31 maio 2022

A Proteção da Rede Hídrica

Apesar de atual, a proteção da qualidade da água na rede hídrica para consumo humano é um tema que a CALEFFI vem a apresentar há mais de 30 anos, revelando o seu posicionamento contínuo na vanguarda da tecnologia e informação. 

Percebemos que a evolução da disponibilidade da água tem sido inversamente proporcional ao crescimento da população mundial, o que aumenta o stress em torno da sua importância. 

Um dos pontos de observação e latente interferência das Nações Unidas prende-se com a garantia da disponibilidade e gestão sustentável da água para todos. Aquilo que (entre outras “coisas”) percecionamos como garantido – água potável para consumo – não é uma realidade transversal, sendo que 1 em cada 4 pessoas não tem acesso a água potável de qualidade, segundo dados daquele organismo. Adicionalmente, podemos ainda relevar e perceber a importância atual deste recurso, até pelas disputas de enorme tensão geopolítica (por vezes bélicas) que ocorrem em várias zonas do globo terrestre. 

Tal status quo tem também levado à criação de princípios para a governança da água até porque, face ao referido anteriormente, se estima que 40% da população mundial vai viver em bacias hidrográficas sob pressão e que as necessidades de água desta população irão crescer em 55% até 2050, segundo a OCDE

Não se pode deixar de referir que as instalações hidráulicas atuais evoluíram de forma significativa, sejam as residenciais ou as comerciais/industriais, com mais inserção de aditivos na água, tendo em vista a sua proteção, operação ou mesmo aumento de eficiência energética dos sistemas. Tal introdução de aditivos também aumenta o grau de necessidade de proteção, pela mutação da categoria do fluido em questão, aumentando o nível de proteção que a instalação deve promover. 

O objetivo de qualquer sistema de distribuição de água sanitária é preservar a potabilidade e salubridade da água que transporta. Este tema já foi tratado em várias edições da Revista Hidráulica que abordam a desinfeção térmica das redes de distribuição de água quente sanitária e a sua manutenção, fora das condições de crescimento da bactéria da Legionella. Concentrámo-nos, depois, na utilização de materiais adequados ao problema da estagnação. 

Neste artigo, analisaremos especificamente as causas do refluxo e da poluição da rede nas distribuições normalmente utilizadas em instalações que alimentam habitações, escritórios ou unidades industriais. 

Há trinta anos, era um tema bastante desconhecido, embora a preocupação com o “refluxo de água” tenha a sua origem nos anos 40, com as primeiras normas nos EUA. Com efeito, o primeiro grande acidente ocorreu em Chicago, em 1933. 

A Poluição das Redes Hidráulicas

As redes hidráulicas de distribuição de água potável devem manter as características de potabilidade da água que transportam. A fim de garantir este requisito fundamental, é essencial que as redes sejam feitas de materiais adequados, e que se evitem as condições para o crescimento bacteriano e o depósito de incrustações.

Estes temas já foram aprofundados nos números 34 e 35 da Hidráulica. É ainda fundamental que as redes hidráulicas não sejam contaminadas por infiltração de agentes externos a partir de componentes sem vedação (tais como adaptadores e uniões ou microfissuras nas tubagens) ou por aspiração a partir de terminais ou redes de fluidos não potáveis. 

O primeiro tipo de poluição é facilmente combatido mantendo as redes a uma pressão mais elevada do que o ambiente circundante, de forma a que eventuais defeitos de vedação levem a uma fuga de água potável em vez de uma libertação de poluentes para a rede. Obviamente, isto preserva o aspeto higiénico da distribuição, mas expõe as redes a fortes perdas, sobretudo na ausência de uma manutenção atenta e precisa. 

Ao contrário do que se poderia pensar, o maior risco de poluição das redes de água potável está ligado à possível aspiração de água ou fluidos contaminados para a rede hídrica potável. Este fenómeno é definido como “retorno” ou “refluxo de poluentes”. Ocorreram vários incidentes deste tipo ao longo dos anos, em Itália. Alguns episódios foram inofensivos ou não afetaram a saúde das pessoas enquanto outros, pelo contrário, causaram danos graves aos utilizadores. 

