UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
VIABILIDADE DE UM SISTEMA DE
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS CINZAS NO
PAVILHÃO DE AULAS DO CETEC/UFRB, PARA
FINS NÃO POTÁVEIS.
ALAN CUNHA MENDES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
VIABILIDADE DE UM SISTEMA DE
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS CINZAS NO
PAVILHÃO DE AULAS DO CETEC/UFRB, PARA
FINS NÃO POTÁVEIS.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Recôncavo da Bahia com parte dos requisitos para obtenção do título de Bacharel em Ciências Exatas e Tecnológicas.
Orientador: Professor Doutor Paulo Romero Guimarães Serrano de Andrade
ALAN CUNHA MENDES
Mendes, Alan Cunha.
Viabilidade de um sistema de aproveitamento de águas cinzas no pavilhão de aulas do CETEC/UFRB, para fins não potáveis.
Alan Cunha Mendes – Cruz das Almas – BA, 2014.
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Monografia (Bacharelado) – Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, 2014.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
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VIABILIDADE DE UM SISTEMA DE
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS CINZAS NO
PAVILHÃO DE AULAS DO CETEC/UFRB, PARA
FINS NÃO POTÁVEIS.
Aprovado em: 26/11/2014 EXAMINADORES:
Prof. Dr. Paulo Romero Guimarães Serrano de Andrade
______________________________________________________________________
Profa. Dra. Selma Cristina da Silva
______________________________________________________________________
Profa. Dra. Andrea Sousa Fontes
______________________________________________________________________
AGRADECIMENTOS
Ao professor Paulo Romero Serrano, pela orientação, disposição e paciência durante a elaboração do Trabalho de Conclusão de Curso.
À família, pelo suporte, paciência e confiança; em especial aos meus pais, Anaildes Cunha Mendes e Edilton Aguiar Mendes, e minha linda Alane Lôbo.
Aos amigos que me ajudaram nessa jornada, incentivando e trazendo momentos inesquecíveis de alegria e descontração.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho especialmente aos meus familiares que sempre me deram o suporte necessário para seguir em frente.
“Se você não mudar a direção, terminará exatamente onde partiu ”.
(Provérbio chinês)
“O êxito da vida não se mede pelo caminho que você conquistou, mas sim pelas dificuldades que superou no caminho.”
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VIABILIDADE DE UM SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS CINZAS NO PAVILHÃO DE AULAS DO CETEC/UFRB, PARA FINS NÃO
POTÁVEIS.
RESUMO
O problema da escassez da água vem provocando uma mudança substancial nos padrões de produção e consumo da sociedade. O reúso das águas tem se mostrado uma tendência mundial, utilizando-as para usos menos restritivos, e destinando o uso da água potável para fins mais nobres, a exemplo do consumo humano. O presente trabalho, que se caracteriza como uma pesquisa aplicada, avalia a possibilidade de um sistema voltado a utilização de águas cinzas no Pavilhão de Aulas do CETEC (Pavilhão de Aulas 1), campus de Cruz das Almas da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, para fins não potáveis essencialmente em descargas sanitárias. Para a estimativa do consumo de água potável, em detrimento do cálculo do balanço hídrico, de acordo com a relação oferta e demanda do sistema de reúso de águas cinzas idealizado, foi realizado inicialmente um levantamento de dados quantificando os pontos de coleta e de consumo, estimando o fluxo de pessoas e a frequência de uso desse pontos. Com base no levantamento de dados e implementação de cálculos, o balanço hídrico se mostrou favorável indicando a viabilidade de implantação do sistema para atender as demandas dos pontos de consumo. Portanto, com a implantação desse sistema pôde-se concluir que haveria uma economia de água potável razoável, que traria benefícios financeiros e ambientais.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
VIABILIDADE DE UM SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS CINZAS NO PAVILHÃO DE AULAS DO CETEC/UFRB, PARA FINS NÃO
POTÁVEIS.
ABSTRACT
The problem of water scarcity has led to a substantial change in the patterns of production and consumption in society. The reuse of water has proven to be a global trend, using them for less restrictive uses, and intended use of drinking water for more noble purposes, like human consumption. This work, which is characterized as applied research, evaluates the possibility of facing the use of greywater in the CETEC Lecture Hall (Lecture Hall 1), campus of Cruz das Almas, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia system for non-potable purposes essentially flush toilets. In order to estimate the consumption of drinking water, instead of calculating the water balance, regarding the supply and demand ratio of greywater reuse idealized system was initially conducted a survey of data quantifying the points of collection and consumption, estimating the flow of people and the frequency of use of points. Based on data collection and implementation of calculations, the water balance was in favor indicating the feasibility of deploying the system to meet the demands of the points of consumption. Therefore, with the implementation of this system could be conclude that there would be a reasonable economy of clean water, which would bring financial and environmental benefits.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Total de água da Terra...18
Figura 2 - Distribuição da água doce na Terra...18
Figura 3 - Distribuição das demandas consuntivas do Brasil em 2010...19
Figura 4 – Reúso direto em mictório ...24
Figura 5 – Reúso intra-sanitário...27
Figura 6 – Reúso intra-domiciliar...28
Figura 7 - Situação do Pavilhão de Aulas 1...29
Figura 8 - Vista frontal do Pavilhão de Aulas 1 da UFRB...29
Figura 9 - Planta hidráulica do pavimento superior do pavilhão de aulas 1...31
Figura 10 - Distribuição do consumo de água potável em residência unifamiliar...33
Figura 11 - Representação da economia de água potável com uso do sistema de aproveitamento de águas cinzas...36
Figura 12 - Fachada do Pavilhão de Aulas 1...41
Figura 13 – Planta hidráulica térreo do Pavilhão de Aulas da UFRB...42
