UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
EMERSON BRUNO DA COSTA
PROPOSTA DE UM SISTEMA DE REUSO DE ÁGUA NOS BLOCOS DE SALA DE AULA NA UFERSA – CAMPUS ANGICOS/RN
ANGICOS-RN 2019
PROPOSTA DE UM SISTEMA DE REUSO DE ÁGUA NOS BLOCOS DE SALA DE AULA DA UFERSA – CAMPUS ANGICOS/RN
Trabalho Final de Graduação apresentado a Universidade Federal Rural do Semi-Árido como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. MSc. Andrea Saraiva de Oliveira.
ANGICOS-RN 2019
A mesma poderá servir de base literária para novas pesquisas, desde que a obra e seu (a) respectivo (a) autor (a) sejam devidamente citados e mencionados os seus créditos bibliográficos.
O serviço de Geração Automática de Ficha Catalográfica para Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC´s) foi desenvolvido pelo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de São Paulo (USP) e gentilmente cedido para o Sistema de Bibliotecas da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (SISBI-UFERSA), sendo customizado pela
Superintendência de Tecnologia da Informação e Comunicação (SUTIC) sob orientação dos bibliotecários da instituição para ser adaptado às necessidades dos alunos dos Cursos de Graduação e Programas de Pós-Graduação da Universidade.
Primeiro agradecer a meu pai, Gerardo, minha mãe, Eunice e meu tio, Eudacir, pois é através do esforço deles que eu estou aqui concluindo este curso. Eles são minhas inspirações para ser uma pessoa melhor a cada dia e retribuir todo carinho.
A minha orientadora, a professora Andrea, pela ajuda e paciência na produção desse trabalho.
As minhas irmãs Geovâna e Laura, por estarem presentes para ver essa etapa da minha vida.
Aos meus amigos da kilombo’s house, Geovanne, José, Helvis, João Paulo e Walace, onde morei esses 2 anos de graduação pela a ajuda e momentos de diversão.
A minha vó Brígida que apesar de não está presente sei que estaria muito feliz com minha conquista.
A Universidade, o setor de infraestrutura e a engenheira Ilana pelos auxilio na obtenção dos projetos hidrossanitários existentes.
A todos os amigos e demais familiares que me apoiaram e acreditaram em mim todos esses anos.
“Nenhuma grande descoberta foi feita jamais sem um palpite ousado”.
(Isaac Newton)
população, apesar do nosso planeta possuir uma grande quantidade de água, apenas uma pequena parcela é considerada potável para consumo e outras atividades. O Brasil é considerado um país que possui uma vasta quantidade de recursos hídricos, porém, a maior parte desse volume está concentrado em regiões pouco habitadas. A região Nordeste sofre frequentemente com longos períodos de seca devido aos baixos índices pluviométricos, não promovendo a recarga dos açudes, e as altas taxas de evaporação que aceleram ainda mais o esvaziamento dos mesmos. Associado a isto, a má administração dos órgãos gestores e a falta de políticas públicas para a convivência com a seca colaboram para que déficit de água se torne cada vez maior.
Dessa forma, se faz necessário procurar soluções para reduzir o consumo de água potável. Nesse sentindo, este trabalho teve o objetivo de propor uma adaptação das instalações hidrossanitárias dos blocos de sala de aula da Universidade Federal Rural do Semiárido, campus Angicos, para fins de reuso. Nesse projeto, as águas cinzas provenientes dos lavatórios, lavagem de piso e chuveiros dos banheiros, serão reutilizadas nas descargas de mictórios e bacias sanitárias do banheiro masculino. A metodologia para a realização deste trabalho teve as seguintes etapas:
pesquisas em livros, artigos e normas para um melhor embasamento sobre o assunto; análise dos projetos hidrossanitários existentes e visitas no local de estudo. O resultado deste trabalho foi a proposta de um projeto hidrossanitários adequando as instalações existentes para promover o reuso de água cinza.
Palavras chaves: Água Cinza. Sistema de reutilização. Projeto. Efluente.
