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21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

ABES – Trabalhos Técnicos 1

I-069 – AVALIAÇÃO DE UM PROGRAMA DE ECONOMIA DE ÁGUA EMEDIFÍCIO HOSPITALAR UTILIZANDO A TÉCNICA DE PREVISÃO DO

CONSUMO DE ÁGUA

Douglas Barreto(1)

Tecnólogo em construção civil pela Fatec/SP(1983). M.Sc.in Building Services Engineeringpela Heriot-Watt University/Edimburgo-Escócia(1990). Doutor em Estruturas AmbientaisUrbanas na FAUUSP(1999). Pesquisador I do Laboratório de Instalações Prediais doAgrupamento de Instalações Prediais, Saneamento Ambiental e Segurança ao Fogo doInstituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo..

Endereço(1): Rua dos Comerciantes, 47 – Jdim Haras Bela Vista – Vgem Gde Paulista -SP - CEP:06730-000 - Brasil - Tel: (11) 3767-4964 - e-mail: [email protected]

RESUMO

Este trabalho apresenta os resultados específicos de um Programa de Uso Racional da Água implantado nasdependências de uma edificação hospitalar. Para a implantação do programa foi desenvolvida umametodologia que estabeleceu um grupo de ações a serem efetivadas com a intenção de se economizar a águaconsumida internamente. Como método de avaliação da economia alcançada devido às ações realizadas foiutilizada a técnica estatística de previsão do consumo. A partir do modelo estatístico resultante foi possíveldefinir o patamar de redução devido à implantação do programa que se situou entre 19% a 37 % considerandoas diversas ações realizadas.

PALAVRAS-CHAVE: Economia de água, previsão da demanda de água, uso racional da água.

INTRODUÇÃO

Uma questão significativa a ser considerada na análise de um programa de uso racional da água é aquelarelativa à identificação dos efeitos de cada uma das ações efetivadas no cômputo da redução do consumo deforma a se poder identificar qual parcela é na realidade devida à uma ação de redução do consumo e qual érelativa à variação do nível interno de atividade que influencia no consumo interno de água.

Muitas vezes uma economia de água alcançada por uma determinada ação pode ser acobertada pela variaçãoaleatória do consumo de água devido aos usuários da edificação, quer seja devido ao um decréscimo dapopulação; mudança de hábitos ou supressão de alguns equipamentos.

De forma a se poder identificar verdadeira parcela da água economizada está sendo proposta uma análise daredução do consumo utilizando uma técnica estatística de previsão do consumo de água que considere asatividades realizadas no interior da edificação comparando-se com o consumo de água que ocorreria caso nadativesse sido feito.

O hospital objeto da implantação do Programa foi o Instituto de Criança do Hospital das Clínicas da Faculdadede Medicina de São Paulo, localizado na cidade de São Paulo. O edifício possui 8 pavimentos com área brutalconstruída de 10.000 m2.

O programa de economia de água em análise faz parte do Programa de Uso Racional da Sabep desenvolvidopara o complexo hospitalar do Hospital das Clínicas da Universidade de São Paulo , o PURA-HC.


ABES – Trabalhos Técnicos2

OBJETIVO

O objetivo do trabalho é o de propor uma abordagem para a análise dos resultados do programa de usoracional da água através do emprego de uma técnica de previsão consumo de água para se analisar os ganhosem economia de água em termos volumétricos e monetários equivalentes.

MÉTODO

A metodologia desenvolvida para implantação do Programa de Uso Racional da Água cobriu todos osaspectos envolvidos definindo uma seqüência de atividades a serem desenvolvidas de forma que, além de sealcançar a redução no consumo de água, também contemplasse uma análise para o resultado das açõesrealizadas, e que foi a adoção da técnica de previsão do consumo.

Assim diversas atividades foram desenvolvidas previstas dentro da metodologia e dentre elas foi feita umacaracterização detalhada do consumo interno de água no que se refere aos consumos específicos devido ànatureza das atividades internas de um hospital.

