Comparação econômica entre sistema de      
   disposição oceânica e sistemas convencionais,
 
      publicada na Revista do CREA-RJ
      revista nº 77,Jun/Jul-2009




                                      "O uso de emissários submarinos
                       em cidades pequenas"


Até há pouco tempo, quando alguém ouvia falar de disposição oceânica de esgotos sanitários com utilização de emissário submarino, vinha-lhe logo à mente grandes cidades e valores da ordem de milhões de dólares.
No entanto, com o aparecimento dos tubos de PEAD e as novas técnicas de assentamento da tubulação do emissário no leito do mar, essa associação mental deixou de existir.
Hoje, pequenos municípios podem ter tratamento sanitário com o uso de emissário submarino. O custo de implantação para emissário de pequeno porte é bastante reduzido devido principalmente à possibilidade da tubulação poder repousar diretamente sobre o leito oceânico sem preparo prévio. Além disso, ela flutua e pode ser rebocada em longas seções pré-montadas até o local de implantação.
Para comparar os custos entre emissário submarino e os tratamentos convencionais aplicou-se o Sistema de Disposição Oceânica de Esgotos Sanitários, utilizando tubulação de plástico  PEAD (Polietileno de Alta Densidade), em Grussaí, balneário do município de São João da Barra, Estado do Rio de Janeiro. Os sistemas convencionais  considerados foram: lodo ativado por batelada – LAB; e RAFA - reator anaeróbio com fluxo ascendente - mais reator rotativo (biodisco).

Bases técnicas utilizadas
Vários mecanismos controlam as características de diluição de um emissário submarino e usualmente se consideram três fases: a diluição inicial, que ocorre durante os primeiros minutos ao sair o efluente do emissário e subir na coluna d’água recipiente; o transporte e a dispersão horizontal do campo de efluente; e as reações cinéticas que ocorrem nas águas do mar. Roberts et all (1989) desenvolveram um modelo (RSB) que permite estimar a diluição inicial para diferentes estruturas de correntes, com ou  sem estratificação. A dispersão horizontal e transporte são funções de correntes locais e da dispersão turbulenta. Brooks (1960) desenvolveu um modelo que caracteriza adequadamente estes processos para estimar a dispersão horizontal.
Um modelo simples logarítmico da mortalidade bacteriana (Chick) faz uma estimativa adequada do desaparecimento dos coliformes para fins do projeto dos emissários submarinos.
Os dados oceanográficos devem ser obtidos em duas fases: a primeira, durante a execução do projeto, e
a segunda, após sua construção, para obtenção dos dados necessários para o monitoramento ambiental.
Esses dados são referentes à batimetria, ao solo marinho, aos estados do tempo, aos ventos; às marés, às correntes marinhas, às temperaturas e salinidades da água do mar, às ondas e ao decaimento bacteriano.
Estabilidade do emissário
A estabilidade do emissário submarino no fundo da mar é alcançada através da adequada ancoragem e esta é determinada sob duas condições.
A primeira consideração é o lastro necessário para evitar a flutuação e prevenir o movimento horizontal devido às correntes marinhas e às ondas nas áreas fora da zona de arrebentação. A segunda é prevenir o movimento da tubulação dentro da zona de arrebentação durante as piores condições de uma tormenta.
Nesta zona, muitas vezes chega a ser necessária a construção de um píer, em lugar da ancoragem especial.
Durante o estudo de caso, para estabilização do emissário, verificou-se que a praia de Grussaí apresenta condições muito interessantes para utilização de tubulações  submersas, devido ao fenômeno da refração. A inclinação do leito do mar é aproximadamente 1% em uma extensão de mais de 3,0 km. As curvas de nível do
fundo do mar são retas e paralelas à linha de costa.
Quando a profundidade começa a ser menor que a metade do comprimento da onda, diz-se que as ondas começam a sentir o fundo. Em Grussaí esta ação já se faz sentir a 2.800 m da linha de costa; quando se aproximam de águas rasas, as ondas se orientam
para permanecerem paralelas à linha de costa. Como o emissário tem um comprimento relativamente pequeno e está em posição perpendicular em relação à praia, quando as ondas chegam na tubulação, já estão totalmente influenciadas pela topografia existente,
percorrendo toda a extensão do emissário perpendicularmente a ele. As forças de interesse no caso, além da referente à boiância, ao seu peso submerso e à resistência por atrito que atuam sobre o emissário, são as referentes às ondas (fluxo das ondas) e às correntes marinhas.
Para verificar a estabilidade do emissário em relação às forças devido às ondas onde a profundidade for menor que a metade do comprimento da onda, principalmente na
zona de arrebentação, deve-se saber os valores extremos dessas forças que se originam de ondas não quebrando e de ondas quebrando. Essas forças são: Força de inércia (Fi), Força de arrasto (Fa); e Força de elevação (Fe) A força provocada pelas correntes
pode ser dividida em dois componentes: força de arrasto e força de elevação. A magnitude dessas forças depende principalmente da velocidade da corrente, diâmetro do tubo, densidade da água do mar e da distância do tubo ao fundo do mar.
As características do Sistema de Disposição Oceânica dimensionado são as seguintes:   
     comprimento do emissário: 1300 m;
     diâmetro da tubulação: 250 mm;
     vazão máxima: 38 l/s;
     altura da chaminé de equilíbrio: 8,50 m;
     profundidade do difusor:12 m ;
     comprimento do difusor:12 m ;
     nº de orifícios:6 ;
     diâmetro do orifício:8 cm;
     peso dos blocos de ancoragem:198 kg;
     espaçamento dos blocos na zona de arrebentação: 3 m;
     espaçamento dos blocos na zona fora da arrebentação: 5 m;
     estratificação: variação de 1 kg/m3 em 12 m;
     zona de recreação:300 m;
     zona de arrebentação: 200 m;
     velocidade da corrente:0,21 m/s, em90% do tempo.
O monitoramento das águas costeiras, complementados pelos estudos de modelagem da pluma dos emissários, é uma ferramenta importante para o gerenciamento ambiental.
Além do plano de monitoramento, é necessário um plano emergencial (plano de contingência) para produtos químicos, resíduos sólidos e rompimento de tubulação.
Os resultados obtidos (confira tabela) mostram que o Tratamento de Esgoto: (RAFA+ reator rotativo) apresenta um custo total de R$ 2.147.000,00, contra um custo total
bem inferior da Disposição oceânica com emissário submarino: de apenas R$ 991.370,00.


Valores 2008.

Obs: Com emissário os custos podem ser bem menores se a implantação ocorrer na “janela
do mar” (dias com mar mais calmo)

Autor: Engenheiro Sergio de Freitas





 
 
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