Figura 2 - Unidades de Hunter de contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal
mínimo dos ramais de descarga ... 24
Figura 3 - Dimensionamento de ramais de esgoto ... 25
Figura 4 – Dimensionamento de ramais de ventilação ... 25
Figura 5 – Dimensionamento da coluna ventilação ... 27
Figura 6 - Dimensionamento de subcoletores e coletor ... 28
Figura 7 - Caixa de Inspeção ... 29
Figura 8 - Contribuição diária de esgoto e lodo fresco ... 31
Figura 9 - Período de detenção dos despejos... 32
Figura 10 - Taxa total de acumulação de lodo ... 32
Figura 11 - Profundidade útil mínima e máxima, por faixa de volume útil ... 33
Figura 12 – Contribuição diária de despejos ... 34
Figura 13 – Contribuição diária de despejos ... 35
Figura 14 - Exemplo de clorador de pastilha ... 36
Figura 15 - Estimativa de consumo diário de água ... 37
Figura 16 - Diâmetros de sub-ramais ... 39
Figura 17 – Seções equivalente para ramais... 40
Figura 18 – Planilha para dimensionamento da tubulação de água fria ... 41
Figura 19 - Vazões de projeto ... 42
Figura 20 - Características das águas cinza originadas de várias fontes ... 44
Figura 21 - Bloco de Salas de Aula 1 ... 47
Figura 22 - Bloco de Salas de Aula 2 ... 48
Figura 23 – Lavatórios do banheiro masculino bloco de sala de aula 1 ... 48
Figura 24 – Cabines das bacias sanitários do banheiro masculino do bloco de salas de aula 1 ... 49
Figura 25 – Bacias sanitários com válvula de descarga do banheiro masculino do bloco de salas de aula 1 ... 49
Figura 26 – Mictórios com válvula de descarga de ambos os blocos (banheiro masculino) .. 50
Figura 27 – Banheiro para alunos especiais do sexo masculino ... 50
Figura 28 – Banheiro para alunos especiais do sexo feminino ... 51
Quadro 2 - População equivalente ... 54
Quadro 3 - Consumo diário ... 55
Quadro 4 - Produção de Água Cinza ... 55
Quadro 5 – Quantitativos de UHC do banheiro feminino ... 56
Quadro 6 – Quantitativo de UHC do banheiro masculino ... 56
Quadro 7 - Diâmetro do sub-ramal de alimentação AFR1... 62
Quadro 8 - Diâmetro do sub-ramal de alimentação AFR2... 62
Quadro 9 - Diâmetros dos Ramal AFR1 ... 63
Quadro 10 - Diâmetros dos Ramal AFR2 ... 63
Quadro 11 - Diâmetro do barrilete ... 64
Quadro 12 – Verificações das pressões (Banheiro Masculino)... 65
ANA – Agência Nacional das Águas
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IGARN – Instituto de Gestão das Águas do Estado do Rio Grande do Norte EMPARN – Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do Norte CNRH – Conselho Nacional de Recursos Hídricos
UFERSA – Universidade Federal Rural do Semi-Árido
EPUFBA – Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
NBR – Norma Brasileira
UHC – Unidades Hunter de Contribuição RN – Rio Grande do Norte
1 INTRODUÇÃO ... 12
2. OBJETIVOS ... 14
2.1 OBJETIVO GERAL ... 14
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 14
3. REFERENCIAL TEÓRICO ... 15
3.1 DISPONIBILIDADE HÍDRICA ... 15
3.2 REUSO DE ÁGUA ... 18
3.2.1 Definição ... 18
3.2.2 Tipos de Reuso ... 19
3.2.3 Reuso de Águas Cinzas ... 20
3.2.4 Sistemas de Reuso ... 22
3.2.5 Qualidade das Águas Cinzas ... 43
4. METODOLOGIA ... 47
4.1 ÁREA DE ESTUDO ... 47
4.2 ETAPAS PARA ELABORAÇÃO DA PROPOSTA DE REUSO ... 51
4.2.1 Analises dos projetos ... 51
4.2.2 Normas utilizadas ... 52
4.2.3 Elementos importantes a serem considerados na proposta ... 52
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 53
5.1 RESULTADOS DAS ETAPAS DE ELABORAÇÃO DA PROPOSTA DE PROJETO DE REUSO ... 53
5.1.1 População consumidora ... 53
5.1.2 Consumo de água ... 54
5.2.3 Produção de água cinza ... 55
5.2.4 Projeto de Esgoto ... 56
5.1.7 Desenhos ... 67
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 68
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 69
APÊNDICE 1 ... 73
APÊNDICE 2 ... 74
1 INTRODUÇÃO
Tem-se observado nos últimos anos um crescimento acelerado dos centros urbanos, e com isso, uma crescente demanda de água para consumo, porém a disponibilidade dessa água decresce a cada ano. O crescimento urbano também ocasiona sérios problemas, evidenciando a degradação ambiental, contaminação da água e sua escassez (Pinhel et al. 2007).
