Gestão de águas: redução de consumo e reuso para o prédio sede do LNA - Laboratório Nacional de …saturno.unifei.edu.br/bim/20150002.pdf · Tabela 3.6 Tabela de perda de carga

Universidade Federal de Itajubá Instituto de Recursos Naturais

ENGENHARIA HÍDRICA

Gestão de águas: redução de consumo e reuso para o prédio sede do LNA - Laboratório Nacional

de Astrofísica

Livia Fraga Oliveira

Itajubá - MG 2015

Gestão de águas: redução de consumo e reuso para o

para o prédio sede do LNA - Laboratório Nacional de

Astrofísica

Livia Fraga Oliveira

Monografia submetida à banca examinadora do Trabalho Final de Graduação apresentado à Universidade Federal de Itajubá, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Engenheiro(a) Hídrico.

Orientadora: Profª. Ana Paula Silva Figueiredo

Itajubá - MG

2015

DEDICATÓRIA

Dedico meu trabalho às minhas famílias. À família que me possibilitou estar aqui: à

minha mãe por cada palavra de carinho, ao meu pai por cada abraço apertado das

despedidas e à minha irmã por cada momento de conversa em dias difíceis. E à minha

família que está prestes a se formar: à alguém que se mostra tão presente mesmo

com a distância. Todos vocês me permitiram estar aqui e chegar aonde cheguei!

Obrigada pelo incentivo, pela paciência, por não medirem esforços para que eu

chegasse até o fim desta etapa e principalmente pelo amor que cada um tem por mim.

Valeu a pena esperar, valeu a pena a distância, valeu a pena nossas renúncias, valeu

a pena todos os sofrimentos. Esta conquista não é só minha, é nossa!

AGRADECIMENTOS

A Deus, por cada pessoa que Ele coloca em meu caminho.

A todos os professores que passaram pela minha vida, não seria possível chegar onde

cheguei se não fosse cada um de vocês.

Aos professores do meu curso, tão importantes no meu crescimento profissional e

pessoal.

Ao Laboratório Nacional de Astrofísica, pelo convite para o desenvolvimento deste

trabalho, confiança e auxílio em todas as pesquisas de campo necessárias.

Aos meus amigos João e Janaína, por cada incentivo nos momentos difíceis, por cada

momento de descontração.

Aos meus amigos Letícia, Gustavo, Alexandre, Joice e Felipe, por fazerem minha

estadia em Itajubá mais alegre.

“Flores brancas vão abrir, sorrisos de jequitibá.

Sementes de asas claras vão voar.

Outras histórias vão começar...”

(Hélio Ziskind)

RESUMO

Este trabalho apresenta um estudo de gestão da água para a sede do Laboratório Nacional de Astrofísica – LNA, a fim de atender a Portaria Nº 23, de fevereiro de 2015 do Ministro de Estado do Planejamento, Orçamento e Gestão que estabelece à órgãos e entidades da administração Pública Federal, que dispõe sobre boas práticas de gestão e uso tanto de energia quanto de água, como a implantação de inspeções periódicas em equipamentos hidráulicos, substituição de equipamentos para redução de consumo e adoção de sistemas de reuso. Para isso são estudadas as demandas locais, pontos de consumos e usos, as ofertas de água, a viabilidade de implantação de um sistema aproveitamento de água da chuva e quais medidas devem ser implementadas. Através de visitas ao local foram identificados os pontos de consumo e os principais usos aos quais se destinam. Para a determinação do volume de água utilizado em usos não-potáveis foi aplicado um questionário online com os funcionários e uma entrevista com os responsáveis por serviços gerais e manutenção. Buscou-se a redução de custos com a proposta de substituição de vasos sanitários e da implantação de um sistema de aproveitamento de água da chuva. Com a substituição dos sanitários pode-se reduzir em 8% o valor total a ser pago a concessionária de abastecimento. Para o atendimento da demanda de usos não potáveis, de acordo com o Método da Simulação (ABNT, 2007), é necessário um reservatório de acumulação de 46 m³., e com a implantação do sistema de aproveitamento de água da chuva pode-se obter uma economia de 27% no valor total a ser pago a empresa de abastecimento público, já que o valor a ser pago pelo tratamento de esgoto deve ser taxado de acordo com o consumo total – usos potáveis e não potáveis. Calculou-se o tempo de retorno estimado ao investimento total de troca de componentes hidráulicos e instalação do sistema de aproveitamento de água da chuva, tanto pelo método TIR quanto por VPL e Payback o valor encontrando é de 20 anos. Conclui-se que, a maior dificuldade para a implantação do sistema se dá pelo fato da quantidade de usuários ser elevada frente a área disponível de captação. Um projeto de aproveitamento de água da chuva nestas condições só será considerado viável se há a falta do recurso, caso contrário não será implantado. Palavras-Chave: Oferta de água, demanda de água, aproveitamento de água da

chuva.

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Sistema de gestão de um programa de conservação de água em edifícios

já existentes .............................................................................................................. 17

Figura 3.1 Determinação da área do telhado ............................................................ 32

Figura 4.1 Sede do Laboratório Nacional de Astrofísica ........................................... 43

Figura 4.2 Torneira Automática (T1) ......................................................................... 46

Figura 4.3 Torneira Convencional (T2) ...................................................................... 46



Figura 4.6 Válvula sanitária, HYDRA (S1) ................................................................. 47

Figura 4.7 Caixa suspensa, (3) ................................................................................. 47

Figura 4.8 Caixa acoplada, Deca (S2) ...................................................................... 47

Figura 4.9 Filtro, Libell (F1) ....................................................................................... 49

Figura 4.10 Lavadora, Mueller (MQ1) ....................................................................... 49

Figura 4.11 Gráfico do Quadro de Funcionários ....................................................... 51

Figura 4.12 Gráfico do tempo de permanência no LNA ............................................ 51

Figura 4.13 Gráfico do grau de importância dado ao tema água pelos funcionários do

LNA ........................................................................................................................... 52

Figura 4.14 Gráfico do grau de importância que os funcionários consideram que o LNA

dá ao tema água ....................................................................................................... 52

Figura 4.15 Gráfico do grau de importância que os funcionários consideram que o LNA

dá ao tema reuso de água ........................................................................................ 53

Figura 4.16 Gráfico do grau de mudanças que os funcionários consideram que tiveram

com relação ao uso de água ..................................................................................... 54

Figura 4.17 Gráfico do grau de mudança de comportamento que os funcionários

consideram que podem ter com relação ao seu uso de água no LNA ...................... 55

Figura 4.18 Gráfico de quais mudanças os funcionários do LNA consideram que

poderiam adotar para reduzir seu consumo de água no LNA ................................... 55

Figura 4.19 Gráfico das sugestões, dos funcionários, que o LNA poderia adotar para

reduzir o consumo de água ....................................................................................... 56

Figura 4.20 Gráfico das sugestões, segundo os funcionários, de ações que poderiam

ser adotadas pelo LNA para a utilização do reuso de água ...................................... 57

Figura 4.21 Gráfico do empenho dos funcionários em reduzir o consumo de água.. 58

Figura 4.22 Gráfico de quais medidas poderiam ser adotadas, na opinião dos

funcionários, para combater o desperdício de água em seu período de trabalho ..... 58

Figura 4.23 Localização dos Postos Pluviométricos ................................................. 64

Figura 4.24 Gráfico da Análise de Regressão Linear com os dados Brutos entre os

postos de São João de Itajubá e São Lourenço. ....................................................... 66

Figura 4.25 Gráfico da Análise de Regressão Linear com eliminação de outliers entre

os postos de São João de Itajubá e São Lourenço ................................................... 66

Figura 4.26 Gráfico das Médias Mensais de Pluviosidade para o posto de São João

de Itajubá................................................................................................................... 67

Figura 4.27 Gráfico da Série Histórica de Pluviosidade para o posto de São João de

Itajubá ....................................................................................................................... 68

Figura 4.28 Planta da área dos telhados dos prédios principais da sede do LNA..... 69

Figura 4.29 Gráfico da comparação entre a precipitação capitada e as demandas de

consumos de usos não potáveis ............................................................................... 70

Figura 4.30 Pré-filtro separador de folhas ................................................................. 83

Figura 4.31 Filtro por vortex ...................................................................................... 83

Figura 4.32 Dosador automático de cloro ................................................................. 84

Figura 4.33 Tubulações em PVC - 10mm de diâmetro ............................................. 85

Figura 4.34 Esboço da disposição dos edifícios no LNA ........................................... 91

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Parâmetros característicos de água de reuso Classe 1 .......................... 21




Tabela 2.5 Estimativa de volume de água perdidos em vazamentos ........................ 26

Tabela 3.1 Exemplo de Tabela para caracterização de pontos de consumo ............ 29

Tabela 3.2 Estimativas de consumo de água em usos não potáveis ........................ 30

Tabela 3.3 Exemplo de tabela para determinação do volume do reservatório de

acumulação através do Método de Rippl .................................................................. 34


acumulação através do Método da Simulação .......................................................... 35


acumulação através do Método Prático Australiano ................................................. 37

Tabela 3.6 Tabela de perda de carga em tubulações de PVC para perdas distribuidas

.................................................................................................................................. 40

Tabela 3.7 Comprimento equivalente em metros de Tubulação de PVC para perdas

localizadas................................................................................................................. 41

Tabela 4.1 Resumo de torneiras quanto a usos e locais ........................................... 45

Tabela 4.2 Classificação, localização e usos de torneiras no LNA ........................... 46

Tabela 4.3 Resumo de descargas sanitárias quanto a localização ........................... 47

Tabela 4.4 Classificação e localização de válvulas sanitárias no LNA ...................... 48

Tabela 4.5 Resumo de mictórios quanto a localização ............................................. 48

Tabela 4.6 Localização de mictórios no LNA ............................................................ 48

Tabela 4.7 Localização de chuveiros no LNA ........................................................... 49

Tabela 4.8 Classificação, localização e usos outros dispositivos consumidores de

água no LNA ............................................................................................................. 50

Tabela 4.9 Quadro de atividades no LNA consideradas de usos não potáveis ........ 59

Tabela 4.10 Consumo atual estimado de água para serviços de limpeza ................ 60

Tabela 4.11 Consumo atual estimado de água para o uso de sanitários .................. 60

Tabela 4.12 Consumo estimado de água para serviços de limpeza após a troca de

equipamentos ............................................................................................................ 61

Tabela 4.13 Consumo estimado de água para o uso de sanitários após a troca de

equipamentos ............................................................................................................ 61

Tabela 4.14 Gastos mensais e consumo de água - COPASA .................................. 63

Tabela 4.15 Postos de Consulta para a determinação da pluviosidade para o LNA . 64

Tabela 4.16 Correlação entre os dados dos postos consultados e o posto de São João

de Itajubá................................................................................................................... 65

Tabela 4.17 Médias Mensais da precipitação captada, do consumo total do LNA, dos

usos não potáveis atuais e dos usus não potáveis considereando a substituição de

equipamentos sanitários ........................................................................................... 71

Tabela 4.18 Método de Rippl para o dimensionamento do reservatório de

armazenamento C1 ................................................................................................... 72

Tabela 4.19 Método da simulação para o dimensionamento do reservatório de

armazenamento C1 ................................................................................................... 73

Tabela 4.20 Método Prático Australiano para o dimensionamento do reservatório de

armazenamento C1 ................................................................................................... 75

Tabela 4.21 Comparação dos resultados obtidos por diferentes métodos para o

cálculo do volume do reservatório de armazenamento ............................................. 76


armazenamento C2 ................................................................................................... 76


armazenamento C2 ................................................................................................... 77


armazenamento C2 ................................................................................................... 79


armazenamento C3 ................................................................................................... 80


armazenamento C3 ................................................................................................... 80


armazenamento C3 ................................................................................................... 82

Tabela 4.28 Calculo de perdas de carga localizadas ................................................ 86

Tabela 4.29 Tabela de Seleção bombas BC - 92 S 1A e 1B ..................................... 87

Tabela 4.30 Descrição de equipamentos e materiais e estimativas de custo ........... 90

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA Agência Nacional de Águas COPASA Companhia de Saneamento de Minas Gerais IC Indicador de Consumo LNA Laboratório Nacional de Astrofísica mg/L Miligrama por litro PCA Programa de Conservação de Água TIR Taxa Interna de Retorno TMA Taxa Mínima de Atratividade uH Unidade de Hazen uT Unidade de Turbidez VPL Valor Presente Líquido

SUMÁRIO

1 Introdução .......................................................................................................... 14

1.1 Objetivos ............................................................................................................ 15

1.1.1 Objetivos específicos ................................................................................... 15

1.2 Justificativa ......................................................................................................... 15

2 Referêncial teórico: Gestão da água: Redução de Consumo e Reuso de Água

15

2.1 Detalhamento e Gestão da Oferta de água........................................................ 16

2.1.1 Exigências mínimas de características de água não potável para utilização

em atividades comuns em edifícios ........................................................................... 18

2.1.2 Padrões de Qualidade da água para reuso .................................................. 20

2.2 Análise da Demanda e Tipos de Consumo ........................................................ 23

2.2.1 Auditoria e diagnóstico do consumo de água em edifícios já existentes ...... 23

2.3 Gestão da água ofertada de acordo com as demandas..................................... 26

2.3.1 Estimativa e avaliação do impacto de redução do consumo de água .......... 28

3 Metodologia ........................................................................................................ 29

3.1 Diagnóstico da Demanda de Água ..................................................................... 29

3.1.1 Pontos de Consumo ..................................................................................... 29

3.1.2 Usos da Água ............................................................................................... 30

3.1.3 Estimativa de Consumo ............................................................................... 30

3.2 Diagnóstico da Oferta Hídrica do LNA ............................................................... 30

3.2.1 Água da Concessionária .............................................................................. 30

3.2.2 Água de Chuva ............................................................................................ 31

3.3 Gestão da Demanda .......................................................................................... 40

3.3.1 Avaliação Quali-Quantitativa ........................................................................ 40

4 Estudo de Caso: Sede do Laboratório Nacional de Astrofísica .......................... 42

4.1 Caracterização do local de estudo ..................................................................... 42

4.2 Diagnóstico da Demanda de Água ..................................................................... 45

4.2.1 Pontos de Consumo e principais usos ......................................................... 45

4.2.2 Estimativa de Consumo ............................................................................... 50

4.3 Diagnóstico da Oferta Hídrica do LNA ............................................................... 62

4.3.1 COPASA ...................................................................................................... 62

4.3.2 Água Subterrânea ........................................................................................ 62

4.3.3 Água de Chuva ............................................................................................ 63

4.4 Gestão da Demanda .......................................................................................... 87

4.4.1 Avaliação Quali-Quantitativa ........................................................................ 87

4.5 Conclusões e Recomendações .......................................................................... 92

5 Referências ........................................................................................................ 94

Apêndice A – Questionário ........................................................................................ 97

14

1 INTRODUÇÃO

A escassez de água deve ser observada sob dois aspectos: disponibilidade e uso

pretendido (SANTOS e MANCUSO, 2003). Muitas vezes sua má gestão e

desperdícios levam a situações de escassez, além de situações em que há o recurso

porém sua qualidade não atende às necessidades do usuário.

Sendo assim, não se pode mais atribuir a escassez de água às regiões áridas ou

semiáridas, pois regiões abundantes em recursos hídricos muitas vezes não

conseguem atender as demandas extremamente altas acarretando, portanto, conflitos

de usos e restrições de consumo (ANA, 2005).

Uma solução interessante é a diversificação da oferta de água de uma edificação,

substituindo parte da água potável por uma fonte de qualidade inferior destinada a

usos menos nobres, utilizando sistemas de reuso de água da chuva e buscando a

redução do consumo com a substituição dos dispositivos por modelos mais

econômicos além da redução de perdas (OLIVEIRA, 2005).

Não são somente os regimes de chuva que estão mudando mas sim a capacidade

de conservação e absorção de água nas bacias que vem sendo reduzidas, gerando,

portanto, cheias de maior intensidade e secas mais severas, provocando várias

adversidades, sendo importante o diagnóstico local para que só então sejam tomadas

as decisões adequadas a situação, de uso e disponibilidade do recurso hídrico.

