambiente, o qual apresenta condições desfavoráveis ao desenvolvimento de certos organismos. A dose infectante de E. coli enteropatogênica encontra-se entre 106 e 1010, enquanto que para Giárdia lablia a dose é inferior a 10 indivíduos isolados. Não basta que os organismos estejam presentes na água de reúso, mas o fator concentração e tempo de sobrevivência dos organismos patogênicos na água tornam-se relevantes na análise do risco de enfermidades. Crook, Okun e Princince (1994) mencionando outros autores, afirmam que a concentração de patogênicos nos aerossóis depende de sua concentração inicial na água do efluente (água de reúso) e eficiência da formação dos aerossóis e de sua dispersão no ar. Assim, a possibilidade da ocorrência de enfermidades respiratórias ainda encontra-se na dependência do volume de aerossóis inalados, da capacidade de penetração dos aerossóis no sistema respiratório (capacidade de atravessar várias barreiras: pêlos das fossas nasais, muco, etc), tamanho das gotículas de água e capacidade de dispersão das gotas sob condições de vento e temperatura do ar favoráveis. Gotículas menores que 2µm podem penetrar rapidamente no sistema respiratório, transportando patogênicos diretamente para os alvéolos pulmonares. Certos microrganismos conseguem sobreviver nas gotículas dos aerossóis, por mais tempo que os indicadores de contaminação (enterovírus e Salmonella sobrevivem por mais tempo quando comparados às bactérias do grupo coliforme). Estudos sobre o reúso de água na agricultura verificaram que foi possível encontrar bactérias do grupo coliformes em gotículas de aerossóis que foram arrastadas pelo vento (1,5 m/s), entre 90 a 130 metros de distância do ponto de irrigação (Crook, Okun e Princince 1994).
Com relação aos riscos associados à água de reúso em sistema de resfriamento, cabe salientar que a bactéria Legionella pneumophila, causadora da Doença dos Legionários, encontra-se me sistemas de resfriamento, torres e equipamentos de ar condicionado central (Crook, Okun e Princince 1994). Nestes ambientes do sistema de resfriamento a Legionella pneumophila encontra condições favoráveis à sua proliferação, podendo aumentar sua concentração nas águas de reúso das torres e aumentar os riscos à saúde pela inalação dos aerossóis contendo tais bactérias. No entanto, a concentração desses microrganismos tende a ser reduzida através do tratamento adequado da água de reúso e controle interno da formação de lama e biofilme, com produtos biocidas.
A análise da dose-resposta encontra-se na dependência de estudos epidemiológicos e experimentais, que confirmem os dados quantitativos quanto às doses, as vias efetivas ou rotas de contaminação e os intervalos de exposição nos quais o risco seja significativo (Nardocci 2003).
Na subestação Furnas Centrais Elétricas de Ibiúna, SP., foi realizado o levantamento epidemiológico da ocorrência de enfermidades do sistema respiratório entre os operadores que semanalmente encontram-se nas proximidades das torres de resfriamento e que portanto, estariam sendo caracterizados como população de risco. Do total de cinco operadores que permanecem cerca de 2h/dia, em dias alternados, num total de 10 h/mensais, em contato direto com a água das torres, não foram notificados casos de afastamento ou de tratamento de enfermidades relacionadas ao sistema respiratório, no centro de atendimento médico da subestação, no período correspondente aos últimos cinco anos de serviços contínuos. Cabe ressaltar que os cinco operadores tem trabalhado neste serviço específico há mais de dez anos. Pode-se ressaltar que o levantamento dos riscos associados ao reúso necessitaria do esclarecimento de outros fatores, não abordados no presente estudo, como a presença de organismos persistentes ou resistentes aos métodos de desinfecção, nas águas de reúso (tais como ovos de helmintos, Cryptosporidium sp. e cistos de Giárdia sp. , organismos resistentes à cloração).