Segundo Nogueira (2006), do total de água existente no planeta, apenas 2,5% é de água doce, onde sua maioria encontra-se em geleiras e no subterrâneo, ou seja, locais de difícil extração. Apenas 0,5% desta água está disponível nos corpos de água superficiais, isto é, rios e lagos e que 12% da água doce disponível no planeta está situada no Brasil.
Quanto a água disponível do Brasil, Nogueira (2006) ainda afirma, que essa distribuição não ocorre de forma uniforme em toda a nação, com algumas regiões mais beneficiadas que outras, criando assim um dos maiores problemas na gestão dos recursos hídricos, onde equilibrar esses fatores se torna difícil devido a disponibilidade e a necessidade do recurso.
Por exemplo, a região norte possui a maior parte da água doce da nação, porém sua concentração demográfica, que é o número de habitantes por metro quadrado, é a menor do país. Já para os estados da região nordeste onde se enfrenta escassez devido a baixa disponibilidade hídrica, a população sofre com a falta de água constante acarretando problemas de abastecimento (TOMAZ, 2003).
O estado do Rio Grande do Norte encontra-se com o acesso aos recursos hídricos limitados, visto que o volume hidrográfico de seus reservatórios apresenta redução significativa, acarretando vários problemas, pois além do consumo doméstico, muitas outras atividades necessitam de água. Os baixos volumes dos reservatórios se dão por falta de precipitação nessa região, atrelado a isso, ainda temos as altas taxas de evaporação, má gestão desses recursos e consequentemente, desperdícios (Silva et al., 2016).
Angicos, cidade situada no interior do Estado do Rio Grande do Norte, assim como várias outras cidades do Nordeste, também tem baixa capacidade pluviométrica e baixos volumes de água reservado para abastecimento.
Assim, ao ver esse cenário é muito importante conscientizar a população para o uso de forma sustentável desse recurso tanto para o desenvolvimento humano, como para a preservação do mesmo, em quantidade e qualidade para o presente e o futuro (Pinhel et al. 2007).
Segundo Lemos, Fagundes, Scherer (2009) a reutilização da água vem sendo bastante debatida ao logo dos anos, numa tentativa de priorizar o consumo de água apenas para
atividades que precisem que ela esteja potável, evitando o desperdício desnecessário e buscando preservar os recursos hídricos e sua escassez.
Assim, quando se fala em recursos hídricos e a escassez, formas de economizar água são levadas em considerações, onde preservar as águas superficiais e subterrâneas, são prioridades cirando métodos, como coleta de água de chuva e reuso de água. Como isso, através de fontes alternativas e planejamento para um uso racional, o aproveitamento de águas pluviais, o reuso de águas cinzas e instalação de componentes economizadores são formas de diminuírem os problemas de disponibilidade de água potável. A água de reuso é uma alternativa interessante e com os devidos tratamentos para sua utilização final, pode obter resultados promissores que possam incentivar e desenvolver as pesquisas para aumentar seu uso. Já água de chuva por ser uma técnica usada a milhares de anos e aplicadas no mundo todo, possui técnicas de coleta bastantes conhecidas e difundidas em diversos trabalhos acadêmicos, onde para fins não potáveis de áreas urbanas podem ser uma alternativa interessante para as concessionárias (CARVALHO et al, 2014).