Foi feita também uma classificação das principais atividades internas e destas foi identificado um grupo deatividades, denominadas de variáveis, que influenciam no consumo. Definido este grupo de variáveis foipossível o estabelecimento de três equações de regressão do modelo e que permitem a previsão do consumo deágua. A equação que apresentou o menor erro foi adotada para ser utilizada na previsão do consumo de águaenquanto o programa estava sendo implantado.

As ações implementadas no programa foram estabelecidas pela metodologia e se relacionaram a diversasnaturezas abrangendo desde a detecção de vazamentos, passando por manutenção e por troca de aparelhossanitários. Estas ações provocaram uma redução no consumo e foi possível identificar o quanto se economizoupor ação.

ATIVIDADES REALIZADAS E RESULTADOS OBTIDOS

Dentre o conjunto de atividades previstas para a consecução do modelo de previsão foi necessária acaracterização do consumo interno desagregado de água que foi feita através da medição do consumo de águapor tipo de atividade.

Foi utilizado um sistema de medição capaz de monitorar 60 hidrômetros eletrônicos por um “software”específico cujos dados forma armazenados num formato compatível com planilhas eletrônicas. O sistema foiinstalado para monitorar os seguintes setores de consumo:

• Torre de resfriamento do ar condicionado• Compressor de ar• Caldeira (vapor)• Aquecedor• Cozinha• Entrada principal

Os resultados da monitoração de oito meses foram compilados e estão apresentados sob a forma de tabelas egráficos A tabela 1 a seguir apresenta o resumo das medições. A partir desta tabela foi possível a elaboraçãode gráficos e, as figuras 1 a 8 apresentam o consumo interno desagregado de água do hospital .



Tabela 1 - Consumo interno médio desagregado do hospital (em m3) em 1998

Mês ArCondicionado Compressor Caldeira Aquecedor Cozinha Uso Interno(**) Entrada

Março(*) 148,6 98,5 167,6 170,7 431,6 1.365,6 2.382,6Abril 291,4 540,7 377,4 26,3 1.074,7 3.337,6 5.648,1Maio 139,3 181,3 525,8 552,8 1.232,7 2.522,7 5.154,7Junho 99,8 156,9 620,0 576,5 1.029,4 2.808,5 5.291,1Julho 99,4 84,8 334,7 620,9 1.096,4 3.077,3 5.313,5Agosto 135,2 124,0 86,7 601,7 1.283,7 2.553,7 4.784,9Setembro 128,9 78,2 66,1 611,5 1.248,4 2.391,5 4.524,8Outubro 123,7 97,5 53,9 620,1 1.228,3 2.567,9 4.691,5Nota: (*) Não houve coleta de dados suficiente para o mês todo. Tem-se apenas uma parte das leituras do mês. (**) O uso interno é o consumo total menos os demais consumos identificáveis.

