As estações elevatórias no setor da água são de dois tipos – para água potável e para águas residuais. No abastecimento de água, as estações elevatórias são necessárias quando a água é bombeada da fonte diretamente para o sistema ou quando há necessidade de aumentar a pressão quando há diferença insuficiente nos níveis de água nos sistemas de distribuição por gravidade. Dois tipos principais de bombas são usados nessas estações de bombeamento – turbina vertical e centrífuga. Os custos de capital para as estações de bombagem de abastecimento de água são elevados, mas o componente mais caro é a electricidade para accionar as bombas. Portanto, é importante que as unidades de bombeamento sejam de alta eficiência e que tenham manutenção adequada.
As estações de bombeamento de esgoto são usadas para facilitar o transporte por gravidade de águas residuais. O fluxo é alimentado e armazenado em um reservatório subterrâneo até atingir um nível pré-determinado. Em seguida, as bombas são ligadas e as águas residuais sobem através de um sistema de tubulação pressurizada, de onde são descarregadas em uma rede de esgoto por gravidade até chegar a um destino designado – geralmente uma estação de tratamento.
Estações elevatórias de abastecimento de água
Este tipo de equipamento está localizado próximo a uma estação de tratamento de água ou reservatório. A seleção do local é determinada com base nos resultados de um levantamento topográfico e análise de risco de inundação. Os principais factores que devem ser tidos em conta são a disponibilidade de fornecimento de energia, a acessibilidade para a realização de actividades de manutenção e operação, bem como o potencial impacto negativo nas instalações vizinhas.
Bombas, tubulações e equipamentos devem ser protegidos das intempéries. Em climas frios, as bombas e tubulações devem ser protegidas contra congelamento e, portanto, são normalmente instaladas em estruturas totalmente fechadas. Em climas quentes, parte do equipamento pode ser localizada ao ar livre, em recintos fechados, para protegê-lo da umidade e de outras condições adversas.
As bombas de reforço são usadas para aumentar a pressão local ou temporariamente. As estações de bombeamento hidrofóricas estão geralmente localizadas em locais remotos das principais estações de bombeamento, por exemplo, em áreas montanhosas onde são necessárias áreas de alta pressão, ou para acomodar picos de carga no sistema de distribuição.
Quando uma estação elevatória é adicionada a uma instalação existente, esta deve ser projetada de acordo com os planos e projetos relevantes, com base numa análise hidráulica geral do sistema. O dimensionamento de cada componente da rede de distribuição depende da combinação eficaz dos elementos principais – fonte de água, tanques de armazenamento, tubulações de água e bombas.
A localização da estação elevatória e da estrutura de captação de água, bem como as alturas e capacidades previstas, são os factores determinantes na selecção das bombas. A função da estação de bombagem no sistema de distribuição global também pode ter um impacto na determinação da capacidade.
A construção de uma estação elevatória de água só faz sentido quando a rede de distribuição é devidamente planeada, pois os custos de projeto especializado, materiais de construção, eletricidade e manutenção são elevados. Estas instalações são, portanto, muito caras e só constituem uma solução sustentável se a sua operação e manutenção puderem ser garantidas.
O controle das estações elevatórias pode ser manual ou automático. Para sistemas pequenos, recomenda-se o controle manual – o operador aciona as bombas e, com base na experiência acumulada, estima o tempo necessário para satisfazer as necessidades de pico dos usuários e para encher o tanque. As bombas são reiniciadas quando o nível da água no tanque cai abaixo de um valor pré-determinado. Com controle automático, as bombas são ligadas e desligadas por flutuadores ou por pressão, sem que o operador precise avaliar o tempo e a duração dos ciclos de bombeamento.
Estações elevatórias de esgoto
A construção de uma estação elevatória de esgoto em um local requer um levantamento minucioso da área a ser atendida para garantir que ela possa ser drenada adequadamente. A localização destas instalações é muitas vezes determinada pela tendência de desenvolvimento futuro da área específica. A estação de bombeamento deve ser construída de forma que não haja risco de inundação. As estações elevatórias de esgoto geralmente estão localizadas nos pontos mais baixos das áreas povoadas. Contudo, a escolha do local e a orientação de cada estação elevatória devem ser avaliadas individualmente em função dos seguintes critérios: topografia local (declive da superfície, presença de obstáculos superficiais e subterrâneos); proximidade de uma estrutura de esgoto existente/planeada; tamanho e tipo de estação de bombeamento; recursos relativos ao acesso para operação e manutenção, incluindo saúde e segurança do pessoal; impacto visual; disponibilidade de eletricidade; suscetibilidade do local a inundações; compatibilidade com estruturas vizinhas, etc. Destes, o factor mais importante é a susceptibilidade a inundações, pois está associada ao risco de graves problemas ambientais e de saúde humana – por exemplo, no caso de o esgoto chegar à superfície devido a um transbordamento do reservatório, ou no caso de uma falha do sistema no caso de um painel de controlo parcialmente/totalmente submerso. A inundação do local também pode levar à erosão em torno das estruturas construídas, particularmente em torno do reservatório e da câmara da válvula, ou causar sérios danos a componentes críticos, como o painel elétrico. Portanto, o projetista deve definir os níveis superiores do tanque coletor, da câmara de válvulas e da coluna que sustenta o quadro de distribuição para que essas estruturas não possam ser inundadas.
O número mínimo de tanques de recolha é dois, independentemente do volume de águas residuais bombeadas, para garantir a possibilidade de remoção de sedimentos acumulados num deles sem necessidade de parar o processo de bombagem. Essas estruturas devem ter formato cilíndrico para uma construção mais fácil e econômica. A altura mínima de trabalho do tanque de extração é de 0,8 m, e no caso de instalações maiores durante a construção, deverá ser prevista a possibilidade de agitação dos sedimentos com auxílio de bombas. O fundo do tanque de sucção é feito com inclinação em relação à tubulação de sucção das bombas >0,1.
Telas e trituradores são instalados em estações de bombeamento de esgoto para capturar objetos flutuando no esgoto e evitar o entupimento das bombas. Eles são colocados em um prédio separado próximo ao tanque de extração ou instalados nele.
Cada bomba nas estações de esgoto deve ter sua própria linha de sucção. Na maioria dos casos, as bombas são instaladas sem filtros e válvulas de retenção. Deve ser prevista uma inclinação ascendente de pelo menos 0,5% para a linha de sucção para evitar o risco de aprisionamento de ar. Caso a bomba fique naturalmente inundada, é necessário prever a colocação de uma válvula de corte na tubulação de sucção, que permitirá o isolamento da bomba durante as atividades de manutenção.
A tubulação de pressão é instalada acima das bombas, já que geralmente as estações elevatórias de esgoto são subterrâneas. As válvulas de retenção e de corte são instaladas em um trecho horizontal da tubulação de pressão, com suportes colocados sob todos os componentes da válvula e, se necessário, plataformas para sua manutenção. Para esvaziar a tubulação de pressão, válvulas de drenagem são instaladas em cada bomba e na tubulação comum. Periodicamente, as tubulações de sucção e pressão são lavadas com água técnica, que é encaminhada ao tanque de extração.
Na maioria das vezes, o sistema de estações elevatórias de esgoto está sujeito a monitoramento eletrônico. Sensores monitorizam o nível de águas residuais no reservatório e o arranque e paragem das bombas. Normalmente, este tipo de instalação é combinada com uma estação de tratamento e/ou uma rede de esgoto separada. Seus custos de construção, operação e manutenção são elevados.