Assim, o reuso de água cinza acaba se tornando uma alternativa bastante interessante de ser implantadas pra fins não potáveis, como descarga de vasos sanitários e mictórios, lavagens de piso e irrigação de jardim, visto que essas formas de utilização apresentam altos volumes de consumo de água.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Desenvolver um projeto de adequação nas instalações hidrossanitárias do Bloco de Sala de Aulas I e II, campus Angicos para fins de reaproveitamento das águas cinzas provenientes das próprias instalações.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Levantamento junto a UFERSA dos projetos hidrossanitários existentes;
• Elaboração de projetos hidrossanitários adequando as instalações existentes para captação de águas cinzas e para fins de reuso;
• Propor o armazenamento e medidas de tratamento, se necessário;
• Propor o reuso da água coletada para outras atividades diminuindo assim o consumo de água.
3. REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 DISPONIBILIDADE HÍDRICA
A água é um dos principais recursos naturais para sobrevivência humana, por ser tão necessário, às vezes pode ser usada de forma displicente e com descaso. Apesar do planeta Terra possuir uma grande quantidade de recursos hídricos, apenas 2,5% é de água doce que pode ser usada para consumo humano, além disso maior parte dessa água doce (69%) é de difícil acesso, normalmente encontrada em geleiras ou subterrâneas em aquíferos, deixando assim, apenas 1% de água doce em rios e lagos (ANA, 2018).
O Brasil, por exemplo, é um dos países mais privilegiados quando o assunto é recursos hídricos, com cerca de 12% de toda água doce do planeta presente no país. Porém, a distribuição natural não é equilibrada. A região Norte retém 80% da água disponível no país, no entanto, sua população corresponde a apenas 5% da população total. Já as regiões que se situam próximo do Oceano Atlântico, possuem uma parcela de 45% da população do país e somente 3% da água doce disponível na região, sendo a região Nordeste a que sofre mais com a escassez desses recursos (ANA, 2018).
Segundo o IBGE (2019), a região nordeste tem cerca de 28% da população brasileira, e possui apenas 3,3% da água doce disponível no país. A região sofre continuamente com a escassez de água, sendo o clima um dos principais fatores para que isso ocorra. Além do clima, outro fator que agrava mais ainda a escassez hídrica é a falta de investimento em políticas públicas voltada a programas de convivência com a seca.
Devido a região está situada numa zona de semiárido, e ter como principal característica uma quantidade de recursos hídricos limitados, Suassuna (2006) afirma que: “as secas sucessivas, aliadas à falta total de planejamento dos órgãos públicos com relação à gestão da água, fazem com que tenhamos plena convicção do colapso iminente desse setor”.
Ainda segundo o autor, a região Nordeste possui baixos índices pluviométricos, com chuvas extremamente mal distribuídas no tempo, concentrando-se mais no período de fevereiro a junho e com poucas no decorrer do ano. Além disso, o clima do Nordeste também sofre a influência de outros fenômenos, tais como o el Niño que interfere principalmente no bloqueio das frentes frias vindas do sul do país.
Porém existe um contraste na região, quando analisado a temperatura e variação dos ventos é possível encontrar certa diferença climática dependendo do local analisado, interferindo assim no regime de chuvas. Em regiões litorâneas é possível sentir um clima ameno
onde possui mais chuvas durante o ano quando comparado com o interior da região, onde se encontra um semiárido mais seco com menos precipitação (QUADRO, 2019).