Consumo Desagregado - Março 98

Ar Cond.6%

Compress.4% Caldeira

7%Aquecedor

7%

Cozinha18%

Uso Interno58%

Figura 1 – Consumo desagregado para o mês de março de 1998

Consumo Desagregado - Abril 98

Ar Cond.5%

Compress.10% Caldeira

7%

Aquecedor0%

Cozinha19%

Uso Interno59%

Figura 2 – Consumo desagregado para o mês de abril de 1998



Consumo Desagregado - Maio 98

Ar Cond.3%

Caldeira10%

Aquecedor11%

Cozinha24%

Uso Interno48%

Compress.4%

Figura 3 – Consumo desagregado para o mês de maio de 1998

Consumo Desagregado - Junho 98

Ar Cond.2%

Caldeira12%

Aquecedor11%

Cozinha19%

Uso Interno53%

Compress.3%

Figura 4 – Consumo desagregado para o mês de junho de 1998

Consumo Desagregado - Julho 98

Aquecedor12%

Cozinha21%

Uso Interno57%

Compress.2%

Ar Cond.2%

Caldeira6%



Figura 5 – Consumo desagregado para o mês de julho de 1998

Consumo Desagregado - Agosto 98

Aquecedor13%

Cozinha27%

Uso Interno52%

Ar Cond.3%

Caldeira2%

Compress.3%

Figura 6 – Consumo desagregado para o mês de agosto de 1998

Consumo Desagregado - Setembro 98

Compress.2%

Aquecedor14%

Cozinha28%

Uso Interno52%

Ar Cond.3%

Caldeira1%

Figura 7 – Consumo desagregado para o mês de setembro de 1998



Consumo Desagregado - Outubro 98

Aquecedor13%

Cozinha26%

Uso Interno55%

Ar Cond.3%

Compress.2%

Caldeira1%

Figura 8 – Consumo desagregado para o mês de outubro de 1998

Das figuras anteriores pode-se depreender que o consumo classificado como “uso interno” foi aquele queapresentou o maior índice de participação configurando-se em torno de mais de 50% do consumo total. Estaparcela do consumo interno é aquela devida ao uso dos ambientes para as atividades inerentes ao hospital,portanto é sobre ela que foram definidas as ações economizadoras de água.

Como se pretende reduzir o consumo da parcela de “uso interno” da água foi realizado um levantamento juntoao setor de administração hospital de forma a se conseguir dados relativos às atividades exercidasinternamente pelos usuários e após um estudo minucioso foi possível a definição das variáveis queinfluenciam no consumo de água do hospital.

Foram levantadas diversas atividades internas e as mais significativas estão apresentadas na tabela 2, a seguir.As figuras 9 a 13 mostram os gráficos de variação destas atividades no período da implantação do programa.

TABELA 2 – Principais atividades internasTipo Variável

Ocupação EntradasCirurgiaAmbulatórioTriagem

Processo PacienteAcompanhanteFuncionárioLactárioLaboratórioRadiologia

Consumo Gás



Figura 9 – Entradas no hospital

199819971996

870

860

850

840

830

820

810

Ano

To

tal

Figura 10 – Internações no hospital

199819971996

550

500

450

Ano

En

tra

da

s



199819971996

26000

25000

24000

23000

22000

21000

20000

19000

18000

Ano

Re

feiç

õe

Figura 11 – Refeições servidas (pacientes+acomp.+func.)

199819971996

5000

4000

3000

2000

Ano

Ra

dio

l.

Figura 12 – Exames radiológicos



199819971996

6500

5500

4500

Ano

Agu

a

Figura 13 – Consumo total de água

Dentro do programa de uso racional da água foram estabelecidas várias ações de redução de água e para efeitoda análise da economia de água alcançada foram implementadas as seguintes:

A0 - Consumo médio anual antes do ProgramaA1 - Detecção de vazamentos na rede externaA2 - Verificação de vazamentos visíveis nas peças de utilização e aparelhos sanitáriosA3 - Manutenção das peças e aparelhosA4 - Instalação do sistema automático de mediçãoA5 - Substituição das bacias sanitáriasA6 - Instalação de redutores de vazão nos chuveirosA7 - Instalação dos arejadores nas torneirasA8 - Substituição de torneiras comuns e instalação de válvulas de descarga de mictório e de reguladores devazão

Para avaliação do efeito de cada ação foi feito um planejamento onde se escalonou ao longo do tempo cadaação implementada de maneira que se pudesse determinar o seu efeito no consumo de água. O consumo foientão monitorado e a figura 14, a seguir, apresenta o gráfico do consumo médio para cada ação.



Consumo de água no ICr

5.921

5.248

4.905

5.3185.155

5.291

5.050

4.6084500

4900

5300

5700

6100

A0 A1 A2 A3+A4 A5 A6 A7 A8

m3

Figura 14 – Consumo médio registrado durante a implementação das ações

Mesmo considerando que houve uma evidente redução no consumo de água resta sempre uma dúvida se estaredução é realmente devida às ações implementadas ou outro motivo que não tenha sido detectado, tais como aredução no número dos leitos, funcionários ou o nível interno de atividades.