Surpresa em Modena (Itália): torneira doméstica serve Lambrusco - 4 de março de 2020

Na manhã de 4 de março, alguns residentes de Settecani, uma localidade situada na província de Modena (Itália), tiveram uma surpresa definitivamente insólita. Em vez de água transparente, saía da rede pública uma substância vermelha. Não era água com ferrugem da canalização, mas vinho. Sim, leu bem, e o aroma não deixava margem para dúvidas. Tratava-se de Lambrusco Grasparossa, proveniente da adega cooperativa de Settecani. 

Tratou-se de uma pequena avaria que ocorreu num dos silos da adega. O vinho entrou nas condutas da rede pública em consequência do funcionamento irregular de uma válvula e, devido à pressão mais elevada relativamente à da água, começou a circular através da tubagem de água potável, acabando por chegar a algumas habitações próximas da adega. 

Poluição da água em Loria (Itália) — encontrado o responsável pelo incidente. A entidade gestora descobriu uma instalação de rega não em conformidade com as normas, pelo que a água potável se misturava com água não purificada - 4 de julho de 2013 

O proprietário da instalação de rega que poluiu a água de Ramon di Loria foi identificado e multado em 500 euros. 

Como resultado deste incidente, a aldeia foi atingida por disenteria e os residentes foram forçados a abastecer-se de água a partir de uma cisterna, e não mais pelas torneiras das suas casas. 

Agora, a entidade gestora da rede hídrica pública descobriu que a instalação, propriedade de um cidadão, não estava em conformidade com as normas, pelo que provocou a contaminação da água; terá sido uma válvula avariada a misturar água potável com água não purificada. 

A emergência em Ramon parece ter terminado, muito embora os habitantes tiveram de continuar a abastecer-se de água a partir da cisterna até pelo menos 8 de julho, para evitar novos contágios e contaminações. 

Assim, existem muitas razões pelas quais a água — em perfeitas condições à saída da estação de purificação — pode sofrer uma série de alterações durante a distribuição. Estas manifestam-se ao nível da composição e do sabor, sendo frequentemente ignoradas pelo utilizador final, que por vezes até é o responsável em caso de ausência de manutenção das instalações. É, por isso, essencial compreender as causas desta poluição e conseguir evitá-las. 

Refluxo de Poluentes

O refluxo de poluentes através das redes pode ocorrer por dois motivos. O primeiro deve-se à introdução de água de outras redes pressurizadas ligadas à distribuição de água potável. Neste caso, falamos de refluxo por contrapressão. Os casos típicos deste tipo de fenómeno são o refluxo a partir de instalações de aquecimento ou de redes anti-incêndio. Em ambos os casos, o refluxo ocorre num ponto — o chamado ponto de interligação — que coloca o fluido poluído em contacto com a rede de distribuição sanitária. A poluição ocorre quando o ponto de interligação carece de sistemas de proteção adequados e o poluente se encontra a uma pressão mais elevada do que a água potável. 

O segundo é causado na aspiração de água pelos terminais devido a uma depressão na rede. Estas depressões podem ocorrer por motivos de manutenção ou por consumos particularmente intensos em alguns segmentos da rede. Neste caso, falamos de refluxo por sifonagem. 

Refluxo por Contrapressão

O refluxo por contrapressão pode ocorrer quando existe uma ligação entre a rede de abastecimento de água potável e um sistema que contém água não potável ou outros líquidos poluentes, a uma pressão mais elevada do que a da rede de abastecimento. Estas ligações podem permitir a entrada de poluentes no sistema de distribuição de água potável. 

Os sistemas de pressurização das redes secundárias são a principal causa deste tipo de refluxo e podem ser encontrados em múltiplas situações. 

Instalações de aquecimento

Uma causa típica de refluxo deve-se ao facto de, nas instalações de aquecimento, existir sempre um ponto de reintegração da água. Se este não for protegido com os sistemas apropriados, é possível que, durante a fase de ativação das instalações, o aumento de pressão nos circuitos de aquecimento seja tal que cause uma transferência de fluido para a rede de alimentação. 