“atualmente, as 28 maiores represas do Nordeste, que têm capacidade para acumular cerca de 18 bilhões de m³ de água, utilizam apenas 30% desse volume em sistemas de abastecimento ou em irrigação. Os 70% restantes ficam sujeitos aos constantes processos evaporativos” (Suassuna, 2006).
No Rio Grande do Norte constatada uma capacidade hídrica em 2018 de 1.307.916 m³, mostrando um aumento com relação ao ano de 2017. Porém se for analisar a década, desde de 2010 o estado sofre bastante com poucas chuvas perdendo quase metade de sua capacidade hídrica, visto que, no ano de 2010 era 3.254.361 m³. Criando assim, uma situação crítica, onde dos reservatórios superficiais do RN que possuem volume superior a 5 milhões de metros cúbicos de capacidade, 8 deles estão trabalhando com volume morto e 3 estão secos (IGARN, 2019).
Suassuna (2006) afirma que:
“a represa Armando Ribeiro Gonçalves, no Rio Grande do Norte, com capacidade de 2,4 bilhões de m³ (a segunda maior do Nordeste) teria condições de abastecer, juntamente com as águas existentes no subsolo da parte sedimentária do estado, toda a população norte-riograndense nos próximos 25 anos”.
A água das chuvas que são coletados pelas barragens são essenciais para que as mesmas permaneçam com um volume que possa suprir a população potiguar. A Empresa de Pesquisa Agropecuária do RN – EMPARN afirma que 2018 foi um ano com um balanço de chuvas bastante significativo comparado a anos anteriores.
A EMPARN (2019) também afirma que “na análise da chuva acumulada no ano de 2018, quando comparada com a média climatológica anual, que é de 847,4 milímetros, é observado um desvio percentual negativo de -7,0 %”, onde mesmo com as precipitação abaixo do esperado ainda foi a maior dos últimos 7 anos, e se comparado diretamente com o ano anterior vemos que a média registrada foi de 630,5 milímetros, o que corresponde -27,4%
abaixo da média anual.
No primeiro semestre de 2018, o período de fevereiro a maio, que é considerado o período chuvoso potiguar, obteve um índice de precipitação de 734,6 mm, próximo da média, totalizando apenas 2,2% abaixo da mesma (EMPARN, 2019).
Na figura 1 pode-se observar um mapa de precipitação acumulada no estado do Rio Grande do Norte no ano de 2018. É possível ver que o litoral obteve os índices de precipitações maiores em comparação com a região central.
Figura 1 - Precipitação Acumulada (mm) em 2018
Fonte: EMPARN, 2019
Já na tabela 1 observa-se por região do estado a chuva observada e a chuva esperada.
Tabela 1 - Precipitação do estado do RN por região
Mesorregião
Chuva observada em 2018 (média em
mm)
Chuva esperada (média em
mm)
Desvio observado em 2018 (em percentual, %)
Oeste 770,3 778,9 -1,1
Central 613,3 630,4 -2,7
Agreste 621,4 639,1 -2,8
Leste 1060 1246,3 -14,9
Estado 766,3 847,4 -7
Fonte: Adaptado do EMPARN, 2019
Logo, mediante todas informações apresentadas acima, é importante que o uso dos recursos hídricos seja planejado pra que não prejudique o abastecimento de água, necessário para as diversas atividades, de forma que possibilite um desenvolvimento sustentável da população.
3.2 REUSO DE ÁGUA 3.2.1 Definição
Reuso de água é o processo em que toda a água tratada ou não é reutilizada para os mesmos ou outros fins menos nobres, tais como lavagem de pisos, irrigação, descargas de aparelhos sanitários e etc. (BAZZARELLA, 2005).
É uma pratica bastante utilizada recentemente, se tornando assunto de discussões em alguns países, abrindo o debate para a substituição de mananciais, visto que a qualidade requerida para determinados usos possuírem padrões não tão rigoroso. Reduzindo assim grandes volumes de água potável e substituindo pelo reuso, onde a água cinzas são facilmente coletadas nas edificações (CARVALHO et al, 2014).
