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UNIVERSIDADE REGIONAL DO CARIRI - URCA
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT
DEPARTAMENTO DA CONSTRUÇÃO CIVIL
TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL HABILITAÇÃO EM EDIFÍCIOS
TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO
AVALIAÇÃO FINANCEIRA DAS INTERVENÇÕES TECNOLÓGICAS PARA A
CONSERVAÇÃO DA ÁGUA EM EDIFICAÇÕES PÚBLICAS
Juazeiro do Norte
2012
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WANDENÚSIA DE OLIVEIRA SILVA
AVALIAÇÃO FINANCEIRA DAS INTERVENÇÕES TECNOLÓGICAS
PARA A CONSERVAÇÃO DA ÁGUA EM EDIFICAÇÕES PÚBLICAS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Tecnologia da Construção Civil em Edifícios, da Universidade Regional do Cariri, como requisito parcial para obtenção do título de Tecnólogo.
Orientador: Prof. MsC. Renato Fernandes de Oliveira.
Juazeiro do Norte
2012
3
SILVA, Wandenúsia de Oliveira.
Avaliação Financeira das Intervenções Tecnológicas para a
Conservação da Água em Edificações Públicas/Wandenúsia de
Oliveira Silva – Juazeiro do Norte: URCA/ Centro de Ciências e
Tecnologia, 2012.
63 p.
Orientador: Renato Fernandes de Oliveira Monografia (Curso de Tecnologia da Construção Civil) –
Universidade Regional do Cariri/ Centro de Ciências e Tecnologia.
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WANDENÚSIA DE OLIVEIRA SILVA
AVALIAÇÃO FINANCEIRA DAS INTERVENÇÕES TECNOLÓGICAS
PARA A CONSERVAÇÃO DA ÁGUA EM EDIFICAÇÕES PÚBLICAS
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado à obtenção do título de Tecnólogo em Construção Civil em Edifícios e aprovado em sua forma final pelo Curso de Tecnologia da Construção Civil, da Universidade Regional do Cariri.
Juazeiro do Norte, _______ de __________________ de 2012.
_____________________________________________________________
Prof. MsC. Renato Fernandes de Oliveira. (Orientador)
Universidade Regional do Cariri
_____________________________________________________________
Prof. Esp. Jefferson Luiz Alves Marinho. (Examinador)
Universidade Regional do Cariri
_______________________________________________________________
Prof. Esp. Francisco Bezerra Pereira Lucas. (Examinador)
Universidade Regional do Cariri
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Dedico aos meus pais, José Aderson e Ilaíde Eufrásia.
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AGRADECIMENTOS
Ao meu Deus, Senhor Jesus Cristo, paciente orientador e organizador dos
meus pensamentos desconexos. Sem dúvida a pessoa mais importante do mundo, a
melhor pessoa que a universidade me permitiu conhecer, e um estímulo para ver na
academia um caminho para a vida.
À minha família, ela inteira, pelo acompanhamento e apoio, pela
compreensão de que um universitário em fim de curso não tem tempo nem para
respirar, que dirá para viajar para revê-los. Também as conversas e o interesse, as
dúvidas e os estímulos.
Aos meus pais Ilaíde Eufrásia e José Aderson, que amo demais e que sempre
acreditaram e acredita em mim.
Aos meus irmãos que são sete. Em especial três: Érica, Vanessa e Wéllison
que vive comigo e me atura.
A minha amiga Fabiana uma irmã que ganhei do tempo de faculdade e ficará
para sempre.
Aos meus sobrinhos, Henrique, Layane, Soraia, Arthur e Eduardo.
Aos meus colegas de faculdade, que me acompanharam por três anos e meio
e que, se a vida seguir para um lado bonito, terão de me aturar por muito mais
tempo ainda. Matson, Luisinho, Neto, Gigi, Josafá, Lourenço, Leno, Natan, Bryza,
Francisco, Victor, Cicinha, Sávio, Edie, Nilkley, Renatinho e, aqui, me levaria a uma
obrigatória omissão ou esquecimento, portanto fica a mensagem: obrigado por terem
crescido comigo.
Aos meus amigos, relegados a segundo plano por conta da vida de gente
grande, mas que nunca deixaram de estar ao meu lado (mesmo que fosse por MSN
ou por e-mail, todo santo dia).
Ao Professor Renato, pela importância e influência, na minha vida acadêmica.
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A Professora Janeide que é uma ótima conselheira e que sempre me apoio
nas horas difíceis.
Aos mestres da Universidade, esses conselheiros que nos ensinaram e nos
treinaram para enfrentar o mercado de trabalho.
Ao Centro Acadêmico ao qual me dediquei tanto e que me proporcionou
responsabilidade.
Agradeço a URCA e ao CNPQ por ter me proporcionado um ano de Iniciação
Cientifica.
E por fim, agradeço ao meu anjo da guarda que me protege e que me guia e
a todos e a tudo por fazer parte da minha vida.
8
“Nunca perca a fé na humanidade, pois ela é como um oceano. Só porque existem
algumas gotas de água suja nele, não quer dizer que ele esteja sujo por completo.”
Mahatma Gandhi
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RESUMO
Os problemas de desperdício de água no abastecimento de cidades ou edificações
sempre foi um problema. Nos dias atuais tem se apresentado grande necessidade
de gerenciamento dos recursos hídricos levando-se em consideração aspectos
sociais, econômicos e ambientais. Sobre os dois últimos aspectos, o presente
trabalho apresenta as ações que podem ser praticadas para a diminuição do
desperdício e incentivo ao uso eficiência da água em um dos Campus da
Universidade Regional do Cariri/URCA, localizado na cidade de Juazeiro do Norte,
Ceará. Dentre as ações está o uso de aparelhos economizadores de água e a
captação e aproveitamento de águas pluviais. Em adicional, foi avaliado o impacto
financeiro da instalação das intervenções tecnológicas na edificação. Assim, foram
realizados cálculos dos custos de aquisição e instalação dos equipamentos,
estimativa da economia de água quando das intervenções tecnológicas, avaliação
financeira e o período de retorno do investimento. Como resultado principal foi
possível obter a economia de água no Campus Crajubar/URCA em 48,18% mensal,
e o gasto com implantação do sistema em R$ 43.093,37 com o período de retorno
do investimento de 14 meses.
Palavras chave: Avaliação financeira, equipamentos economizadores, captação e
aproveitamento de águas pluviais.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Distribuição dos recursos hídricos do planeta .......................................... 17
Figura 2 - Distribuição dos recursos hídricos e população do Brasil ........................ 19
Figura 3 - Esquema de coleta de água de chuva ..................................................... 26
Figura 4 - Fluxograma com as fases da metodologia do trabalho ............................ 30
Figura 5 - Localização do campus Crajubar/URCA com indicação da distribuição
espacial das estações pluviométricas analisadas ..................................................... 31
Figura 6 - Principais equipamentos hidrosanitários do Campus Crajubar/URCA (A)
lavabos (B) bebedouro, (C) mictório, (D) torneira de pias, (E) vaso sanitário e (F)
chuveiro ..................................................................................................................... 43
Figura 7 – Percentual de consumo de água do Campus Crajubar por atividade
(m³/mês) .................................................................................................................... 44
Figura 8 – Gráfico de comparação da chuva média mensal para os municípios da
região ........................................................................................................................ 46
Figura 9 – A) variação das garantias de atendimento total a demanda de água em
função do volume da cisterna para o campus Crajubar/URCA e B) respectiva
economia de água potável para as demandas com fins não potáveis do campus. ... 48
11
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Vazão média de água no Brasil em comparação com outros países da
América do Sul (TOMAZ, 1998) ................................................................................ 18
Tabela 2 - Percentual de economia de água em alguns Locais que adaptaram o
programa .................................................................................................................. 21
Tabela 3 - Usos de água em três diferentes escolas (YWASHIMA, 2006) ............... 23
Tabela 4 - Resumo dos custos de implantação e operação do sistema ................... 39
Tabela 5- Custos de água para a categoria pública cobrada pela CAGECE ............ 40
Tabela 6 - Estimativa do consumo atual de água potável no Campus Crajubar/URCA
.................................................................................................................................. 42
Tabela 7 - Estimativa do consumo de água de chuva para fins não potável no
Campus Crajubar/URCA ........................................................................................... 45
Tabela 8 - Estimativa do consumo de água potável no Campus Crajubar/URCA
utilizando equipamentos poupadores de água .......................................................... 49
Tabela 9 - Economia do consumo de água no Campus Crajubar/URCA usando as
duas intervenções ..................................................................................................... 49
Tabela 10 – Estimativa de consumos, custos e economia de água potável e período
de retorno do investimento ........................................................................................ 50
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LISTA DE SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnica
ANA – Agência Nacional das Águas
CAGECE – Companhia de água e Esgoto do Ceará
COELCE – Companhia de Energia Elétrica do Ceará
EPUSP – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
IBGE – Instituto Brasileiro Geografia e Estatística
PNCDA – Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água
PURA – Programa de Uso Racional da água
RMC – Região Metropolitana do Cariri
SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo
SEINFRA – Secretaria de Infraestrutura do Estado do Ceará
URCA – Universidade Regional do Cariri
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 15
2. OBJETIVO .......................................................................................................... 16
2.1. Objetivo geral ............................................................................................... 16
2.2. Objetivos específicos ................................................................................... 16
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 16
3.1. Disponibilidade de Recursos Hídricos no mundo ......................................... 16
3.2. Disponibilidade de Recursos Hídricos no Brasil ........................................... 17
3.2.1. Disponibilidade de água no Nordeste Brasileiro .................................... 19
3.3. Consumo de Água Potável e os Desperdícios ............................................. 20
3.3.1. Programa do Uso Racional da Água ..................................................... 21
3.3.2. Uso Consciente da Água em Universidades ......................................... 22
3.4. Usos Finais da Água .................................................................................... 23
3.5. Aproveitamento de Água pluvial ................................................................... 24
3.6. Reservatório de água de chuva ................................................................... 26
3.7. Avaliação Financeira pelo Método Pay-back Simples .................................. 27
4. METODOLOGIA ................................................................................................. 29
4.1. Área de estudo ............................................................................................. 30
4.2. Caracterização do objeto de estudo ............................................................. 31
4.3. Levantamento de Dados .............................................................................. 32
4.4. Área de telhado ............................................................................................ 32
4.4.1. Precipitação Pluviométrica .................................................................... 32
4.5. Garantia de abastecimento das cisternas .................................................... 34
4.6. Análise econômica ....................................................................................... 35
5. RESULTADOS E DISCURSÕES ....................................................................... 40
5.1. Equipamentos hidrossanitários existentes no Campus ................................ 41
5.2. Percentual de consumo de água no Campus Crajubar ................................ 41
14
5.3. Estimativa do consumo de água potável utilizada em atividades menos
nobres .................................................................................................................... 44
5.4. Climatologia de chuva na Região Metropolitana do Cariri ............................ 45
5.5. Dimensionamento do reservatório de autolimpeza (first flush) ..................... 46
5.6. Garantia de abastecimento da cisterna e economia de água potável quando
da instalação de um sistema de aproveitamento de água da chuva ...................... 47
5.7. Economia de água potável devida o uso de equipamentos poupadores de
água........................................................................................................................48
5.8. Análise Financeiro ........................................................................................ 49
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ............................................................. 51
7. REFERÊNCIAS .................................................................................................. 53
APÊNDICES .............................................................................................................. 57
Apêndice 1 ............................................................................................................. 57
Apêndice 2 ............................................................................................................. 59
Apêndice 3 ............................................................................................................. 63
15
1. INTRODUÇÃO
A água é essencial para que haja desenvolvimento econômico e tecnológico
de uma região. Ela é um elemento que exerce diferentes funções, seja para geração
de energia elétrica, função sanitária, navegação, recreação, irrigação, consumo
humano, etc.