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Tipo de cores dos efluentes...22
Tabela 2 - Classificação e reúso previstos...23
Tabela 3 - Caracterização da vazão em diferentes locais de uso...31
Tabela 4 - Consumo de água potável do Pavilhão de Aulas 1...34
Tabela 5 - Preço do metro cúbico considerando o público...35
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas ANA – Agência Nacional de Águas
CETEC - Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas EMBASA - Empresa Baiana de Águas e Saneamento ETE - Estação de Tratamento de Esgotos
SIPEF - Superintendência de Implantação e Planejamento do Espaço Físico UFRB - Universidade Federal do Recôncavo da Bahia
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 14 2. OBJETIVOS ... 17 2.1. GERAL ... 17 2.2. ESPECÍFICOS ... 17 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 18
3.1. Água doce e sua importância no planeta e no Brasil ... 18
3.2.. Conscientização da sociedade para o reúso da água ... 19
3.3. Alternativas de suprimento de água ... 21
3.3.1. Água cinzas ... 21
3.4.Reúso de águas servidas em descargas sanitárias no mundo... 22
3.4.1. Aspectos históricos ... 22
3.4.2. A norma brasileira ABNT NBR 13969:1997... 23
3.4.3 Reúso de águas cinzas...25
4. SISTEMAS DE REÚSO ... 26
5. MATERIAIS E MÉTODOS ... 29
5.1. Características gerais do objeto de estudo ... 29
5.2. Aspectos quantitativos ... 30
5.2.1. Tratamento de dados ... 31
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 34
7. CONCLUSÕES ... 37
7.2. Limitações do trabalho ... 37
7.3. Sugestões para trabalhos futuros ... 37
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 39
14
1. INTRODUÇÃO
Em concordância com os princípios e diretrizes globais do desenvolvimento sustentável, com o objetivo de atingir as Metas de Desenvolvimento do Milênio, como recomendado pela Organização das Nações Unidas (ONU), torna-se necessária uma mudança substancial nos padrões de produção e consumo da sociedade. Com relação aos recursos hídricos, as regiões com grandes populações acabam exercendo fortes pressões com o aumento do consumo, e nas condições da qualidade dos mananciais existentes.
Com a demanda crescente do uso da água, em lugares onde há uma baixa oferta hídrica, a lógica da lei da oferta e da procura contribui para o aumento do custo desse bem natural, a exemplo da região semiárida do Nordeste do Brasil. O fenômeno da escassez não é, entretanto, atributo exclusivo das regiões áridas e semiáridas. Muitas regiões do mundo e do Brasil, a exemplo da Região Metropolitana de São Paulo, com recursos hídricos abundantes, mas insuficientes para atender a demandas excessivamente elevadas, também experimentam conflitos de usos e sofrem restrições de consumo, que afetam o desenvolvimento econômico e a qualidade de vida (Hespanhol, 2002).
Nessas condições, ainda afirma Hespanhol (2002):
“o conceito de substituição de fontes se mostra como alternativa mais plausível para satisfazer demandas menos restritivas, deixando as águas de qualidade para usos mais “nobres”, como o abastecimento doméstico”.
A escassez relativa de água é um problema atual observado em muitas regiões do mundo. Quem nunca ouviu falar que a terceira guerra mundial será causada por disputas pela água. Diante de tanta exposição, aumento de custo, escassez, campanhas, há uma conscientização da sociedade quanto à racionalização do uso da água e quanto ao seu reúso. Respectivamente, o primeiro enfoque atenta quanto ao desperdício e o outro aborda o tipo de água necessário para cada utilidade. Esses dois enfoques traduzem, na essência, as preocupações da sociedade com a obtenção de um equilíbrio entre a demanda e a oferta de recursos hídricas.
Conforme atesta VIGGIANO (2005), muitas campanhas de combate ao desperdício de água abordam, quase que exclusivamente, a questão da economia de água. No entanto,
sabe-15 se que não basta só reduzir o consumo de água tratada sem se fazer uma gestão completa do ciclo das águas que envolva, necessariamente, a preservação dos mananciais e também o seu reúso. O reúso consiste na utilização da água mais de uma vez, partindo do princípio de sempre reutilizar essa água com a qualidade mínima requerida pelos padrões e normas sanitárias.
Em 1985, o Conselho Econômico e Social das Nações Unidas, estabeleceu uma política de gestão para áreas carentes de recursos hídricos, que suporta este conceito: "a não ser que exista grande disponibilidade, nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada para usos que toleram águas de qualidade inferior". As águas de qualidade inferior, tais como esgotos, particularmente os de origem doméstica, águas de drenagem agrícola e águas salobras, devem, sempre que possível, serem consideradas como fontes alternativas para usos menos restritivos, a exemplo da rega de jardins, lavagem de automóveis, e até em descargas sanitárias em banheiros públicos e em edifícios comerciais, observados alguns cuidados prévios na desinfecção dessas águas.
Outra alternativa para o reúso da água são alguns usos industriais, que se firma como uma possibilidade pela alta demanda e, em certos casos, não serem tão restritivos, apresentando possibilidades de uso em torres de resfriamento, caldeiras, na construção civil (preparo e cura de concreto, compactação de solos), lavagens de pisos, etc.. O uso agrícola, de fundamental importância, por ter um grande consumo enfrenta dificuldades para encontrar fontes alternativas de irrigação, onde o reúso pode ser visto como uma solução alternativa para equilibrar o alto custo dos fertilizantes.
O gerenciamento do uso da água, o seu uso racional, o aproveitamento de água de chuva, o reúso da água (reduzindo a demanda sobre os mananciais de água devido à substituição da água potável por uma água de qualidade inferior), entre outras, são alguns das práticas e formas atuais de se preservar a água potável, forçando a busca de novas tecnologias e uma revisão do uso da água pela população. O reúso planejado da água faz parte da Estratégia Global para a Administração da Qualidade da Água, proposta pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente e pela Organização Mundial da Saúde (WHO, 2005), prevendo-se o alcance simultâneo de três importantes elementos; a proteção da saúde pública, a manutenção da integridade dos ecossistemas e o uso sustentado da água.