Essa água pode ser coletada de diversos pontos de consumo que não possua patogênicos como óleos e gorduras presentes em água de cozinha. Normalmente água cinza possuem apenas a presença de sabão, visto que são basicamente oriundas de chuveiros, lavatórios de banheiro, maquina de lavar e tanque de roupa (SILVA, 2017).
Segundo Cunha (2011) “a reutilização, reuso de água ou o uso de águas residuárias não é um conceito novo e tem sido praticado em todo o mundo há muitos anos. Existem relatos de sua prática na Grécia Antiga, com a disposição de esgotos e sua utilização na irrigação”.
O mesmo também expressa que um planejamento correto e uma gestão bem-feita torna os esgotos tratados fundamentais para uma sustentabilidade dos recursos hídricos, servindo de substitutos para uso de água destinadas a outros fins, como urbano, agrícola, industrias entre outros (CUNHA, 2011).
O uso racional e a conservação de água potável permitem maximizar a infraestrutura de abastecimento de água e tratamento de esgotos pela utilização múltipla da água aduzida, propiciando a educação ambiental (MAY, 2009).
Existem dois tipos de água de efluentes presentes em edifícios, residências, escolas e outros locais, são eles as águas negras e água cinzas.
Águas negras são aquelas com alto número de substâncias químicas pesadas, matéria orgânica, microrganismos patogênicos e coliformes, normalmente são águas oriundas de vasos sanitários e efluentes industriais. Não são muito utilizadas para sistemas de reuso simples devido ao modo de tratamento ser bastante avançado, aumentando economicamente o dimensionamento de um sistema para coletar, armazenar e tratar esse efluente (REBÊLO, 2011).
Para sistemas de reuso simples são normalmente utilizadas águas cinzas. May (2009) as classifica como águas residenciais originadas de lavatórios, chuveiros, banheiras, máquinas e tanques de lavar roupas. Sua utilização no Brasil está um pouco atrás dos restantes dos países, como Estados Unidos, Japão e Alemanha, que já utilizam de tecnologias para reutilizar águas domésticas (MAY, 2009).
A autora ainda afirma que as águas cinzas apresentam vazões oriundas do uso de água potável na edificação, sendo de fácil coleta e com composição em sua maior parte de sabão ou de outros produtos usados para lavagem do corpo, de roupas e de limpeza em geral.
Outro fator que favorece o uso de águas cinzas é uma substituição da demanda de mananciais de água substituindo assim a água potável por uma água inferior, quando olhada sua qualidade, porém para uso que não necessitam de sua potabilidade. Essa pratica é bastante discutida em vários países, vistos os benefícios que elas podem trazer como reduzir o consumo reutilizando a água, promover novas alternativas como uma forma de gerenciamento dos recursos hídricos e saneamento ambiental e economia nas tarifas com água potável (CUNHA, 2011).
Logo, a reutilização de água possui diferentes propósitos com benefícios diversos e com o principal objetivo de preservar os recursos hídricos, garantir sustentabilidade e diminuir os impactos ambientais causados pelos efluentes lançados nos rios sem um tratamento adequando causado problemas ambientais sérios (FIORI; FERNANDES; PIZZO, 2006).
3.2.2 Tipos de Reuso
A classificação do reuso de águas irá depender da sua utilização, buscando evitar parte do consumo de água potável, através de medidas em que analise seu uso e determine que possa ser dispensável, substituindo assim, quantidades significativas de água e abrindo vantagens econômicas bastantes relevantes, incentivando a implementação de esse sistema.
Fiori, Fernandes e Pizzo (2006), expressa que para utilização desse sistema é necessário verificar seus parâmetros de potabilidades e suas características físicas químicas e microbiológicas, buscando critérios de qualidade para que o reuso possa atuar normalmente e para isso é necessário consultar normas técnicas.