O grande aumento da população nos centros urbanos tem gerado aumento
cada vez maior da demanda por água potável, e muitos desse uso de água potável
são para atividades que não exigem padrões de potabilidade, assim chamados de
“usos menos nobres”. Portanto, neste caso pode-se utilizar fonte alternativa de água
em que a qualidade seja suficiente para tais usos. Por outro lado para diminuir o
consumo podem-se utilizar equipamentos com tecnologias modernas que objetiva
reduzir o consumo de água.
Desta forma, percebe-se a que a utilização de novas técnicas poderá intervir
na demanda de água gerando economia. Exemplos de tecnologias que podem ser
usadas é o uso de água pluvial e equipamentos economizadores de água. Essas
alternativas visam reduzir o consumo de água potável na edificação minimizando a
demanda de água nos mananciais de água.
No entanto, os usos de tecnologias modernas através dos equipamentos
considerados economizadores de água e fontes alternativas dependem do aporte
financeiro que necessita de avaliações detalhadas dos custos e benefícios de tais
intervenções. Apesar de reconhecer que os benefícios ambientais já justificam as
intervenções na edificação no sentido de conservar a água, a avaliação financeira
poderá reforçar a viabilidade de sua execução e incentivar o seu uso.
Assim, o trabalho proposto visa realizar uma avaliação financeira das
intervenções tecnológicas visando à conservação da água em edificações públicas.
Como estudo de caso para aplicação da metodologia será avaliado o Campus
Crajubar da Universidade Regional do Cariri que é uma edificação pública com
características típicas de uma edificação pública da Região do Cariri Cearense.
16
2. OBJETIVO
2.1. Objetivo geral
O objetivo do trabalho é avaliar a economia de água potável através de um
sistema de aproveitamento de água pluvial e o uso de equipamentos
economizadores de água no Campus Crajubar/URCA localizado na Cidade de
Juazeiro do Norte/CE.
2.2. Objetivos específicos
Estimar a demanda de água potável do Campus Crajubar da
Universidade Regional do Cariri;
Levantamento da climatologia de chuva na Cidade de Juazeiro do
Norte/CE;
Avaliar o volume ideal da cisterna para armazenamento de águas
pluvial em função da garantia do sistema;
Diagnosticar os pontos de consumo do Campus e analisar a economia
de água ao realizar a troca por equipamentos economizadores de
água;
Verificar o potencial de retorno financeiro ao instalar um sistema de
captação e aproveitamento de águas pluviais e substituição dos
equipamentos hidrosanitários convencionais por poupadores.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. Disponibilidade de Recursos Hídricos no mundo
Dentro dos recursos naturais a água é um insumo indispensável para a vida
terrestre. Atualmente tem se debatido muito como economizar esse líquido tão
precioso e tão mal distribuído em nosso planeta.
A (figura 1) mostra como está à divisão de água em nosso planeta. Cerca de
97,5% da água está presente nos oceanos e mares, na forma de água salgada, ou
seja, imprópria para o consumo humano. Dos 2,5% restantes, que complementam o
total de água doce existente, 1,979% estão armazenados nas geleiras, 0,514% em
águas subterrâneas, 0,001% na atmosfera. Apenas cerca de 0,006% de toda a água
17
está disponível para o nosso consumo, sendo encontrada na forma de rios e lagos
(UNIÁGUA, 2006).
Fonte: PNRH,1999..
Figura 1. Distribuição dos recursos hídricos do planeta.
3.2. Disponibilidade de Recursos Hídricos no Brasil
Um dos maiores reservatórios de água subterrânea do mundo é o Aquífero
Guarani, que cobre uma superfície de quase 1,2 milhões de km², e estão inseridos
na Bacia Geológica Sedimentar do Paraná, localizada em territórios do Brasil,
Paraguai, Uruguai e Argentina. Esse aquífero constitui-se a principal reserva de
água subterrânea da América do Sul, com um volume estimado em 46 mil km³,
sendo 71% localizado em território brasileiro (AQUÍFERO GUARANI, 2007).
Entre os países da América do Sul, o Brasil se destaca por possuir uma vazão
média de água de 177.900 km³/ano, o que corresponde a 53% da vazão média total
da América do Sul, conforme é apresentado na (Tabela 1).
18
Tabela 1 – Vazão média de água no Brasil em comparação com outros países da América do Sul (TOMAZ, 1998).
América do Sul
Vazão (km³/ano)
Porcentagem (%)
Brasil 177.900 53
Outros países 156.100 47
Total 334.000 100
O Brasil, embora seja o país com maior disponibilidade de água doce do
planeta, responsável pela quase total da vazão média da América do Sul, possui
uma má distribuição de recursos hídricos nas suas regiões.
A (figura 2) mostra a má distribuição deste recurso por região do Brasil,
observando que nas regiões com maior índice populacional tem menores
percentuais de água. A região Norte, com 68,5 % dos recursos hídricos possui o
menor índice de habitantes com quase 16 milhões, a região centro oeste possui
quase 14 milhões de habitantes e é a segunda região com maior reserva de água
superficial do Brasil contento 15,7%, a região sudeste possui 6,0% dos recursos
hídricos e 27 milhões de habitantes, a região sul com maior população do Brasil com
quase 81 milhões de habitantes possui apenas 6,5 % dos recursos hídricos e a
região nordeste, segunda com maior índice populacional do Brasil com 53 milhões
de habitantes, é a região mais prejudicada na distribuição hídrica contento apenas
3,3% deste recurso (IBGE, 2010).
19
Fonte: PNRH, 1999.
Figura 2. Distribuição dos recursos hídricos e população do Brasil.
3.2.1. Disponibilidade de água no Nordeste Brasileiro
A região Nordeste do Brasil em característica sua grande área semiárida tem
tido seu aumento socioeconômico substancialmente prejudicado por sua
pluviosidade de elevada irregularidade, espacial e temporal, bem como pela
oocorrência periódica de secas de médias e longas durações.
A irregularidade temporal e espacial das chuvas no Nordeste brasileiro,
agravada pela pouca profundidade de seus solos- região semiárida – e a ocorrência
de secas periódicas, tomou imperiosa a construção de açudes, a fim de possibilitar
sua utilização para o consumo humano e animal, como também para a produção de
alimentos (Walter Martins, 2004).
A pluviosidade do semiárido nordestino é em media, 750 mm/ano (variando,
dentro da região, de 250 mm/ano a 800 mm/ano). O subsolo e formado em 70% por
rochas cristalinas, rasas, o que bloqueia a formação de mananciais perenes e a
potabilidade da agua, normalmente salinizada. Por isso, como veremos, a captação
da agua de chuva e uma das formas mais simples, viáveis e baratas para se viver
bem na região.
20
Ha deficiência hídrica, mas, essa expressão não significa falta de chuva ou de
água. O grande problema é que a chuva que cai e menor do que a agua que
evapora. No Semiárido brasileiro, a evaporação e de 3.000 mm/ano, três vezes
maior do que a precipitação. Logo, o jeito de proteger a água de chuva é
fundamental para aproveita-la. Outro atributo e a alteração das chuvas, no tempo e
no espaço. Não ha período fixo, nem lugar certo, para chover. O período chuvoso
pode ir de setembro a marco, mas nunca se sabe nem o dia nem o lugar em que vai
chover. Essa variação de tempo e espaço dificulta, mas não impede a boa
convivência com o ambiente. Na verdade, o Semiárido tem apenas duas estações: a
das chuvas e a sem chuvas (Roberto Malvezzi, 2007).
3.3. Consumo de Água Potável e os Desperdícios
Defronte da redução cada vez extensa deste recurso e com custos cada vez
mais altos, promoveu-se uma mudança padrão: da gestão da oferta para gestão da
demanda, conforme com as ordens do desenvolvimento sustentável. A ampla
discussão a cerca dos conceitos do desenvolvimento sustentável tem, beneficiado o
desenvolvimento de tecnologias economizadores de água. As comuns e violentas
agressões ao meio ambiente vêm comprometendo cada vez mais a qualidade e
quantidade dos recursos hídricos disponíveis. O desperdício de água potável vem
crescendo notavelmente nos grandes centros urbanos. Devido a esse uso
inadequado, esse quadro é uma crescente preocupação mundial. Nesse contexto de
possibilidade da ocorrência de conflitos cada vez maiores devido à competição pelo
acesso a água, no Brasil em 1997 foi instituída a Política Nacional de Recursos
Hídricos através da Lei 9.433. Essa lei considera a água como um bem finito e
dotado de valor econômico sendo um recurso natural cada vez mais escasso.