16 Os gastos com o consumo de água potável é um fator que deve ser considerado, principalmente quando a demanda é alta. Assim, o reúso da água, como o reaproveitamento daquela quantidade que seria descartada, em uma finalidade menos restritiva, torna-se interessante. Este processo pode contar com um tratamento da água residual ou pode ser diretamente utilizada. A qualidade da água contaminada determina o objeto especifico de reúso, inclusive o reúso urbano, que se apresenta bastante diversificado.
Dentro deste contexto o presente trabalho, que se caracteriza como uma pesquisa aplicada, avalia a possibilidade de implantação de um sistema voltado à utilização de águas cinzas no pavilhão de aulas do CETEC (Pavilhão de Aulas 1) para fins não potáveis, essencialmente para uso nas descargas dos vasos sanitários.
A iniciativa, no que tange ao reúso de águas servidas, reforça o compromisso com o uso racional e a sustentabilidade dos recursos hídricos, podendo proporcionar à sociedade subsídios para implantação de um projeto e as dificuldades a serem superadas. A instalação hidráulica, a ser posteriormente projetada, deverá ser desmembrada em dois circuitos separados, sendo o primeiro o de água potável e o segundo de água de reúso (água cinza proveniente dos lavatórios), que será usada apenas na descarga dos vasos sanitários.
A UFRB é considerada uma universidade em construção, tanto no âmbito acadêmico, quanto na parte física das suas instalações. Assim, a implantação de um sistema de reúso de águas cinza nos prédios da universidade, já construídos ou a construir, representa uma alternativa técnica interessante, com vistas no desenvolvimento sustentável e com redução do consumo de água potável, podendo resultar em reflexos ambientais e econômicos positivos.
17
2. OBJETIVOS 2.1. Geral
Avaliar a viabilidade de implantação de um sistema de aproveitamento de águas cinzas no pavilhão de aulas do CETEC/UFRB, para fins não potáveis, considerando aspectos econômicos.
2.2. Específicos
Avaliar a demanda e a oferta de águas cinzas para usos menos restritivos no PA1. Avaliar de forma preliminar o quanto se economiza de água e de recursos
financeiros a partir da implantação do sistema de reúso da água.
Identificar dificuldades a serem superadas, definindo perspectivas para execução das instalações hidráulicas.
18
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. A água doce e sua importância no planeta e no Brasil
As formas e o desperdício no uso da água são temas que vêm sendo bem discutidos na atualidade. Já representando, relativamente, um fator limitador para o desenvolvimento econômico, a água, seja em quantidade e/ou qualidade, passa a ter a cada dia mais atenção das autoridades de todo o mundo.
Embora existam diferentes estimativas de disponibilidade de água no globo terrestre e no Brasil, a ordem de grandeza apresentada é a mesma, permitindo reflexões importantes sobre o tema. Segundo SETTI, et al. (2000), pode-se dizer que 97,5% do volume total de água da Terra são de água salgada, formando os oceanos, e somente 2,5% são de água doce (Figuras 1 e 2). Ressalta-se que a maior parte dessa água doce (68,7%) está armazenada nas calotas polares e geleiras. A forma de armazenamento em que os recursos hídricos estão mais acessíveis ao uso humano e de ecossistemas é a água doce contida em lagos e rios, o que corresponde a apenas 0,27% do volume de água doce da Terra e cerca de 0,007% do volume total de água.
Figura 1 - Total de água da Terra. Figura 2 - Distribuição da água doce na Terra. (Fonte: SETTI, 2000) (Fonte: SETTI, 2000)
Pelo mesmo autor, o Brasil é um país que tem abundância de recursos hídricos, detendo cerca de 11,2% da água doce superficial do mundo. A distribuição da água doce no Brasil não é uniforme, destacando-se que cerca de 70% dela está localizada na Região Norte (Amazônia) e os demais 30% são distribuídos desigualmente pelo restante país (esta parte abriga 93% da população), na seguinte composição: a região Centro-Oeste com 15%, o Sul com 6%, Sudeste com 6% e o Nordeste com apenas 3%.
19 No Brasil, as demandas de água estão fortemente relacionadas à energia, já que mais de 65 % da matriz energética nacional advém de energia elétrica gerada por hidroelétricas, indicando sua importância para o setor industrial e de serviços (ANEEL, 2012). Na agricultura, setor importante no Brasil, que contribui de forma incisiva no PIB nacional, na geração de emprego e nas importações, mais uma vez a água se mostra importante para o desenvolvimento econômico e social. Não se deve subestimar, entretanto, o crescente consumo de água no meio urbano, fruto do aumento da população que pressiona por maiores demandas. A Figura 3 indica a distribuição das demandas consuntivas do Brasil, observadas em 2010, conforme dados da Agência Nacional de Águas (ANA, 2013). Pela figura, observa-se que há desperdícios quando observa-se compara as vazões de retirada com a consumida.
Figura 3 – Distribuição das demandas consuntivas do Brasil em 2010 (Fonte: Informe de Conjuntura dos Recursos Hídricos - ANA, 2013)
3.2. Conscientização da sociedade para o reúso da água
Segundo MENDONÇA (2004), o uso racional da água tem sido, através dos tempos, uma questão mais ou menos negligenciada, dependendo da disponibilidade desse bem em cada região. Onde a água é escassa e cara, a questão do seu uso é repensada. Consequentemente, vão ocorrendo mudanças comportamentais na sociedade e surgem perguntas como: i) A água potável não seria a água para beber, para preparar os alimentos e para ser usada nos asseios mais íntimos? ii) Por que usamos a água classificada como potável para todos os outros fins domésticos não potáveis? E constata-se que, por falta de
20 outra água nas residências, lavamos a calçada, o carro e damos descarga nos vasos sanitários com a água apropriada para o consumo humano.