A utilização de sistemas de coleta de águas pluviais, por exemplo, permite a

redução do volume de água que chega aos sistemas pluviais de coleta urbana

amortecendo, por tanto, os picos de enchentes e as inundações (ANA, 2005).

Porém, para que o investimento tenha o retorno esperado é importante que seu

estudo seja detalhado, que se faça pesquisas quanto aos usos pretendidos, a

quantidade de água que será fornecida ao sistema, e os custos de sua implantação e

operação.

Sendo assim, tal trabalho irá abordar a gestão de águas: redução de consumo e

reuso para o prédio sede do LNA - Laboratório Nacional de Astrofísica, diagnosticando

sua demanda, analisando a oferta de água e indicando a melhor maneira de gerir tais

recursos.

15

1.1 OBJETIVOS

Este projeto tem por objetivo estudar o padrão de consumo de água existente no

Laboratório Nacional de Astrofísica – LNA, em sua sede em Itajubá – MG e verificar

as possíveis alternativas para sua redução, tanto através do uso de equipamentos e

dispositivos hidráulicos economizadores já existentes no mercado, como a

implantação do reuso de água da chuva para fins não potáveis, e indicando as

soluções economicamente viáveis encontradas.

1.1.1 Objetivos específicos

Diagnóstico da demanda, identificando pontos e estimando seus consumos

Diagnóstico da oferta hídrica, quais fontes estão disponíveis e quantidades

Gestão da demanda, quais fontes se destinam a quais tipos de usos

1.2 JUSTIFICATIVA

Este trabalho justifica-se em dois aspectos primordiais:

Diversificar as fontes de abastecimento para que se reduza o custo com tal

serviço, e que permita em períodos de escassez ter reservas para

suprimento próprio.

Possibilitar ao LNA atender à Portaria do Ministério de Estado do

Planejamento, Orçamento e Gestão Nº 23 de 12 de fevereiro de 2015, em

que se estabelecem boas práticas de gestão, uso de energia elétrica e água

em órgãos públicos.

2 REFERÊNCIAL TEÓRICO: GESTÃO DA ÁGUA: REDUÇÃO DE CONSUMO E REUSO DE ÁGUA

Segundo a ANA (2005) para se otimizar o uso e promover a conservação da água

pode-se implementar projetos que:

Reduzam a quantidade de água extraída de fontes de suprimento;

Reduzam o consumo de água;

Reduzam o desperdício de água;

Aumentem a eficiência do uso de água, ou

Aumentem a reciclagem e o reuso de água.

16

Para que tais intervenções sejam efetivas e garantam a qualidade necessária a

cada uso pretendido é imprescindível que se estude o sistema, suas atividades

consumidoras e propiciando o mínimo de desperdício gerando então, um uso racional,

fazendo com que usos menos nobres recebam água com qualidade inferior (ANA,

2005).

O ideal é que tais medidas de um Programa de Conservação de Água (PCA) sejam

aplicadas durante a construção de um edifício. No caso de edifícios já existentes

algumas limitações podem inviabilizar certas intervenções, como a implantação de um

novo sistema de água que pode ser inviabilizado pela ausência de espaço na

edificação. A metodologia para a implementação de um PCA em um edifício já

existente é estruturada em três etapas melhor detalhadas na Figura 2.1, que mostra,

em um fluxograma quais são as etapas para a implantação de um Programa de

Conservação de água, assim como as etapas para o sistema de gestão.

Auditoria e diagnóstico do consumo de água;

Definição e execução do plano de intervenção; e

Implantação de um sistema de gestão de água.

Caso não existam medições setorizadas de consumo deve-se planejar como serão

definidos tais consumos (ANA, 2005).

2.1 DETALHAMENTO E GESTÃO DA OFERTA DE ÁGUA

O detalhamento de oferta de água é realizado a fim de identificar e quantificar todas

as fontes de água disponíveis no local de estudo, tanto as já utilizadas como as

potenciais, para que, posteriormente, seja possível direcioná-las de acordo com as

necessidades dos usuários do sistema, a fim de reduzir o consumo e os custos de

abastecimento.

A principal fonte em áreas urbanas é a concessionária, que tem o dever de distribuir

água em qualidade potável e com pressão adequada à população. Seu sistema de

medição de cobrança tem boa confiabilidade e pode ser utilizado para quantificar o

uso da água para fins de estudo.

Com o aumento da escassez do recurso hídrico tornou-se ainda mais importante a

discussão do seu consumo racional, seus usos e desperdícios. Mesmo que sejam

aplicadas intervenções de correção de vazamentos, redução de perdas,

17

conscientização da população envolvida no consumo e a instalação de dispositivos

hidráulicos mais econômicos, ainda assim, destina-se a água potável para usos não

potáveis.

Figura 2.1 Sistema de gestão de um programa de conservação de água em edifícios já existentes

Fonte: Agência Nacional de Águas (2005)

Frente a tal situação, insere-se os conceitos de Conservação de Água e

Diversificação da Oferta de Água. O primeiro objetiva reduzir o consumo por

diminuição de perdas e se possível implantação de sistemas de reuso, enquanto o

segundo sugere a utilização de águas de fontes alternativas com qualidade compatível

a seu uso, não destinando, por exemplo, água potável a usos menos nobres.

18

São consideradas fontes alternativas todas aquelas de captação do próprio usuário,

sendo ele mesmo o responsável por sua quantidade e qualidade. Geralmente o uso

de água de fontes alternativas não sofrem cobrança, porém podem haver casos em

que sua utilização requeira autorização e posteriormente podem se tornar sujeitas a

cobranças pelo uso.

De acordo com a ANA (2005), a má gestão ou o uso inadequado de fontes

alternativas de água podem colocar em risco tanto o consumidor quanto as atividades

as quais esta é empregada. Torna-se, portanto, indispensável que ao se escolher uma

ou mais fontes alternativas de abastecimento sejam considerados os custos de

manutenção do sistema tanto em qualidade quanto em quantidade além do custo de

sua própria implantação, para garantir a segurança de uso.

É importante ressaltar que para fontes alternativas de abastecimento de água o

sistema hidráulico deve ser identificado e também independente daquele fornecido

pela concessionária de abastecimento público, e torneiras de água não potável devem

ter acesso restrito (ANA, 2005).

Sendo assim, serão apresentados nos itens 2.1.1 e 2.1.2 as exigências de

determinados usos e os padrões de qualidade exigidas pelos mesmo.

2.1.1 Exigências mínimas de características de água não potável para utilização

em atividades comuns em edifícios

Em função de diversas atividades passíveis de serem realizadas em edifícios são

apresentadas as exigências mínimas de características da água não potável

recomendas pela ANA (2005):

a. Irrigação, rega de jardim e lavagem de piso

Para tais atividades a água:

Não deve apresentar mau cheiro

Não deve conter componentes que agridam as plantas ou que

estimulem o crescimento de pragas

Não deve ser abrasiva

Não deve manchar superfícies

Não deve propiciar infecções ou contaminações provenientes de

vírus ou bactérias prejudiciais à saúde humana

19

b. Descarga de bacias sanitárias

Para tal atividade a água:




Não deve deteriorar metais sanitários



c. Refrigeração e sistema de ar condicionado

Para tais atividades a água:




Não deve deteriorar máquinas

Não deve não deve formar incrustações

d. Lavagem de veículos





Não deve conter sais ou substâncias remanescentes após secagem



e. Lavagem de roupas


Deve ser incolor

Deve ser livre de algas

Deve ser livre de partículas sólidas

Deve ser livre de metais

20


Não deve ser turva

Não deve deteriorar materiais sanitários e equipamentos



f. Uso ornamental


Deve ser incolor


Não deve ser turva

Não deve deteriorar materiais sanitários e equipamentos



g. Uso em construção civil – Preparação de argamassa, concreto,

controle de poeira e compactação do solo

Para tais atividades


Não deve alterar as características de resistência dos materiais.

2.1.2 Padrões de Qualidade da água para reuso

A parir das necessidades de usos citadas no item anterior a ANA (2005) definiu

quatro classes de água para reuso, em função de parâmetros físicos químicos e

biológicos, a saber:

a. Água de reuso Classe 1:

Atende as necessidades de usos em descarga de bacia sanitária,

lavagem de roupas, pisos e veículos, e fins ornamentais.

Em todas estas atividades ocorre a exposição dos usuários à água

reciclada, e por esta razão os parâmetros desta classe são os mais restritivos

21

entre as demais. São apresentados na Tabela 2.1 os parâmetros referente

a Classe 1 de água de reuso.

Tabela 2.1 Parâmetros característicos de água de reuso Classe 1

Parâmetros Concentrações

Coliformes fecais¹ Não detectáveis

pH Entre 6,0 e 9,0

Cor [UH] ≤ 10 UH

Turbidez [UT] ≤ 2 UT

Odor e aparência Não desagradáveis

Óleos e graxas [mg/L] ≤ 1 mg/L

DBO² [mg/L] ≤ 10 mg/L

Compostos orgânicos voláteis³ Ausentes

Nitrato [mg/L] < 10 mg/L

Nitrogênio amoniacal [mg/L] ≤ 20 mg/L

Nitrito [mg/L] ≤ 1 mg/L

Fósforo total4 [mg/L] ≤ 0,1 mg/L

Sólido suspenso total (SST) [mg/L] ≤ 5 mg/L

Sólido dissolvido total5 (SDT) [mg/L] ≤ 500 mg/L

1- Parâmetro prioritário aos usos considerados 2- O controle da carga orgânica restringe a proliferação de microrganismos e cheiro desagradável proveniente de processos de decomposição. 3- O controle de compostos orgânicos voláteis visa evitar odores desagradáveis. 4- O controle tanto do nitrogênio quanto do fósforo auxilia na redução de proliferação de algas e filmes

biológicos.

5- São valores recomendados à lavagem de roupas e veículos.

Fonte: (ANA, 2005)

b. Água de reuso Classe 2:

A água de reuso de Classe 2 destina-se principalmente aos usos

relacionados à construção civil como preparação de argamassa, concreto,

controle de poeira e compactação do solo.

Para tais usos devem ser seguidos os seguintes paramentos

apresentados na Tabela 2.2.



Coliformes fecais ≤ 1000 / mL

pH Entre 6,0 e 9,0

Odor e aparência Não desagradáveis

Óleos e graxas [mg/L] ≤ 1,0 mg/L

DBO [mg/L] ≤ 30 mg/L

Compostos orgânicos voláteis Ausentes

Sólido suspenso total (SST) [mg/L] ≤ 30 mg/L

Fonte: (ANA, 2005)

22

c. Água de reuso Classe 3:

A água de reuso de Classe 3 pode ser utilizada para a irrigação de áreas

verdes e jardins, onde a maior preocupação está relacionada a

concentrações de contaminantes químicos e biológicos, salinidade,

toxicidade de determinados íons, taxa de infiltração no solo entre outras. A

Tabela 2.3 apresenta as concentrações máximas permitida a águas de reuso

classificadas como Classe 3.



Coliformes fecais ≤ 200 / 100 mL

pH Entre 6,0 e 9,0

Salinidade 0,7 < EC [dS/m] < 3,0

450 < SDT [mg/L] < 1500

Toxicidade por íons específicos

Para irrigação superficial

Sódio [SAR] Entre 3 e 9

Cloretos [mg/L] < 350 mg/L

Cloro residual [mg/L] Máxima de 1 mg/L

Para Irrigação com aspersores

Sódio [SAR] > ou = 3,0

Cloretos [mg/L] < 100 mg/L

Cloro residual < 1,0 mg/L

Boro [mg/L] Irrigação de culturas alimentícias 0,7 mg/L

Rega de jardins e similares 3,0 mg/ L

Nitrogênio total [mg/L] 5 - 30 mg/L

DBO [mg/L] < 20 mg/L

Sólido suspenso total (SST) [mg/L] < 20 mg/L

Turbidez [UT] < 5 UT

Cor aparente [UH] < 30 UH

Modificado de: (ANA, 2005)

d. Água de reuso Classe 4:

A água de reuso Classe 4 é utilizada em torres de resfriamento e as

variáveis recomendadas para seu uso são apresentadas na Tabela 2.4.

23


Parâmetros Sem recirculação Com recirculação

Sílica [mg/L] 50 mg/L 50 mg/L

Alumínio [mg/L] Sem Recomendação 0,1 mg/L

Ferro [mg/L] Sem Recomendação 0,5 mg/L

Manganês [mg/L] Sem Recomendação 0,5 mg/L

Amônia [mg/L] Sem Recomendação 1,0 mg/L

Sólidos Dissolvidos Totais [mg/L] 1000 mg/L 500 mg/L

Cloretos [mg/L] 600 mg/L 500 mg/L

Dureza [mg/L] 850 mg/L 650 mg/L

Alcalinidade [mg/L] 500 mg/L 350 mg/L

Solidos em Suspensão Totais [mg/L] 5000 mg/L 100 mg/L

pH 5,0 – 8,3 6,8 – 7,2

Coliformes totais [NMP/100mL] Sem Recomendação 2,2 NMP/100mL

Bicarbonato [mg/L] 600 mg/L 24 mg/L

Sulfato [mg/L] 680 mg/L 200 mg/L

Fósforo [mg/L] Sem Recomendação 1,0 mg/L

Cálcio [mg/L] 200 mg/L 50 mg/L

Magnésio [mg/L] Sem Recomendação 30 mg/L

O2 dissolvido [mg/L] Presente Sem Recomendação

DQO [mg/L] 75 mg/L 75 mg/L

Modificado de: (ANA, 2005)

2.2 ANÁLISE DA DEMANDA E TIPOS DE CONSUMO

Segundo a ANA (2005), em edificações já existentes, em geral, é difícil a inserção

de medições de setorização de consumo já que comumente sistemas prediais de

distribuição de água são realizados em colunas de distribuição, fornecendo água a

pontos de consumo de ambientes similares sobrepostos, e com tubulações embutidas

nas paredes. Sendo assim, são necessárias as estimativas de quantidade destinada

de água a cada uso a partir de um consumo total.

2.2.1 Auditoria e diagnóstico do consumo de água em edifícios já existentes

Analisar o consumo permite conhecer como se dá a utilização de água no sistema

em questão, e suas características físicas e funcionais no edifício. A ANA (2005)

recomenda que se faça um levantamento do Indicador de Consumo (IC), que avalia a

relação de água consumida em volume pelo número de agentes consumidores em um

mesmo intervalo de tempo [litros/pessoa.dia], consideradas, por exemplo, questões

como o tempo de permanência dos consumidores no local, suas faixas etárias, se há

diferenças sazonais de consumo.

O levantamento geral do sistema se dá através das seguintes atividades (ANA,

2005):

24

a. Levantamento do sistema hidráulico predial e detecção de vazamentos

Tais levantamentos devem considerar os seguintes itens listados:

Obter a idade da edificação

Levantar o histórico de manutenção

Observar os tipos de abastecimento e os medidores existentes

Quantificar os reservatórios e suas capacidades

Observar a condição da(s) torneira(s) de boia, local de desague de

extravasores e tubulações de limpeza de reservatórios

Monitorar a pressão em pontos críticos

Cadastrar os pontos de utilização do sistema, suas características e

condições de operação.

b. Levantamento dos sistemas hidráulicos especiais

Neste item devem ser considerados, se existentes nos edifícios de estudo, sistemas

de ar condicionado, ar comprimido, vácuo, vapor com caldeira, destilação, entre

outros.

c. Levantamentos da qualidade da água

Para o levantamento da qualidade da água deve-se:

Obter as análises físico-química e bacteriofágica da água

descrevendo a metodologia utilizada; além de

Identificar os pontos do sistema hidráulico suscetíveis à

contaminação.

d. Levantamento dos procedimentos dos usuários

A partir deste levantamento é possível “dividir” o consumo e classificar seus tipos

de uso principalmente quando não é possível realizar medições setorizadas de

consumo

Devem ser observados os principais ambientes de consumo de água, como

cozinhas, lavanderias, sanitários, jardim e área externa, laboratórios, oficinas e

25

demais ambientes que julgar importante de acordo com o tipo de edifício estudado.