A falta de orientação e de consciência das pessoas quanto à quantidade de
água perdida pelo mau uso dos aparelhos e equipamentos hidráulicos, bem como
vazamentos nas instalações, são alguns dos fatores responsáveis pelo desperdício
de água, principalmente quanto ao desperdício em suas próprias residências.
Nos sistemas de abastecimento de água podem ocorrer perdas físicas ou
não–físicas. As perdas físicas são aquelas que estão relacionadas à água que não
chega ao consumidor, devido a vazamentos nas redes de distribuição e nas ligações
com as residências ou ramais prediais. Existem também as perdas não físicas ou
21
comerciais, que são os erros na medição de hidrômetros, fraudes, ligações
clandestinas ou falhas no próprio cadastro (SABESP, 2012).
3.3.1. Programa do Uso Racional da Água
O uso eficaz da água em todos os tipos de edificações está relacionado
diretamente com o comportamento dos usuários quanto ao uso deste insumo finito.
Diante disso, muitos programas relacionados ao uso racional da água estão sendo
desenvolvidos no mundo todo, inclusive no Brasil.
Em âmbito nacional, em 2006 foi aplicado o Programa Nacional de Combate
ao Desperdício de Água – PNCDA, coordenado pelo Governo Federal, que tem por
finalidade promover o uso racional da água de abastecimento público nas cidades
brasileiras, em benefício da saúde pública, do saneamento ambiental e da eficiência
dos serviços dos sistemas (PNCDA, 2012).
De antemão o Programa de Uso Racional da Água (PURA), desenvolvido no
estado de São Paulo, foi criado em 1995 através de uma parceria entre a
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) e a Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP), tendo como objetivos diminuir o
desperdício de água, garantir o fornecimento de água e a qualidade de vida da
população (PURA, 2006). O PURA encontra-se estruturado em seis macro-
programas unificados, abrangendo documentação técnica, laboratórios, novas
tecnologias, estudos em edifícios residenciais, programas da qualidade e estudos de
caso em diferentes tipos de edifícios, como escritórios, escolas, hospitais, cozinhas,
entre outros. Na tabela 2 mostra alguns locais que adotaram o programa PURA e
obtiveram economia do consumo de água.
Tabela 2. Percentual de economia de água em alguns Locais que adaptaram o programa.
Local Economia no
consumo
Assembleia Legislativa do Estado de São Paulo - ALESP 16,0%
Centro de Formação Aperfeiçoamento de Praça - CFAP 6,8%
Centro de Formação de Soldado do Estado de São Paulo - CFSD 64,5%
Escolas de Francisco Morato - 11 escolas 21,8%
50 Escolas Estaduais da Região Metropolitana de São Paulo 40,0%
Fundação do Desenvolvimento Administrativo - FUNDAP 29,4%
22
Hospital do Servidor Público Municipal 14,0%
Hospital geral do Exército 14,0%
Instituto de Pesquisa Tecnológica - IPT 53,0%
Fonte: Sabesp (2012)
3.3.2. Uso Consciente da Água em Universidades
Em edificações públicas, como escolas e universidades, onde o usuário não é
responsável direto pelo pagamento da conta de abastecimento de água, ocorre uma
possibilidade de maior desperdício de água. Desta forma, alguns programas e
estudos de uso racional da água em escolas e universidades vêm sendo
desenvolvidos atualmente, tendo como principal objetivo a redução do consumo de
água.
No Brasil, o PURA, já citado anteriormente, é um exemplo de programa com
resultados importantes. Assim, levando em conta o expressivo consumo da
Universidade de São Paulo-USP, a implantação do PURA-USP, tinha três objetivos
principais:
Reduzir o consumo de água através meios tecnológicos e comportamentais;
Implantar um sistema estruturado de gestão da demanda de água;
Desenvolver uma metodologia que pudesse ser aplicada futuramente em
outros locais.
Como resultados, a implantação do PURA-USP trouxe, além de benefícios
indiretos, uma expressiva redução do consumo de água e alguns impactos que
merece ser destacados.
Desenvolvimento de novas tecnologias;
Conscientização dos usuários da importância da água, do seu uso racional e
consequentes benefícios econômicos, sociais e ambientais;
Aumento do domínio sobre o sistema hidráulico;
Modernização de componentes do sistema;Confirmação da necessidade da
existência de um programa de uso racional permanente, dentro da
Universidade.
23
3.4. Usos Finais da Água
Segundo Tomaz (2001), o consumo médio de água para escolas e
universidades varia de 10 a 50 litros/dia por aluno, e 210 litros/dia por empregado,
sendo que este consumo é distribuído em diversos usos, variando conforme a
tipologia da edificação.
Os usos em uma edificação pública podem ser para a preparação de
alimentos, limpeza pessoal e ambiental, irrigação de jardim, descargas de vasos
sanitários, banhos chuveiro, entre outros. Dentre estes diversos usos da água, uma
grande parcela significativa está destinada a fins não potáveis, que poderia
perfeitamente ser utilizada água com qualidade inferior a potável como, por exemplo,
a água de chuva com tratamento simplificado ou nenhum tratamento.
No Brasil, foi realizado um estudo de consumo de água em escolas públicas
de ensino da cidade de Campina/SP por YWASHIMA et al (2005), com o intuito de
identificar a forma de utilização da água, bem como, a indicação dos ambientes
responsáveis pelas maiores parcelas do consumo e a proposição de uma
metodologia para a avaliação da percepção dos usuários para o uso racional de
água.
Os usos finais de água obtidos no estudo realizado por YWASHIMA et al
(2006), para cada das três tipologias de escolas observadas, encontram-se na
Tabela 3. Apresenta-se também na mesma tabela, o total de água consumida para
fins não potáveis, considerando apenas o consumo de água em descargas de vasos
sanitários e mictórios.
A tabela 2 demostra que a água consumida em descargas de vasos sanitários
e mictórios (usos não potáveis) em escolas é bastante significativo, chegando a um
percentual de até 82% para as Escolas de Ensino Fundamental.
Tabela 3 - Usos de água em três diferentes escolas (YWASHIMA, 2005).
Tipos de usos Escolas de ensino
infantil (ate 4 anos)
Escola de ensino infantil (5 a 6
anos)
Escola de ensino
fundamental
Litros (%) Litros (%) Litros (%)
Lavatório 195 4,35 211 6,12 - -
Lavatório calha - - 114 3.30 865 6,53
24
Bebedouro elétrico 4 0,09 7 0,2 - -
Filtro - - 27 0,78 - -
Chuveiro 798 17,78 36 1,04 - -
Pia 1739 38,76 682 19,77 1302 9,84
Tanque 117 2,61 11 0,32 124 0,94
Bacia sanitária c/ válvula 1243 27,7 2306 66,84 6156 46,5
Mictório tipo calha - - - - 4752 35,9
Maquina de lavar roupa 234 5,22 56 - - -
Torneiras de lavagens 139 3,1 1,62 39 0,29
Torneiras de hidrômetro 18 0,4 - - - -
Total 4487 100 3450 100 13238 100
Fonte: YWASHIMA (2005)
3.5. Aproveitamento de Água pluvial
O aumento da demanda por água, a deterioração da qualidade dos recursos
hídricos e o uso irracional têm levado o homem a procurar meios para minimizar a
demanda de água bem como a buscar outras fontes alternativos de água.
Uma das soluções para aumentar a oferta de água nas edificações é o
aproveitamento da água pluvial. Esse uso pode reduzir o consumo de água potável,
ainda podendo ser utilizado como ação no combate às enchentes, em regiões muito
chuvosas como São Paulo, funcionando como uma medida não-estrutural no
sistema de drenagem urbana. No Brasil as normas que tratam do aproveitamento de
água de chuva no meio rural e urbano. Uma dessas normas é a NBR 15527 (ABNT,
2007).
Os sistemas de aproveitamento de água pluvial são formados pela área de
captação, os componentes de transporte e o reservatório. O tratamento necessário
dependerá da utilização final que se dará a essa água.
Essa água poderá ser utilizada em residências, Instituições públicas e
privadas, na indústria, no comércio e em irrigação. Nas edificações essa água pode
ser utilizada em descargas de bacias sanitárias, irrigação de jardins, lavagem de
automóveis, lavagem de pisos e piscinas, bem como em diversos processos
industriais, e na construção civil.
25
Existem vários aspectos positivos no uso de sistemas de aproveitamento de
água pluvial, pois estes possibilitam reduzir o consumo de água potável diminuindo
os custos de água fornecida pelas companhias de abastecimento; minimizar riscos
de enchentes e preservar meio ambiente reduzindo a escassez de recursos hídricos
(May, 2004 apud Marinoski, 2007).
De acordo com Marinoski (2007), a viabilidade da implantação do sistema de
aproveitamento de água pluvial depende essencialmente dos seguintes fatores:
precipitação, área de captação e demanda de água. Além disso, para projetar tal
sistema devem-se levar em conta as condições ambientais locais, clima, fatores
econômicos, finalidade e usos da água, buscando não uniformizar as soluções
técnicas.
De acordo com Santos (2002) apud Peters (2006), a configuração básica de
um sistema de aproveitamento de água de chuva consta da área de captação
(telhado, laje e piso), dos sistemas de condução de água (calhas, condutores
verticais e horizontais), da unidade de tratamento de água (reservatório de auto-
limpeza, filtros, desinfecção) e do reservatório de acumulação. Podem ainda ser
necessários uma tubulação de recalque, reservatório superior e rede de distribuição.
O sistema de aproveitamento de água de chuva funciona da seguinte
maneira: a água é coletada de áreas impermeáveis, normalmente telhados. Em
seguida é filtrada e armazenada em cisternas, que pode ser apoiado, enterrado ou
elevado e ser construído de diferentes materiais, como: concreto armado, blocos de
concreto, alvenaria de tijolos, aço, plástico, poliéster, polietileno e outros. A (Figura
3) apresenta o esquema de coleta de água de chuva descrito acima.
26
Fonte: May (2004).
Figura 3. Esquema de coleta de água de chuva.
3.6. Reservatório de água de chuva
Um dos itens importantes que compõe um sistema de aproveitamento de
água pluvial é o reservatório, cujo deve ser dimensionado analisando os seguintes
critérios: custos de implantação, demanda de água, áreas de captação, índice
pluviométrico da região e garantia requerida para o sistema. Destaque-se que, a
distribuição temporal anual das chuvas é uma importante variável a ser considerada
no dimensionamento do reservatório (CASA EFICIENTE, 2007).
