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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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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

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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.

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“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

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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

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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

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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.

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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

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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).

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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).

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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.

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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

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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%

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

Ca

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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

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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

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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

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(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

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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.

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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

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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;

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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]

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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.

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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.

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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%

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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.

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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.