Disponível num instante, basta abrir a torneira para que a água comece a jorrar sem esforço para o lavatório, quer pretenda beber, cozinhar ou tomar banho. Este simples jato de água é suficientemente abundante para ser considerado seguro para consumo sem qualquer tratamento adicional, como a fervura ou a filtração. Mas já alguma vez parou para pensar em como é que este jato de água chega à sua casa?
Os lagos, os rios e os aquíferos subterrâneos contêm água no seu estado bruto, o que pode parecer apelativo à primeira vista, mas está longe de ser adequada para consumo humano ou para ser devolvida à natureza, a menos que seja submetida a procedimentos de tratamento. É aqui que as estações de tratamento de água garantem a preservação da saúde dos cidadãos, ao mesmo tempo que protegem a região. Como tal, revestem-se da máxima importância no que diz respeito à saúde pública e à proteção ambiental.
Introdução aos processos das estações de tratamento de água
Uma estação de tratamento de água é uma instalação especializada onde a água é submetida a vários processos para remover contaminantes, de modo a torná-la segura para consumo. No caso da água potável, o produto final deve ser potável, ou seja, seguro para consumo. No caso das águas residuais, o objetivo é tornar a água utilizada em residências, empresas e indústrias suficientemente limpa para ser descarregada com segurança em rios, lagos ou no oceano, reduzindo assim significativamente qualquer dano potencial ao ambiente. Embora estas etapas, no que diz respeito à tecnologia utilizada, dependam da qualidade da fonte de água, o princípio fundamental permanece constante.
Estes sistemas incluem redes complexas e interligadas de reservatórios, condutas, dispositivos de filtragem, dispositivos de dosagem de produtos químicos, bombas e sistemas de controlo. O sucesso de cada etapa depende do equilíbrio preciso entre o caudal de água, a dosagem de produtos químicos, as reações e os tempos de filtragem. Todos estes elementos contribuem em conjunto para um único objetivo: alcançar o equilíbrio sem que se verifiquem avarias em nenhuma das componentes.
Passo 1: Explicação sobre a coagulação e a floculação
Um dos primeiros passos no tratamento da água bruta destina-se, normalmente, a eliminar as pequenas partículas que não conseguem sedimentar por si próprias. Trata-se da coagulação e da floculação.
Imagine água não tratada que contenha partículas minúsculas de solo e materiais orgânicos em suspensão. Estas partículas apresentam frequentemente uma ligeira carga elétrica negativa, o que faz com que se repelem entre si e permaneçam em suspensão. No tratamento da água, é a adição de coagulantes — tais como sais com carga elétrica positiva, como o sulfato de alumínio (alúmen) — que transforma a água. Estes coagulantes neutralizam as cargas negativas das partículas, permitindo que estas se precipitem em conjunto.
Após reduzir a velocidade de mistura para garantir que os flocos não se desfaçam e se evite a formação de sedimentos, é possível gerar aglomerados macios com dimensões suficientes para serem distinguidos a olho nu. Estes aglomerados, denominados ‘flocos’, podem ser facilmente removidos durante a filtração ou outros processos de lavagem induzidos. As condições ideais para uma adição eficiente do coagulante e um controlo fiável da mistura resultam na formação de aglomerados resistentes que são facilmente recuperáveis em fases posteriores.
Passo 2: Sedimentação para remoção de sólidos
O passo seguinte após a formação dos flocos consiste em fazer com que o interior do equipamento de tratamento de água realize movimentos suaves e intermitentes, o que resulta num movimento de balanço suave que permite a sedimentação, também conhecida como clarificação; esta é a fase ideal para eliminar o excesso de água.
A água que contém os flocos é encaminhada para grandes tanques de sedimentação tranquilos. Os flocos beneficiam agora da ação da gravidade. Uma vez que os flocos são mais densos do que a água que os rodeia, afundam-se progressivamente até ao fundo do tanque, acumulando-se numa camada de lamas. Na parte superior encontra-se água com muito menos impurezas, designada por sobrenadante, que sai do tanque e segue para a fase seguinte do tratamento.