Esses discernimentos são importantes, porque em geral a cisterna é o
componente mais caro do sistema de aproveitamento de água pluvial. Desta forma,
para não tornar a implantação do sistema inviável, deve-se ter cuidado para um
correto dimensionamento do reservatório. Dependendo do volume calculado e das
condições climatológicas do local, o armazenamento da água de chuva poderá ser
realizado para atender a demanda em períodos curtos, médios ou longos de
estiagem (MAY et al., 2004).
A quantidade de água pluvial que pode ser armazenada depende do tamanho
da área de captação, da precipitação pluviométrica do local e do coeficiente de
escoamento superficial, também chamado de coeficiente de runoff. Como o volume
de água de chuva que pode ser aproveitado não é o mesmo que precipitado, o
coeficiente de escoamento superficial indica o percentual de água de chuva que será
27
armazenada, considerando a água que será perdida devido à limpeza do telhado,
evaporação e outros (TOMAZ, 2003).
A cisterna de água pluvial, dependendo das características locais e
especificidades de uso, pode estar localizada elevada ou enterrada no solo, ou ainda
sobre o solo.
Os materiais geralmente utilizados para construção de reservatório são
concreto, fibra de vidro, aço inoxidável e polietileno. A durabilidade, segurança e o
menor custam também são itens que devem ser verificados para a escolha do tipo
de reservatório a ser implantado no sistema de aproveitamento de água pluvial.
3.7. Avaliação Financeira pelo Método Pay-back Simples
O pay-back é utilizado como referência para julgar a atratividade relativa das
opções de investimento. Deve ser encarado com reservas, apenas como um
indicador; não servindo para seleção entre alternativas de investimento.
De acordo com Brealey et al. (2002, p. 179), “O período de retorno do
investimento de um projeto é o período de tempo antes de você recuperar seu
investimento inicial.”
O período de retorno simples de um projeto também e conhecido por pay-
back simples, pay-back tradicional ou simplesmente pay-back.
Torres et al. (2000) definem o tempo de recuperação do capital (Pay-back)
como o prazo para recuperação de um investimento em um projeto. O investimento
será recuperado quando o lucro gerado pelo o projeto igualar o valor do investimento
realizado. É encontrado somando os valores dos fluxos de caixa negativos com os
valores de fluxo de caixa positivos até o momento que essa soma resulta em zero. A
partir dele, é possível realizar em quanto tempo o projeto irá retornar seu
investimento.
Segundo Brigham (2001, p. 426), Na concepção dos grandes investidores
existe uma regra básica, quanto maior o tempo de retorno de capital investido maior
o risco de perda, ao contrário quanto menor for o tempo de retorno, menor será a
risco da empresa. Apesar de suas restrições o indicador de retorno de capital é
usado normalmente quando o risco de um investimento é muito alto e os
investidores tem interesse em recuperar rapidamente o capital.
28
Para Damondaran (2004, p. 256), projetos com o investimento retornado
rápido são considerados os mais relevantes, os mais atraentes, concluindo que
todas as entradas de caixas além do período de retorno são consideradas como
lucro.
A fórmula apesar de sua aparência complexa é aplicada com procedimentos
bem simples. O primeiro, quando os fluxos de caixa decorrentes do investimento
apresentam um valor uniforme durante todo o período do projeto. Nesse caso, basta
dividir o investimento inicial pelo valor do fluxo de caixa conforme é mostrado na
equação 1.1.
Pay-back = Investimento/ Valor do Fluxo de Caixa [Eq. 1.1]
O método para tomada de decisão na aplicação no Pay-back simples tem
como fundamento na vida útil do projeto. Um projeto é aprovado quanto o seu
período de retorno do investimento é menor ao seu tempo estimado de vida útil.
Desta forma, tendo como base essa análise é recomendado para aceitar ou não um
projeto, tem que ser com retornos de investimento iguais ou menores ao tempo
máximo aceitado pelos investidores, claramente que quanto mais inferior for o
período de retorno de investimento, melhor a viabilidade financeira econômica do
projeto em questão, para essa expressão temos a seguintes equações.
PRS ≤ tmax Aceitar o projeto [Eq. 1.2]
PRS > tmax Rejeitar o projeto [Eq. 1.3]
Onde:
PRS – Período de retorno Simples
tmax – Tempo máximo
29
4. METODOLOGIA
Dentre as opções de administrar a demanda por água, uma busca
desenvolver a redução de consumos através do uso eficiente deste insumo. No
entanto, a eficiência do uso da água depende, dentre outros fatores, do uso de
tecnologias apropriadas. Tais tecnologias podem reduzir de forma considerável o
consumo de água potável, mas o seu uso depende de investimentos financeiros. Os
investimentos financeiros quanto mais atrativos do ponto de vista de retorno
econômico são mais importantes por propiciar o incentivo do uso das tecnologias
que visa conservar a água. Na edificação, particularmente, os sistemas de
aproveitamento de águas pluviais e o uso de equipamentos poupadores podem a
representar ganhos ambientais, com a conservação da água, e ganhos financeiros,
com o não pagamento pela água economizada.
Nesse sentido, este trabalho faz uma avaliação financeira das intervenções
tecnológicas em uma edificação pública objetivando diminuir o consumo de água
através do o uso de captação de água pluvial e o uso de equipamentos
economizadores de água. A metodologia usada neste estudo segue as seguintes
etapas: descrição da área de estudo, precipitação pluviométrica da região,
dimensionamento do reservatório para armazenamento da água da chuva,
levantamento dos pontos de consumo de água e análise financeira do sistema. Para
uma melhor compreensão, a figura 4 mostrada um fluxograma com as etapas
metodológicas.
30
Impactos na redução doconsumo de água
II
I
III
IV
•A área de estudo: Campus Crajubar /URCA;•Região Metropolitana do Cariri (RMC);• Área de captação: 2.513, 50 m²;
• Diagnóstico do padrão de consumo de água na instituição.
• Estudo da climatologia dechuvas da região paradimensionamento do sistemade aproveitamento de água dachuva através das garantias deabastecimento das cisternas.
• Identificação e substituição dos equipamentos hidrossanitários convencionais por economizadores de água.
• Implantação de um sistema de aproveitamento de água da chuva para uso não potável.
•Determinação das garantiasde abastecimento das cisternas.•Determinação da economia de água potável quando da adoção de um sistemade aproveitamento de água da chuva e substituição de equipamentoshidrossanitários convencionaispor poupadores de água.
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Dados do consumo de água do campus CRAJUBAR
e climatologia da região
Localização da área de estudo
Intervençõestecnológicas
Avaliação Financeira•Avaliação financeira pelo método Pay-Back•Determinação do período de retorno do investimento inicial
V
Fonte: Silva, 2012.
Figura 4. Fluxograma com as fases da metodologia do trabalho.
4.1. Área de estudo
O município de Juazeiro do Norte, com área de 248,558 km², está a uma
distância de 536,00 km da Capital Fortaleza. A cidade está localizada na
Microrregião do Cariri a uma latitude de 7º12’47” sul, longitude de 39º18’55” oeste, e
31
com uma altitude de 377,30m e possui uma população de 249.939 (duzentos e
quatrocentos e nove mil e novecentos e trinta e nove) habitantes (IBGE, 2010).
Juazeiro do Norte é uma das cidades mais desenvolvidas da região
metropolitana do Cariri. As delimitações do município são: a leste com a cidade de
Missão Velha, ao norte com Caririaçu, ao sul com Barbalha e ao oeste com o
município de Crato. A área de estudo está no semiárido nordestino com índice
pluviométrico médio inferior a 1.000 mm/ano.
4.2. Caracterização do objeto de estudo
A Instituição de ensino objeto de estudo do presente trabalho é o Campus
Crajubar da Universidade Regional do Cariri/URCA (Figura 5), localizado na Avenida
Leão Sampaio, S/N, no Bairro Triângulo na cidade de Juazeiro do Norte – CE.
O Campus atualmente oferece os quatros cursos de graduação: Engenharia
de Produção, Física, Matemática e Tecnologia da Construção Civil com habilitação
em Edifícios e Topografia e Estradas. Atualmente o Campus atende a 277 alunos,
29 funcionários e 60 professores (período 2012.2).
Fonte: Adaptado de IBGE/IPECE e Google Earth.
Figura 5. Localização do campus Crajubar/URCA com indicação da distribuição espacial das estações pluviométricas analisadas.
A instituição de ensino foi escolhida por ser uma instituição pública e por
possuir uma grande área de cobertura (2.513,46 m²), ilustrada na Figura 5, sendo
32
quase em sua totalidade de telhas metálicas, e condutores verticais e horizontais de
PVC, com 150 mm e 100 mm de diâmetro. Verificou-se no projeto hidrossanitário da
edificação, que os condutores da drenagem da água pluvial estão ligados
diretamente na rede de escoamento de águas pluviais.
Através de informações obtidas pela a prefeitura do Campus Crajubar,
constatou-se que não existe nenhum tipo de sistema de aproveitamento de água
pluvial na edificação, que água é diretamente ligada na rede pluvial de
abastecimento da cidade.
4.3. Levantamento de Dados
Para realizar a estimativa dos usos finais de água e a análise de viabilidade
econômica da implantação do sistema de aproveitamento de água pluvial e o uso de
tecnologias como equipamentos poupadores para o Campus Crajubar, foi
necessário realizar levantamentos de dados, através de consulta com funcionários,
verificação de projetos arquitetônicos e hidrossánitarias, verificação de áreas de
captação, e obtenção de dados pluviométricos.
4.4. Área de telhado
O levantamento da área de cobertura (área de captação) de todo Campus
Crajubar fez-se necessário, além de outras variáveis, para estimar o volume do
reservatório de água de chuva.
O cálculo desta área foi feito baseado na planta arquitetônica do Campus. Os
dados relativos às áreas de captação de água de chuva são muito importantes, pois
a área do telhado trata-se de uma das variáveis de entrada para o dimensionamento
do reservatório de água de chuva.