Podendo, também, ser realizados questionários e/ou entrevistas com os funcionários.

e. Elaboração de um Relatório de Diagnóstico

Este relatório sintetiza as informações obtidas durante a auditoria de consumo a

partir da qual será possível gerar um plano de intervenção reduzindo o consumo de

acordo com o edifício e suas características de sistema e consumo. Os itens sugeridos

para o relatório são:

Consumo diário de água no período histórico

Número de agentes consumidores

Valor do indicador de consumo de água no período histórico

Desperdício diário estimado

Índice de desperdício estimado

Perda por vazamento visível

Índice de perda por vazamento visível

Índice de vazamento visível

Perda por vazamento invisível

Índice de perda por vazamento invisível

Índice de vazamento invisível

Perda diária total levantada no sistema

Consumo diário de água em sistemas hidráulicos especiais

Procedimentos inadequados de usuários relacionados ao consumo

de água.

Quando se analisam os índices de perdas deve se ressaltar que não

necessariamente grandes índices de vazamento caracterizam grandes volumes de

água perdidos, por isso, é importante que se estime o índice de perdas1 por

vazamentos facilitando assim a observação dos resultados (ANA, 2005).

A Tabela 2.5 apresenta valores estimados para volumes de água perdidos em

vazamentos.

1 Os índices de perdas é a razão entre as perdas médias diária e o consumo médio diário.

26

Tabela 2.5 Estimativa de volume de água perdidos em vazamentos

Aparelho / Equipamento sanitário Perda Estimada

Torneiras (de lavatório, de pia, de uso geral)

Gotejamento lento 6 a 10 litros/dia

Gotejamento médio 10 a 20 litros/dia

Gotejamento rápido 20 a 32 litros/dia

Gotejamento muito rápido > 32 litros/dia

Filete Ø 2 mm > 114 litros/dia

Filete Ø 4 mm > 333 litros/dia

Vazamento no flexível 0,86 litros/dia

Mictório

Filetes visíveis 144 litros/dia

Vazamento no flexível 0,86 litros/dia

Vazamento no registro 0,86 litros/dia

Bacia sanitária com válvula de descarga

Filetes visíveis 144 litros/dia

Vazamento no tubo de alimentação da louça

144 litros/dia

Válvula disparada quando acionada

40,8 litros (p/ período de 30s e vazão de 1,6 l/s)

Chuveiro

Vaza no registro 0,86 litros/dia

Vaza no tubo de alimentação junto da parede

0,86 litros/dia

Fonte: (ANA, 2005)

2.3 GESTÃO DA ÁGUA OFERTADA DE ACORDO COM AS DEMANDAS

Em geral o plano de intervenção inicia-se na correção de vazamentos, que é muitas

vezes o ponto mais crítico do sistema. A avaliação das ações implantadas pode

ocorrer depois de cada intervenção ou ao final da execução de todo o plano de

intervenção.

O consumo total de água corresponde a soma da água efetivamente utilizada com

a que é desperdiçada, sendo que, o desperdício abrange tanto a perda de água

(vazamentos, mau desempenho do sistema) como seu uso excessivo (descaso, má

qualificação ou negligência do usuário, mau desempenho do sistema).

Segundo a ANA (2005), para a redução do desperdício devem ser considerados:

a. Correção dos Vazamentos

Sendo uma das principais ações para a redução do consumo de água a correção

de vazamentos deve ser, se não a primeira, uma das primeiras intervenções a

serem realizadas, já que este controle de desperdício tende a deixar o sistema mais

próximo de suas condições plenas de desempenho.

27

b. Redução das Perdas

A redução das perdas se dá por um conjunto de ações como manutenção,

eficiêntização do sistema, capacitação do usuário (no caso de operação de

maquinário que utiliza água) e reaproveitamento de água ou utilização de fontes

alternativas.

c. Realização de campanhas de sensibilização e educativas

A campanha de sensibilização, destinada a todos os usuários, pode abordar

tópicos como: o objetivo da conservação da água, as vantagens econômicas e

ambientais da redução do consumo, a redução de gastos com as contas de água

e a possibilidade de atendimento a um maior número de usuários.

Já as campanhas educativas destinam-se à usuários específicos que tem papéis

importantes no consumo de água do sistema estudado como funcionários de

cozinha, limpeza, manutenção, laboratórios, entre outros aos quais podem ser

desenvolvidos cursos de pesquisa por vazamentos, higienização de utensílios de

cozinha e preparação de alimentos, procedimento de limpeza em geral, limpeza de

reservatórios e irrigação de jardins.

d. Instalação de tecnologias economizadoras nos pontos de consumo de

água

A instalação de tecnologias economizadoras visa a redução do consumo de água

independente do usuário ou do seu engajamento em campanhas de redução de

consumo. É interessante que só seja implementada após constatar-se que o

sistema se encontra estável, sem perdas por vazamentos, evitando resultados

enganosos e garantindo o pleno desempenho destes equipamentos.

A vantagem econômica da adequação do sistema depende de condições locais,

sendo recomendado uma avaliação econômica das atividades a serem executadas

para tais implementações como custos de mão-de-obra e necessidade de obras

civis além dos custos dos equipamentos hidráulicos propriamente ditos.

As especificações técnicas devem considerar a pressão hidráulica do sistema, o

conforto do usuário, a facilidade de instalação e manutenção além da avaliação

técnico-econômica e possíveis vandalismos.

28

e. Instalação e utilização de fontes alternativas de fornecimento de água

Quando se decide que o fornecimento de água de um edifício será diversificado

com a introdução de fontes alternativas de água, é necessário que sejam atendidos

os padrões de qualidade de água para cada tipo de uso pretendido, sendo

recomendados modelos de tratamento de água afim de atender critérios de segurança

para seu uso.

Devido ao fato da grande responsabilidade que se tem em fornecer tratamento de

água para fins potáveis e seu nível de tratamento exigir uma eficiência elevada, seu

custo é elevado, podendo inclusive inviabilizar economicamente o projeto. A ANA

(2005) recomenda que, em regiões urbanas, tais fontes sejam destinadas a usos não

potáveis, minimizando riscos e reduzindo os custos de tratamento, ressaltando,

mesmo assim, a importância do monitoramento de sua qualidade pelo sistema de

gestão.

Pode ser estudada a utilização da seguintes fontes alternativas de água (ANA,

2005):

Água Cinza: Efluente doméstico proveniente de chuveiros, banheiras,

lavatórios e máquinas de lavar;

Água Pluvial;

Água de Drenagem de Terrenos;

Água de Reúso da Concessionária: originada do tratamento de esgoto

público;

Capitação Direta

Águas Subterrâneas

2.3.1 Estimativa e avaliação do impacto de redução do consumo de água

A estimativa do impacto, atribui às diferentes sugestões de configurações de

sistemas razões entre comportamento do consumo antes de qualquer alteração e das

hipóteses de novas configurações do sistema.

A avaliação de impacto da implantação do sistema na redução de consumo analisa

os dados obtidos antes das intervenções comparando-os após suas implementações.

29

É importante que as informações adquiridas sejam passadas aos usuários por meio

de campanhas de conscientização incentivando-os a economizar água.

Para completar a estimativa pode-se calcular o período médio de retorno dos

investimentos conhecido como pay-back e para auxiliar na tomada de decisão é

interessante que também sejam estimados o Valor Presente Líquido e Taxa Interna

de Retorno.

3 METODOLOGIA

A Metodologia apresenta os cálculos necessários à obtenção dos dados referentes

a definição da demanda de usos não potáveis e para a implantação de um sistema de

aproveitamento da água da chuva. O protocolo de diagnóstico da demanda aqui

descrito é sugerido pela ANA (2005).

3.1 DIAGNÓSTICO DA DEMANDA DE ÁGUA

Para o Diagnóstico da Demanda de água através de vistorias no local de estudos

são identificados todos os pontos de consumo e seus usos prioritários devido à

localização.

3.1.1 Pontos de Consumo

Os pontos de consumo são identificados no local de estudo, de acordo com a

técnica de pesquisa de observação sistemática, em que o pesquisador busca

responder a propósitos preestabelecidos (MARCONI e LAKATOS, 2013), sendo

catalogados de acordo com tipo, quantidade, uso e localização como exemplificado

na Tabela 3.1.

Tabela 3.1 Exemplo de Tabela para caracterização de pontos de consumo

Modelo Tipo Quantidade Uso Localização

T1

T2

T3

E pela análise documental de arquivos particulares das plantas do LNA (MARCONI

e LAKATOS, 2013).

30

3.1.2 Usos da Água

Os usos da água são obtidos a partir da observação não participante dos

consumidores e aplicação de questionário e entrevista não estruturada focalizada

(MARCONI e LAKATOS, 2013), já que durante as visitas em campo não é possível

presenciar todas as atividades de cada funcionário especialmente aquelas que são

realizadas com menor frequência como faxinas gerais.

3.1.3 Estimativa de Consumo

A estimativa de consumos por usos, é realizada a partir de quantidades sugeridas

pelos consumidores a partir de suas respostas ao questionário e entrevista aplicados

e estas são estimadas a partir de valores, em volume, sugeridos pela literatura.

Tabela 3.2 Estimativas de consumo de água em usos não potáveis

Uso Valor Unidade

Vazão de torneira 0,15 L/s

Torneira de cozinha 4 min/pessoa/dia

Lavagem de pratos 8 L/hab

Vazão de chuveiro 0,15 L/s

duração de banho 15 min

Válvula hidra 16 L/descarga

Sanitário com caixa acoplada 9 L/descarga

Consumo de mangueira de jardim 499 3/4"/15min pressão 28mca

Adaptado de: Tomaz (2003)

3.2 DIAGNÓSTICO DA OFERTA HÍDRICA DO LNA

O Diagnóstico da oferta hídrica é realizado pela análise das ofertas atuais e futuras

para o abastecimento da região de estudo, quantificando e qualificando a água.

3.2.1 Água da Concessionária

Foram analisadas as contas pagas à concessionária de abastecimento, realizada

por pesquisa documental de arquivos particulares (MARCONI e LAKATOS, 2013), em

que além dos valores, estes dados demonstram o volume total consumido pela sede

do LNA, já que atualmente, esta é sua única forma de abastecimento de água.

31

3.2.2 Água de Chuva

De acordo com as sugestões da ANA (2005), para a implantação de um sistema de

coleta de água pluvial, são realizadas as seguintes etapas:

1. Determinação da precipitação média local

2. Determinação da área de coleta

3. Determinação do coeficiente do escoamento superficial

4. Projeto do reservatório de descarte

5. Projeto do reservatório de armazenamento

6. Identificação dos usos da água (demanda e qualidade)

7. Estabelecimento do sistema de tratamento necessário

8. Projeto dos sistemas complementares

Sendo que, para cada determinação temos as seguintes metodologias aplicáveis:

1. Determinação da precipitação média local [mm/mês]

A determinação da precipitação média mensal local pode ser obtida através da

média simples de séries longas de dados pluviométricos regionais fornecidos tanto

pela ANA como pelo INMET – Instituto Nacional de Meteorologia.

Porém, comumente tais séries possuem falhas que podem ser por diversas razões

como a ausência do operador da estação de coleta ou problemas com os

equipamentos de coleta de dados. Nestes casos há descontinuidade das informações

impossibilitando a análise estatística dos dados já que informações como de secas ou

de chuvas intensas podem ser perdidas, sendo, portanto, indispensável o

preenchimento das falhas existentes (DE OLIVEIRA, FIOREZE, et al., 2010).

Um método simples que apresenta bons resultados de correlação é o Método de

Regressão Linear Simples apresentado por Tucci (2002). Tal método consiste em

relacionar a precipitação de dois postos através de uma equação linear como a

apresentada na Equação 1.

𝑃𝐵 = 𝑎 + 𝑏𝑃𝐴

32

Onde,

PB = Precipitação do posto B, que apresenta falhas [mm] PA = Precipitação do posto A [mm] a e b = Coeficientes de relação entre os postos

A equação por sua vez é obtida graficamente a partir da linha de tendência entre a

nuvem de pontos dos dados dos postos correlacionados.

2. Determinação da área de coleta

A determinação da área de coleta utilizada considera a área plana dos telhados

principais da sede do LNA, devido à sua configuração, observadas durante a análise

documental das plantas do LNA, sendo dada por (Equação 2), de acordo com a Figura

3.1

𝐴 = 𝑎. 𝑏

Figura 3.1 Determinação da área do telhado

3. Determinação do coeficiente do escoamento superficial

Segundo Tomaz (2003), o coeficiente de escoamento superficial, também

conhecido como runoff, representa a razão entre a água que escoa superficialmente

pelo total da água precipitada simbolizando perdas por evaporação, falta de limpeza

do telhado, entre outras. O autor considera que o melhor valor a ser adotado como

coeficiente de escoamento superficial é C = 0,80, sendo este, portanto adotado para

a sede do LNA.

a

b

(1)

(2)

33

4. Projeto do reservatório de descarte

Segundo a ABNT (2007), o volume do reservatório de descarte deve corresponder

a 2mm da precipitação inicial de acordo com a área da captação a ser utilizada

(Equação 3).

𝑉 = 𝑃/1000 ∗ 𝐴 ∗ 𝐶 ∗ 𝜇

Onde,

V = Volume a ser descartado [m³] P = Precipitação [mm] A = Área de coleta de água da chuva [m²] C = Coeficiente de escoamento superficial μ = Eficiência de captação

5. Projeto do reservatório de armazenamento

Como o reservatório de armazenamento corresponde ao maior custo da obra de

aproveitamento de água da chuva, é importante que seu dimensionamento seja

satisfatório, para isso, é interessante que se compare diversos métodos de cálculo.

A ABNT (2007) indica seis métodos dos quais pode ser determinado o volume de

projeto do reservatório de acordo com a demanda e o volume a ser coletado aos quais

serão comparados para a sede do LNA.

M1. Método de Rippl

Para o Método de Rippl podem ser usados tanto séries diárias como mensais

para a determinação do reservatório com a utilização através das Equação (4):

𝑆(𝑡) = 𝐷(𝑡) − 𝑄(𝑡)

Em que o volume é dado pela Equação (5):

𝑄 = 𝐶 ∗ 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑐ℎ𝑢𝑣𝑎(𝑡) ∗ á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎çã𝑜

Devendo obedecer a Equação (6):

𝑉 = ∑𝐷(𝑡) < ∑𝑄(𝑡)

Onde,

S(t) = Volume de água no reservatório no tempo t [m³]

(4)

))

(5)

))

(6)

))

(3)

34

Q(t) = Volume de chuva captado no tempo t [m³] D(t) = Demanda de consumo no tempo t [m³] V = Volume do Reservatório [m³] C = Coeficiente do escoamento superficial

A análise do tamanho do reservatório se dá a partir do acúmulo de volumes

necessários para atender a demanda no período de estiagem, sendo

selecionado o maior volume encontrado na tabela de análise (Tabela 3.3).

Tabela 3.3 Exemplo de tabela para determinação do volume do reservatório de acumulação através do Método de Rippl

Meses Chuva média

mensal [m]

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de Chuva

mensal [m³]

Diferença entre os

volumes de demanda e chuva [m³]

Diferença acumulada dos valores

positivos [m³]

M2. Método da Simulação

O Método da Simulação é iterativo, onde considera-se um valor arbitrário de

reservatório e observa-se seu comportamento, se há extravasamento

(overflow) ou se haverá a necessidade de suprimento de outra fonte de

abastecimento (Equação 7).

𝑆(𝑡) = 𝑄(𝑡) + 𝑆(𝑡−1) − 𝐷(𝑡)

Em que o volume é dado pela Equação 8.

𝑄(𝑡) = 𝐶 ∗ 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑐ℎ𝑢𝑣𝑎(𝑡) ∗ á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎çã𝑜

Sendo que deve atender a Equação 9

0 ≤ 𝑆𝑡 ≤ 𝑉

Onde,

S(t) = Volume de água no reservatório no tempo t [m³] S(t-1) = Volume de água no reservatório no tempo t – 1 [m³] Q(t) = Volume de chuva captado no tempo t [m³] D(t) = Demanda de consumo no tempo t [m³] V = Volume do Reservatório fixado [m³]

(7)

))

(8)

))

(9)

))

35

C = Coeficiente do escoamento superficial

Para o início dos cálculos admite-se que o reservatório se encontra vazio e

que os dados históricos de precipitação são representativos para condições

futuras, e altera-se o volume do reservatório fixado até que se atendam as

condições de projeto especificadas (Tabela 3.4).