Poços Privados para Rega

A presença de poços privados para rega, indevidamente ligados às redes de distribuição sanitária, é outra das causas, igualmente comum, de refluxo por contrapressão. Se a bomba do poço gerar um aumento da pressão que exceda a da rede no ponto de interligação (e este não estiver protegido de forma adequada), a água não potável proveniente do poço pode fluir para a rede. Se o poço estiver contaminado, constituirá um grave perigo sanitário para todos os pontos de utilização ligados à rede de distribuição de água potável, com consequências ainda mais graves no caso de ligação à rede pública. 

Sistema de Recolha de Águas Pluviais 

Um outro perigo comum de poluição por contrapressão é o representado pelas estações de recolha de águas pluviais. Estas normalmente estão equipadas com bypass que permite a limpeza dos tanques e a manutenção dos circuladores. Estes pontos de interligação devem ser geridos e protegidos corretamente, a fim de evitar o risco de refluxo por contrapressão. 

Redes Anti-Incêndio 

Nas redes anti-incêndio com bocas de incêndio ou sprinklers, é possível que, ao ativar o circulador de pressurização se crie, no ponto de interligação das redes, uma pressão superior à da rede de alimentação de água potável, com a consequente introdução de água não destinada ao consumo. 

Instalações Industriais

Há muitos exemplos de utilização de água em instalações ao serviço da produção industrial. É frequente o consumo a partir das redes de água potável sem interpor qualquer dispositivo de proteção. Estas situações podem ser particularmente danosas, pois pode existir um risco de contaminação por fluidos muito perigosos para a saúde, dado que se encontram, com frequência, a uma pressão mais elevada do que a da rede de distribuição. 

Exemplos deste tipo podem ser encontrados nos seguintes casos: 

  • Instalações de lavagem (Cleaning In Place); 
  • Fluxagem nas vedações com empanques dos circuladores de líquidos perigosos; 
  • Instalações de processo (enchimento de cisternas para preparações alimentares ou produtos químicos); 
  • Emissões de emergência em circuitos de arrefecimento; 
  • Interligações com gás pressurizado. 

Refluxo por Sifonagem por Aspiração

Este tipo de refluxo pode causar a aspiração de líquidos potencialmente perigosos para o interior das redes de água potável e ocorre por efeito sifão (daí o termo sifonagem por aspiração). 

Um “sifão” ou “sifão hidráulico” consiste numa tubagem em forma de U invertido e é, normalmente, utilizado para transferir um líquido de um recipiente para outro localizado a um nível inferior. Um exemplo típico é a transferência de vinho dos garrafões. O líquido contido no segmento que flui para o recipiente inferior apresenta um comprimento maior do que o imerso no recipiente superior; quando a tubagem está cheia, o líquido contido no segmento mais longo (mais pesado) desce, por ação da gravidade, aspirando o conteúdo do segmento de comprimento inferior (mais leve). 

A força motriz que gera este efeito deve-se à diferença entre os níveis dos dois recipientes: quanto mais elevada for a diferença entre os níveis, maior será a aspiração obtida no nível superior. 

Este processo continua até o líquido do recipiente superior fluir abaixo da entrada da tubagem ou até os níveis entre os recipientes se igualarem, equilibrando assim o sistema. 

A figura 9 ilustra como a sifonagem por aspiração pode ser perigosa num sistema de abastecimento de água potável. Se a válvula de alimentação estiver fechada ou a pressão no tubo de alimentação for suficientemente baixa, ocorrerá uma depressão na coluna a montante que aspirará a água da banheira, fazendo-a fluir para a torneira. 

O refluxo por sifonagem pode verificar-se quer quando se desenvolve uma depressão na rede de abastecimento interna dos edifícios, quer quando há uma queda de pressurização da rede pública. 

Nos sistemas hídricos públicos, as pressões negativas podem ser causadas por interrupções, paragens programadas ou de emergência, consumos intensos para combate a incêndios, utilização de água que exceda a capacidade hidráulica do sistema, etc.. 