Para se certificar da redução ocorrida devido à implantação do Programa de Uso Racional da Água foi adotadocomo método de análise a formulação de modelo de simulação do consumo através da técnica estatística deregressão linear1 dos estimadores dos mínimos quadrados, cujo modelo é expresso pela seguinte equação:

Y = ββ0 + ββ1X1 + ββ2X2 + ββ3X3 + .....+ ββkXk + ξξOnde:ββ0 = constanteββ1, ββ2, ββ3, ββk =coeficientes das variáveisX1, X2, X3, Xk = variáveisξξ = erroComo ferramenta para se determinar o modelo de consumo foi utilizado o programa MINITAB que permitiua realização de diversas operações estatísticas, específicas para se alcançar o modelo de regressão que mais seajustava ao consumo.

Foram avaliadas três equações com diferentes variáveis e foi escolhida aquela que apresentou o menor erropercentual relativo ao ano de consumo de 1996 que era ano base de comparação. As tabelas 3,4 e 5, a seguirapresentam os resultados2 obtidos para a combinação das variáveis mais significativas determinando osmodelos A, B e C.

1 Neter, John; Wassermann, Willian; Kutner, H.Michael – Applied Linear Regression Models. SecondEdition, 1989,. Irwin Inc.Boston, USA- Capítulos 7 e 13.2 A estatística t é expressa pela seguinte equação t = coeficiente/erro padrão. A estatística p significa aprobabilidade de rejeitar ou não a hipótese nula de que o parâmetro seja igual a zero. Quanto menor p, menor aprobabilidade de se cometer um engano pela rejeição da hipótese nula.



Tabela 3 – Resultado do processamento para o modelo ACoeficiente Erro padrão t P

Constante 12.148 5.016 2,42 0,073

Ref.Paciente 0,63877 0,09667 6,61 0,003Ref.Func -0,5163 0,1488 -3,47 0,026Ex.Labor. -0,13835 0,04928 -2,81 0,048

Cirurgia 9,420 4,448 2,12 0,102Cons.Ambulat. -0,3544 0,1722 -2,06 0,109Total Func. -4,738 4,565 -1,04 0,358

Temperatura 31,32 28.45 1.10 0.333

Coeficiente dedeterminação (r2)

97.7%

Equação da regressão linear:Consumo = 12.148 + 0,639*Ref.Paciente – 0,516*Ref.Func – 0,138*Ex.Labor. + 9.42*Cirurgia –0,354*Cons.Ambulat. – 4.74*Total Func. + 31,3*Temperatura

Tabela 4 – Resultado do processamento para o modelo BCoeficiente Erro padrão t P

Constante 10.932,2 874,6 11,88 0,053Ref.Paciente 0,49926 0,01887 26,46 0,024

Ref.Acomp. 0,08795 0,01742 5,05 0,125Ref.Func. -0,30809 0,02626 -11,73 0,054Lactário 0,008464 0,001613 5,25 0,120

Ex.Labor. -0,107148 0.006894 -15,54 0,041Entradas -2,5539 0,1573 -16,23 0,039Cirurgia 13,2455 0,7007 18,90 0,034

Cons.Ambulat. -0,24324 0,03305 -7,36 0,086Total Func. -4,3541 0,7936 -5,49 0,115Temperatura 14,805 4,480 3,30 0,187


100.0%

Equação da regressão linear:Consumo = 10.392 + 0,499*Ref.Paciente + 0,00846*Lactário + 0,0879*Ref.Acomp. – 0,308*Ref.Func –0,107*Ex.Labor. – 2,55*Entradas + 13,2*Cirurgia – 0,243*Cons.Ambulat. – 4,35*Total Func. +14,8*Temperatura

Tabela 5 – Resultado do processamento para o modelo CCoeficiente Erro padrão t P

Constante 5.196,1 216,8 23,97 0,027

Ref.Paciente 0,583623 0,001895 308,03 0,002Ref.Acomp. -0,052403 0,003617 -14,49 0,044