Tabela 3.4 Exemplo de tabela para determinação do volume do reservatório de acumulação através do Método da Simulação

Meses

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]

Volume do reservatório fixado [m³]

Volume do reservatório

fixado no tempo t-1

[m³]


fixado no tempo t

[m³]

overflow [m³]

suprimento de água externo

[m³]

M3. Método Azevedo Neto ou Método Prático Brasileiro

O volume de chuva é dado a partir da aplicação da equação empírica

desenvolvida por Azevedo Neto (Equação 10).

𝑉 = 0,042 ∗ 𝑃/1000 ∗ 𝐴 ∗ 𝑇

Onde,

P = Valor numérico da precipitação média anual [mm] T = Valor numérico dos meses de chuva de pouca chuva ou seca – que não atendem à demanda A = Valor numérico da área de coleta [m²] V = Valor numérico do volume de água coletada para o aproveitamento [m³]

M4. Método Prático Alemão

O Método Prático Alemão considera como o volume do reservatório aquele

que tiver menor valor entre 6% do volume anual de consumo e 6% do volume

anual de precipitação coletável (Equação 11)

𝑉𝐴𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝑚í𝑚𝑖𝑛𝑜 𝑑𝑒 (𝑉, 𝐷) ∗ 0,06

(10)

))

(11)

))

36

Onde,

VAdotado = Valor do volume de água do reservatório [m³] V = Volume anual captado de chuva [m³] D = Volume de demanda anual [m³]

M5. Método Prático Inglês

O Método Prático Inglês determina o volume do reservatório a partir da

Equação (12).

𝑉 = 0,05 ∗ 𝑃/1000 ∗ 𝐴

Onde,

V = Valor do volume de água do reservatório [m³] P = Precipitação média anual [mm] A = Área de Coleta em projeção [m²]

M6. Método Prático Australiano

O Volume do reservatório, a partir do Método Prático Australiano, é dado

por método iterativo a partir da Equação (13):

𝑉𝑡 = 𝑉𝑡−1 + 𝑄𝑡 − 𝐷𝑡

Sendo o volume captado de chuva dado pela Equação (14):

𝑄𝑡 = 𝐴 ∗ 𝐶 ∗ (𝑃 − 𝐼)

E considerando a Equação 15 para caracterizar o volume do tanque no

início do mês

(𝑉𝑡−1 + 𝑄𝑡 − 𝐷) < 0 𝑒 𝑉𝑡−1 = 0

Para a análise de falhas utiliza-se a Equação (16):

𝑃𝑟 =𝑁𝑟

𝑁

Determinando a confiança pela Equação (17):

𝐶𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑛ç𝑎 = (1 − 𝑃𝑟) ∗ 100

Onde,

V(t) = Volume de água no reservatório no tempo t, fim do mês [m³]

(12)

(13)

))

(14)

))

(15)

))

(17)

))

(16)

))

37

V(t-1) = Volume de água no reservatório no tempo t – 1, início do mês [m³] Q(t) = Volume de chuva captado no tempo t [m³] D(t) = Demanda de consumo no tempo t [m³] C = Coeficiente do escoamento superficial P = Precipitação média mensal [mm] I = Interceptação de água, perdas [mm] Pr = Falhas Nr = número de meses que o reservatório não atende à demanda N = número de meses considerados

A análise a partir do Método Prático Australiano, observa a condição de

atendimento da demanda considerando ideal situações em que a

Confiabilidade esteja entre 90 e 99%. Através de uma tabela de análise

(Tabela 3.5).

Tabela 3.5 Exemplo de tabela para determinação do volume do reservatório de acumulação através do Método Prático Australiano

Meses

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]



fixado no tempo t-1

[m³]


fixado no tempo t

[m³]

overflow [m³]


[m³]

Para estes métodos são calculados os tamanhos dos reservatórios para três

senários:

C1: considera o atendimento de toda a demanda após a eficientização do sistema

C2: considerando o atendimento da demanda atual

C3: considera atender 2/3 da demanda atual

6. Estabelecimento do sistema de tratamento necessário

Para facilidade de manutenção e operação de dispositivos de tratamento de

água pelos usuários do sistema de fonte alternativa de água, são necessários

equipamentos específicos para este fim e que estejam disponíveis no mercado. O

correto dimensionamento do sistema também contribui para uma manutenção

38

adequada, uma vez que sistemas maiores exigem mais trabalho para serem

mantidos.

Serão selecionados para a situação da sede do LNA equipamentos de pré-filtro,

filtro e clorador.

7. Projeto dos sistemas complementares

Sistema de Condução da água da chuva até o reservatório

É dimensionado o sistema de condução da água da chuva até o reservatório sendo

considerada, de acordo com cada caso em específico, a configuração do local de

estudo.

Sistema de Distribuição da Água Armazenada

O Sistema básico deve conter os seguintes componentes: Bomba, tubulações e

caixa d’água.

O volume da caixa d’água deve levar em consideração o que é consumido

diariamente no sistema de estudo.

O Comprimento de tubulações e a necessidade dos diversos tipos de acessórios,

como cotovelos, registros e tês, estão, também, relacionadas as características

intrínsecas de cada local de implantação do sistema.

O sistema de bombeamento é o real responsável pelo transporte da água do

reservatório de acumulação às caixas d’água. Para a definição da bomba é necessário

o conhecimento da vazão dos diâmetros da tubulação e a determinação da altura

manométrica total.

A vazão é estimada a partir do tempo de enchimento das caixas d’água para que

se atenda as demandas diárias. Quanto ao diâmetro deve-se procurar uma tubulação

que não gere perdas de cargas excessivas, para a vazão pretendida, devido a um

diâmetro muito pequeno, em que seria necessária uma bomba mais potente e nem

altos custos com o material para tubulações de diâmetros maiores, para a redução da

potência da bomba. Por tanto deve-se buscar um diâmetro de tubulação entre estes

39

dois casos em que haja um equilíbrio entre os custos de inicial de instalação e

operação.

Definidos a vazão e o diâmetro, calcula-se a altura manométrica total através do

método de comprimentos equivalentes em que (Equação 18):

𝐻 = 𝐻𝑔 + ∆ℎ𝑝

Onde,

H = Altura manométrica total [m]

Hg = Altura geométrica – diferença de altura entre os dois reservatórios [m]

Δhp = Altura equivalente de perda de carga [m]

A altura equivalente de perda de carga é atribuída as perdas geradas por

tubulações e acessórios, sendo estas em função da vazão, do diâmetro e do material.

Afim de facilitar o estudo pode se utilizar tabelas que atribuem coeficientes de perdas

de carga de acordo com a vazão e o diâmetro selecionado por material. O total de

perda de carga é dado por (Equação 19):

∆ℎ𝑝 = ℎ𝐷 + ℎ𝐿

Onde,

Δhp = Altura equivalente de perda de carga [m]

hD = Perdas distribuídas [m]

hL = Perdas localizadas [m]

Desta forma, para tubulações em PVC a Tabela 3.6 determina a perda de carga

distribuída e a Tabela 3.7 as perdas de carga localizadas.

Os fabricantes de bombas fornecem tabelas ou curvas para que seja feita a

seleção, deve-se procurar na tabela da bomba avaliada os valores de vazão e altura

manométrica calculados para o sistema.

(18)

(19)

40

Tabela 3.6 Tabela de perda de carga em tubulações de PVC para perdas distribuidas

Bitola (Pol) 25 32 40 50 60 75 85 110 140 160

Vazão (m³/h)

Diâmetro interno (mm)

3/4" 1" 1.1/4" 1.1/2 2" 2.1/2" 3" 4" 5" 6"

Vazão (m³/h) 21,4 27,8 35,2 44 53 66,6 75,6 97,8 124,4 142,2

1 4,4 1,3 0,4 0,1 1

1,2 6 1,7 0,6 0,2 1,2

1,4 7,9 2,3 0,7 0,3 0,1 1,4

1,6 10 2,9 0,9 0,3 0,1 1,6

1,8 12 3,5 1,1 0,4 0,2 1,8

2 15 4,2 1,4 0,5 0,2 2

2,5 22 6,3 2 0,7 0,3 0,1 2,5

3 30 8,6 2,8 1 0,4 0,1 3

3,5 39 11 3,7 1,3 0,5 0,2 0,1 3,5

4 50 14 4,7 1,6 0,7 0,2 0,1 4

4,5 18 5,7 2 0,8 0,3 0,2 4,5

5 21 6,9 2,4 1 0,3 0,2 5

6 29 9,5 3,3 1,4 0,5 0,3 6

7 38 12 4,3 1,8 0,6 0,3 0,1 7

8 48 16 5,4 2,2 0,8 0,4 0,1 8

9 19 6,7 2,8 0,9 0,5 0,1 9

10 23 8 3,3 1,1 0,6 0,2 10

12 32 11 4,6 1,5 0,8 0,2 12

14 42 14 6 2 1,1 0,3 0,1 14

16 18 7,5 2,5 1,4 0,4 0,1 16

18 22 9,3 3,1 1,7 0,5 0,2 18

20 27 11 3,8 2,1 0,6 0,2 0,1 20

* Perda de carca em metros/100m para tubulações de PVC

Modificado de: (RENATO MASSANO: SOLUÇÕES EM HIDRÁULICA)

3.3 GESTÃO DA DEMANDA

A Gestão da Demanda reúne todos os dados obtidos propondo as alterações a

serem feitas no sistema a fim de reduzir o consumo e os custos envolvidos.

3.3.1 Avaliação Quali-Quantitativa

A avaliação quali-quantitativa do consumo de água visa verificar quais serão as

possíveis alterações e impactos que as modificações sugeridas para o sistema terão

na área de estudo.

41

Tabela 3.7 Comprimento equivalente em metros de Tubulação de PVC para perdas localizadas

Colável(Diam. mm)

25 32 40 50 60 75 85 110 140 160

Roscável (Bitola) 3/4" 1" 1.1/4" 1.1/2" 2" 2.1/2" 3" 4" 5" 6"

Joelho 90º 1,2 1,5 2 3,2 3,4 3,7 3,9 4,3 4,9 5,4

Joelho 45º 0,5 0,7 1 1 1,3 1,7 1,8 1,9 2,4 2,6

Curva 90º 0,5 0,6 0,7 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,9 2,1

Curva 45º 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2

Tê 90º pass. direta

0,8 0,9 1,5 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 3,3 3,8

Tê 90º saída lateral

2,4 3,1 4,6 7,3 7,6 7,8 8 8,3 10 11

Reg. gaveta aberto

0,2 0,3 0,4 0,7 0,8 0,9 0,9 1 1,1 1,2

Válv. globo aberta 11 15 22 36 38 38 40 42 51 57

Saída de canal 0,9 1,3 1,4 3,2 3,3 3,5 3,7 3,9 4,9 5,5

Entrada normal 0,4 0,5 0,6 1 1,5 1,6 2 2,2 2,5 2,8

Entrada de borda 1 1,2 1,8 2,3 2,8 3,3 3,7 4 5 5,6

Válv. pé e crivo 9,5 13 16 18 24 25 27 29 37 43

Válv. ret. horiz. 2,7 3,8 4,9 6,8 7,1 8,2 9,3 10 13 14

Válv ret. vertical 4,1 5,8 7,4 9,1 11 13 14 16 19 21

Modificado de: (RENATO MASSANO: SOLUÇÕES EM HIDRÁULICA)

Sendo assim, um parâmetro indispensável a ser obtido é o Indicador de Consumo

(IC) antes e após as intervenções pretendidas, e sendo assim Impacto de Redução

de Consumo é dado pela Equação 20 (ANA, 2005):

IR =ICAP − ICDP

ICAP∗ 100

Onde,

IR = Impacto de Redução do consumo de água por agente consumidor

ICAP = Indicador de Consumo Antes as Intervenções

ICDP = Indicador de Consumo Depois as Intervenções

É importante também, a realização da avaliação econômica do projeto com

indicadores como o Valor Presente Líquido, a Taxa Interna de Retorno e o Payback

para que tais valores auxiliem, nas tomadas de decisão (ANA, 2005).

(20)

42

O Valor Presente Líquido é o valor na data atual de um fluxo de caixa descontado

a uma dada taxa estipulada. É utilizado para se comparar valores monetários que

estão em datas futuras. Seu cálculo é dado pela Equação 21.

𝑉𝑃𝐿 = 𝐹𝐶1 + 𝐹𝐶2

(1 + 𝑖)2+

𝐹𝐶3

(1 + 𝑖)3+ ⋯ +

𝐹𝐶𝑛

(1 + 𝑖)𝑛

Onde,

VPL = Valor Presente Líquido FC = Fluxo de caixa de cada período I = taxa de desconto

A Taxa Interna de Retorno (TIR) é aquela que tornará o valor presente líquido igual

a zero, para um dado fluxo de caixa. Representa o retorno esperado de um

investimento em um dado tempo. Ele é utilizado para se comparar diferentes

propostas de investimentos, buscando aquele que oferece o maior retorno (maior

TIR). Seu cálculo analítico é dado por (Equação 22):

𝑉𝑃𝐿 = 0 = 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + ∑𝐹𝑡

(1 + 𝑇𝐼𝑅)𝑡

𝑁

𝑡=1

Onde,

VPL= Valor Presente Líquido = 0 t = período em análise TIR = Taxa interna de Retorno

O Payback indica o tempo necessário para igualar o lucro acumulado ao

investimento inicial, a uma dada taxa de desconto. Em outras palavras é o tempo em

que o VPL é igual a zero, para a taxa estipulada.

4 ESTUDO DE CASO: SEDE DO LABORATÓRIO NACIONAL DE ASTROFÍSICA

4.1 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL DE ESTUDO

A Sede do Laboratório Nacional de Astrofísica situa-se na rua Estados Unidos,

número 154 no Bairro das Nações no município de Itajubá cujo Estado é Minas Gerais

(21)

(22)

43

(Figura 4.1), sendo uma organização do tipo soft, onde sua principal produção é

intelectual.

Figura 4.1 Sede do Laboratório Nacional de Astrofísica

Fonte: Laboratório Nacional de Astrofísica

Esta região vem sofrendo, dificuldades com o abastecimento de água, como todo

o Sudeste. A redução de consumo e diversificação da matriz de abastecimento são

alternativas importantes para minimizar situações futuras de maior escassez.

O Laboratório Nacional de Astrofísica possui a missão de planejar, desenvolver,

promover, operar e coordenar os meios e a infra-estrutura para fomentar, de forma

cooperada, a astronomia observacional brasileira. Ele se coloca como uma instituição

exemplo para sua comunidade buscando expandir em tecnologias sustentáveis a fim

de incentivar os demais membros da sociedade também o façam (LNA, 2015).

Para a identificação dos locais, foi chamado de Prédio 1 o prédio de entrada da

sede do LNA, Prédio 2 o prédio que possui os laboratórios e o Quiosque. Algumas

observações a serem pontuadas de cada prédio segundo as plantas de projeto

fornecidas para consulta no local:

Prédio 1

O prédio 1 possui:

No piso inferior

1 Biblioteca

9 Escritórios

44

1 Copa

2 Banheiros – 1 feminino e 1 masculino

No piso superior

1 Sala de Observação Remota

1 Central de Comunicação e Dados Institucionais

1 Sala de Impressoras

10 Escritórios

1 Copa

2 Banheiros 1 feminino e 1 masculino

Prédio 2

O prédio 2 possui:

No sub-solo

1 Oficina Mecânica

1 Laboratório de Ótica

1 Escritório

1 Sala de Metrologia

1 Depósito

1 Almoxarifado

4 Banheiros – 1 feminino, 1 masculino, 1 na oficina e 1 no

almoxarifado

No térreo

2 Salas de Projeto

1 Sala de Eletrônica

1 Copa

1 Auditório

2 Banheiros - 1 feminino e 1 masculino

No primeiro pavimento

1 Sala de Diretoria

1Secretaria

45

1 Sala de Vice Diretoria

7 Escritórios

1 Sala de Reuniões

2 Banheiros - 1 feminino e 1 masculino

Quiosque

O quiosque está equipado com uma estrutura de copa.

4.2 DIAGNÓSTICO DA DEMANDA DE ÁGUA

O Diagnóstico da Demanda analisou quais os consumos existentes na sede do

LNA, seus usos e estimativas de consumos por unidades em cada edifício.