4.4.1. Precipitação Pluviométrica
Os dados pluviométricos utilizam neste trabalho foram obtidos pela a estação
mais próxima ao Campus, à estação do bairro Aeroporto (00739000). Os dados
foram obtidos pelo o site da Agencia Nacional das Águas – ANA. Utilizou-se uma
série de dados de chuva abrangendo dados diários do período de 1981 a 2011
33
(período em que se conseguiram dados consistentes em base diária).Consumo de
água
Os dados de consumo de água da edificação foram necessários para que
possa ser feita uma comparação entre os valores de consumo atual e com as
intervenções tecnológicas.
Para realizar o percentual do consumo de água por usos finais da edificação,
foi necessário levantar as características dos aparelhos sanitários existente,
frequência e o tempo com que os mesmos são utilizados.
Estes dados são necessários neste estudo para que seja feita a estimativa do
consumo médio de água para cada tipo de aparelho sanitário, e desta forma obter o
consumo de água para cada uso com fins não potáveis.
Através de visitas ao Campus, foram verificados quais eram os tipos de
atividades que utilizam água, e quais aparelhos são utilizados nessas atividades.
Com as informações detalhada da quantidade de aparelho hidrosanitários foi
estimado a vazão de cada aparelho através da norma NBR 5626 (ABNT, 1998),
literatura especializada e pelos fabricantes.
4.4.1.1. Percentual de consumo de água
A estimativa de consumo de água do Campus foi realizada a partir da
quantidade de pessoas que habitam o Campus. Sabe-se que o reservatório superior
é de 21 m³. O Campus é abastecido por poço profundo, e a bomba é submersa,
porém não existem dados da vazão e nem da potência da bomba. O Campus não
possui hidrômetro o que significa que não se sabe o consumo mensal real do
Campus.
Para uma estimativa de consumo de água fez-se necessário levantar as
vazões dos aparelhos existentes, a frequência e o tempo com que os mesmos são
utilizados. Para estimar o potencial de economia proveniente da implantação de um
sistema de aproveitamento de água pluvial e o uso de equipamentos poupadores, foi
verificado o percentual de água potável utilizado para fins não potáveis.
Neste estudo, considerou-se a utilização de água para fins não potáveis em
irrigação de jardim e lavagem de pisos. Através da soma dos volumes de água
34
usadas nas atividades consideradas “menos nobre”, foi verificado o percentual de
água potável que poderia ser substituído por água pluvial. Destaca-se que não foi
avaliada a possibilidade de uso de águas pluviais nos equipamentos hidrossanitários
dos banheiros, como mictórios, pias e vasos sanitários por necessitar de
intervenções maiores nas instalações de água fria. Assim, a simulação do uso de
águas pluviais nesses aparelhos, além do uso de equipamentos poupadores,
poderia gerar um impacto ainda maior na economia de água e no retorno financeiro
do investimento.
4.5. Garantia de abastecimento das cisternas
O reservatório inferior (cisterna) é um componente responsável pelo
armazenamento da água pluvial captada. É responsável por valor significativo do
custo total do sistema, pela necessidade de espaço físico e pela parcela importante
no controle da qualidade da água.
Por ser considerado um elemento fundamental do sistema, a escolha da
melhor opção para o reservatório e a determinação apropriada do seu volume são
itens fundamentais para tornar o sistema de aproveitamento de água de chuva
correto e viável economicamente.
A instalação e o tipo de material utilizado para o reservatório são dados
essenciais que devem ser tomados como base nos fatores técnicos desde o projeto
arquitetônico da edificação até as condições do terreno, nos fatores financeiros
considerando disponibilidade de mão-de-obra e de materiais no mercado e nos
fatores culturais que, segundo Campos (2004), influenciam na escolha do
reservatório. Alguns cuidados especiais deverão ser tomados para evitar a
contaminação da água da cisterna. Os diversos cuidados e equipamento geram
barreiras sanitárias que protegem a água da contaminação de microorganismos. O
volume ideal do reservatório de acumulação de água pluvial e o seu respectivo
potencial de economia de água potável foram obtidos por meio do programa Netuno
(GHISI, 2011), através da aplicação das suas variáveis de entrada. Os dados de
entrada do programa são: área de captação do telhado, precipitação pluviométrica
diária, consumo diário per capita de água potável, população total, coeficiente de
perdas e percentual de consumo de água para fins não potáveis.
35
O coeficiente de perdas adotado foi de 0,80, indicando que 20% da água de
chuva captada é utilizada para limpeza de telhado, evaporação e descarte.
O volume ideal da cisterna foi calculada em função da garantia de
abastecimento do sistema. Assim, foi verificado o tempo necessário em que o
volume de água da cisterna iria atender a demanda. Alguns autores recomendam o
volume ideal como sendo para a garantia de 50% de atendimento. A garantia de
abastecimento é calculada pela equação 1.4.
Garantia = (Pat/Pt)*100 [Eq. 1.4]
Onde:
Garantia – é o percentual do tempo em que a cisterna atendeu
totalmente a demanda para o período analisado (%);
Pat – a quantidade de períodos onde a demanda foi atendida (dias);
Pt - o número de períodos totais da simulação (dias).
4.6. Análise econômica
Os custos para a implantação do sistema de aproveitamento de água de
chuva e o uso dos aparelhos economizadores são analisados objetivando indicar a
sua viabilidade econômica.
Os custos de inserção das interversões tecnológicas e o uso do sistema de
aproveitamento de água pluvial resumem-se basicamente em custos com materiais
e equipamentos, custos de energia elétrica devido ao bombeamento de água.
Sendo assim, fez-se uma pesquisa dos valores de materiais e equipamentos
necessários, através da tabela atual de preços da Secretária de Infraestrutura do
Estado do Ceará (SEINFRA 019) e dos fabricantes dos respectivos equipamentos
economizadores de água. Os materiais orçados foram os reservatórios (inferior e
superior), moto-bombas e equipamentos sanitários.
Os custos com tubulações e conexões serão estimados em função de um
percentual de 15% do custo total de implantação do sistema, conforme
recomendado em outros estudos similares como em FERREIRA (2005). Como na
36
edificação já existem calhas de zinco, e condutores verticais e horizontais de PVC,
com 100 mm de diâmetro e 150 mm, para a drenagem de água pluvial, estes itens
não serão incluídos na estimativa de custos de materiais.
Os custos com mão-de-obra foram obtidos através da tabela da SEINFRA
019 da Secretaria de Infraestrutura do Governo do Estado do Ceará. A tabela 19
está disponível para livre acesso em: http://www.seinfra.ce.gov.br, vale ressaltar que
o serviço é calculado por horas trabalhadas.
Os custos do sistema, devido à energia elétrica que será consumida em
função do bombeamento de água pluvial para o reservatório superior também foram
calculados. Para o bombeamento de água em instalações elevatórias, a NBR 5626
recomenda que devem ser instaladas no mínimo duas moto-bombas independentes
para garantir o abastecimento de água no caso de falha de uma das unidades
(ABNT,1998).
As variáveis adotadas para o cálculo da potência das bombas são: altura
monométrica e vazão desejada. Depois de selecionada a potência da moto-bomba e
verificada a respectiva vazão (m³/h), foi estimado o tempo de funcionamento diário e
o número de dias de uso no mês.
Para determinar os custos com energia elétrica devido ao bombeamento,
utilizaram-se os valores (R$/kWh) praticados pela COELCE (Companhia de Energia
Elétrica do Ceará) para a categoria em que se enquadra a instituição pública.
Com esses dados, é possível determinar o consumo de energia elétrica gasto
com o bombeamento, conforme apresenta a Equação 1.5.
CMEE = (PB* T * N * Vcoelce) [Eq. 1.5]
Onde:
CMEE = Custo mensal da energia elétrica para o funcionamento do sistema
de bombeamento de água pluvial (R$);
PB = Potência da moto-bomba (kW);
T = Tempo de funcionamento da moto-bomba (h/dia);
N = Número de dias de funcionamento da moto-bomba no mês;
37
Vcoelce = Valor cobrado pela COELCE, pela energia elétrica consumida
(R$/kWh).
Antes de analisar a economia gerada pela implantação do sistema de
aproveitamento pluvial, fez-se necessário também a determinação dos custos
relativos ao consumo de água potável.
Além disso, verificou-se através de informações fornecidas pela CAGECE
(Companhia de Água e Esgoto do Ceará), em que categoria e faixa de consumo o
Campus/CRAJUBAR se enquadra, bem o valor cobrado pelo m³ de água.
Assim, através da aplicação da equação 1.6 é possível verificar qual seria o
novo custo de água potável após a implantação do sistema de aproveitamento de
água pluvial e da implantação dos equipamentos poupadores:
Cmensal2 = Cmensa1* [(1 – PE) /100] * Vcagece [Eq. 1.6]
Onde:
Cmensal2 = Custo médio mensal de água potável após a implantação do
sistema de aproveitamento de água pluvial e dos equipamentos (R$/mês);
Cmensa1 = Consumo médio mensal de água no prédio (m³/mês);
PE = Potencial de economia de água potável obtido através do uso de água
pluvial e de equipamento poupadores de água (m³/mês);
Vcagece = Valor cobrado pela CAGECE pela água potável consumida (R$/m³).
A próxima etapa da análise de viabilidade econômica para a implantação do
sistema de aproveitamento de água pluvial e do uso de equipamento poupadores de
água foi à verificação do período de retorno do investimento.
Primeiramente, foi verificada a diferença entre o custo mensal atual de água
potável e o custo mensal após a implantação do sistema de aproveitamento de água
pluvial e o uso de equipamentos poupadores de água. Essa diferença representa a
economia em reais (R$), relativa ao novo consumo de água, conforme apresentado
na Equação 1.7.
E = Cmensal 1 – (Cmensal2 + CEE) [Eq. 1.7]
38
Onde:
E = Economia monetária de água potável após as interversões tecnológicas e
o uso de água pluvial (R$/mês);
Cmensal 1= Custo médio mensal de água potável atual antes da implantação do
sistema de aproveitamento de água pluvial e dos equipamentos poupadores
de água (R$/mês);
Cmensal2= Custo médio mensal de água potável após a implantação do sistema
de aproveitamento de água pluvial e dos equipamentos poupadores de água
(R$/mês);
CEE= Custo mensal da energia elétrica para o funcionamento do sistema de
bombeamento de água pluvial (R$/mês).
