3.1.1 Coleta de dados
Antes do desenvolvimento de qualquer iniciativa que busque otimizar o uso da água é necessário conhecer as atividades nas quais a água é utilizada, de modo a identificar os principais pontos de consumo de água, a quantidade e a qualidade exigidas para cada aplicação e os pontos de geração de efluentes. Especialmente para as atividades industriais, é imprescindível uma análise pormenorizada dos processos que requerem água por meio de um estudo completo dos processos produtivos.
Os dados obtidos na etapa de avaliação devem ser suficientes para permitir a construção de um diagrama de distribuição do consumo de água por tipo de uso. Para tanto, é necessário um estudo detalhado sobre o processo em questão. A análise das atividades industriais é mais eficaz se forem integrados os seguintes procedimentos:
Avaliação com base em dados de literatura
Na literatura específica, encontra-se facilmente descrição de processos de fabricação de um determinado produto, fluxogramas de processo e informações visando otimizar o uso de recursos naturais e prevenção à poluição. No entanto, como destacaram Hespanhol e Mierzwa (2005), embora as informações disponíveis em literatura sejam bastante úteis na maioria dos casos, elas se referem aos processos industriais de outros países, cujas condições operacionais e nível de desenvolvimento são completamente diferentes das brasileiras. Além disso, a atividade pode já estar ultrapassada, principalmente em virtude dos grandes
avanços tecnológicos, de restrições de ordem legal e econômica ou da escassez de recursos naturais.
Avaliação de documentos disponíveis na indústria
A avaliação de documentos disponíveis na indústria é imprescindível para a coleta de dados sobre quantidade e qualidade de consumo de água e geração de efluentes. Devem constar descrição de sistemas, fluxogramas de processo, manuais de operação e rotinas operacionais. Quanto maior o nível de detalhamento, melhor será a compreensão das atividades industriais em questão, pois se pode estabelecer uma relação lógica entre todas as etapas de produção e lhes vincular o consumo de água em cada etapa, o grau de qualidade exigido e a geração e composição dos efluentes.
Visitas de campo
A visita a instalações industriais é necessária para confrontar as informações teóricas com a realidade e a rotina vivenciadas na pratica. Segundo Hespanhol e Mierzwa (2005), essa etapa é de fundamental importância visto que muitos aspectos desconsiderados no projeto original de implantação de um processo industrial, que poderiam interferir no desempenho global da unidade, muitas vezes não são incorporados aos respectivos documentos de engenharia. Além disso, alterações e otimizações de processos vão sendo feitas ao longo do tempo, em razão de avanços tecnológicos, restrições legais, diminuição ou aumento da capacidade de produção, incorporação de novos produtos à linha de produção etc.
Coleta de dados históricos
Para monitorar efetivamente uma planta industrial, controlar a produção e garantir sua operação é necessário que se saiba o estado real da planta em qualquer
momento desejado. Com este propósito, um grande número de variáveis de processos são medidas e seus valores armazenados em banco de dados em tempo real. Com o avanço das técnicas de medição e modelagem, atreladas ao avanço das técnicas computacionais, a quantidade de dados de processo armazenadas só tende a aumentar (Kongsjahju et al., 2000).
A coleta desses dados é essencial para o mapeamento da rede de água, através deles pode-se obter o estado do real funcionamento do processo. A frequência de dados históricos é muito importante. Um conjunto formado por diversas medidas ao longo do dia representa melhor o processo pois torna possível detectar problemas de amostragem em períodos curtos do dia. Além disso, é possível identificar períodos de operação em estado estacionário e detectar problemas nos instrumentos de medida.
A otimização da rede de água é feita diretamente com os dados industriais, sendo assim, a baixa qualidade dos dados pode resultar em tomadas de decisão baseada em dados pouco confiáveis e ocasionar prejuízos financeiros. Como todas as medições de processo estão sujeitas a algum tipo de erro, todos estes dados armazenados podem estar corrompidos de alguma maneira, seja com pequenos erros aleatórios como com grandes erros grosseiros. E assim não se pode esperar que os dados obedeçam às leis de conservação de massa ou de energia. O uso racional de grandes volumes de dados requer a aplicação de técnicas adequadas para aumentar a sua precisão (Wang e Romagnoli, 2003).
O objetivo do tratamento dos dados é tornar este enorme banco de dados do processo mais preciso, de menor dimensão, e com a presença de todas as informações relevantes. Com isso é possível aplicar os dados de modo a representar o estado real da planta.
3.1.2 Análise de dados
Segundo Smith (2005) a análise dos dados de um estudo de otimização do uso de água compreende as seis etapas descritas a seguir.
Determinação do balanço hídrico
O primeiro passo é fazer um balanço de água confiável do processo. O balanço de água só pode ser obtido com precisão a partir de um estudo específico – seja na fase de projeto, analisando-se documentos disponíveis, ou então na própria indústria, depois de ter sido implantada e estar operando.
Determinação dos tipos de contaminantes e suas quantidades
O menor número possível de contaminantes para serem analisados deve ser especificado. A mera existência de um contaminante não é razão para sua inclusão. Devem ser incluídos aqueles que estão representados em maior quantidade e os que limitam a reutilização da água de processo ou a sua reciclagem. Quando se trata de unidades de tratamento, apenas os contaminantes cuja liberação para o meio ambiente é controlada pela legislação devem ser levados em consideração.
Determinação das vazões limitantes
Alguns processos exigem fluxo contínuo de água, por exemplo, torres de resfriamento, ejetores de vapor, etc. Esses dados devem ser observados durante a coleta de dados. Se a otimização visa minimizar o uso de água fresca, então
correntes com pequenas vazões devem ser negligenciadas devido ao frequente relação custo-ineficiência de sua reutilização e reciclagem.
Determinação de outras condições limitantes
A fim de determinar a possibilidade de reutilização / reciclagem de água, com ou sem regeneração, os dados sobre as concentrações-limite de impurezas nas correntes de água devem ser coletadas primeiramente para cada processo separadamente. Não existe uma regra única para isso e muitos fatores são influentes, por exemplo, limitações relacionadas com corrosão, máxima solubilidade, simulação baseada em estudos, pesquisas de laboratório, testes nas plantas e análise paramétrica.
Estimativa do desempenho das estações de tratamento de água disponíveis
A informação mais importante sobre as plantas de tratamento é, sem dúvida a sua eficiência na remoção dos poluentes monitorados. Esta informação é usada para determinar as concentrações na correntes de saída e seu potencial de reutilização / reciclagem no processo.
Especificação dos limites ambientais
Os limites ambientais para um determinado corpo receptor são especificados por lei. Geralmente os limites ambientais se referem à concentração do contaminante, que difere para cada categoria de corpo receptor. Estes valores representam o estado que a água tem ao ser retirada da planta de tratamento. Devido à natureza dinâmica dos sistemas de água, recomenda-se que os cálculos sejam feitos em 60% dos limites permitidos (Smith, 2005).
3.2 RACIONALIZAÇÃO DO USO DE ÁGUA ATRAVÉS DE ANÁLISE DE