As pressões negativas podem surgir com mais frequência nos pontos mais altos, tanto nos edifícios como nos sistemas de distribuição da rede pública. Portanto, grandes volumes de água utilizados nos pisos inferiores de um edifício podem causar sifonagem por depressão da água nos pisos superiores. Da mesma forma, numa rede pública que serve terrenos montanhosos, um elevado consumo de água ou interrupções de abastecimento podem resultar em pressões negativas que se desenvolvem nos pontos mais altos. 

Seguidamente, serão apresentados alguns exemplos de interligações nas quais existem condições para um potencial refluxo por sifonagem. Muitos destes podem ser facilmente encontrados, mesmo atualmente, no interior de edifícios comuns. 

Tubo Flexível

Se se criar um vácuo na linha de alimentação de água enquanto a extremidade do bocal de um tubo flexível estiver imersa num lavatório cheio de água, a água poluída pode ser transferida do lavatório para a rede hídrica potável ou para a rede pública, caso não exista um dispositivo de prevenção do refluxo. 

Outro caso, infelizmente muito frequente, são os tubos de borracha utilizados para lavagem tanto em ambiente doméstico como industrial. Não é raro haver casos de tubos flexíveis com extremidade no solo em locais bastante poluídos, tais como locais de recolha de lixo. 

Sanita

No caso de uma obstrução no tubo de descarga de uma sanita com válvula de descarga, a água poluída subirá acima do nível normal da sanita e poderá ser aspirada para a rede de distribuição de água potável, se nesta não tiver sido instalado um dispositivo quebra-vácuo (fig. 11). 

Embora pouco provável, uma depressão na linha de alimentação pode aspirar água contaminada mesmo no caso de sanitas equipadas com autoclismo, se este tiver uma alimentação de tipo submerso instalada a uma altura inferior relativamente ao rebordo da sanita.

Entradas Submersas

Modelos já desatualizados de lavatórios comerciais, banheiras, máquinas de lavar loiça e roupa eram realizados com entradas de água submersas. 

Caso a alimentação de água esteja abaixo da superfície livre da água e ocorra um vácuo no fornecimento de água potável, a água contida pode fluir para a rede potável através de válvulas de alimentação abertas ou com fugas. 

Um exemplo desta contaminação pode ocorrer no caso de banheiras com enchimento abaixo do excesso de nível. Na presença desta ligação, na situação em que há um consumo intenso a partir da rede ou uma perda devido a rutura, pode criar-se uma depressão com a consequente aspiração de líquido da banheira.

Outro exemplo típico de contaminação devida à sifonagem por uma entrada submersa pode ocorrer em algumas aplicações industriais, como no caso de tanques de processo que requerem uma alimentação de água. Se estes estiverem localizados a uma altitude suficientemente elevada, fortes consumos a partir da rede podem desencadear refluxos.

Aspiradores por Efeito Venturi 

Em muitas aplicações existem aspiradores por efeito Venturi. Estes dispositivos são utilizados para a dosagem no interior do fluxo de água de várias substâncias, tais como: 

  • Desinfetantes; 
  • Aditivos desincrustantes ou anticorrosivos; 
  • Produtos de lavagem e detergentes. 

Exemplos típicos são os doseadores de desinfetantes em distribuidores de consultórios médicos ou dentários (fig.14), ou doseadores de aditivos como polifosfatos para água sanitária. 

Em caso de depressão da rede de alimentação, o produto doseado pode ser aspirado pelo dispositivo Venturi e refluir, contaminando a rede de alimentação. 

Instalações de Rega

A rega de jardins utilizando tubagens microperfuradas enterradas ou aspersores ocultos pode criar um ponto de ligação com a rede de abastecimento de água potável. Em caso de depressão da rede de abastecimento e ausência de dispositivos de proteção, estas instalações podem representar uma grave fonte de poluição. 

Instalações para Aumento da Pressão da Água Potável

Em muitos casos, em edifícios de grande altura ou onde a pressão da rede é insuficiente, é necessário incluir, no interior da distribuição das redes sanitárias, sistemas para o aumento da pressão. Nestas instalações, como demonstrado na figura 16, podem criar-se depressões a montante do grupo de elevação. 