O orçamento dos custos de materiais e equipamentos necessários foi
realizado por meio de pesquisa de preço na tabela 19 da Secretaria de Infraestrutura
do Governo do Estado do Ceará (SEINFRA). Os materiais e aparelhos orçados e os
valores analisados dos materiais e serviços estão apresentados na Tabela 4.
Para facilitar a instalação, optou-se no presente estudo em instalar o
reservatório inferior de placas de cimento. Quanto ao reservatório superior, optou-se
em localizá-lo sobre a laje de concreto da cobertura da edificação, necessitando de
análise posterior da capacidade de carga da laje.
De posse destes dados, foi possível estimar os custos de operação do
sistema relativos ao gasto com energia elétrica, em função do tempo diário de
funcionamento das moto-bombas e do número de dias de uso no mês.
Através de informações obtidas junto à COELCE, verificou-se que o Campus
Crajubar estar classificado na categoria de instituição, onde o funcionamento da
moto-bomba ocorrerá durante os horários de ponta da estação seca, cujo valor
cobrado pelo consumo de energia elétrica é R$ 0,53746/kWh.
O consumo de energia elétrica correspondente a 01 CV é 756 W, como de
acordo com o dimensionamento da bomba (Apêndice 2) a potência serde 0,5 CV
(0,38 kW) que multiplicado por 1,0 hora de funcionamento diário, durante 12 dias no
39
mês, resulta em 4,56 kWh/mês. Aplicando esses valores na Equação 1.5, foi obtido
o custo mensal de energia elétrica relativa ao bombeamento de água pluvial.
Os custos com mão-de-obra foram obtidos através da tabela da SEINFRA
019. Averiguou se o custo de execução dos serviços por dias trabalhados. O custo
médio da mão-de-obra de um encanador e pedreiro é de R$ 41,00/dia e custo médio
de um ajudante de encanador ou servente de pedreiro é R$ 30,00/dia, sendo a
carga horária de trabalho de 8 horas/dia. O número de dias necessários para a
execução dos serviços relativos à implantação de um sistema de aproveitamento de
água pluvial varia dependendo das soluções adotadas. Para esse caso, foi
estimado, um período de aproximadamente 20 dias para a execução da instalação
do sistema.
Já os gastos com tubulações e conexões, foram estimados adotando um
percentual de 15% do custo total de implantação do sistema orçado (FERREIRA,
2005). Este percentual foi adotado para suprir todos os preços desses materiais,
incluindo a instalação interna na edificação.
Tabela 4. Resumo dos custos de implantação e operação do sistema
Equipamento ou serviço Quantidade
(unid.) Custo Unitário
(R$) Custo Total
R$
Reservatório de 2000 litros 01 582,99 582,99
Reservatório de 16000 litros 01 6.052,85 6052,85
Moto-bomba de 0,5 CV 02 282,49 564,98
Energia elétrica (Operação do sistema)
1,0h/dia (12 dias/mês) 0,54 6,45
Vaso Sanitário VDR 21 251,07 5.272,47
Torneira com Arejador 39 521,30 2.0330,7
Chuveiro com Arejador 06 103,30 619,8
Mictório com Sensor 02 601,13 1.202,26
Mão-de-obra 20 dias 142,00 2.840,00
Tubulações, conexões - 15% do total 5.620,88
Total 43.093,37
40
Depois disso, foram originados os novos custos de água potável,
considerando o potencial de economia de água gerado pelo uso da água pluvial. Os
clientes da CAGECE são classificados de acordo com a categoria. O Campus
Crajubar se enquadra na categoria pública. Também, para o objeto de estudo, não
foi considerado a taxa de esgoto.
A Tabela 5 apresenta os valores (em reais) cobrados pela CAGECE, para as
faixas de consumo de água para a categoria pública.
Tabela 5. Custos de água para a categoria pública cobrada pela CAGECE
Deste modo, optou-se em empregar para fins de cálculo dos novos gastos
com água potável o valor de R$ 6,25/m³. Deste modo, tendo em vista o potencial de
economia de água potável apurado, de 48,18%, calculou-se através da aplicação da
Equação 1.6 o novo custo de água potável, cujo valor seria de R$ 3.504,51.
Após isso, com base na Equação 1.7, foi calculada a diferença entre o custo
mensal atual de água potável e o novo custo mensal, computando também os
gastos de energia elétrica, cujo valor seria de R$ 3.251,90.
No final o período de retorno do investimento foi calculado através do método
do pay-back simples, apresentado na Equação 1.1.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados apresentado nesse estudo sobre a viabilidade de implantação
de um sistema de aproveitamento de água pluvial e do uso de equipamentos
poupadores de água para fins não potáveis, no Campus Crajubar/URCA estão
apresentados neste capítulo.
Faixa de consumo (m³) Valor (R$)
Até 15 2,67
16 a 50 3,92
> 50 6,25
41
Para este estudo, fez-se uma análise do potencial de economia de água
potável que poderia ser gerada. Através de um levantamento das atividades que
utilizam água na edificação, pode-se estimar o consumo de água da edificação.
Depois deste parâmetro foram selecionadas algumas atividades que utilizam água
potável que poderiam ser substituído por água pluvial e quais eram os equipamentos
hidrossanitários que poderiam ser substituídos por equipamentos economizadores.
Após esse levantamento, foi verificado quais os fatores necessário para dimensionar
um sistema de aproveitamento de águas pluviais, com destaque para o reservatório,
simulação do impacto na economia de água da edificação e por fim, foi realizada a
análise econômica para a determinação da viabilidade de implantação das
intervenções tecnológicas propostas.
5.1. Equipamentos hidrossanitários existentes no Campus
Os tipos de aparelhos sanitários quanto a sua localização foram verificados
através de visitas ao Campus. Também se verificou todas as atividades que
consome água no prédio, e os respectivos aparelhos sanitários utilizados nessas
atividades.
Desta forma, constataram-se que todos os aparelhos do Campus são todos
convencionais, ou seja, que não possui nenhum tipo de tecnologia que vise a
economia de água. Percebe-se, pelos vazamentos visíveis, que há muito tempo não
existe manutenção na instalação hidráulica.
A Figura 6 apresenta os principais aparelhos hidrosanitários existentes no
Campus Crajubar/URCA, com destaque para os que apresentam problemas na sua
instalação.
De acordo com as figuras ilustradas na Figura 6 se percebe que os
equipamentos estão danificados apresentando vazamentos visíveis.
5.2. Percentual de consumo de água no Campus Crajubar
Relacionado aos dados necessários para estimativa das demandas de água
para fins não potáveis, parte dos mesmos foram fornecidos pela a prefeitura do
Campus e outra parte foi obtido através de medição em campo. Dessa maneira, a
estimativa da demanda leva em consideração o consumo per capita e a frequência
42
do seu uso (Tabela 6), para uma melhor compreensão o Figura 7 ilustra o percentual
de consumo por atividade.
Tabela 6. Estimativa do consumo atual de água potável no Campus Crajubar/URCA
Equipamento Vazão Frequência Tempo (seg.)
M² Pessoas Consumo de água
(m³/mês)
Bebedouro 0,050 37,200 4,710 866,000 7,587
Chuveiro 0,200 24,000 600,000 77,700 223,776
Irrigar jardim 1,500 12,000 1300,000 23,400
Lavação de alimentos 0,300 24,000 7500,000 1,000 54,000
Lavagem de Wcs 2,000 24,000 36,480 1,751
Lavagem laboratórios 2,000 0,003 485,240 0,003
Lavagem pátio total 2,000 0,003 647,020 0,004
Lavagem salas 2,000 0,006 1201,810 0,014
Mictório 2,000 45,360 7,380 616,000 412,420
Torneiras (Lab.) 0,300 8,640 16,670 258,100 11,152
Torneiras (lavatório) 0,200 76,080 10,240 866,000 134,933
Vaso sanitário 2,320 30,000 6,090 502,560 213,017
TOTAL 1.082,058
A. B.
C.
D.
43
E.
F.
Figura 6. Principais equipamentos hidrosanitários do Campus Crajubar/URCA (A) lavabos
(B) bebedouro, (C) mictório, (D) torneira de pias, (E) vaso sanitário e (F) chuveiro.
44
Figura 7. Percentual de consumo de água do Campus Crajubar por atividade (m³/mês)
5.3. Estimativa do consumo de água potável utilizada em atividades menos
nobres no Campus/Crajubar - URCA
O percentual de água potável que poderia ser substituído por água pluvial foi
analisado através da soma dos percentuais dos usos finais de água das atividades
consideradas para fins não potáveis. Desta forma, verificou-se que 60% do consumo
de água que é usado no Campus Crajubar/URCA para atividades menos nobres
poderia ser substituído por uso de água pluvial. Na tabela 7 são apresentadas as
atividades adotadas como menos nobres para substituição por água pluvial devido a
sua baixa restrição por qualidade.
Todas as características físicas do campus como as frequências adotadas
para lavagem de pisos e irrigação de jardim foram obtidas na Prefeitura do campus e
os consumos per capita são os indicados por Tomaz (2003). As demandas diárias
médias usadas na simulação no campus foram diferentes em alguns meses para
levar em consideração os períodos secos e chuvosos. Dessa forma, os meses de
janeiro a abril que são considerados como de maior ocorrência de chuvas (Nobre,
2011) não foram consideradas demandas de água para irrigação de jardim, pois foi
considerado que a ocorrência de chuvas nesse período é suficiente para suprir essa
demanda.
45
Tabela 7. Estimativa do consumo de água de chuva para fins não potável no Campus Crajubar/URCA
Descrição do consumo Consumo (l/m²)
Área (m²)
Frequência da demanda
Volume
(m³)
jan-abr mai-dez jan-abr mai-dez
Irrigação de Jardim 1,5 1300 0 96 0,0 187,2
Área de Circulação 2 647,2 1 0 1,3 0,0
Salas 2 1201,8 1 1 2,4 2,4
Laboratórios 2 485,2 1 0 1,0 0,0
Banheiros 2 36,5 96 192 7,0 14,0
11,7 203,6
5.4. Climatologia de chuva na Região Metropolitana do Cariri
Para avaliar o potencial de aproveitamento da água de chuva na região foi
necessária a análise das séries históricas de chuvas.