4.2.1 Pontos de Consumo e principais usos

Foram verificados os pontos de consumo presentes no LNA bem como os principais

usos os quais se destinam nos prédios principais, na área externa e no quiosque

Torneiras

Foram identificados quatro tipos de torneiras (Figura 4.2, Figura 4.3, Figura 4.4 e

Figura 4.5), além de outras do tipo convencional, em que não possível identificar o

modelo.

A Tabela 4.1 apresenta um resumo de quantidade de dispositivos por prédios e

usos. Enquanto, a Tabela 4.2 fornece todos os pontos de torneiras identificados nos

dois prédios principais e no quiosque, num total de 34 pontos, classificando-as quanto

a marca, o tipo, a quantidade, o uso e a localização.

Tabela 4.1 Resumo de torneiras quanto a usos e locais

Lavagem de Mãos

Lavagem de copos,

talheres e pratos

Laboratório Rega de Jardim e Lavagem de áreas

externas Tanque SOMA

Prédio 1 9 2 0 1 0 12

Prédio 2 12 2 4 1 0 19

Quiosque 0 2 0 0 1 3

SOMA 21 6 4 2 1 34

46

Figura 4.2 Torneira Automática (T1)

Figura 4.3 Torneira Convencional (T2)



Tabela 4.2 Classificação, localização e usos de torneiras no LNA

Tipo Qtde. Uso Localização Prédio Andar

T1 Automática 2 Lavagem de mãos Banheiro Feminino 1 Inferior

T1 Automática 2 Lavagem de mãos Banheiro Masculino 1 Inferior

T2 convencional 1 Utensílios copa 1 Inferior

T1 Automática 2 Lavagem de mãos Banheiro Feminino 1 Superior

T1 Automática 2 Lavagem de mãos Banheiro Masculino 1 Superior

T2 convencional 1 Utensílios copa 1 Superior

T1 Automática 1 Lavagem de mãos Banheiro vigia 1 Superior

T5 Convencional 1 Geral externa 1 Térreo

T3 Convencional 1 Lavagem de mãos Banheiro Feminino 2 Subsolo

T1 Automática 1 Lavagem de mãos Banheiro Masculino 2 Subsolo

T1 Automática 1 Lavagem de mãos B. Oficina Mecânica 2 Subsolo

T1 Automática 1 Lavagem de mãos B. Almoxarifado 2 Subsolo

T4 Convencional 1 Utensílios Copa 2 Subsolo

T5 Convencional 2 Oficina Mecânica 2 Subsolo

T5 Convencional 2 Lab. de Ótica 2 Subsolo

T3 Convencional 2 Lavagem de mãos Banheiro Feminino 2 Térreo

T1 Automática 2 Lavagem de mãos Banheiro Masculino 2 Térreo

T4 Convencional 1 Utensílios Copa 2 Térreo

T1 Automática 2 Lavagem de mãos Banheiro Feminino 2 1º Pav.

T1 Automática 2 Lavagem de mãos Banheiro Masculino 2 1º Pav.

T5 Convencional 1 Geral externa 2 Térreo

T5 Convencional 1 Utensílios externa Quiosque

T5 Convencional 1 Utensílios interna Quiosque

T5 Convencional 1 Tanque externa Quiosque

47

Três torneiras presentes em banheiros não possuem fechamento automático,

sendo possível a substituição para a redução de consumo de usos potáveis, assim

como, as 4 torneiras localizadas em laboratório e as 6 localizadas nas copas poderiam

ter redutores de vazão mais efetivos.

Descargas Sanitárias

Foram listados três tipos de descargas sanitárias apresentadas nas Figura 4.6,

Figura 4.7 e Figura 4.8. A Tabela 4.3 apresenta um resumo da localização de todos

os sanitários enquanto a Tabela 4.4 descreve detalhadamente os locais.

Tabela 4.3 Resumo de descargas sanitárias quanto a localização

Válvula Caixa

acoplada Caixa

suspensa SOMA

Prédio 1 12 0 1 13

Prédio 2 0 14 0 14

Quiosque 0 0 0 0

SOMA 12 14 1 27

Figura 4.6 Válvula sanitária, HYDRA (S1)

Figura 4.7 Caixa suspensa, (3)

Figura 4.8 Caixa acoplada, Deca (S2)

48

Tabela 4.4 Classificação e localização de válvulas sanitárias no LNA

Modelo Marca Tipo Qtde Localização Prédio Andar

S1 HIDRA Válvula 3 Banheiro Feminino 1 Inferior

S1 HIDRA Válvula 3 Banheiro Masculino 1 Inferior

S1 HIDRA Válvula 3 Banheiro Feminino 1 superior

S1 HIDRA Válvula 3 Banheiro Masculino 1 superior

S3 Caixa suspensa 1 Banheiro vigia 1 superior

S2 DECA Caixa Acoplada 1 Banheiro Feminino 2 Subsolo

S2 DECA Caixa Acoplada 1 Banheiro Masculino 2 Subsolo

S2 DECA Caixa Acoplada 1 B. Oficina Mecânica 2 Subsolo

S2 DECA Caixa Acoplada 1 B. Almoxarifado 2 Subsolo

S2 DECA Caixa Acoplada 3 Banheiro Feminino 2 Térreo

S2 DECA Caixa Acoplada 2 Banheiro Masculino 2 Térreo

S2 DECA Caixa Acoplada 3 Banheiro Feminino 2 1º Pav.

S2 DECA Caixa Acoplada 2 Banheiro Masculino 2 2º Pav.

Mictórios

A Tabela 4.5 apresenta um resumo da localização e quantidade dos mictórios,

enquanto a Tabela 4.6 descreve suas localizações e tipos de acionamento, onde

contatou-se que todos são manuais. Todos os mictórios listados eram de parede e por

acionamento manual de torneira.

Tabela 4.5 Resumo de mictórios quanto a localização

Número SOMA

Prédio 1 4 4

Prédio 2 5 5

Quiosque 0 0

SOMA 9 9

Tabela 4.6 Localização de mictórios no LNA

Modelo Tipo Quantidade Localização Prédio Andar

S1 Manual 2 Banheiro Masculino 1 Inferior

S1 Manual 2 Banheiro Masculino 1 superior

S2 Manual 1 Banheiro Masculino 2 Subsolo

M1 Manual 2 Banheiro Masculino 2 Terreo

M1 Manual 2 Banheiro Masculino 2 1º Pav.

49

Chuveiros

Alguns dos banheiros do LNA possuem chuveiros, porém, em sua grande maioria

encontram-se desativados à exceção de um, suas localizações podem ser observadas

na Tabela 4.7 Localização de chuveiros no LNA

Tabela 4.7 Localização de chuveiros no LNA

Modelo Situação Tipo Qtde Localização Prédio Andar

C1 inutilizados elétrico 3 Banheiro Feminino 1 Inferior

C1 inutilizados elétrico 3 Banheiro Masculino 1 Inferior

C1 inutilizados elétrico 3 Banheiro Feminino 1 Superior

C1 inutilizados elétrico 3 Banheiro Masculino 1 Superior

C1 ativo elétrico 1 B. Almoxarifado 2 Subsolo

Outros dispositivos

São apresentados mais dois dispositivos consumidores de água encontrados no

LNA, os filtros e a lavadora, assim como anteriormente estes são apresentados nas

Figura 4.9 e Figura 4.10 e suas localizações descritas na Tabela 4.8.

Figura 4.9 Filtro, Libell (F1)

Figura 4.10 Lavadora, Mueller (MQ1)

50

Tabela 4.8 Classificação, localização e usos outros dispositivos consumidores de água no LNA

Dispositivo Modelo Marca Quantidade Localização Prédio Andar

Filtro F1 Libell 1 Copa 1 inferior

Filtro F1 Libell 1 Copa 1 superior

Filtro F1 Libell 1 Corredor 2 subsolo

Filtro F1 Libell 1 Copa 2 térreo

Filtro F1 Libell 1 Corredor 2 1º Pav.

Filtro F1 Libell 1 Copa quiosque

Lavadora MQ 1 Mueller 1 Banheiro Feminino 2 Térreo

Durante a observação do sistema e coleta de dados não foi observado nenhum

vazamento aparente.

4.2.2 Estimativa de Consumo

Além da observação dos dispositivos presentes no LNA, foram também realizados

questionários para determinar o perfil dos usuários, sua opinião sobre questões

ambientais e determinar o consumo de água em usos não potáveis (Apêndice A) para

uma possível adoção de um sistema de aproveitamento de água da chuva

possibilitando a diversificação do abastecimento de água no local de estudo.

Primeiramente, antes da análise das respostas dadas pelos usuários, é necessário

que se faça um esclarecimento, 72% dos funcionários responderam ao questionário,

apesar disso, a determinação de usos não potáveis, a qual se desejava obter

informações, foi pouco influenciado, pois, além deste questionário, havia sido

realizada uma entrevista com os funcionários responsáveis por serviços gerais e

limpeza.

A partir desta premissa, todas as porcentagens apresentadas nos gráficos

referentes as respostas estarão de acordo ao total de funcionários que responderam

o questionário, no caso 31 funcionários, e somente o cálculo de consumo de uso não

potável para sanitários será extrapolado para o valor total de funcionários da sede do

LNA (50 funcionários) para determinação do volume consumido por este uso.

51

a. Determinação do perfil dos usuários

A primeira questão realizada a fim de se conhecer o perfil dos usuários foi qual

função desempenhavam no LNA (Figura 4.11). Observa-se que na sede do LNA a

maior parte dos funcionários exercem funções administrativas. Com relação ao tempo

de permanência no local, observa-se na Figura 4.12, que 90% permanecem no local

8h por dia. Quanto ao sexo dos funcionários, que responderam ao questionário, 74%

são Homens

Para a análise de demanda de usos não potáveis as respostas mais importantes

dadas são o tempo de permanência no local e o sexo, já que os banheiros masculinos

do LNA possuem mictórios (TOMAZ, 2003).

a. Opinião dos Usuários sobre questões ambientais

Com relação ao grau de importância que os funcionários dão ao tema água, em

uma escala de 1 a 10, 20 deles disseram que dão muita importância (Figura 4.13).

Figura 4.11 Gráfico do Quadro de Funcionários

Figura 4.12 Gráfico do tempo de permanência no LNA

52

Figura 4.13 Gráfico do grau de importância dado ao tema água pelos funcionários do LNA

Quando perguntados sobre qual importância consideravam que o LNA dava ao

mesmo tema, em uma escala de 1 a 10, 10 consideram 7 e 11 consideram 8, sendo

a menor nota dada 5 por 3 dos funcionários (Figura 4.14).

Figura 4.14 Gráfico do grau de importância que os funcionários consideram que o LNA dá ao tema água

53

Quando questionados sobre a importância que o LNA dava ao tema reuso de água

13 dos funcionários consideram que o LNA dá muita importância, ou seja, 10 em uma

escala de 1 a 10 (Figura 4.15).

Figura 4.15 Gráfico do grau de importância que os funcionários consideram que o LNA dá ao tema reuso de água

Devido aos problemas que recentemente a região sudeste do pais tem enfrentado

com relação a escassez de recursos hídricos e as incertezas do abastecimento de

água, foi perguntado aos funcionários qual o grau de mudança em seus hábitos que

tiveram em relação ao uso de água. Em uma escala de 1 a 10, 11 responderam 8 e 2

responderam 2 ou 1 (Figura 4.16).

54

Figura 4.16 Gráfico do grau de mudanças que os funcionários consideram que tiveram com relação ao uso de água

Os funcionários foram questionados se consideravam possível mudar seu

comportamento de uso de água no LNA, 25 deles responderam 6 ou mais, ou seja

consideram possível esta mudança (Figura 4.17).

Após responderem se consideravam possível a mudança de hábitos os

funcionários foram questionados sobre quais ações poderiam realizar para que isso

fosse possível, as respostas eram livres e foram agrupadas de maneira conveniente

para a observação. Observa-se que 3 não sabem o que poderiam mudar, 10 deixaram

a questão em branco e 12 consideram que já consomem o mínimo possível (Figura

4.18).

55

Figura 4.17 Gráfico do grau de mudança de comportamento que os funcionários consideram que podem ter com relação ao seu uso de água no LNA

Figura 4.18 Gráfico de quais mudanças os funcionários do LNA consideram que poderiam adotar para reduzir seu consumo de água no LNA

56

A seguir foram solicitadas sugestões de quais ações o LNA poderia realizar para

que houvesse a redução do consumo de água. Foi permitida mais de uma resposta

por funcionário. 12 não sabiam ou não opinaram e as medidas que foram mais citadas

são utilizar a água da chuva e realizar programas de conscientização (5 cada) (Figura

4.19).

Figura 4.19 Gráfico das sugestões, dos funcionários, que o LNA poderia adotar para reduzir o consumo de água

Foram também solicitadas sugestões para a adoção de reuso de água no LNA,

sendo estas apresentadas na Figura 4.20. Sendo mais citado o reuso de água da

chuva por 13 dos funcionários.

57

Figura 4.20 Gráfico das sugestões, segundo os funcionários, de ações que poderiam ser adotadas pelo LNA para a utilização do reuso de água

Quanto ao empenho na redução de consumo 26 dos funcionários se consideram

empenhados (Figura 4.21)

E foi solicitado aos funcionários sugestões de como poderiam combater os

desperdícios de água no LNA e 3 dos funcionários consideram que seria mudando

hábitos pessoais de higiene (Figura 4.22).

58

Figura 4.21 Gráfico do empenho dos funcionários em reduzir o consumo de água

Figura 4.22 Gráfico de quais medidas poderiam ser adotadas, na opinião dos funcionários, para combater o desperdício de água em seu período de trabalho

59

b. Consumo atual de água em usos não potáveis

Para estimar o consumo em usos não potáveis foram coletados dados de usos de

sanitários e frequências de limpezas e regas de jardim no LNA.

A entrevista realizada com os funcionários responsáveis por serviços gerais e

manutenção no LNA geraram uma tabela de atividades que utilizam da água e são

consideradas de usos não potáveis (Tabela 4.9).

Tabela 4.9 Quadro de atividades no LNA consideradas de usos não potáveis

Atividade Seg Ter Qua Qui Sex

Limpeza de banheiro Faxina - Lavagem - - - -

manutenção do banheiro - X x x X

Limpeza da entrada Faxina - Lavagem - - - -

passagem de pano x X x x x

Jardim x X x x x

Além das estimativas apresentadas por Tomas (2003), foi considerado que:

Quando utilizada a lavadora, para a limpeza de panos, consome-se o

especificado pelo fabricante – 57,2 L por ciclo.

Durante a limpeza e a manutenção dos banheiros é dada a descarga uma

vês por sanitário

Para o cálculo do consumo mensal são considerados 21 dias úteis.

Para cada homem que utiliza o banheiro 4 ou mais vezes, durante um dia de

trabalho, em pelo menos uma delas ele utiliza o vaso sanitário ao invés do

mictório

Metade dos funcionários (25) utilizam sanitários com válvula hidra e os

demais sanitários com caixa acoplada ou suspensa escolhidos

aleatoriamente

Assim, a Tabela 4.10 expressa os consumos totais com limpeza e a Tabela 4.11

para o uso de sanitários no LNA. Temos, portanto, atualmente no LNA um consumo

total, em usos não potáveis, de 50,8 m³ de água por mês.