A sedimentação elimina de forma contínua a maior parte da turbidez e da carga de sólidos em suspensão da massa de água. O lodo depositado na superfície do fundo é extraído periodicamente da bacia para posterior tratamento ou eliminação. Esta transferência da água sobrenadante para o tanque seguinte, ao mesmo tempo que se controla a remoção do lodo, requer métodos precisos e sem obstruções para gerir o fluxo de fluido sem perturbar o processo de sedimentação nem criar bloqueios. A remoção eficiente de sólidos depende do controlo ótimo da água que entra e sai destes tanques.
Passo 3: Filtragem para garantir a limpidez da água
Algumas partículas minúsculas, juntamente com alguns microrganismos, continuam presentes após a sedimentação. A filtração irá remover eficazmente essas impurezas, garantindo que a água fique o mais limpa e límpida possível.
Um filtro é uma barreira composta por vários materiais através da qual a água é filtrada. Os tipos de filtração mais comuns incluem:
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Filtração por membrana: Estes métodos utilizam membranas semipermeáveis com orifícios minúsculos, chamados poros, para filtrar a água. Incluem a microfiltração (MF), a ultrafiltração (UF), a nanofiltração (NF) e a osmose inversa (RO). Cada um destes métodos remove partículas mais pequenas, agentes patogénicos, sólidos dissolvidos e até iões. De entre todos os métodos, a filtração por membrana é a tecnologia mais avançada quando se pretende obter água extremamente pura.
À medida que a água é filtrada, as partículas em suspensão e os microrganismos ficam retidos no meio filtrante, bem como na superfície das membranas. Os filtros podem ser limpos, mas apenas após se ter verificado uma acumulação. A limpeza dos filtros é efetuada através de retrolavagem, processo em que se bombeia água limpa no sentido inverso através do filtro para remover o material acumulado, que é posteriormente tratado ou eliminado.
O controlo da circulação pode ser definido como o controlo dos percursos da água, o que é essencial durante o processo de filtração. É necessário direcionar a água através de determinados leitos filtrantes, manter determinadas caudais, iniciar ciclos de retrolavagem e encerrar as unidades para manutenção. Todas estas atividades requerem o controlo da água e, sem um controlo preciso, os sistemas de filtração não podem funcionar de forma fiável nem eficiente.
Passo 4: Desinfeção para garantir água potável segura
Garantir que a água potável seja segura requer várias etapas, mas talvez a mais importante seja a desinfeção. Embora a filtração possa ser eficaz, ameaças como vírus, parasitas e bactérias podem continuar presentes. Estes microrganismos representam um sério risco para a saúde se estiverem ativos, razão pela qual se recorre à desinfeção, concebida especificamente para os neutralizar e eliminar.
| Método de desinfeção |
Princípio |
Vantagens |
Desvantagens |
Notas |
| Cloração |
Oxidação química |
Eficaz, relativamente económico, proporciona proteção residual nas tubagens |
Pode dar origem a subprodutos da desinfeção (DBPs), problemas de sabor/odor e requer um manuseamento cuidadoso |
O mais utilizado a nível mundial. |
| Desinfeção por UV |
Físico (radiação de luz UV) |
Eficaz contra uma vasta gama de agentes patogénicos, sem resíduos químicos, sem produtos de decomposição do água (DBPs) |
Sem proteção residual nas tubagens, a turbidez pode reduzir a eficácia |
Frequentemente utilizado em conjunto com o cloro para garantir uma proteção residual. |
| Ozonização |
Oxidação química (ozono) |
Desinfetante muito potente, eficaz contra agentes patogénicos resistentes ao cloro, reduz o sabor e o odor |
Sem proteção residual, custo elevado, meia-vida curta, requer produção no local |
É frequentemente utilizado como desinfectante primário, seguido de cloração para obter um efeito residual. |
A desinfeção pode ser realizada através de vários métodos, sendo que a origem da água, a par da regulamentação em matéria de custos, determina qual deles deve ser utilizado. É comum combinar vários métodos quando se procede à desinfeção.