Regra geral, a água potável é usada para qualquer necessidade, desde lavar louças, regar o jardim e até em descargas sanitárias. Uma alternativa que vem se mostrado eficaz na racionalização do uso da água é o seu reúso, aplicando-a em usos menos exigentes. A água que será empregada para irrigar o jardim não necessita ter a mesma qualidade daquela que será usada para lavar louças, permitindo se pensar onde e como o reúso de água encontra justificativas.
Reusar água nada mais é do que recuperar a água que seria perdida nas galerias de esgotos, reutilizando-a em aplicações menos exigentes que a primeira aplicação. Este processo pode contar com um tratamento da água residual ou pode ser diretamente utilizada. A qualidade da água contaminada determina o objeto especifico de reúso. As possibilidades não escasseiam, dentre elas o reúso urbano, que apresenta meios bastantes diversificados, com o uso de água potável ou não. Outra alternativa é o uso industrial, que se firma como uma possibilidade pela alta demanda crescente, e por não ser tão restritivo.
O uso da água para fins agrícolas, de fundamental importância para a economia de um País, enfrenta dificuldades para encontrar fontes alternativas de suprimento de água, aparecendo o reúso como uma solução para equilibrar a oferta de água e fazer frente ao alto custo dos fertilizantes.
Segundo Hespanhol (1997):
“a agricultura depende, atualmente, de suprimento de água a um nível tal que a sustentabilidade da produção de alimentos não poderá ser mantida, sem o desenvolvimento de novas fontes de suprimento e a gestão adequada dos recursos hídricos convencionais.”
Não é por acaso que o Estado de Israel considera as águas residuárias como parte integral dos recursos hídricos do país e tem realizado o reúso massivo durante quase quatro décadas. Atualmente, 75% de todas as suas águas residuárias são reutilizadas e hoje utiliza aproximadamente 75% dos efluentes tratados. Em anos de seca o suprimento de água convencional para a atividade agrícola é drasticamente reduzido e o uso de águas residuárias tratadas tem sido a única alternativa, em que, os produtores chegam a consumir toda a cota permitida (JUANICÓ, 2011).
Para restabelecer o equilíbrio entre oferta e demanda de água e garantir a sustentabilidade do desenvolvimento econômico e social, é necessário que métodos e sistemas
21 alternativos modernos sejam convenientemente desenvolvidos e aplicados em função de características de sistemas e centros de produção específicos. Nesse sentido, reúso, reciclagem, gestão da demanda, redução de perdas e minimização da geração de efluentes se constituem, em associação às práticas conservacionistas, nas palavras-chave mais importantes em termos de gestão de recursos hídricos e de redução da poluição (SindusCon SP, 2005).
3.3. Alternativas de suprimento de água
São consideradas fontes alternativas de água aquelas que não estão sob concessão de órgãos públicos ou que não sofrem cobrança pelo uso ou, ainda, que fornecem água com composição diferente da água potável fornecida pelas concessionárias (SindusCon, 2005). Segundo MAY (2009) apud LAGEMANN (2012), as águas cinzas, e também as águas pluviais, se devidamente tratadas, podem ser utilizadas no consumo não potável em edificações como em bacias sanitárias, em torneiras de jardins, na irrigação de gramados e plantas, na lavagem de veículos e roupas, limpeza de calçadas e pátios, na compactação de solos de modo que sua utilização não ofereça riscos à saúde de seus usuários.
3.3.1. Água Cinza
No contexto das alternativas de suprimento de água, a água cinza é definida como efluente que não possui contribuição da bacia sanitária, ou seja, o esgoto gerado pelo uso de banheiras, chuveiros, lavatórios, máquinas de lavar roupas e pias de cozinha em residências, escritórios comerciais, escolas, etc. (SindusCon, 2005). Na cultura brasileira é comum a utilização das pias de cozinha como local de despejo de restos de alimentos, provocando no efluente grande concentração de matéria orgânica, o que faz o efluente da pia de cozinha não ser considerado como água cinza para água de reúso.
Por convenção, segundo MENDONÇA (2004), efluente cinza ou “greywater” é o efluente doméstico com baixo teor de poluentes, proveniente de chuveiros, banheiras e lavatórios, excluindo-se os efluentes da cozinha e das descargas de vaso sanitário, enquanto que efluente preto ou “blackwater” significa todos os efluentes domésticos juntos. O Quadro 1 apresenta propostas de subdivisões com codificação por cores, segundo Henze et al., 2001, apud Mendonça, 2004.
22 Tabela 1 - Tipo de cores dos efluentes
(Fonte: Henze et al., 2001, apud Mendonça, 2004).
3.4. Reúso de águas servidas em descargas sanitárias no mundo 3.4.1. Aspectos históricos
Conforme a MAY(1997) apud WMO(2005), o consumo mundial de água cresceu mais de seis vezes entre 1900 e 1991 e continua a crescer rapidamente com a elevação de consumo dos setores agrícola, industrial e residencial.
O aumento do consumo de água normalmente atrelado com o crescimento populacional é recorrente de diferentes épocas. Os romanos captavam águas de mananciais disponíveis nas proximidades, com o tempo, esses acabavam poluídos pelos esgotos dispostos, ou tonava-se incapaz de atender a demanda local. Deste modo, a solução era simplesmente recorrer novamente a outro manancial mais próximo, e assim sucessivamente.
Segundo HESPANHOL(2008), a sistemática aplicada atualmente é a mesma adotada há mais de dois mil anos, resolvendo precariamente, o problema de abastecimento de água em uma região, em detrimento da região que a fornece.
POSTEL, 2003, apud MANCUSO, 2003:
“Em muitas regiões do globo, a população ultrapassou o ponto em que podia ser abastecida pelos recursos hídricos locais disponíveis. Hoje existem 26 países que abrigam 262 milhões de pessoas e que se enquadram na categoria de áreas com escassez de água.”