60

Tabela 4.10 Consumo atual estimado de água para serviços de limpeza

Tipo de consumo não potável Consumo Quantidades Frequência Consumo

[L]

Limpeza de banheiro 35 L por banheiro 12 banheiros 1 x semana 84

manutenção do banheiro 5 L por banheiro 12 banheiros 4 x semana 48

1 descarga por sanitário 16 L 12 - válvula 1 x dia 192

1 descarga por sanitário 9 L 15 - caixa 1 x dia 135

Limpeza da entrada 30 L - 1 x semana 6

Limpeza geral com pano e balde 30 L - 30

Rega de jardim 499 L por 15min - 499

Lavadora - limpeza de panos 57,2 L por ciclo - 1 x dia 57

Faxina mensal 7 L/min 1 hora 1 x mês 420

TOTAL ESTIMADO MENSAL 22.495,2

Tabela 4.11 Consumo atual estimado de água para o uso de sanitários

Número de usuários

Utilização por dia

Vaso Sanitário caixa acoplada

Vaso Sanitário válvula hidra

Mictório Consumo

[L]

6 3* 0 0 3 45

8 2* 0 0 2 40

1 6* 0 2 4 42

2 8 0 8 0 256

2 3 0 3 0 96

1 5 0 5 0 80

2 1 0 1 0 32

2 1* 0 0 1 5

1 5* 0 1 4 26

3 4* 0 1 3 70,5

1 4 0 4 0 64

1 2 0 2 0 32

1 6* 2 0 4 28

2 4 4 0 0 72

17 3 3 0 0 459

Total estimado diário 1347,5

Total Estimado Mensal 28.297,5 * Usuário do sexo masculino

c. Consumo de água em usos não potáveis após a possível substituição

de equipamentos hidráulicos

Para a implantação de um sistema de aproveitamento de água da chuva

recomenda-se que todo o sistema hidráulico já seja o mais eficiente para que se

reduza o tamanho necessário do reservatório de acumulação, já que, este gera os

maiores custos da implantação do sistema de aproveitamento.

61

Para isso sugere-se a troca dos vasos sanitários com acionamento de descarga

por válvula por vasos sanitários com caixa acoplada. Nas Tabela 4.12 e Tabela 4.13

é possível verificar as alterações tanto no consumo com limpeza quanto como o uso.

Tabela 4.12 Consumo estimado de água para serviços de limpeza após a troca de equipamentos

Tipo de consumo não potável Consumo Quantidades Frequência Consumo [L]

Limpeza de banheiro 35 L por banheiro 12 banheiros 1 x semana 84

manutenção do banheiro 5 L por banheiro 12 banheiros 4 x semana 48

1 descarga por sanitário 9 L 15 - caixa 1 x dia 243

Limpeza da entrada 30 L - 1 x semana 6

Limpeza geral com pano e balde 30 L - 30

Rega de jardim 499 L por 15min - 499

Lavadora - limpeza de panos 57,2 L por ciclo - 1 x dia 29

Estimado diário 939

Faxina mensal 7 L/min 1 hora 1 x mês 420

TOTAL ESTIMADO MENSAL 20.131

Tabela 4.13 Consumo estimado de água para o uso de sanitários após a troca de equipamentos

Número de usuários

Utilização por dia

Vaso Sanitário caixa acoplada

Mictório Consumo diário [L]

6 3* 0 3 45

8 2* 0 2 40

2 6* 2 4 56

2 8 8 0 144

19 3 3 0 513

1 5 5 0 45

2 1 1 0 18

2 1* 0 1 5

1 5* 1 4 19

3 4* 1 3 49,5

3 4 4 0 108

1 2 2 0 18

Total estimado diário 1060,5

Total Estimado Mensal 22.270,5 * Usuário do sexo masculino

A estimativa de consumo total dos usos não potáveis após a substituição dos

sanitários com válvula hidra é de 42,4 m³ de água. Portanto, está substituição traria

uma redução de 16% no consumo atual mensal.

62

4.3 DIAGNÓSTICO DA OFERTA HÍDRICA DO LNA

São avaliadas nesta seção a oferta de água para o LNA, ou seja, sua

disponibilidade, avaliando tanto a condição atual quanto os horizontes possíveis de

exploração e complementação ao já disponível.

Observa-se que atualmente toda a água utilizada no LNA provém da Companhia

de Saneamento de Minas Gerais (COPASA). Neste estudo foi analisada a

possibilidade da diversificação da oferta tanto para economia financeira quanto

redução da dependência do abastecimento público convencional para a utilização em

usos não potáveis, gerando assim, benefícios tanto para a sede o LNA quanto para a

comunidade em geral já que tal medida reduz a utilização de água potável para usos

menos nobres poupando o sistema de abastecimento público e a sustentabilidade

ambiental.

4.3.1 COPASA

Foi disponibilizado para este trabalho os consumos mensais do LNA no período

compreendido entre março de 2013 e agosto de 2015 assim como as tarifas vigentes

e seus custos para comparações e previsões de economias tanto financeiras quanto

em consumo caso haja a implementação das propostas sugeridas neste trabalho.

A Tabela 4.14 mostra os dados de consumo em litros e o valor pago.

4.3.2 Água Subterrânea

De acordo com Douglas Vinícius Vaz Martins, membro efetivo da comissão Gestora

do Plano de Logística Sustentável do LNA, que auxilia o desenvolvimento deste

trabalho, a Sede do LNA, atualmente, não é abastecida por água subterrânea. Não

sendo foco de estudo sua implantação neste trabalho.

63

Tabela 4.14 Gastos mensais e consumo de água - COPASA

Mês/Ano de referência

Consumo faturado [L]

Custo pelo Abastecimento de. Água [R$]

Custo pelo tratamento de Esgoto [R$]

Valor bruto pago [R$]

mar/13 105.000 669,86 602,88 1272,74

abr/13 99.000 628,38 565,56 1193,94

mai/13 114.000 732,1 658,89 1390,99

jun/13 104.000 674,06 606,7 1280,76

jul/13 111.000 725,49 652,96 1378,45

ago/13 100.000 648,3 583,5 1231,8

set/13 95.000 613,31 552,01 1165,32

out/13 104.000 676,37 608,76 1285,13

nov/13 103.000 669,35 602,44 1271,79

dez/13 112.000 732,51 659,28 1391,79

jan/14 107.000 697,42 627,7 1325,12

fev/15 124.000 816,73 735,06 1551,79

mar/14 119.000 781,64 703,48 1485,12

abr/14 104.000 676,37 608,76 1285,13

mai/14 127.000 1591,78 1591,78

jun/14 117.000 805,15 724,65 1529,8

jul/14 116.000 807,55 726,83 1534,38

ago/14 110.000 762,85 686,6 1449,45

set/14 118.000 822,45 740,24 1562,69

out/14 126.000 882,06 793,06 1675,12

nov/14 132.000 926,77 834,11 1760,88

dez/14 86.000 584,33 525,93 1110,26

jan/15 73.000 487,75 439 926,75

fev/15 78.000 524,9 472,43 997,33

mar/15 88.000 599,19 539,3 1138,49

abr/15 87.000 591,76 532,61 1124,37

mai/15 86.000 584,33 525,93 1110,26

jun/15 80.000 600,6 540,59 1141,19

jul/15 96.000 757,64 681,96 1439,6

ago/15 94.000 740,55 666,58 1407,13

*Dados fornecidos pelo Laboratório Nacional de Astrofísica

4.3.3 Água de Chuva

Atualmente o Laboratório Nacional de Astrofísica não possui nenhum tipo de

captação de água da chuva. Como forma de diversificar a matriz de abastecimento do

LNA o presente trabalho se propõe a estuda-la.

64

a. Determinação da precipitação média local [mm/mês]

Para o estudo da pluviosidade local foram selecionados sete postos de consulta,

com dados pluviométricos entre os anos de 1984 e 2014, com distância máxima de

108 km lineares do Laboratório Nacional de Astrofísica.

Os postos selecionados são apresentados na Tabela 4.15 com suas informações

de registro e sua distância ao LNA (obtida através do software Google Earth) (Figura

4.23).

Tabela 4.15 Postos de Consulta para a determinação da pluviosidade para o LNA

Código Nome Responsável Coordenadas Distância ao

LNA [km]

02245083 São João de Itajubá ANA 22°22'32.25"S 45°26'48.98"O 7,66

OMM 83714 Campos do Jordão INMET 22°45'0.00"S 45°35'60.00"O 37

OMM 83032 Lambari INMET 21°56'24.00"S 45°18'36.00"O 57,5

OMM 83683 Machado INMET 21°40'48.03"S 45°56'23.92"O 95,3

OMM 83681 Poços de Caldas INMET 21°54'35.99"S 46°22'47.99"O 108

OMM 83738 Resende INMET 22°27'0.00"S 44°26'24.00"O 108

OMM 83736 São Lourenço INMET 22° 6'0.22"S 45° 0'36.03"O 61,7

Figura 4.23 Localização dos Postos Pluviométricos

Fonte: GoogleEarth

Devido à proximidade do posto São João de Itajubá ao LNA, admite-se que a

pluviosidade existente neste ponto é igual à que ocorre no LNA. Porém sua série

possui falhas. Sendo assim, busca-se preencher as falhas existentes em tal posto

65

através da correlação com um dos demais postos consultados sendo selecionado

aquele que possuir maior coeficiente de determinação2 (Tabela 4.16).

Tabela 4.16 Correlação entre os dados dos postos consultados e o posto de São João de Itajubá

Código Nome Coeficiente de

Determinação [R²] Distância ao LNA

[km]

OMM 83714 Campos do Jordão 0,61 37

OMM 83032 Lambari 0,6934 57,5

OMM 83683 Machado 0,688 95,3

OMM 83681 Poços de Caldas 0,6592 108

OMM 83738 Resende 0,4491 108

OMM 83736 São Lourenço 0,61 61,7

Apesar do posto de Lambari apresentar uma melhor ajuste inicial, este possuía

períodos simultâneos de dados faltantes com o posto de São João de Itajubá, sendo

assim, foram analisados os demais postos, mesmo vários possuindo os dados nos

períodos necessários ao estudo observava-se que o posto de São Lourenço possuía

outliers nítidos e com a eliminação de poucos dados foi possível passar de um ajuste

de r² = 0,61 (Figura 4.24) para r² = 0,80 (Figura 4.25).

A análise de regressão linear gera uma equação (Equação 23) que permite o

preenchimento dos dados faltantes, o que torna possível a análise de suas Médias

Mensais de Pluviosidade (Figura 4.26) apresentando o intervalo de confiança de

acordo com os dados, bem como da série histórica de pluviosidade (Figura 4.27) para

a região do LNA.

𝑌 = 0,7416𝑥 + 22,742

2 O Coeficiente de Determinação (r²) é utilizado para verificar a adequação de um modelo de regressão, quanto mais próximo a 1 maior a adequação (MONTGOMERY e RUNGER, 2003).

(23)

66

Figura 4.24 Gráfico da Análise de Regressão Linear com os dados Brutos entre os postos de São João de Itajubá e São Lourenço.

Figura 4.25 Gráfico da Análise de Regressão Linear com eliminação de outliers entre os postos de São João de Itajubá e São Lourenço

67

A análise das médias mensais de pluviosidade demostra uma configuração

característica para a região da Serra da Mantiqueira classificada como Cwb - Clima

subtropical de altitude, tendo um inverno seco e verão ameno, com chuvas intensas

no verão e estiagem durante o inverno (EMBRAPA, 2011). Considera-se como

período chuvoso os meses compreendidos entre outubro e março, e os de estiagem

entre abril e setembro.

Figura 4.26 Gráfico das Médias Mensais de Pluviosidade para o posto de São João de Itajubá

A análise da Série Histórica nos permite observar, através da linha de tendência

que, mesmo que pequena, há uma diminuição da pluviosidade.

68

68

Figura 4.27 Gráfico da Série Histórica de Pluviosidade para o posto de São João de Itajubá

69

b. Determinação da área de coleta

Foi determinada como área de coleta de água da chuva, a partir das plantas

fornecidas pelo Laboratório Nacional de Astrofísica, a soma das áreas planas do

prédio principal da sede e do prédio de laboratórios (Figura 4.28) totalizando uma área

de coleta de A = 1231 m².

Figura 4.28 Planta da área dos telhados dos prédios principais da sede do LNA

c. Determinação do coeficiente do escoamento superficial

Como sugerido por Tomaz (2003), de acordo com o material do telhado (cerâmica)

é adotado um coeficiente de escoamento superficial de C = 0,80.

d. Projeto do reservatório de descarte

Assim como recomenda a NBR 15527 (ABNT, 2007), o reservatório de descarte é

projetado de pela utilização da Equação 3 utilizando como valores de entrada:

V = Volume a ser descartado [m³] P = Precipitação = 2 mm (valor sugerido pela NBR 15527) A = Área de coleta de água da chuva = 1231,4 m² C = Coeficiente de escoamento superficial = 0,80 μ = Eficiência de captação = 0,90 - Considerada 90%

70

𝑉𝑑 = 2/1000 ∗ 1231 ∗ 0,80 ∗ 0,90

E, portanto, o reservatório de descarte deve ter um volume de Vd = 1,77 m³

e. Projeto do reservatório de armazenamento

A Figura 4.29 reúne as médias mensais de capitação (de acordo com a

pluviosidade média mensal dos últimos 30 anos), consumo total do LNA, consumo por

usos não potáveis atualmente e consumo de usos não potáveis após a substituição

de equipamentos hidráulicos. Observa-se que para atender a demanda, indicado no

gráfico pelas curvas de Médias de Usos Não Potáveis, no período de escassez (região

do gráfico em que a precipitação capitada não atende a média de demanda) deve-se

acumular a água do período chuvoso (região do gráfico em que a precipitação

capitada é superior à média de demanda), sendo seus valores numéricos expressos

na Tabela 4.17.

Figura 4.29 Gráfico da comparação entre a precipitação capitada e as demandas de consumos de usos não potáveis

71

Tabela 4.17 Médias Mensais da precipitação captada, do consumo total do LNA, dos usos não potáveis atuais e dos usus não potáveis considereando a substituição de equipamentos sanitários

Pluviosidade

[mm]

Precipitação Captada

[L]

Consumo total mensal

[L]

Média Usos não Potáveis atuais

[L]

Média de Usos não Potáveis após as

substituições propostas [L]

jan 254,9 226.017 90.000 50.800 45.000

fev 168,8 149.677 101.000 50.800 45.000

mar 165,9 147.104 104.000 50.800 45.000

abr 71,8 63.670 96.667 50.800 45.000

mai 63,4 56.205 109.000 50.800 45.000

jun 35,7 31.684 100.333 50.800 45.000

jul 34,1 30.211 107.667 50.800 45.000

ago 30,9 27.438 101.333 50.800 45.000

set 79,5 70.459 106.500 50.800 45.000

out 119,7 106.133 115.000 50.800 45.000

nov 157,7 139.834 117.500 50.800 45.000

dez 229,5 203.500 99.000 50.800 45.000

Média Anual 1412,05 1251,93 540.000

Então, para se determinar o melhor volume para o reservatório de armazenamento

são calculados todos os métodos apresentados pela NBR 15527 (2007), para os três

cenários:

C1: considera o atendimento de toda a demanda após a eficientização do sistema

C2: considerando o atendimento da demanda atual

C3: considera atender 2/3 da demanda atual

Sendo que para os cálculos de sistemas complementares, custos e econômicos

serão utilizados os dados do cenário 1, que atende à demanda total de usos não

potáveis após a substituição dos sanitários.

C1 - Cenário 1:

O valor da demanda estimada após a substituição dos sanitários foi de 42,4 m³,

porém para estes cálculos foi utilizado um valor aproximadamente 5% maior, de 45

m³ para compensar eventuais variações na rotina de uso dos funcionários, obtida

através dos questionários e a série histórica de precipitação (mínimo de 30 anos) que

de acordo com McMahon (1993) apud Tomas (2003) este uso incorpora períodos

críticos de seca assim como eventos de enchentes.

72


De acordo com as Equações 4, 5 e 6, apresentadas na Metodologia. Constrói-se a

Tabela 4.18:

A análise referente ao volume de armazenamento a ser adotado consiste em avaliar

das diferenças acumuladas positivas qual o maior valor pois, este garantirá o

atendimento total da demanda durante a estiagem.

Tabela 4.18 Método de Rippl para o dimensionamento do reservatório de armazenamento C1

Meses Chuva média

mensal [m]

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de Chuva

mensal [m³]

Diferença entre os



positivos [m³]

Jan 0,255 45 1231,40 226,02 -181,02

Fev 0,169 45 1231,40 149,68 -104,68

Mar 0,166 45 1231,40 147,10 -102,10

Abr 0,072 45 1231,40 63,67 -18,67

Mai 0,063 45 1231,40 56,21 -11,21

Jun 0,036 45 1231,40 31,68 13,32 13,32

Jul 0,034 45 1231,40 30,21 14,79 28,10

Ago 0,031 45 1231,40 27,44 17,56 45,67

Set 0,079 45 1231,40 70,46 -25,46 20,21

Out 0,120 45 1231,40 106,13 -61,13 -40,93

Nov 0,158 45 1231,40 139,83 -94,83

Dez 0,230 45 1231,40 203,50 -158,50

Neste caso, para uma demanda mensal de D = 45 m³, sendo completamente

atendida no período de estiagem o volume do reservatório de acumulação é de Va =

45,67 m³.