A partir dos dados obtidos das nove estações de observação presentes nos
municípios em estudo (Figura 5), foram gerados gráficos da precipitação média
mensal para cada município da Região Metropolitana do Cariri apresentados na
Figura 8. Observa-se na Figura 8 que o regime de precipitação para os nove
municípios são muito semelhantes, com a maior lâmina precipitada nos meses
janeiro, fevereiro, março e abril, tendo o mês de março o maior volume precipitado
com aproximadamente 250 mm. Uma das estações pluviométrica que apresentou
precipitação média inferior aos demais municípios foi a do Jardim, com precipitação
média inferior a 160 mm no mês de março e média anual cerca de 800 mm
correspondendo a 80% da média dos nove municípios.
A estação pluviométrica que registrou maior precipitação média anual foi a do
município de Barbalha com 1.084 mm/ano, seguido do Crato, com 1.079 mm/ano e
Caririaçu com 1.077 mm/ano. Acrescenta-se que apesar do município do Crato ter
apresentado valores de precipitação média anual próxima de outros municípios,
chuvas intensas na cidade sede desse município, como as chuvas de 03/03/2009 e
28/01/2011, têm causado enchentes e trazido alguns prejuízos potencializado por
diversos fatores, como proximidade da Chapada do Araripe, crescimento
desordenado da área urbana, falta de saneamento básico, entre outros (TAVARES,
2009). A Figura 8 compara os valores da precipitação média nos nove municípios da
46
RMC com a média regional em cada mês obtido pela média aritmética de todas as
estações avaliadas. Como comentado anteriormente, a média da chuva da estação
pluviométrica localizada no município de Jardim apresenta valores inferiores às
outras estações na maioria dos meses do período chuvoso (dezembro a maio),
enquanto que a estação localizada na cidade de Barbalha, entre outros municípios,
os valores estão acima da média regional, com destaque nos meses de dezembro e
janeiro nos quais a estação localizada em Barbalha mostrou valores superiores aos
demais.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Ch
uv
a m
ensa
l méd
ia (
mm
)
Mês
Jardim Nova Olinda Barbalha
Caririaçu Missão Velha Crato
Santana do Cariri Juazeiro do Norte Farias Brito
Média Regional
Fonte: Fernandes et al. (2012)
Figura 8. Gráfico de comparação da chuva média mensal para os municípios da Região Metropolitana do Cariri (RMC), período de 1981 – 2011.
5.5. Dimensionamento do reservatório de autolimpeza (first flush)
As características físicas e químicas da água de chuva são alteradas ao
atingirem as superfícies de coleta, como, coberturas, pátios e estacionamentos,
geralmente expostos a intempéries, animais, microrganismos patológicos, poluentes
urbanos, vegetação entre outros.
Diante deste fato procura-se resguardar uma limpeza mínima e automática da
superfície, lembrando que o tipo do material, a inclinação da superfície e sua forma
geométrica interferem diretamente na qualidade desta limpeza.
O melhor método de limpeza é utilizar parte da própria chuva como meio de
limpeza da superfície resguardando que a água de lavagem seja descartada, este é
o conceito do primeiro fluxo (first flush) de escoamento de águas pluviais, definido
como o período inicial de escoamento de águas pluviais, durante o qual a
47
concentração de poluentes é substancialmente mais elevada do que em períodos
posteriores (Deletic e Maksimovic, 1998; Gupta e Saul, 1996).
O dimensionamento da caixa de autolimpeza (Apêndice 1) é determinado
geralmente pelo o descarto dos dez primeiros minutos de chuva, que é o tempo
necessário para limpar a área de captação, ou o primeiro milímetro de chuva,
considerado com a lâmina mínima para limpeza do telhado. De acordo com Plino no
Tomaz, quando não se tem dados do local adota-se 2L/m² a cada milímetro de água.
No caso do Campus Crajubar adotou-se para o first flush 2L/m² em uma área de
2.513,46 m² de captação, no qual resultou um volume de 5,0 m³ para a caixa de
autolimpeza.
5.6. Garantia de abastecimento da cisterna e economia de água potável
quando da instalação de um sistema de aproveitamento de água da
chuva
A partir das características específicas de demandas e área de captação do
campus Crajubar/URCA foi possível, a partir dos 31 anos de série histórica de chuva
diária, obter as diferentes garantias de atendimento total da demanda para cisternas
no campus em estudo. O gráfico da Figura 9A mostra a variação das garantias de
abastecimento em função dos volumes das cisternas. Observando a figura citada é
possível evidenciar a influência da variabilidade climática da região nas garantias de
abastecimento de água na cisterna. Assim, verifica-se que mesmo aumentando o
volume da cisterna até 16 m3 (volume adotado no programa 1 milhão de cisterna do
Governo Federal) a garantia de abastecimento total de água chega a cerca de 55%.
Para obter garantias maiores o volume da cisterna tende para um valor que aparenta
seria economicamente inviável do ponto de vista de execução.
O gráfico da Figura 9B apresenta os percentuais de economia de água
potável quando do uso da água da chuva para o suprimento das demandas de
lavagem de pisos e irrigação do jardim do campus. Nessa figura é possível observar
que devido à variabilidade temporal da chuva na região, mesmo para cisternas de
volumes grandes, a economia de água potável fica abaixo de 50%. Isso ocorre
devido aos dias em que ocorreram falhas no atendimento (total ou parcial) gerando
assim à necessidade do uso de água potável para suprir as demandas.
48
Figura 9. A) variação das garantias de atendimento total a demanda de água em função do
volume da cisterna para o campus Crajubar/URCA e B) respectiva economia de água
potável para as demandas com fins não potáveis do campus. Área de captação 2.513,5 m2.
5.7. Economia de água potável devida o uso de equipamentos poupadores
de água
Objetivando estimar o potencial de economia de água pela substituição dos
equipamentos hidrosanitários convencionais por outros com tecnologia capaz de
economizar água foi determinado à economia gerado nos pontos de consumo do
Campus com a substituição dos equipamentos hidrossanitários convencionais por
economizadores de água.
Com informações sobre a quantidade de pontos de consumo de água, a
quantidade de pessoas e a frequência do uso foram possíveis realizar simulações
para identificar o impacto no volume total de água consumido (tabela 8). A
estimativa da vazão de cada aparelho foi realizada utilizando a forma padronizada
recomendada pela norma NBR 5626 (ABNT, 1998), e também pelos fabricantes dos
equipamentos.
Na (Tabela 9) mostra a comparação do impacto das intervenções
tecnológicas na edificação identificou que o consumo de água potável nos pontos
estudados diminuiria aproximadamente 44% quando da adoção somente dos
equipamentos poupadores e 4,46% quando da instalação de um sistema de
aproveitamento de água de chuva com uma cisterna 15 m³. Destaca-se que o
percentual citado refere-se à redução relativa ao volume nos pontos de consumo
A. B.
49
estudados e não ao volume total consumido na edificação, que incluem outras
atividades mais nobres, como bebedouro, lavagem de louça, etc.
Tabela 8. Estimativa do consumo de água potável no Campus Crajubar/URCA utilizando equipamentos poupadores de água
Equipamento Vazão Frequência (mensal)
Tempo (seg.)
M² Pessoas Consumo de água
(m³/mês)
Bebedouro 0,050 37,200 4,710 866,000 7,587
Chuveiro 0,130 24,000 600,000 77,700 145,454
Irrigar jardim 1,500 12,000 1300,000 23,400
Lavação de alimentos 0,100 24,000 7500,000 1,000 18,000
Lavagem de Wcs 2,000 24,000 36,480 1,751
Lavagem laboratórios 2,000 0,003 485,240 0,003
Lavagem pátio total 2,000 0,003 647,020 0,004
Lavagem salas 2,000 0,006 1201,810 0,014
Mictório 1,000 45,360 7,380 616,000 206,210
Torneiras (Lab) 0,100 8,640 16,670 258,100 3,717
Torneiras (lavatório) 0,100 76,080 10,240 866,000 67,467
Vaso sanitário 6,000 30,000 1,000 502,560 90,461
TOTAL 564,068
Tabela 9. Economia do consumo de água no campus Crajubar/URCA usando as
intervenções
5.8. Análise Financeiro
De acordo com a metodologia apresentada relacionada ao estudo financeiro,
foi necessário à cotação dos custos referentes à implantação do sistema de
aproveitamento de água de chuva e o uso de equipamentos poupadores de água.
Tipo de Tecnologia Usada
Com de equipamentos poupadores
(A)
Com de sistema de aproveitamento de águas pluviais (B)
Uso das duas intervenções
tecnológicas (A+B)
Percentual de Economia
43,72 % 4,46% 48,18%
50
Os custos incluíram os preços de materiais, equipamentos e energia elétrica e
serviços.
Essa análise econômica é uma avaliação de custos que poderá servir como
referência para novas instituições de ensino que almejam implantar um sistema de
aproveitamento de água pluvial e o uso de aparelhos economizadores de água.
A Tabela 10 exibe os dados utilizados, resultados obtidos e o período de
retorno do investimento para a implantação das interversões tecnológicas no
Campus Crajubar.
Tabela 10. Estimativa de consumos, custos e economia de água potável e período de
retorno do investimento.
Dados de consumo, custo e economia. Valor Unid.
Co
nsu
mo
s
Consumo médio diário de água potável 38,640 m³/mês
Consumo médio mensal de água potável 1082,058 m³/mês
Redução do consumo médio mensal de água potável devido às intervenções tecnológicas 564,068 m³/mês
Cu
sto
s
Custo médio mensal atual estimado com água potável 6.762,86 R$/mês
Redução do custo médio mensal com água potável devido às intervenções tecnológicas 3.525,42 R$/mês
Custo de operação do sistema (energia elétrica) 6,45 R$/mês
Custo total de implantação do sistema 43.093,37 R$
Eco
n.
Potencial de economia de água potável 48,18 %
Economia financeira total gerada 3.251,90 R$/mês
Período de retorno do investimento (pay-back Simples) 14 Meses
Da análise dos valores da Tabela 10 analisou-se que a economia de água
gerada através da implantação de um sistema de aproveitamento de água pluvial e
dos equipamentos economizadores, estimada é de R$ 3.251,90, mostrou-se
bastante significativa, pois os custos com água potável seriam reduzidos em
48,18%.