Levando-se em consideração que a prática de abastecimento de água pouco se alterou ao longo de dois mil anos, a demanda desse bem, cada vez mais, ganha importância devido a escassez relativa de recursos hídricos em algumas regiões, agravada pela poluição de mananciais, o que faz não só evidente mais também necessário repensar as ações voltadas ao
23 abastecimento de água. De acordo com esse contexto estudar meios para conservação de água potável vem se mostrando viável. O reúso de águas cinzas é uma opção para o decaimento da demanda da água potável.
Entretanto este reúso é tratado, regra geral, como uma novidade, mesmo que não seja, na essência, algo novo no plano mundial. A exemplo de muitos países, o Brasil não dispõe de normas e diretrizes que gerem um arcabouço legal para regulamentar, orientar (quanto a parâmetros e restrições) e promover o reúso de águas servidas. No entanto, pode-se extrair alguns parâmetros de normas estabelecidas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a exemplo da NBR 13969:1997.
3.4.2. A norma brasileira ABNT NBR 13969:1997
A NBR 13969:1997 – Tanques Sépticos – Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos – Projeto, construção e operação, fornece parâmetros quanto ao reúso local de esgoto de origem essencialmente doméstica ou com características similares, com finalidade de permitir um uso seguro e racional, sendo definidos as classes, usos, grau de tratamento, reservação e distribuição (Tabela 2). Enfocando sempre no reúso para fins não potáveis, com qualidade de água sanitariamente segura, a NBR 13969:1997 classifica os esgotos conforme o reúso desejado, de acordo com a qualidade do esgoto tratado e o quanto restringente é o seu uso. A finalidade é reduzir o custo de implantação e operação, indicados o tratamento e a qualidade necessária de cada reúso previsto.
Tabela 2 – Classificação e reúso previstos
CLASSE USO PREVISTO TRATAMENTO
Classe 1 Lavagem de carros e outros usos que requerem o contato direto com a água.
Tratamento aeróbico seguido por filtração convencional. E cloração. Classe 2 Lavagem de pisos, calçadas e irrigações dos
jardins, manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes
Tratamento biológico aeróbio seguido de filtração de areia e desinfecção.
Classe 3
Reúso nas descargas dos vasos sanitários Tratamento aeróbico seguido de desinfecção.
Classe 4
Reúso no pomares, cereais, forragens, pastagem para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação superficial.
Restringir as aplicação de ser utilizadas pelo menos 10 dias antes da colheita.
24 Para que não ocorra uso errôneo ou mistura como sistema de água potável é necessário que haja identificação clara e inconfundível dos sistemas tão quanto a separação da rede de esgoto de águas cinzas e negras. Segundo a NBR 13969, devem ser observados os seguintes aspectos referentes ao sistema de reúso de águas cinzas:
Todo o sistema de reservação deve ser dimensionado para atender pelo menos 2 horas de uso de água no pico da demanda diária, exceto para uso na irrigação da área agrícola ou pastoril.
O sistema de reservação e distribuição do esgoto deve ser identificado com cores nas tubulações e nos tanques de reservação distintas das de água potável.
Para múltiplos sistemas de reúso eles devem ser identificados de acordo com sua classe e tendo sempre reservatórios distintos.
No reúso direto, referente ao aproveitamento da água das máquinas de lavar para uso em descargas nos vasos sanitários, deve-se prever a reservação do volume total da água de enxague.
O Brasil tem poucas normas e diretrizes que definam de forma plena parâmetros e restrições no reúso de água. Os Estados Unidos da América possui estudos de casos em que se define um direcionamento para o reúso em irrigação subterrânea definido pelo departamento de qualidade ambiental do estado do Arizona (The Arizona Depotrment of Envisonmental Quality – ADEQ) entretanto não abrange reúsos da classe 1, 2, ou 3.
3.4.3. Reúso de águas cinzas
Ações tecnológicas e até mesmo comportamentais com objetivo de analisar a destinação da água potável a fim de aumentar a eficiência, como o reúso de águas cinza, tem se mostrado como opção viável em diversos países como o Japão, EUA, Canadá, Espanha e Reino Unido. No Brasil são encontrados casos de uso para consumo não potável de condomínios residências. Hill (2003) apud May (2009), apresenta um estudo de reúso de águas cinzas em cinco residências na Inglaterra. Este experimento apresentou problemas como falhas nas bombas de recalque, entupimento da tubulação de entrada de filtro e insuficiência na desinfecção.
25 Na ilha de Mallorca, na Espanha, o sistema de reúso de águas cinzas se mostrou viável, com padrões de qualidade para sua finalidade satisfatório. O seu sucesso foi proveniente do controle da operação do sistema, entre eles, a fundamental restrição do período de estocagem da água tratada, sempre inferior a 48 horas. March, Gual e Orozco (2004) destacam, no sistema de reúso de águas cinzas em um apart-hotel, a ótima aceitação do sistema entre os hóspedes.
A receptividade de uma nova tecnologia pela sociedade se mostra como um fator preponderante quanto ao sucesso da implantação. Políticas publicas que reafirmem a importância da economia da água promovendo uma conscientização de determinada região junto com modelo aposto desta, apresentou resultados comportamentais de uma sociedade. Tomaz (2001) relata que, o estado de Pernambuco, que possui a menor disponibilidade hídrica do Brasil, apresenta problemas referente a falta de água.
Entretanto, Israel que possui uma disponibilidade por habitante quase três vezes menor que Pernambuco não existe falta de água, o que destaca o mau gerenciamento da água. Na América Latina um exemplo de gestão dos recursos hídricos aconteceu na Cidade do México onde foram substituídas em 1998 gratuitamente 350.000 bacias sanitárias de consumo econômico possibilitando o abastecimento de 250.000 pessoas. (IWRA, 2000).
4. SISTEMAS DE REÚSO
Em princípio, qualquer edificação já construída é passível de ser adaptada para receber instalações hidráulicas duplicadas com finalidade de reuso (Mendonça, 2004). A seguir, alguns esquemas de instalações são comentados, seja para edificações prontas ou projetadas.