Independentemente do método, para se conseguir uma desinfeção eficaz é necessário um controlo meticuloso, quer da dose de desinfectante aplicada nos métodos químicos, quer do tempo de contacto da água com o desinfectante noutros métodos. Um tempo de contacto muito curto, aliado a uma quantidade insuficiente de desinfectante, permitirá a sobrevivência de alguns agentes patogénicos, enquanto uma quantidade excessiva de desinfectante químico causará problemas de sabor e odor, para além de outros subprodutos nocivos. Para garantir a segurança microbiana, a água da estação de tratamento deve ser segura; a água quimicamente segura deve estar isenta de microrganismos, pelo que é necessário controlar o caudal que passa pela unidade de desinfeção, bem como a adição de produtos químicos. Este nível de precisão depende de sistemas de controlo robustos e rápidos.
O papel crucial das válvulas no tratamento da água
Durante as várias fases do tratamento da água numa estação, incluindo a captação para pré-tratamento, a adição de produtos químicos na captação para tratamento avançado, a filtração, a desinfeção e a distribuição, a eletricidade desempenha um papel significativo e constitui a principal fonte de energia. Além disso, as bombas também são acionadas eletricamente. Um componente que muitas vezes não tem recebido a devida atenção, mas que desempenha uma função importante no controlo dos fluxos de água, são as válvulas, uma vez que controlam e gerem o fluxo de água. As válvulas são elementos essenciais que controlam e gerem o fluxo de água, produtos químicos, ar e até mesmo lamas no interior da complexa rede de tubagens da estação.
As várias funções que as válvulas desempenham:
| Função da válvula |
Descrição |
Importância no tratamento da água |
| Ligar/Desligar (Isolamento) |
Interromper ou reiniciar totalmente o fluxo para isolar secções de tubagem ou equipamentos. |
Indispensável para manutenção, reparações, desvio do sistema e isolamento de secções para limpeza ou inspeção. |
| Regulação do caudal |
Controlar a quantidade de fluido que passa pela válvula. |
É fundamental para manter caudais ideais nos processos de tratamento (por exemplo, filtração, tempo de contacto), uma dosagem precisa de produtos químicos e o controlo da pressão. |
| Controlo direcional |
Alterar o percurso do fluxo de fluido entre diferentes tubagens ou processos. |
Necessário para direcionar a água através de diferentes unidades de filtragem, gerir os ciclos de retrolavagem ou redirecionar o fluxo durante a manutenção. |
| Controlo da pressão |
Regulação da pressão no interior do sistema. |
É importante para proteger o equipamento, garantir um fluxo constante e otimizar o desempenho do processo. |
| Segurança/Proteção |
Prevenir o refluxo, aliviar o excesso de pressão ou funcionar como dispositivos de segurança. |
Previne a contaminação por refluxo, protege o equipamento contra a sobrepressão e garante sequências operacionais seguras. |
O papel das válvulas automatizadas nas estações de tratamento de água (equipadas com atuadores elétricos, pneumáticos ou hidráulicos) é de extrema importância. À medida que as estações são cada vez mais modernizadas e automatizadas para melhorar a eficiência, reduzir os custos operacionais e aumentar a fiabilidade, as válvulas de água têm de funcionar a um nível mais elevado. Os sistemas SCADA permitem o controlo remoto; e as válvulas automatizadas respondem instantaneamente aos sinais para ajustar o caudal, alternar percursos ou isolar secções, monitorizando e otimizando todo o processo de tratamento de água em tempo real.
A qualidade e a fiabilidade das soluções de válvulas assumem uma importância fundamental neste contexto. Uma válvula que não funcione corretamente pode causar um tratamento inadequado, utilização excessiva de produtos químicos, danos no equipamento e comprometer a segurança da água tratada. Estas válvulas destinadas ao tratamento de água requerem materiais altamente específicos, tais como resistência à corrosão, controlo preciso da dosagem de produtos químicos e um elevado nível de automatização para garantir a fiabilidade.
Ciente destes requisitos rigorosos de diversos setores, incluindo o tratamento de água, o processamento químico e a produção de energia, a Vincer tem-se consolidado no setor das soluções de válvulas automatizadas desde 2010. Para responder a estas necessidades, desenvolvemos uma gama completa de válvulas automatizadas, incluindo válvulas de esfera elétricas, válvulas borboleta elétricas, válvulas de gaveta elétricas e válvulas de controlo, de forma a satisfazer as rigorosas especificações das estações de tratamento de água em todo o mundo.