Além do mais, o período de retorno do investimento analisado através do
método do pay-back simples foi de aproximadamente 14 meses, que corresponde a
1 ano e 2 meses.
51
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Diante do presente trabalho foi destacada a importância do uso de
tecnologias adequadas para reduzir a demanda por água potável em edificações
públicas. O estudo de caso indicou que o percentual de economia de água devido as
intervenções tecnológicas quando da implantação de um sistema de captação de
água de chuva e uso de equipamentos hidrossanitários economizadores de água
geram ganhos ambientais e financeiros significativos.
Assim, a fim de avaliar os usos finais de água, foi realizado um diagnóstico
acerca dos usuários da edificação, as vazões dos aparelhos hidrossanitáriose as
possibilidades de implantação de equipamentos modernos com tecnologia que
objetivam economizar água nos pontos de consumo. Com base nessa análise foi
estimado o consumo médio mensal de água do Campus.
Ao realizar o diagnóstico do padrão de consumo de água potável, analisou-se
inicialmente que um percentual 60% dos usos finais é utilizado para fins não
potáveis. Tais usos incluem; descarga em vasos sanitários e mictórios, lavagem de
pisos e irrigação de jardins. Diante desse resultado, foi simulado um cenário em que
parte do percentual de água usado para fins não potável seria substituída por água
pluvial devido a sua baixa restrição de qualidade. Devido as interferências climáticas
da região apresentada pelas séries históricas de chuva, somente alguns dos
consumos finais foram substituídos por águas pluviais por haver limitações
incompatibilidade entre o volume de chuva precipitado e a demanda da edificação.
Os consumos finais usados para análise foram; lavagem de piso e irrigação de
jardim. O valor do volume estimado corresponde a esses usos, foi de 650,61
litros/mês.
Com a série histórica de chuva e áreas de telhados levantados, avaliou-se
pelo método da simulação e com o apoio de uma ferramenta computacional, que
para uma cisterna de 16 m3 de volume o potencial de economia de água potável
poderia ser de 55%.
Após definido o percentual de economia gerada pela á agua de chuva, foi
determinado à economia de água potável quando do uso de aparelhos
hidrossanitários economizadores de água. Assim, a simulação indicou que a
52
economia de água potável quando do uso das duas tecnologias simultaneamente na
edificação poderia gerar redução de 48,18% no volume consumido.
Em adicional, com o objetivo de incentivar o uso racional da água, foi
realizada uma análise financeira da implantação do sistema. Foram apanhados,
através de uma pesquisa de preços dos materiais, equipamentos e mão-de-obra.
Com todos esses valores orçados, o custo total da implantação do sistema de
aproveitamento de água de chuva e dos equipamentos economizadores foi estimado
em R$ 43.093,37 e o período de retorno desse investimento, estimado pelo método
pay-back, foi de 1 ano e 2 meses.
Deste modo, o estudo verificou que a implantação das interversões
tecnológicas no Campus Crajubar mostrou-se economicamente viável, pois
acomodaria grande potencial de economia de água potável, ocasionando benefícios
financeiros em médio prazo e benefícios ambientais imediatos por conservar os
recursos hídricos da região.
Recomenda-se fazer um diagnóstico mais apurado do padrão de consumo da
edificação estudada com a instalação de micro medidores em pontos estratégico da
instalação hidráulica. Além do mais, sugere-se que a avaliação da economia de
água e seus impactos financeiros sejam realizados considerando os seguintes
aspectos:
Reuso de águas cinza e negras juntamente com o aproveitamento de
água pluvial e dos equipamentos poupadores;
Outras tipologias de edificações, como as residências familiares,
universidade particulares, prédio públicos com outras atividades.
53
7. REFERÊNCIAS
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57
APÊNDICES
Apêndice 1
Dimensionamento do reservatório de autolimpeza (first flush).
V = (A * 2) / 1000
V = 2513,46 * 2/1000
V = 2513,46/1000
V = 5,02 m³
Adota-se para V = 5 m³
Conhecendo-se o volume da caixa de autolimpeza e adotando certa altura fica fácil
de calcular de acordo com a equação abaixo temos:
V = L x 2 L x H
5 = L x 2 L x 1,5
5 = 2L² x 1,5
L = 1,3 m
Onde:
V = volume da caixa de autolimpeza
L = largura
H = altura (estima-se um valor para esse estudo 1,5 m de altura)
Comprimento é duas vezes a largura.
Outro ponto importante é como dimensionar as melhores dimensões da caixa de
autolimpeza, sabendo-se que o esvaziamento da caixa seja dez minutos, tempo
necessário para que a água fique limpa, utiliza-se a equação do Orifício.
Q= Cd x A (2 x g x h)0,5
58
Sendo:
Q = vazão de saída do orifício (m3/s);
G = aceleração da gravidade g = 9,81m/s2;
H = altura de água sobre o orifício (m). É a metade da altura da caixa;
A = área da seção do orifício (m2);
Cd = coeficiente de descarga do orifício = 0,62.
De acordo com as dimensões da caixa de autolimpeza do sistema de água pluvial
do Campus Crajubar ficaram desta forma: volume com 5 m³, altura 1,5 m, largura 1,3
m e comprimento 2,6 m.
Como a profundidade da caixa de autolimpeza é de 1,5 m para a equação do orifício
entramos com a metade da altura:
H = 1,5/2= 0,75 m
Q = Cd * A (2 * g * h)0,5
Q = 0,62 * A (2 *9,81 * 0,75)0,5
Q = 2,37. A
Mas Q= 5 m3 / 10 min x 60 seg = 5 m3/(600 seg) = 0,0083 m3/s
Substituindo teremos:
Q = 2,37 x A
0,0083 = 2,37 x A
A= 0,0035 m²
O orifício é circular e, portanto:
A= PI x D2 /4
0,0035 = (3,14 * D²)/4
D = 0,066 m. Adotamos D = 75 mm
59
Apêndice 2
Cálculo do moto-bomba
Para o calculo da bomba faz-se necessário seguir alguns tópicos.
Primeiramente foi escolhido o tipo de bomba mais proveniente para o sistema,
no caso ficou uma bomba submersa já que o reservatório é totalmente
enterrado.
A vazão de água que precisa elevar para encher o reservatório superior, no
caso do Campus seriam 2000 litros de água.
Tempo necessário em que bomba funciona para encher esse reservatório.
De acordo com esses dados é possível determinar a vazão da bomba.
Q = (demanda em m³ / tempo em segundo)
Q = (2000L/1000) / (15min * 60seg)
Q = 0,0022m³/s
Com o dado da vazão obtido foi dimensionado o diâmetro da tubulação que será de
PVC. O cálculo do diâmetro econômico é obtido pela fórmula de Bresse.
D = K x √Q
D = 1,2 x √0,0022
D = 0,56 m
Adotamos o comercial D = 75 mm
Com o dado do diâmetro obtido e da vazão obtém-se a velocidade do fluxo na
tubulação.
V = Q /A
V = Q / (PI x D²/4)
V = 0,0022 / (3,14 * 0,075²/4)
V = 0,497 m/s
60
Para se calcular a potencia da bomba precisa-se da perda de carga linear e da
perda de carga localizada. Para se calculara perda de carga linear usa-se a formula
de Hazen-Williams.
J = 10,643 x C-1,85 x D-4,87 x Q1,85
J = 10,643 * 135-1,85 * 0,075-4,87 * 0,00221,85
J = 0,0044m/m
Sendo:
J = perda de carga linear
C = coeficiente de Hazen-Williams para PVC
D = diâmetro do tubo
Q = vazão
Para calcular a perda de carga localizada usou-se o calculo pelo método de
Azevedo Netto, essas perdas são função da velocidade ao quadrado e do
coeficiente “K”. Esse coeficiente indica as singularidades existentes nas tubulações
do barrilete e na linha de recalque. No caso da instalação do Campus só haverá a
singularidade de recalque, já que a instalação é por sucção.
Hf = ∑Kb . (Vr²/2g) + ∑Kr . (Vr²/2g)
Hf = ∑Kr . (Vr²/2g)
Hf = 9,60 . (0,497²/2 . 9,81)
Hf = 0,12m
Sendo:
Kb = Coeficiente relacionado às singularidades no barrilete
Kr = Coeficiente relacionado às singularidades na linha de recalque
Vb = Velocidade do fluxo no barrilete
Vr = Velocidade do fluxo na linha de recalque
61
g = Aceleração da gravidade 9,81 m/s²
hf = Perda de carga localizada total
OBS: o “K” foi obtido através do somatório de todos os K(s) relativos à toda a singularidade na linha de recalque.
Recalque para uma tubulação de 75 mm de diâmetro.
Tipo K Quant K parcial
Curva 45º 0,8 03 2,4
Curva 90º 1,4 02 2,8
Válvula de gaveta 0,9 01 0,9
Saída da tubulação 3,5 3,5
∑ 9,60
Para calcular a perda de carga total é obtida através da soma de carga linear mais
perda de carga localizada e mais o comprimento da tubulação.
Hj = L x J xHF
Hj = 16,50 . 0,0044 +12
Hj = 0,1926m
Para o calculo da bomba uns itens importante é a altura manométrica que é obtida
pela altura geométrica que é dado pela diferença entre a cota mais alta do ponto de
recalque e a cota mínima do líquido no poço de sucção mais a perda de carga total.
AMT = Hg + Hj
AMT = 7,90 + 0,1926
AMT = 8,0926
Com os dados obtidos pela altura monométrica é possível calcular a potência da
bomba. O calculo da potência da bomba da seguinte forma.
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P = ( Ƴ . Qmax . AMT/ Nb . 75 .Fs
P = (1000. 0,0022 . 8,0926/ 1 . 75 . 0,77) . 1,5
P = 0,45 CV
O motor comercial que satisfaz esse valor é de 0,5 CV, ou seja, o primeiro motor
com potência igual ou maior ao valor calculado.
Onde:
P = Potência da bomba
Ƴ = Peso específico do líquido a ser recalcado
Qmax = Vazão de bombeamento
AMT = Altura Manométrica Total
Nb = Número de bombas
= Rendimento do conjunto motor-bomba
Fs = Fator de Serviço
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Apêndice 3
Planta de cobertura do Campus Crajubar. Sem escala.