Reúso imediato lavatório-mictório: este modelo se mostra interessante por não
necessitar de um tratamento da água residual, facilidade de execução, baixíssimo investimento para implantação e custo operacional zero, que só deve ser utilizado em sanitários públicos masculino e que possuem mictórios (MENDONÇA, 2004). A água usada para a lavagem das mãos é enviada por meio de tubulações diretamente para o mictório fazendo lavagem do mesmo substituindo à água potável. Este uso conta também com a vantagem da desodorização do mictório, pois, a água aplicada contém saponáceos provenientes do uso de sabão na lavagem das mãos. Referente ao modelo proposto por Mendonça é aconselhável um incremento no sistema. Para assegurar um vazão minimamente necessária para escoar a urina
26 excretada pelo usuário deve-se fazer um armazenamento a montante do local de uso das águas cinzas. O modelo segue a ilustração da Figura 4.
Figura 4 – Reúso direto em mictório. (Fonte:MENDONÇA, 2004)
Reúso em intra-sanitário ou intra-banheiro: nesse sistema além do uso das águas do
lavatório também é usado à água proveniente do chuveiro e até da banheira. Tem como principal vantagem o quesito que muito se presa, este é, ter a fonte geradora de água residuárias o mais próximo possível do local que será aplicada (MENDONÇA, 2004). À água é coletada do chuveiro e do lavatório, é enviada por meio da gravidade para um recipiente inicial onde ela será decantada e filtrada, logo após deverá ser enviada por meio de uma microbomba para o reservatório do vaso sanitário. Da mesma forma do sistema de reúso imediato lavatório-mictório á água residual contem saponáceos (Figura 5).
. Figura 5 – Reúso intra-sanitário.
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Reúso intra-domiciliar: torna-se viável quando é apresentado uma situação onde a
escassez de água ou o custo da água primária é muito elevada. O modelo tem como principal dificuldade a necessidade da construção de uma ETE (MENDONÇA, 2004). Entretanto, existem disponíveis, estações compactas de tratamento de efluentes que executam o tratamento das águas residuárias a partir de princípios biológicos naturais que proporcionam um baixo custo operacional além de um baixo custo energético. Esse esquema de reúso consiste na coleta de águas residuárias cinzas proveniente de toda a casa, como lavatórios, banhos e lavagem de roupas, promove o seu tratamento por meio de uma ETE e faz seu reúso em descargas de vasos sanitários (Figura 6).
Figura 6 – Reúso intra-domiciliar. (Fonte: MENDONÇA, 2004)
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5. METODOLOGIA E MATERIAS
O presente trabalho é caracterizado como uma pesquisa aplicada, de caráter descritivo e quantitativo, abrangendo uma pesquisa bibliográfica, consultados livros técnicos, revistas, artigos publicados, trabalhos acadêmicos, etc., o levantamento de dados e informações complementares para caracterização do objeto de estudo, com aferição de oferta e demanda, para avaliar o balanço hídrico e a viabilidade de implantação de um sistema voltado a utilização de águas cinzas, para fins não potáveis, essencialmente para uso em descargas sanitárias, no Pavilhão de Aulas do CETEC (Pavilhão de Aulas 1), Campus de Cruz das Almas / UFRB.
5.1. Características gerais do objeto de estudo
O objeto do estudo é a edificação nomeada de Pavilhão de Aulas 1 (PA1) da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Campus Cruz das Almas – BA. Localiza-se pelas coordenadas geográficas, latitude de 12°39’29,6”S e longitude de 39°05’18”W (GOOGLE, 2014). Possui dois pavimentos (térreo e pavimento superior), com uma área construída em torno de 3.029.688 m². Possui capacidade máxima para 1.250 discentes. As figuras 7 e 8 ilustram a localização e uma vista frontal da edificação, respectivamente.
Figura 7 - Situação do Pavilhão de Aulas 1 (Fonte: SIPEF/UFRB)
29 Figura 8 - Vista frontal do Pavilhão de Aulas 1 da UFRB
(Fonte: Autor)
Outros dados referentes ao projeto da edificação, fornecidos pela SIPEF/UFRB, como plantas baixas do pavimento tipo, fachada, cortes e plantas hidráulicas estão em anexo no presente trabalho.
5.2. Aspectos quantitativos
Um aspecto importante a ser considerado no reúso de águas é a relação entre a demanda que se deseja atender e a oferta. No caso do reúso de águas cinzas, o ideal ocorre quando a oferta supera a demanda sem que haja uma reserva de água por um período superior a 48 horas para evitar, por exemplo, o surgimento de odores. Esta sensibilidade ressalta a importância atribuída à quantificação.
Segundo Lagemann (2012):
“Um fator importante a ser considerado é a quantidade de água cinza a ser coletada e armazenada. Se por um lado, é desejável que todas as descargas dos vasos sanitários sejam feitas usando se apenas este tipo de água, por outro lado, não é interessante o acumulo por um período muito longo para evitar entre outras possibilidades o surgimento de odores indesejáveis. Mesmo que a demanda e a capacidade de produção sejam bem dimensionadas na fase de projeto, as variáveis podem aumentar ou diminuir durante o período de utilização, surgindo a necessidade de ajuste nos volumes a ser armazenado, o que pode ser obtido com um extravasor com altura ajustável no reservatório superior de água cinzas.”
30 como pontos de coleta de águas cinzas um total de 35 lavatórios e 2 chuveiros. Possui como pontos de consumo um total de 42 bacias e 16 mictórios. Também possui capacidade de abrigar 1.250 discentes, além de possuir um contingente de 31 funcionários. A figura 9 apresenta uma disposição desses elementos sanitários no pavimento superior do PA1.