A NBR 13969/1997 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação, mostra as classes e parâmetros para os tipos de água de reuso e qual o destino mais adequado para ela:
“- Classe1: lavagem de veículos e outros usos que requerem o contato direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador incluído chafarizes;
- Classe 2: lavagens de pisos, calçadas e irrigação de jardins, manutenção de lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes;
- Classe 3: reuso nas descargas de vasos sanitários;
- Classe 4: reuso nos pomares, cereais, forragens, pastagens para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual”.
O reuso de águas cinzas é considerado uso não potável podendo ser usado para todos os fins citados acima, dependendo da classe de utilização, pois cada tipo de água cinza requer um tipo diferente de tratamento, sempre dependendo de sua utilização final (BAZZARELLA, 2005).
Fernandes (2005) ainda reforça que a reutilização dos recursos hídricos “é usada com diferentes propósitos, para minimizar os impactos causados pelo lançamento de esgotos sem tratamento nos rios, a fim de se preservar os recursos hídricos existentes e garantir a sustentabilidade, a exemplo do que é feito pela natureza através do ciclo da água”.
A problemática dos recursos hídricos limitados em algumas regiões, faz com que essa prática de reuso seja uma alternativa fundamental para reduzir o consumo dos usuários, utilizando esses recursos para ações que necessitam sua potabilidade, promovendo assim, o gerenciamentos dos recursos hídricos de forma sustentável priorizando preservar o meio ambiente (CARVALHO et al, 2014).
Fiori, Fernandes e Pizzo (2006), ainda reforça que
“uma política de reuso adequadamente elaborada e implementada contribuiria substancialmente ao desenvolvimento da disposição de volumes adicionais para o atendimento da demanda em períodos de oferta reduzida, e a poluição, atenuada ante a diversidade de descargas poluidoras para usos benéficos específicos de cada região”.
3.2.3 Reuso de Águas Cinzas
Segundo Cunha (2011), o sistema de reuso de água “trata-se da implantação de uma pequena estação de tratamento de água de uso 'nobre' (banho e pias) para reutilização em fins 'menos nobres', como descargas, lavagens de piso e outros”.
Silva (2017) também reforça a aplicação do sistema de reuso como fonte não potável para outros fins, criando assim uma solução que permita a sociedade não desperdiçar água potáveis para locais que não necessitam de sua demanda.
Já Carvalho et al. (2014), afirma que o reuso pode ser indireto, direto e ainda pode existir a reciclagem de água. O reuso indireto planejado da água é aquele em que o esgoto após o tratamento é despejado em algum corpo hídrico, seja ele superficial ou subterrâneo, de forma planejada, em que pode ser reutilizada de alguma forma dependendo do objetivo final. O reuso direto planejado da água é quando o efluente após o tratamento vai direto para o ponto de utilização que ele foi planejado ou armazenado em reservatório para, daí então, ir para o ponto de utilização. Já a reciclagem da água é um tipo de reuso direto planejado da água, normalmente utilizado em irrigação ou lavagem de pisos, e se diferencia do reuso direto, por ser usada antes de passar por um tratamento (CARVALHO et al, 2014).
A Resolução nº 54 de 28 de novembro de 2005, do Conselho Nacional de Recursos Hídricos – CNRH, estabelece modalidade, diretrizes e critérios gerais para a prática de reuso direto não potável de água. A mesma também expressa em seu artigo 2º, conceitos sobe o tipo de água que deve ser coletada e suas finalidades:
“I - água residuária: esgoto, água descartada, efluentes líquidos de edificações, indústrias, agroindústrias e agropecuária, tratados ou não;
II - Reuso de água: utilização de água residuária;
III - água de reuso: água residuária, que se encontra dentro dos padrões exigidos para sua utilização nas modalidades pretendidas;
IV - Reuso direto de água: uso planejado de água de reuso, conduzida ao local de utilização, sem lançamento ou diluição prévia em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos;
V - Produtor de água de reuso: pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, que produz água de reuso;
VI - Distribuidor de água de reuso: pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, que distribui água de reuso; e
VII - usuário de água de reuso: pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, que utiliza água de reuso”.