Devido à nossa ênfase na automatização, as nossas válvulas são concebidas para funcionar de forma fiável em qualquer sistema de controlo integrado. Com as nossas válvulas fabricadas a partir de matérias-primas de alta qualidade e elementos de vedação importados, garantimos que resistem aos meios agressivos e frequentemente corrosivos presentes no tratamento de água, mantendo ao mesmo tempo uma excelente resistência ao desgaste, tolerância a altas temperaturas e uma vida útil prolongada.
A Vincer responde a diferentes necessidades, quer se trate de uma válvula de porta elétrica robusta para isolar condutas de grande diâmetro, de uma válvula de esfera elétrica de precisão para a injeção precisa de produtos químicos, ou de uma válvula de controlo modulante para ajustar os pontos de regulação com base em informações em tempo real provenientes dos sensores.
Tratamento de águas residuais: uma visão geral essencial
Este artigo centrou-se nos principais aspetos da água potável, embora seja necessário mudar de tema e centrar-nos, por um momento, no tratamento de águas residuais. O tratamento envolve águas residuais provenientes de residências, estabelecimentos comerciais e até instalações industriais, onde a concentração de poluentes é significativamente maior do que a da água bruta de fonte. O objetivo aqui é garantir que a água seja tratada de forma a que, quando devolvida à natureza, não cause danos.
Embora as abordagens possam diferir no tratamento das águas residuais, parecem sempre girar em torno dos mesmos princípios fundamentais, colocando um ênfase adicional na decomposição biológica dos resíduos. Normalmente, algumas das etapas incluem o seguinte: tratamento preliminar, que inclui a crivagem e a remoção de areia; tratamento primário, que envolve a sedimentação; tratamento secundário, que inclui processos biológicos, tais como lamas ativadas ou filtros percoladores, seguidos de sedimentação secundária; e, se necessário, tratamento terciário, que inclui a desinfeção, juntamente com filtração avançada e remoção de nutrientes. Além disso, o tratamento de lamas é também um dos principais componentes das estações de tratamento de águas residuais.
Tal como nas estações de tratamento de água, as válvulas são uma parte essencial do sistema nas estações de tratamento de águas residuais. Estas gerem o esgoto que entra, controlam os processos de aeração (o ar permite uma melhor decomposição do material no tratamento biológico), controlam o fluxo de lamas entre tanques, controlam o fluxo através das diferentes unidades de tratamento e controlam o fluxo do efluente tratado. Além disso, a natureza agressiva das águas residuais, como os gases corrosivos, dificulta o controlo da conceção e dos materiais das válvulas. Para o bom funcionamento do sistema, as infraestruturas de águas residuais devem operar de forma segura, em conformidade com as normas e eficiente, o que torna essencial a utilização de soluções fiáveis de válvulas automatizadas. A gama de válvulas industriais da Vincer, concebida para condições adversas e controlo preciso, é também adequada para os desafios das aplicações de tratamento de águas residuais.
Conclusão: A importância da água potável
As modernas estações de tratamento de água constituem uma das maravilhas da engenharia contemporânea, sendo que a água passa por uma miríade de etapas diferentes, cada uma das quais exigindo competência científica para se obter o produto final. Só através da lavagem com produtos químicos e da neutralização de agentes biológicos é que a água pode cumprir as normas de segurança que uma estação de tratamento está apta a garantir.
Para além de um projeto de engenharia minucioso para o hardware e o software, existe ainda todo um ecossistema dentro das instalações. Há supervisores, operadores e auxiliares químicos para a separação e, claro, administradores. As válvulas de controlo automatizadas desempenham o papel de um marionetista, fazendo circular a força vital da fábrica e controlando o equilíbrio entre a pressão e a temperatura, cuja ausência causaria uma catástrofe para as unidades de manutenção dos sistemas estáveis, diretos e indiretos.
O acesso à água potável é uma necessidade humana fundamental e um pilar da saúde pública e da sustentabilidade ambiental. Compreender o funcionamento das estações de tratamento de água permite valorizar melhor este serviço vital e as tecnologias, como as válvulas de automação avançada, que o tornam possível, garantindo a disponibilidade contínua de água potável para as comunidades em todo o mundo.