Figura 9 - Planta hidráulica do pavimento superior do pavilhão de aulas 1 (Fonte: SIPEF/UFRB)
De acordo com Santos (2002), considerando uma vazão do chuveiro de 0,10 L/s e que o mesmo seja utilizado por durante 10 minutos, o volume utilizado por dia são 60 litros. Caso o usuário utilize o lavatório durante 30 segundos, com vazão especifica de 0,15 L/s, o volume utilizado de água é de 4,5 litros. A Tabela 3 caracteriza as vazões em diferentes aparelhos sanitários.
Tabela 3: Caracterização da vazão em diferentes aparelhos sanitários.
Local de uso Vazão (L/s)
Bacia Sanitária 0,15
Mictório 0,5
Chuveiro 0,1
Lavatório 0,15
31 As características como vazão específica dos aparelhos sanitários, associados a realidade de seus usos (frequência e duração de uso), permitem estimar a vazão diária de água cinza a ser produzida (SANTOS, 2002).
Para implementar um sistema de reúso de água, conhecer a distribuição do consumo é fundamental, sendo que este pode variar em razão da tipologia da edificação, localização geográfica, hábitos culturais dentre outros aspectos. De acordo com Kammers (2004) a figura 10 apresenta a distribuição do consumo de água de um prédio público.
56% 18% 2% 1% 9% 14% Vaso Sanitário Lavatório Limpeza Cafeteiras Irrigação Jardim Outros
Figura 10 - Distribuição do consumo de água potável em prédio público. (Fonte: Kammers, 2004)
Assim considerado, a oferta e demanda necessárias para o funcionamento do sistema de reúso de águas no caso em estudo se mostra evidente, de forma a ser necessário somente indicar o consumo total de água potável do PA1. A oferta é representada pelos pontos de coleta, lavatório, e a demanda pelos pontos de consumo, no caso as bacias sanitárias.
A fim de estimar o consumo de água potável, em detrimento do cálculo do balanço hídrico referente a relação oferta e demanda do sistema de reúso de águas cinzas idealizado, foi realizado inicialmente um levantamento de dados quantificando os pontos de coleta e de consumo, estimando o fluxo de pessoas e a frequência de uso desse pontos.
Dentre os dados coletados, foram levantadas faturas emitidas pela Empresa Baiana de Águas e Saneamento – EMBASA, concessionária estadual, referidos ao consumo de água potável do PA 1 da UFRB, para obter o consumo mensal da edificação em estudo e assim poder estimar a economia de água e recursos financeiros com a implantação do sistema de reúso.
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5.2.1 Tratamento dos dados
O balanço hídrico entre a demanda de águas cinzas e a oferta proveniente dos pontos de coleta funciona como parâmetro para se determinar em primeiro instante a viabilidade da implantação de um sistema de reúso. Desta forma é essencial a quantificação da demanda, além da oferta hídrica (águas cinzas) que caracteriza o sistema.
Demandas por água cinza
Para determinação da demanda de água foi adotada a frequência de uso dos sanitários de 2 descargas diárias por pessoa. De acordo com Tomaz (2000) são gastos 6 litros por descarga. Outra variável necessária para determinação da demanda é quantidades de pessoas que abrigam o local.
De acordo com dados obtidos junto ao núcleo de gestão da edificação em estudo, a capacidade máxima de ocupação é de 1.250 discentes, que são somados ao número de funcionários e ao do corpo docente. O núcleo de gestão do PA1 pavilhão estima que o frequentam um máximo de 700 pessoas por dia.
Assim o volume de demanda estimado é constituído pela multiplicação consecutiva de 700, 6 e 2, obtendo um valor de 8.400 L/dia, que multiplicado por 26 (número médio de dias em um mês subtraído os domingo ) obtemos um total de 218.400 L/mês.
Oferta de água cinza
Os pontos de coletas são os responsáveis pela oferta de águas cinzas do sistema de aproveitamento de água. Foi determinado como pontos de coleta os chuveiros e os lavatórios da edificação, quantificados em 2 e 35, respectivamente.
De acordo com Santos (2002), considerando uma vazão do chuveiro de 0,10 L/s e que o mesmo seja utilizado durante 10 minutos, o volume utilizado são de 60 litros a cada banho. No PA1, apenas os funcionários tem acesso aos chuveiros. Admitindo uma frequência de 10 vezes ao dia de uso, frequência estimada pelo núcleo de gestão do pavilhão em estudo, obtemos uma oferta total de 600 L/dia.
O consumo reservado ao lavatório, considerando uso durante 30 segundos, com vazão especifica de 0,15 L/s, o volume utilizado de água é de 4,5 litros por pessoa. Admitindo uma frequência de 3 vezes por pessoa/dia temos um consumo estimado dado pela multiplicação consecutiva do fluxo de pessoas no pavilhão, volume utilizado por pessoa e a frequência de uso, resultando na oferta de volume de água cinzas de 9.450 L/dia.
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Balanço Hídrico
Tendo o consumo médio da edificação de 772,5 m³ ao mês teríamos uma oferta de 139,05 m³/mês, e uma demanda de 432,6 m³/mês. Em comparativo com as estipuladas por meio do cálculo das vazões, frequência, e fluxo, dos pontos de coleta e consumo, notamos uma discrepância entres os valores das demandas e das ofertas nas duas medições. Este se dá pela divergência de ambientes de estudo.
De acordo com a distribuição de consumo de águas potáveis de Kammers (2004), o consumo em prédios públicos descarta usos que são praticados no PA1, como no caso dos chuveiros. Deste modo são utilizados neste trabalho os valores de oferta e demanda de 261,3 m³/mês e 218,4 m³/mês, respectivamente.
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6. RESULTADOS E DISCUSSÃO
De acordo com os dados tratados, foi estimado a oferta total de águas cinzas, dada pelo somatório da oferta dos lavatórios com os chuveiros. A vazão foi estipulada em 10.050 L/dia, que multiplicado por 26 (número médio de dias em um mês subtraído os domingo ) obtemos um total de 261.300 L/mês.