Também respeitando a metodologia de cálculos apresentada (Equações 7, 8 e 9)

constrói-se uma tabela iterativa

Com a utilização deste método é possível dimensionar tanto um reservatório que

atenda toda a demanda quanto um menor, sabendo em quais período não será

73

possível atende-la completamente e qual será o volume necessário de outra(s)

fonte(s) para suprir tal déficit.

Admitindo que toda a demanda de usos não potáveis será atendida altera-se a

coluna “Volume do reservatório fixado” até que não seja mais necessário o suprimento

externo de água, para estas condições o volume do reservatório de acumulação é de

Va = 46 m³.

Tabela 4.19 Método da simulação para o dimensionamento do reservatório de armazenamento C1

Meses

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captção

[m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]



fixado no tempo t-1

[m³]


fixado no tempo t

[m³]

overflow [m³]


[m³]

Jan 45 1231,4 226,02 46 0 46 135,02 0

Fev 45 1231,4 149,68 46 46,00 46,00 104,68 0

Mar 45 1231,4 147,10 46 46,00 46,00 102,10 0

Abr 45 1231,4 63,67 46 46,00 46,00 18,67 0

Mai 45 1231,4 56,21 46 46,00 46,00 11,21 0

Jun 45 1231,4 31,68 46 46,00 32,68 0,00 0

Jul 45 1231,4 30,21 46 32,68 17,90 0,00 0

Ago 45 1231,4 27,44 46 17,90 0,33 0,00 0

Set 45 1231,4 70,46 46 0,33 25,79 0,00 0

Out 45 1231,4 106,13 46 25,79 46,00 40,93 0

Nov 45 1231,4 139,83 46 46,00 46,00 94,83 0

Dez 45 1231,4 203,50 46 46,00 46,00 158,50 0


Para calcular o volume do reservatório a partir do Método Azevedo Neto são utilizados

os seguintes valores para os parâmetros da Equação 10:

P = Valor numérico da precipitação média anual = 1412,05 mm (Tabela 4.17) T = Valor numérico dos meses de chuva de pouca chuva ou seca – que não atendem à demanda = 3 A = Valor numérico da área de coleta = 1231,4 V = Valor numérico do volume de água coletada para o aproveitamento

𝑉𝑎 = 0,042 ∗ 1412,05/1000 ∗ 1231,4 ∗ 3

Obtendo como resultado um volume de reservatório de acumulação de Va = 219,09

m³.

74


Para a resolução da Equação 11 são utilizados os seguintes valores para os

parâmetros solicitados:

VAdotado = Valor do volume de água do reservatório V = Volume anual captado de chuva = 1251,93 [L] (Tabela 4.17) D = Volume de demanda anual = 540.000 [L] (Tabela 4.17)

Multiplicando ambos por 0,06, e convertendo os valores de [L] para [m³] tem-se os

resultados:

𝑉𝑉 = 75,12 m³

𝑉𝐷 = 32,40 m³

Seguindo a metodologia o menor valor representa o volume do reservatório de

acumulação, portanto, Va = 32,40 m³.


Para se obter o valor de reservatório de armazenamento sugerido pelo Método

Prático Inglês Equação 12 são utilizados os seguintes parâmetros:

V = Valor do volume de água do reservatório P = Precipitação média anual = 1412,05 [mm] (Tabela 4.17) A = Área de Coleta em projeção = 1231,4 [m²]

𝑉 = 0,05 ∗ 1412,05/1000 ∗ 1231,4

Cujo resultado para o volume necessário de armazenamento é Va = 86,94 m³.


Quando se analisa as Equações 13 e 14 e a condição a ser atendida na Equação

15, verifica-se que a confecção da tabela de solução deste método é igual ao Método

da Simulação, diferenciando somente o método de cálculo do volume de chuva

mensal, que ao invés de considerar um grau de eficiência para o sistema considera

que as perdas, quando não conhecidas, podem ser estimadas por 2mm. Sendo

também acrescida de duas análises para verificar as falhas de atendimento e o nível

de confiança do sistema (Tabela 4.20).

75

Para atender a demanda com confiabilidade superior a 90%, como sugerido pelo

método, aceitou-se que em um mês a demanda não fosse atendida e necessitasse de

1 m³ de água a mais. Ficando assim, o reservatório de acumulação com Va = 40 m³ a

confiabilidade de 91,67%.

Tabela 4.20 Método Prático Australiano para o dimensionamento do reservatório de armazenamento C1

Meses

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]



fixado no tempo t-1

[m³]


fixado no tempo t

[m³]

overflow [m³]


[m³]

Jan 45 1231,4 249,16 40 0 40 164,16 0

Fev 45 1231,4 164,34 40 40,00 40,00 119,34 0

Mar 45 1231,4 161,48 40 40,00 40,00 116,48 0

Abr 45 1231,4 68,77 40 40,00 40,00 23,77 0

Mai 45 1231,4 60,48 40 40,00 40,00 15,48 0

Jun 45 1231,4 33,23 40 40,00 28,23 0,00 0

Jul 45 1231,4 31,60 40 28,23 14,83 0,00 0

Ago 45 1231,4 28,52 40 14,83 -1,65 0,00 1,65118545

Set 45 1231,4 76,32 40 0 31,32 0,00 0

Out 45 1231,4 115,96 40 31,32 40,00 62,27 0

Nov 45 1231,4 153,40 40 40,00 40,00 108,40 0

Dez 45 1231,4 224,14 40 40,00 40,00 179,14 0

ANÁLISE GERAL DOS MÉTODOS E DEFINIÇÃO DO VOLUME DO

RESERVATÓRIO DE ACUMULAÇÃO PARA O CENÁRIO 1

Para facilitar a observação dos resultados temos a Tabela 4.21. Assim, podemos

notar que, para a situação analisada, os métodos Azevedo Neto e Prático Inglês (M3

e M5) superdimensionam o reservatório, enquanto o método Prático Alemão o

subdimensiona.

O Método Prático Australiano estima um volume de 40 m³, e tanto o Método de

Rippl quanto o Método da Simulação apresentam resultados próximos 45,67 e 46,0

m³ respectivamente.

Devido ao fato do Método da Simulação fazer considerações mais detalhadas para

a determinação do volume ao qual o reservatório de armazenamento deve atender

76

para suprir a demanda inclusive na estiagem o valor de Va = 46 m³ será adotado para

os dimensionamentos posteriores.

Tabela 4.21 Comparação dos resultados obtidos por diferentes métodos para o cálculo do volume do reservatório de armazenamento

Método Volume [m³]

M1 Método de Rippl 45,67

M2 Método da Simulação 46,00

M3 Método Azevedo Neto 219,09

M4 Método Prático Alemão 32,40

M5 Método Prático Inglês 86,94

M6 Método Prático Australiano 40

C2 - Cenário 2:

O valor da demanda estimada atual foi de 50,8 m³, e do mesmo modo que no

cenário 1 nestes cálculos é utilizado um valor aproximadamente 5% maior, de 53,3 m³

para compensar eventuais variações na rotina de uso dos funcionários. Seguindo os

mesmos passos de desenvolvimento dos métodos temos:



Meses Chuva média

mensal [m]

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de Chuva

mensal [m³]

Diferença entre os



positivos [m³]

Jan 0,255 53,3 1231,40 226,02 -172,72

Fev 0,169 53,3 1231,40 149,68 -96,38

Mar 0,166 53,3 1231,40 147,10 -93,80

Abr 0,072 53,3 1231,40 63,67 -10,37

Mai 0,063 53,3 1231,40 56,21 -2,91

Jun 0,036 53,3 1231,40 31,68 21,62 21,62

Jul 0,034 53,3 1231,40 30,21 23,09 44,70

Ago 0,031 53,3 1231,40 27,44 25,86 70,57

Set 0,079 53,3 1231,40 70,46 -17,16 53,41

Out 0,120 53,3 1231,40 106,13 -52,83 0,57

Nov 0,158 53,3 1231,40 139,83 -86,53 -85,96

Dez 0,230 53,3 1231,40 203,50 -150,20

77

Neste caso, para uma demanda mensal de D = 53,3 m³, sendo completamente

atendida no período de estiagem o volume do reservatório de acumulação é de Va =

70,57 m³.


O valor fixo do reservatório que atende à demanda é de Va = 71,0 m³.


Meses

Demanda Constante mensal

[m³]

Área de Captção [m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]

Volume do reservatóri

o fixado [m³]

Volume do reservatório fixado no tempo t-1

[m³]

Volume do reservatório fixado no

tempo t [m³]

overflow [m³]


[m³]

Jan 53,3 1231,4 226,02 71 0 71 101,72 0

Fev 53,3 1231,4 149,68 71 71,00 71,00 96,38 0

Mar 53,3 1231,4 147,10 71 71,00 71,00 93,80 0

Abr 53,3 1231,4 63,67 71 71,00 71,00 10,37 0

Mai 53,3 1231,4 56,21 71 71,00 71,00 2,91 0

Jun 53,3 1231,4 31,68 71 71,00 49,38 0,00 0

Jul 53,3 1231,4 30,21 71 49,38 26,30 0,00 0

Ago 53,3 1231,4 27,44 71 26,30 0,43 0,00 0

Set 53,3 1231,4 70,46 71 0,43 17,59 0,00 0

Out 53,3 1231,4 106,13 71 17,59 70,43 0,00 0

Nov 53,3 1231,4 139,83 71 70,43 71,00 85,96 0

Dez 53,3 1231,4 203,50 71 71,00 71,00 150,20 0


São utilizados os seguintes valores para os parâmetros:


𝑉𝑎 = 0,042 ∗ 1412,05/1000 ∗ 1231,4 ∗ 4


m³.

78


São utilizados os seguintes valores para os parâmetros solicitados:



resultados:

𝑉𝑉 = 75,12 m³

𝑉𝐷 = 38,38 m³




São utilizados os seguintes parâmetros, como nenhum destes dependem da

demanda, o valor encontrado é o mesmo que para o cenário 1:


𝑉 = 0,05 ∗ 1412,05/1000 ∗ 1231,4

Onde, o volume necessário de armazenamento é Va = 86,94 m³.


Assim como no canário 1 as perdas estimadas por 2mm de chuva.



16,5 m³ de água a mais. Ficando assim, o reservatório de acumulação com Va = 50

m³ a confiabilidade de 91,67%.

79


Meses

Demanda Constante mensal

[m³]

Área de Captaçã

o [m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]

Volume do reservatóri

o fixado [m³]

Volume do reservatório fixado no tempo t-1

[m³]

Volume do reservatório fixado no

tempo t [m³]

overflow [m³]

suprimento de água

externo [m³]

Jan 53,3 1231,4 249,16 50 0 50 145,86 0

Fev 53,3 1231,4 164,34 50 50,00 50,00 111,04 0

Mar 53,3 1231,4 161,48 50 50,00 50,00 108,18 0

Abr 53,3 1231,4 68,77 50 50,00 50,00 15,47 0

Mai 53,3 1231,4 60,48 50 50,00 50,00 7,18 0

Jun 53,3 1231,4 33,23 50 50,00 29,93 0,00 0

Jul 53,3 1231,4 31,60 50 29,93 8,23 0,00 0

Ago 53,3 1231,4 28,52 50 8,23 -16,55 0,00 16,5

Set 53,3 1231,4 76,32 50 0 23,02 0,00 0

Out 53,3 1231,4 115,96 50 23,02 50,00 35,67 0

Nov 53,3 1231,4 153,40 50 50,00 50,00 100,10 0

Dez 53,3 1231,4 224,14 50 50,00 50,00 170,84 0



Utilizando o mesmo critério do cenário 1 para a seleção do método de cálculo,

temos que o resultado do reservatório de acumulação para atender a demanda de

53,3 m³, obtido pelo método da simulação, é de Va =71,0 m³, ou seja, 54% maior que

o calculado para o cenário 1.

C3 - Cenário 3:

Se fosse atendida 2/3 demanda estimada atual, acrescida em 5% (53,3 m³), ou

seja, 35,5 m³.


Neste caso, para uma demanda mensal de D = 35,5 m³, sendo esta, toda atendida

no período de estiagem o volume do reservatório de acumulação é de Va = 17,27 m³.

80


Meses Chuva média

mensal [m]

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de Chuva

mensal [m³]

Diferença entre os



positivos [m³]

Jan 0,255 35,5 1231,40 226,02 -190,48

Fev 0,169 35,5 1231,40 149,68 -114,14

Mar 0,166 35,5 1231,40 147,10 -111,57

Abr 0,072 35,5 1231,40 63,67 -28,14

Mai 0,063 35,5 1231,40 56,21 -20,67

Jun 0,036 35,5 1231,40 31,68 3,85 3,85

Jul 0,034 35,5 1231,40 30,21 5,32 9,17

Ago 0,031 35,5 1231,40 27,44 8,09 17,27

Set 0,079 35,5 1231,40 70,46 -34,93 -17,66

Out 0,120 35,5 1231,40 106,13 -70,60

Nov 0,158 35,5 1231,40 139,83 -104,30

Dez 0,230 35,5 1231,40 203,50 -167,97


O valor fixo do reservatório que atende à demanda estipulada é de Va = 18,0 m³.


Meses

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captção

[m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]



fixado no tempo t-1

[m³]


fixado no tempo t

[m³]

overflow [m³]


[m³]

Jan 35,5 1231,4 226,02 18 0 18 172,48 0

Fev 35,5 1231,4 149,68 18 18,00 18,00 114,14 0

Mar 35,5 1231,4 147,10 18 18,00 18,00 111,57 0

Abr 35,5 1231,4 63,67 18 18,00 18,00 28,14 0

Mai 35,5 1231,4 56,21 18 18,00 18,00 20,67 0

Jun 35,5 1231,4 31,68 18 18,00 14,15 0,00 0

Jul 35,5 1231,4 30,21 18 14,15 8,83 0,00 0

Ago 35,5 1231,4 27,44 18 8,83 0,73 0,00 0

Set 35,5 1231,4 70,46 18 0,73 18,00 17,66 0

Out 35,5 1231,4 106,13 18 18,00 18,00 70,60 0

Nov 35,5 1231,4 139,83 18 18,00 18,00 104,30 0

Dez 35,5 1231,4 203,50 18 18,00 18,00 167,97 0

81


São utilizados os seguintes valores para os parâmetros:


𝑉𝑎 = 0,042 ∗ 1412,05/1000 ∗ 1231,4 ∗ 3


m³.


São utilizados os seguintes valores para os parâmetros solicitados:



resultados:

𝑉𝑉 = 75,12 m³

𝑉𝐷 = 25,58 m³




Assim como nos cenários 1 e 2, como nenhum destes dependem da demanda, o

valor encontrado é:


𝑉 = 0,05 ∗ 1412,05/1000 ∗ 1231,4

Onde, o volume necessário de armazenamento é Va = 86,94 m³.

82


Assim como nos canários anteriores as perdas são estimadas por 2mm de chuva.



1,25 m³ de água a mais. Ficando assim, o reservatório de acumulação com Va = 12

m³ a confiabilidade de 91,67%.


Meses

Demanda Constante

mensal [m³]

Área de Captação

[m²]

Volume de

Chuva mensal

[m³]



fixado no tempo t-1

[m³]


fixado no tempo t

[m³]

overflow [m³]


[m³]

Jan 35,5 1231,4 249,16 12 0 12 201,63 0

Fev 35,5 1231,4 164,34 12 12,00 12,00 128,80 0

Mar 35,5 1231,4 161,48 12 12,00 12,00 125,94 0

Abr 35,5 1231,4 68,77 12 12,00 12,00 33,24 0

Mai 35,5 1231,4 60,48 12 12,00 12,00 24,95 0

Jun 35,5 1231,4 33,23 12 12,00 9,70 0,00 0

Jul 35,5 1231,4 31,60 12 9,70 5,77 0,00 0

Ago 35,5 1231,4 28,52 12 5,77 -1,25 0,00 1,25

Set 35,5 1231,4 76,32 12 0 12,00 28,78 0

Out 35,5 1231,4 115,96 12 12,00 12,00 80,42 0

Nov 35,5 1231,4 153,40 12 12,00 12,00 117,87 0

Dez 35,5 1231,4 224,14 12 12,00 12,00 188,61 0



Utilizando o mesmo critério do cenário 1 para a seleção do método de cálculo,

temos que o resultado do reservatório de acumulação para atender uma demanda de

35,5 m³, obtido pelo método da simulação, é de Va =18,0 m³, e por tanto, 39% menor

que o calculado para o cenário 1.