Ref.Func. -0,354783 0,004301 -82,48 0,008Ex.Labor. -0,083219 0,001434 -58,02 0,011Ex.Radiol. 0.174908 0,005054 34,61 0,018

Entradas -2,58298 0,02454 -105,25 0,006Cirurgia 10,6091 0,1400 75,76 0,008



Cons.Ambulat. -0,278556 0,004504 61,84 0,010Total Func. 1,9698 0,2185 9,02 0,070Temperatura 16,6073 0,7023 23,65 0,027


100.0%

Equação da regressão linear:Consumo = 5196 + 0.584*Ref.Paciente + 0.175*Ex.Radiol. - 0.0524*Ref.Acomp. - 0.355*Ref.Func -0.0832*Ex.Labor. - 2.58*Entradas + 10.6*Cirurgia - 0.279*Cons.Ambulat. + 1.97*Total Func. +16.6*Temperatura

Como recurso para avaliação dos modelos foi levantada a curva de erro de modelo ajustado. Os resultadosestão apresentados na figura 15, a seguir, que contém o gráfico com três curvas, respectivamente para osmodelos A, B e C, de onde se pode depreender que a melhor equação a ser utilizada é a do modelo C.

Erros percentuais dos modelos de previsão

-1,80%

-1,40%

-1,00%

-0,60%

-0,20%

0,20%

0,60%

1,00%

1,40%

1,80%

Janeiro

Fevere

iro

Març

o

Abril

Maio

Junho

Julh

o

Agosto

Sete

mbro

Outu

bro

Novem

bro

Deze

mbro

-0,18%

-0,14%

-0,10%

-0,06%

-0,02%

0,02%

0,06%

0,10%

0,14%

0,18%

Modelo A Modelo B Modelo C

Figura 15 – Curvas dos erros percentuais dos modelos A, B e C.

Com a equação definida foi possível estabelecer cenários de consumo para os anos seguintes onde se estavaimplantando o programa de economia de água e a partir destes cenários foi possível identificar os ganhos deeconomia em temos de volume de água e em valores monetários.

Assim ao longo da implantação do Programa foram coletadas as informações sobre as variáveis empregadasno modelo C de previsão do consumo e assim pode-se gerar os gráficos das curvas de consumo previsto ecompará-los com as do consumo real, que foi monitorado continuamente. As figuras 16, 17 e 18 apresentam osresultados da aplicação do modelo na análise do consumo.



Consumo estimado pelo modelo para 1996

5400

5600

5800

6000

6200

6400

6600

Jane i ro Feve re i ro M a r ç o A b r i l Ma io Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro

m3

L inferior Mod-1996 L superior Med-1996

Figura 16 – Consumo estimado pelo modelo para 1996


4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

Janeiro Fevereiro M arço Abr i l M aio Junho Julho A g o s t o Setembro Outubro Novembro Dezembro

m3






4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Janeiro Fevereiro M arço A b r i l M aio Junho Julho A g o s t o Setembro O u t u b r o N o v e m b r o Dezembro

m3



Das figuras anteriores pode-se observar que houve um distanciamento das curvas de consumo real, que semanteve sempre abaixo, e o previsto, que sempre esteve acima, ensejando que o consumo de água seria muitomaior se não fosse a implantação Programa de Uso racional da Água no hospital. Em termos de consumoanual de água fica mais visível a economia promovida pelo programa e a figuras 19 e 20, a seguir, apresentamrespectivamente, o consumo anual medido e o estimado pelo modelo e a variação percentual no consumoanual.

Consumo anual acumulado

71.341

61.675

47.472

71.33376.146

69.235

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1996 1997 1998

m3

Medido Modelo

Figura 19 – Consumo anual medido e o estimado pelo modelo



Redução percentual no consumo

19%

37%

13,6%

-3,7%-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

1996 1997 1998

ReduçãoMOD ReduçãoMED

Figura 20 – Redução percentual do consumo no hospital

Em termos monetários pode-se apurar os valores gastos com as contas de água, que foi calculada pelaconcessionária de água sobre os valores de consumo medidos. O mesmo método de cálculo foi aplicado paraos valores estimados pelo modelo e a figura 21, a seguir apresenta as curvas resultantes para os valores deconta medidos e estimados atualizado até dezembro de 1998.