O volume de demanda estimado é constituído na multiplicação consecutiva de 700, 6 e 2, obtendo um valor de 8.400 L/dia, que multiplicado por 26 (número médio de dias em um mês subtraído os domingos ) obtemos um total de 218.400 L/mês.
O balanço hídrico determinado pela oferta subtraída da demanda no caso em estudo é positivo, deste modo comprovamos a possibilidade de viabilização do sistema de reúso. Ao se obter o balanço hídrico referente ao volume de águas cinzas aproveitáveis que o edifício do PA1 produz, pode-se estimar a economia de água que um sistema deste tipo poderia promover na edificação.
O consumo médio de água potável do PA1 foi calculado com base nas faturas emitidas pela EMBASA, obtidas junto a Coordenação de Contratos/Pro Reitoria de Administração da UFRB, como estão apresentadas em anexo. No presente trabalho a média de consumo de água potável do PA1 foi calculada em 772,5 m³/mês, conforme tabela 4.
Tabela 4 - Consumo de água potável do Pavilhão de Aulas 1
Mês Consumo (m³) Maio 731 Junho 783 Julho 933 Agosto 709 Setembro 550 Outubro 929 Média 772,5 (Fonte: EMBASA)
Tendo por base um consumo médio de 772,5 metros cúbicos por mês de água potável, a implantação do sistema de reúso de águas implicaria numa possível redução de 218,4 m³/mês, referente à demanda de águas cinzas. A redução de água potável está diretamente relacionada a uma redução dos seus custos. O custo do metro cúbico como cobrado pela EMBASA varia
35 de acordo com o tipo de consumidor, sendo classificado de acordo com o volume de consumo, atendendo a tabela abaixo.
Tabela 5 - Preço do metro cúbico considerando o consumidor público
Público (m³) Valor do m³ (R$) Até 10 6,06 11 até 30 13,28 31 até 50 13,28 Maior que 50 15,66 (Fonte: EMBASA)
Assumindo um consumo mínimo de 50 m³, a edificação em estudo tem um gasto fixo de R$ 591,80, dada pela soma dos consumos individuais de cada intervalo de público excluindo o de consumo superior a 50 m³. No aspecto financeiro a economia com o emprego do sistema de reúso de águas cinzas deve ser considerado utilizando o valor do metro cúbico de água de R$15,66, de modo que, subtraindo o volume máximo de água cinzas aproveitáveis pelo volume de consumo médio de água fornecida pela distribuidora sempre recai no intervalo de público acima de 50 m³. Aplicando a redução avaliada referente à demanda de águas cinzas temos uma redução na fatura de aproximadamente R$ 3.420,15/mês.
O Pavilhão de Aulas 1 (PA1) da UFRB possui em sua fatura mensal de água uma dedução do imposto federal, verificado em anexo, que implica num desconto de 9,45% do valor total da conta. Considerando o mesmo, a tabela 6 indica os valores de 6 faturas, desconsiderando eventuais multas.
Tabela 6 - Gastos referentes a 6 meses de consumo de água do ano de 2014
Mês Fatura (R$) Maio 10.192,54 Junho 10.929,91 Julho 13.059,92 Agosto 9.880,59 Setembro 7.625,87 Outubro 12.995,22 Média 10.780,68 (Fonte: EMBASA)
36 Considerando a média das faturas do mês de maio ao mês de outubro do ano de 2014, no valor de R$ 10.780,68, a UFRB poderia ter uma redução que representaria 31,72 %, que resultaria ao final numa despesa (fatura) de R$7.468,85. A Figura 11 apresenta esse resultado.
Figura 11 - Representação da economia de água potável com uso do sistema de aproveitamento de águas cinzas
68,28% 31,72%
Valor Final Economia
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7. CONCLUSÕES
Por intermédio do estudo em questão analisou-se o potencial de implantação de um sistema de reúso de água cinzas com finalidade de reduzir o consumo de água potável na UFRB, mais especificamente no Pavilhão de Aulas 1.
Com base no levantamento de dados e implementação de cálculos, o balanço hídrico se mostrou favorável indicando a viabilidade de implantação do sistema para atender as demandas dos pontos de consumo.
Portanto, com a implantação desse sistema pode-se concluir que haveria uma economia de água potável razoável, que traria benefícios financeiros e ambientais. A implantação do sistema também funcionará como incentivador do reúso de águas, e modelo a ser seguido, indicando os métodos utilizados e dificuldades encontradas.
Limitações do trabalho
As limitações podem ser atribuídas principalmente ao período de levantamento de dados, impossibilitando de projetar com mais firmeza o sistema de aproveitamento de águas cinzas, tais como:
A falta de um estudo de consumo de água potável dentro do Pavilhão de Aulas 1 que indicasse as demandas de água potável em cada ponto de consumo
A quantidade de pessoas que frequentam o Pavilhão precisou ser estipulada de forma imprecisa, faltando um estudo de controle mais apurado indicando horários e dias de pico em fluxo de pessoas na edificação.
Necessidade de uma análise mais apurada dos dados gerais.
Sugestões para trabalhos futuros
Para trabalhos futuros segue algumas sugestões para instalação do sistema de reúso de águas cinzas:
Realizar um estudo do custo de implantação do sistema de reúso de águas cinzas, com finalidade de estimar em quanto tempo se obteria o retorno do investimento financeiro.
Realizar uma pesquisa popular na instituição que será implantado o sistema para se estimar a aceitação do sistema.
38 Recomenda-se também que este estudo possa servir ou dar suporte para os demais
pavilhões da UFRB, como também outras instituições públicas.
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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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9. APENDICE
Figura 12 - Fachada do Pavilhão de Aulas 1 (Fonte: SIPEF/UFRB)
42 Figura 13 – Planta hidráulica térreo do Pavilhão de Aulas da UFRB
43 Figura 14 – Fatura do consumo de água potável do Pavilhão de Aulas 1 da UFRB