83

f. Estabelecimento do sistema de tratamento necessário

Considerando as manutenções periódicas as quais os equipamentos de tratamento

necessitam passar e que o usuário ao qual se destina o sistema necessita que o

mesmo seja de operação e manutenção simplificada, é indicado o uso de

equipamentos disponíveis no mercado para o devido fim. Estes equipamentos

possuem além da manutenção simples, assistência técnica disponível, e, quando

necessária, é de fácil substituição.

Para a retirada de folhas propõem-se a instalação pré-filtros nos condutos verticais

(Figura 4.30).

Figura 4.30 Pré-filtro separador de folhas

Fonte: 3P Technik Filtersysteme GMBH (2012)

A filtragem sugerida é através de um filtro por vortex com diâmetro de 0,727 m,

malha filtrante de 0,38mm e com tampa de aço para suportar até 12 toneladas.

Figura 4.31 Filtro por vortex

Fonte: AquaStok (2013)

84

A cloração, a ser feita por um dosador automático de cloro após o bombeamento

para o edifício, na chegada a caixa d’água, evitando assim, o tratamento de volumes

de água que podem não ficar retidos no reservatório quando este ultrapassar sua

capacidade de armazenamento (Figura 4.32).

Figura 4.32 Dosador automático de cloro

Fonte: Especializo Qualidade da Água (2015)

Para tal dosagem estimasse que será necessário o reabastecimento dos

reservatórios de cloro, com capacidade de 40 pastilhas, semestralmente

(ESPECIALIZO QUALIDADE DA ÁGUA, 2015).

g. Projeto dos sistemas complementares

Sistema de Condução da água da chuva até o reservatório

Sugere-se a coleta da água no perímetro dos prédios, em tubulações fechadas

interligadas aos condutos verticais, num total de 200m de tubulação com 10mm de

diâmetro (Figura 4.33).

85

Figura 4.33 Tubulações em PVC - 10mm de diâmetro

Sistema de Distribuição da Água Armazenada

Para o uso diário de 1060,5 m³ de água, estimado de usos não potáveis após a

substituição dos vasos sanitários, é indicado que se instale duas caixas d’água de

1000 L, uma em cada prédio (SABESP, 2014).

O comprimento das tubulações e a necessidade de acessórios foi estimada através

da análise das plantas impressas dos prédios do LNA, durante uma das visitas

realizadas no local.

Avalia-se para o transporte da água do reservatório de acumulação até as caixas

d’água sejam necessários

85m de tubos de PVC de 1 ¼ ‘’

3 registros do tipo gaveta 1 ¼ ‘’

9 joelhos 90°1 ¼ ‘’

2 joelhos 45°1 ¼ ‘’

1 Tê 1 ¼ ‘’

4 Flange para caixa d’água 1 ¼”

2 torneiras para boia 1 ¼”

86

A seleção da bomba avalia o ponto crítico de distribuição, no caso, o reservatório

que está mais distante, já que ambos se encontram em uma mesma cota. Por tanto,

para o cálculo manométrico são utilizados os seguintes dados:

Vazão: 7 m³/h

Altura geométrica: 10,58 m

Diâmetro da tubulação: 1 ¼”

Comprimento da tubulação: 75 m

Coeficiente de perda de carga distribuída: 12m / 100 m

Perda equivalente distribuída: 9m

Coeficientes de perda de carga localizada (Tabela 4.28).

Tabela 4.28 Calculo de perdas de carga localizadas

Elemento Qtde Ø 1 ¼” Perda equivalente [m]

Válvula gaveta aberta 2 0,4 0,8

Joelho 90° 5 2 10

Joelho 45° 2 1 2

Saída "T" lateral 1 4,6 4,6

Total de perdas equivalentes localizadas 17,4

Sendo, o total de perda de carga é (de acordo com a substituição na Equação 20):

∆ℎ𝑝 = 9 + 17,4 = 26,4

E, por tanto, a Altura Manométrica Total é dada por:

𝐻 = 10,58 + 26,4

𝐻 = 36,98 𝑚

Resultando em H = 36,98 m.

Para a seleção da bomba devemos procurar o modelo que ofereça valores de

vazão e altura manométrica próximo aos calculados. Para auxiliar nesta tarefa os

fabricantes de bombas disponibilizam tabelas e/ou curvas de onde pode-se verificar

se esta atendo ou não o sistema em questão. Deve-se procurar na tabela uma altura

igual ou maior à calculada para o sistema e verificar qual a vazão a bomba forneceria

87

nesta condição. Foi selecionada a bomba BC 92 S 1B para análise (Tabela 4.29). Para

a situação do LNA onde a altura manométrica é de 36,6 m procura-se na tabela o valor

mais próximo arredondando para cima. O valor encontrado é 38 m, em seguida

verifica-se qual a vazão a bomba daria nesta vazão, no caso deste modelo, 11,9 m³/h,

sendo superior a vazão de 7 m³/h necessária, por tanto atende a situação.

Sendo selecionada a bomba BC-92 S 1B de 3cv de potência.

Tabela 4.29 Tabela de Seleção bombas BC - 92 S 1A e 1B

Fonte: (SCHNEIDER MOTORBOMBAS)

4.4 GESTÃO DA DEMANDA

De acordo com os dados coletados deseja-se verificar as possibilidades

economicamente viáveis para a redução do consumo de água e a implantação do seu

reuso para consumos menos nobres.

Com as alterações propostas de troca de sanitários de acionamento de válvula

hidra por sanitários com caixa acoplada e inserção de um sistema de aproveitamento

de água da chuva analisa-se quais as reduções de consumo foram obtidos:

4.4.1 Avaliação Quali-Quantitativa

a. Impacto de Redução do consumo de água por agente consumidor

Considerando:

Número de funcionários: 50

88

Dias úteis: 21

Volume de consumo médio mensal atual: 104 m³

Volume de consumo médio mensal após alterações: 96 m³

Indicador de Consumo Antes das Intervenções

𝐼𝐶𝐴𝑃 =104

50 ∗ 21= 0,10

𝑚3

𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛á𝑟𝑖𝑜/𝑑𝑖𝑎

Indicador de Consumo Depois das Intervenções

𝐼𝐶𝐷𝑃 =96

50 ∗ 21= 0,09

𝑚3

𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛á𝑟𝑖𝑜/𝑑𝑖𝑎

Impacto de Redução de consumo por agente consumidor

𝐼𝑅 =0,10 − 0,09

0,10∗ 100 = 10%

Com tal resultado podemos observar que em um consumo global de água haveria

a redução de 10%, porém vamos agora analisar qual seria o impacto de redução de

água potável, comparando o volume atual utilizado, com o que seria necessário após

todas as melhorias sugeridas.

Consumo médio mensal atual: 104 m³

Consumo médio mensal após a possível substituição dos vasos sanitários e

válvulas: 95,6 m³

Consumo médio mensal de água da concessionária após implantação do

sistema de aproveitamento de água da chuva: 53,2 m³

𝑅𝐶 =104 − 53,2

104∗ 100 = 49%

Observa-se que com a retirada dos usos não potáveis o consumo de água potável

reduz em 49%, porém deve-se ressaltar que o valor pago pelo tratamento de esgoto

só terá redução em 8%. Sendo assim o valor médio anual a ser pago é de R$

11.755,79, considerando a média anual atual paga de R$ 16.007,11, gerando uma

economia de R$ 4.251,33, ou de 27% no total a ser pago a concessionária.

89

b. Avaliação de Custos de Substituições e Implantação do Sistema de

Aproveitamento de Água da Chuva

Considerando a localização do reservatório de acumulação no gramado próximo

ao quiosque (cota 905) e ao lado do estacionamento a direita do prédio 1 ambos na

cota 910,8m, de acordo com as dimensões adquiridas na observação das plantas do

LNA, com posicionamento na cota 907m, utilizando as seguintes dimensões:

Altura: 2 m

Comprimento: 5 m

Profundidade: 4,6 m

Adjacente a este, antes do filtro, está o reservatório de descarte com dimensões

de:

Altura: 1,77 m

Comprimento: 1 m

Profundidade: 1 m

São estimados os comprimentos de tubulações necessários bem como os

acessórios para a instalação do sistema. Além de duas caixas d’águas de 1.000 L

(uma em cada prédio) posicionadas nos telhados sobre os banheiros coletivos.

Para tais considerações são listados os materiais necessários bem como as

estimativas de custos Tabela 4.30 e o esboço da localização dos principais

equipamentos (Figura 4.34).

90

Tabela 4.30 Descrição de equipamentos e materiais e estimativas de custo

Componente Descrição Qtde preço unitário Valor Total

Vaso sanitário caixa acoplada 12 R$ 300,00 R$ 3.600,00

Filtro de Descida 16 R$ 90,00 R$ 1.440,00

Filtro Filtro Fino Vortex WFF 300 1 R$ 18.800,00 R$ 18.800,00

Interligação Kit de interligação 1 R$ 2.262,00 R$ 2.262,00

Dosador de Cloro 2 R$ 300,00 R$ 600,00

Cloro 10 tabletes - R$ 10,00 (160 p/ ano)

16 R$ 10,00 R$ 160,00

Res. Acumulação 2 x 5 x 4,6 m (R$ 600 / m³ de tanque)

46 R$ 600,00 R$ 27.600,00

Res. Descarte 1 x 1 x 1,77 m (R$ 600 / m³ de tanque)

1,77 R$ 600,00 R$ 1.062,00

registro 2" 1 R$ 100,00 R$ 100,00

Tub. 300 mm 300 mm / 6 m - (6m) 1 R$ 387,99 R$ 387,99

Tub. 200mm 200 mm / 6m - (48m) 8 R$ 269,13 R$ 2.153,04

tê 200mm 1 R$ 143,90 R$ 143,90

Luva redução 150 mm / 200 mm 2 R$ 56,67 R$ 113,34

Tub. 150 mm 150 mm / 6 m (200m) 35 R$ 150,00 R$ 5.250,00

Tê 150mm 2 R$ 48,90 R$ 97,80

joelho 90° 150mm 8 R$ 37,69 R$ 301,52

Bomba 1 R$ 1.500,00 R$ 1.500,00

Caixa d'água 1000 L 2 R$ 350,00 R$ 700,00

Registro gaveta 1 1/4'' 3 R$ 45,90 R$ 137,70

joelho 90° 1 1/4'' 9 R$ 1,80 R$ 16,20

joelho 45° 1 1/4'' 2 R$ 1,80 R$ 3,60

Tê 1 1/4'' 1 R$ 2,79 R$ 2,79

Flange para caixa d'água

1 1/4'' 4 R$ 11,61 R$ 46,44

torneira para boia 1 1/4'' metálica 2 R$ 100,90 R$ 201,80

Tubo PVC 1 1/4'' / 6m 15 R$ 5,82 R$ 87,30

Custo de Materiais e Equipamentos

R$ 66.767,42

Mão de Obra 25 % do custo de materiais e equipamentos

R$ 16.691,86

Custo Total R$ 83.459,28

91

Figura 4.34 Esboço da disposição dos edifícios no LNA

Definidos os custos e o valor total estimado de investimento é calculado, a partir do

software Office Excel, os métodos de Valor Presente Líquido, a Taxa Interna de

Retorno e o Payback Descontado. Como dados de entrada temos:

Valor presente economizado no valor total a pagar da concessionária de

abastecimento: R$ 4.251,33 (análise da Tabela 4.14).

A Taxa de reajuste da cobrança pela água: 8,97% a.a. (média entre os

reajustes adotados pela Copasa nos três últimos anos, 5,70% em 2013

(ARSAE-MG, 2013), 6,17% em 2014 (ARSAE-MG, 2014) e 15,04% em 2015

(ARSAE-MG, 2015).

Investimento: R$ 83.459,28

Taxa Mínima de Atratividade: 9% a.a. (de acordo com a inflação atual)

Valor Presente Líquido, indica que seriam necessários 20 anos para que se tenha

lucros reais com o investimento inicial pela troca dos sanitários e a implantação do

sistema de aproveitamento de água da chuva.

Quando analisada a Taxa Interna de Retorno (TIR) verifica-se que está se iguala a

Taxa Mínima de Atratividade (TMA) após 20 anos da implantação do projeto.

Reservatório de Acumulação Bomba Filtro Reservatório de Descarte

92

Pelo método de Payback Descontado, o investimento teria seu retorno em 19,6

anos.

Os cálculos indicam um tempo de retorno de 20 anos que é considerado um prazo

longo de investimento. Devido ao custo elevado e o tempo de retorno ser longo,

financeiramente este investimento pode ser inviabilizado. Porém quando analisadas

as situações ambientais, e a crise hídrica que tem se mostrado tão presente no país,

nota-se que na ausência do recurso está é uma maneira interessante de se ter

reservas para abastecimento próprio.

4.5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Os estudos apresentados neste trabalham visam auxiliar o LNA a atender a Portaria

Nº 23, de fevereiro de 2015 do Ministro de Estado do Planejamento, Orçamento e

Gestão para a sua sede.

Realizou-se, para tanto, o estudo da demanda de usos não potáveis do LNA através

de questionários aplicados a seus usuários. A partir da demanda encontrada de

50,8m³ de água mensal para usos não potáveis é sugerida a substituição de vasos

sanitários convencionais por vasos sanitários com caixa acoplada. Tal substituição

reduzirá em 8% o valor a ser pago a concessionária de abastecimento, e a demanda

mensal de usos não potáveis diminui para 42,4 m³. Para a implantação do um sistema

de aproveitamento de água da chuva, é considerada uma demanda de usos não

potáveis 5% maior que a estimada, afim de atender eventuais variações na demanda,

sendo considerada de 45m³.

Para o atendimento da demanda de usos não potáveis de 45m³, de acordo com o

Método da Simulação, é necessário um reservatório de acumulação de 46 m³, um

reservatório de descarte de 1,77m³, além de equipamentos de tratamento básico para

disponibilização desta água em contato primário, com instalação de pré-filtros, filtro e

clorador.

O investimento total para a substituição dos vasos sanitários e a implantação do

sistema de aproveitamento de água da chuva é estimado em R$ 83.459,28. Este

investimento geraria uma economia de 27% no valor total a ser pago a empresa de

abastecimento público, já que o valor a ser pago pelo tratamento de esgoto deve ser

taxado de acordo com o consumo total – usos potáveis e não potáveis.

93

Os métodos financeiros de análise de investimento através do Valor Presente

Líquido, Taxa Interna de Retorno e Payback descontado indicam que para tal

investimento, considerando uma TMA de 9% a.a. e um reajuste na conta de água de

8,97% a.a., este estaria pago após 20 anos.

Conclui-se que, a maior dificuldade para a implantação do sistema se dá pelo fato

da quantidade de usuários ser elevada frente a área disponível de captação, gerando

um tempo de retorno muito elevado para o investimento. Apesar do longo tempo de

retorno deste projeto, iniciativas como esta serão cada vez mais avaliadas tanto por

empresas quanto pessoas físicas, pois o agravamento da crise hídrica do sudeste do

país certamente levará à busca do reuso hídrico. Um reflexo desta tendência também

será o aumento do preço da água fornecida pela concessionária, uma vez que a oferta

de água tem diminuído, ao mesmo tempo em que a demanda tem aumentado. Frente

a tal cenário é possível que a cada ano se torne mais viáveis implantações como está

e a importância da análise econômica clássica seja menos importante na avaliação

dos projetos já que a água passara a não ser considerada um bem comum.

94

5 REFERÊNCIAS

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APÊNDICE A – QUESTIONÁRIO

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Documents

Gestão de águas: redução de consumo e reuso para o prédio sede do LNA - Laboratório Nacional de …saturno.unifei.edu.br/bim/20150002.pdf · Tabela 3.6 Tabela de perda de carga