Valor acumulado mensal das contas (R$) do ICrAtualizado para dezembro de 1998

R$-

R$60.000

R$120.000

R$180.000

R$240.000

R$300.000

R$360.000

R$420.000

R$480.000

Janeiro Fevereiro M arço Abri l M aio Junho Julho A g o s t o Setembro Outubro Novembro Dezembro

Acum.MED-97 Acum.MED-98 Acum.MOD-97 Acum.MOD-98

Figura 21 – Valores acumulados das contas de água (volumes medidos e estimados)



Como se vê na figura anterior a economia não foi só no consumo de água. Também foi expressiva sobre ovalor monetário das contas pagas à concessionária. Em termos de comparação com o investimento realizado,só de material, a figura 22, a seguir apresenta um gráfico com o investimento e economia da implantação doPrograma.

Economia e investimento do Programa

160.079

65.698

43.888

-7.665

21.741

4.412

-R$10.000R$0

R$10.000R$20.000R$30.000R$40.000R$50.000R$60.000R$70.000R$80.000R$90.000

R$100.000R$110.000R$120.000R$130.000R$140.000R$150.000R$160.000R$170.000

1997 1998

EcoMOD EcoMED InvPEA-EDIF

Figura 22 – Economia e investimento do programa

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Em termos de conclusão pode-se assumir que é de fundamental importância a implantação de Programas deUso Racional da Água principalmente em edificações de grande porte cuja economia de água mostra-seextremamente oportuna pelo fato de diminuir o consumo, e conseqüente diminuição nos valores pagos naconta de água, o que enseja que haverá um retorno do investimento em um prazo economicamente aceitável.

Como parâmetro auxiliar foi acompanhado o consumo diário do hospital e observou-se uma diminuiçãosensível no consumo que pode ser evidentemente creditado às ações implementadas. A figura 23, a seguir,apresenta os consumos diários para os anos de abrangência do Programa, onde se observa a redução dopatamar do consumo diário de 200 m3/ dia para aproximadamente 140 m3/dia.



Consumo Médio Diário(m3)

140

160

180

200

220Janeiro

Fevereiro

Março

Abril

Maio

Junho

Julho

Agosto

Setembro

Outubro

Novembro

Dezembro

1996 1997 1998

Figura 23 – Consumo médio diário do hospital.

Uma questão importante a ressaltar é que desde a implantação do Programa os responsáveis pelo Hospital vêmmantendo um acompanhamento do consumo através do sistema de medição instalado de forma que até agora opatamar de consumo na edificação esteve sempre abaixo do consumo referente ao período pré-programa comose pode observar na figura 24 a seguir.

Consumo total ICr

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

m3

1996 1997 1998 1999 2000 2001

Figura 23 – Consumo médio diário do hospital.

Outra conclusão de mérito é que o modelo desenvolvido se mostrou de grande importância pois permite aprevisão do consumo de água em função das variáveis definidas estimando dessa maneira um consumo queseria aquele que estaria ocorrendo caso não fosse implantado o programa de economia de água. A diferençaentre os volumes previstos e os volumes reais pode ser a referência de quanto se pode economizar através dasações de redução de consumo de água adotada.



A técnica utilizada permitiu assumir que a redução de água obtida com a implementação do programa atingiuuma economia entre 19% a 37% no volume de água. Entretanto é recomendada a realização de mais estudosde forma a se poder ajustar a equação obtida, principalmente no emprego da equação aqui definida que seaplica tão somente ao Hospital estudado.

Qualquer aplicação da técnica aqui apresentada deve ser feita com critério e dados relativos à edificaçãoestudada devem ser coletados e avaliados segundo a metodologia desenvolvida.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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i-069 – avaliaÇÃo de um programa de economia de … · endereço(1): rua dos comerciantes, 47...

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