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Foram entrevistadas cinco famílias que possuem terrenos no entorno da subestação de Ibiúna, SP. Das famílias visitadas, todas se abastecem de água subterrânea, não fazendo uso da água da represa de Furnas. A água subterrânea é captada de poços artesianos (profundidades médias entre 150 m e 200 m) em quatro residências, e um poço raso ou cacimba (30 metros) em uma das casas.Todas as cinco famílias utilizam água subterrânea para irrigação de hortaliças e consumo humano. As residências não são atendidas por sistema de coleta e afastamento de águas residuárias, sendo essas dispostas em fossas sépticas. Em uma das residências o distanciamento da fossa e do poço de água não respeitou a recomendação do Centro de Vigilância Sanitário, de distanciamento mínimo de 25 a 30 metros.Os terrenos vizinhos localizam-se distantes da subestação, cerca de 3 a 5 km.na presente pesquisa não foi realziado estudo das possibilidades de dispersão dos aerossóis das torres nos terrenos vizinhos, para se verificar os riscos de contaminação microbiológica.
CONCLUSÕES
Os sistemas de geração e conversão de energia elétrica consomem elevada vazão de água e sua subsistência, operação, manutenção e ampliação encontram-se diretamente relacionadas com as possibilidades de fornecimento de água de boa qualidade para o resfriamento de equipamentos;
os projetos de ampliação do sistema de geração e conversão de energia elétrica de nosso país devem avaliar as possibilidades do emprego de água de reúso nos sistema de resfriamento, mais especificamente nas torres, da mesma forma como vem sendo empregada nas estações e usinas de energia de outros países. A adoção de água de reúso ampliaria as possibilidades de instalação desse tipo de empreendimento, até mesmo em localidades que não disponham de fontes seguras de abastecimento de água, com relação à qualidade e quantidade;
O tratamento físico-químico baseado nos processos de coagulação, floculação e sedimentação apresentaram resultados satisfatórios para a redução dos parâmetros condutividade, dureza total, sílica, entre outros, adequando os efluentes sanitários secundários ao reúso em torres de resfriamento, considerando-se a possibilidade de reversão da água de reúso à represa de captação de Furnas;
o reúso de água em torres de resfriamento ( a partir do efluente tratado da ETE) possibilita uma redução da captação de água superficial em termos de 25%, tornando cerca de 5.000 m3/mês de água disponível para usos mais nobres (consumo humano, etc.);
a remoção de compostos fosforados e nitrogenados pode ser realizada através de processos físico-químicos e biológicos combinados, apresentando uma eficiência entre 52% e 68%;
de acordo com informações obtidas na subestação, o processo de tratamento neste caso pode ser adotado em outras subestações conversoras, salvo algumas adaptações em termos de vazão e qualidade do efluente gerado a ser tratado para reúso de água.
RECOMENDAÇÕES
O aumento do número de projetos de reúso de águas industriais encontra-se na dependência de dois fatores importantes: o estabelecimento de padrões legais nacionais para água de reúso industrial, e a realização e divulgação de estudos epidemiológicos a respeito dos riscos associados ao reúso de água industrial. Tais fatores possibilitariam a escolha de processos e operações unitárias de tratamento, considerando-se a eficiência operacional e a segurança dos trabalhadores, tendo em vista a proteção à saúde pública. Considerando-se todos os dados e informações de literatura consultados, recomenda-se: priorizar os estudos e projetos de pesquisa na área de reúso industrial, segmento este considerado grande consumidor de águas naturais.
Quanto ao reúso em sistemas de resfriamento, torna-se necessário o aprofundamento dos mecanismos de controle dos parâmetros condutividade elétrica, sem o emprego de produtos químicos, em processos de baixo custo. O aprofundamento de estudos de pesquisa sobre a capacidade de autodepuração, os cálculos de modelagem matemática de simulação dos fenômenos naturais poderiam auxiliar na decisão sobre a disposição de água de reúso em reservatórios naturais (represas, lagos) e suas implicações quanto à manutenção de parâmetros confiáveis para reúso em sistemas de resfriamento. Da mesma forma, a caracterização das algas e bactérias presentes nas águas das torres e a correlação entre sua concentração e a dose-resposta, bem como dados mais concretos sobre a infectividade de certos organismos poderá futuramente, auxiliar na escolha dos tipos de tratamento a serem adotados para os efluentes, visando o reúso de água em torres, sem o comprometimento da saúde dos operadores.
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