Um problema semelhante ocorre no caso de circuladores de sobrepressão anti-incêndio alimentados diretamente pela rede pública. Neste caso, os caudais elevados e as alturas manométricas geradas por estes sistemas podem também criar fenómenos de sifonagem nos edifícios adjacentes. 

Considerações: O que é a Gestão do Risco

A gestão do risco é objeto de estudos aprofundados, e é aplicável a qualquer situação de perigo, podendo ser resumida, de forma muito sintética, nas seguintes fases: 

  1. Definição 
  2. Avaliação 
  3. Mitigação 
  4. Monitorização 

Definição do Risco

A definição do risco é a identificação de possíveis perigos. De um modo mais geral, podem ser identificados inúmeros riscos, e não apenas os riscos para a saúde. Por exemplo, riscos financeiros ou, para permanecer no campo das instalações hidrotermossanitárias, riscos de uma interrupção do serviço prestado numa instalação de aquecimento. 

Neste caso, algumas das causas que podem originar a paragem das instalações podem ser: 

  • A despressurização da instalação; 

  • A rutura de um componente, tal como o circulador; 

  • A rutura de uma tubagem. 

Avaliação do Risco

É a avaliação e, portanto, a quantificação do risco associado a uma causa bem definida designada como “perigo”. É obtida a partir do resultado dos dois fatores seguintes, chamados componentes de risco: 

  • O impacto ou a magnitude, isto é, a gravidade dos danos que pode ser causada pelo perigo analisado; 
  • A probabilidade, ou seja, a frequência com que o perigo analisado pode ocorrer. 

A análise destes dois fatores pode ser resumida em tabelas também chamadas “matrizes de risco”:

 

Retomando como exemplo a análise de risco de uma instalação de aquecimento, poderá elaborar-se uma matriz de risco como a seguinte:

 

Na matriz, é possível ver que o risco de despressurização da instalação tem uma frequência elevada, mas apresenta um impacto mínimo nas paragens da instalação; é efetivamente possível restabelecer o sistema com uma simples abertura da torneira de carga da instalação. 

Em contraste, a rutura de uma tubagem tem um impacto muito maior do que o caso anterior. De facto, regra geral, a reativação de uma instalação, após a rutura de uma tubagem, envolve custos elevados e longos períodos de tempo. No entanto, esta situação tem uma frequência bastante reduzida, pelo que, globalmente, representa um risco menor para a paragem de uma instalação do que o caso precedente. 

Mitigação do Risco

Trata-se do processo que define um nível de risco aceitável (que pode ser diferente dependendo dos contextos). Se os níveis de risco analisados acima forem superiores ao nível aceitável, são definidas estratégias para reduzir o impacto ou a probabilidade de o perigo ocorrer. 

No exemplo acima sobre riscos relacionados com a paragem de uma instalação de aquecimento, poderiam ser definidos dois níveis de risco. 

  • Nível mais alto (na figura 19 como nível 2) pode ser aceitável em contextos domésticos, ou seja, a paragem da instalação é suportável; 
  • Nível mais baixo (na figura 19 como nível 1) é aplicável a contextos em que se deve evitar ao máximo a paragem da instalação, como é o caso de grandes instalações coletivas ou instalações que servem unidades de saúde. 

Os dois níveis assim definidos podem ser representados na matriz de risco através das linhas evidenciadas na figura 19. 

Monitorização 

Nesta fase, verificam-se essencialmente dois aspetos: 

  • Que as condições de risco não se tenham alterado; 
  • Que as ações corretivas da fase de mitigação tenham produzido os resultados esperados. 

Uma vez mais, tomando como exemplo a instalação de aquecimento, uma gestão incorreta da água da instalação poderia causar corrosão, aumentando assim a probabilidade — e portanto a posição dentro da matriz de risco — de rutura da tubagem. 

Outro aspeto muito importante da fase de monitorização é a verificação da manutenção correta de todos os dispositivos envolvidos na gestão do risco. Cada problema é amplificado na sua gravidade ou frequência por manutenção inadequada ou ausente. 

Last modified: 
06 junho 2022
Aquecimento
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