Assim, para o reuso direto destinado a atividades não potáveis, a Resolução n° 54 determina as seguintes modalidades:
“a) Reuso para fins urbanos: utilização de água de reuso para fins de irrigação paisagística, lavagem de logradouros públicos e veículos, desobstrução de tubulações, construção civil, edificações, combate a incêndio, dentro da área urbana;
b) Reuso para fins agrícolas e florestais: aplicação de água de reuso para produção agrícola e cultivo de florestas plantadas;
c) Reuso para fins ambientais: utilização de água de reuso para implantação de projetos de recuperação do meio ambiente;
d) Reuso para fins industriais: utilização de água de reuso em processos, atividades e operações industriais; e,
e) Reuso na aquicultura: utilização de água de reuso para a criação de animais ou cultivo de vegetais aquáticos”.
Portanto, a reutilização de água cinza se enquadra na modalidade de reuso para fins urbanos. Assim, é necessário para realizar esse tipo de atividade, conhecer as práticas legais perante a justiça, para definir a forma mais correta de reuso. Visto que, se trata de um instrumento que necessita de uma certa qualidade, mesmo que para fins menos nobres, ainda requer uma proteção perante a saúde dos usuários e o meio ambiente (CUNHA, 2011).
Para Silva (2017), “o reuso da água vem se tornando uma boa alternativa sustentável que após um tratamento adequado possibilita sua reutilização de diversas maneiras, cada um de acordo com a qualidade do tratamento”. Com isso, o reuso pode resultar diversos benefícios em outros serviços que dependem de água potável, produzindo assim uma economia de água e energia elétrica, menor produção de esgoto o que implica na preservação do meio ambiente (SILVA, 2017).
Porém, a pratica de reuso é visto com menor intensidade devido à falta de parâmetros nacionais para os padrões de reuso não potável, onde essa indefinição causa utilização de padrões semelhantes ao de água potável ou uma busca pelos projetos realizados em outros país, entretanto pode ser que se encontre reuso fora dos padrões brasileiros tornando a técnica inviável tecnicamente e economicamente (FERNANDES, 2005).
Inclusive a cobrança de tarifas pelo uso dos recursos hídricos se torna um instrumento de incentivo para a aplicação de um sistema de reutilização de água. Pois, mediante o pagamento de tarifas os usuários tendem a reduzir o seu consumo, implicando na redução do volume de água captado, assim como o volume de esgoto produzido e seu lançamento nos corpos hídricos (FERNANDES, 2005).
3.2.4 Sistemas de Reuso
Segundo Silva (2017) “a produção de água cinza é proporcional ao uso na edificação nas instalações hidrossanitárias, como a edificação estará em uso, sempre haverá produção de águas cinzas, tornando esse tipo de projeto viável, pois a sua oferta não depende de fatores climáticos”. Apesar de se tratar de uma produção constante, a vazão de água de reuso para consumo, em alguns casos, pode ser que não atenda, recorrendo assim a água potável para suprir a edificação. Porém através de analises de demanda e oferta de água, as vazões conseguem
suprir o consumo por meio da instalação de um reservatório de reuso que abasteça normalmente a edificação (SILVA, 2017).
Assim, o sistema de reuso é dividido em três componentes básicos, sendo eles a coleta onde um sistema de condutores horizontais e condutores verticais que transportam o efluente proveniente do chuveiro, do lavatório e da máquina de lavar roupas ao sistema de armazenamento, onde posteriormente é devidamente tratado e, após tratamento, é distribuído (MAY, 2009).
A coleta é realizada pela tubulação de esgoto, o tratamento por se tratar de águas cinzas não necessita de um tratamento mais profundo, assim, pode ser utilizado tanque sépticos, filtros e um clorador. Já a distribuição é feita por meio da tubulação de água dimensionado através das normas existentes (SILVA, 2018).
O reuso de água quando analisados seus componentes e parâmetros de qualidade é perfeitamente viável sua aplicação, entretanto precisa ter um dimensionamento e execução bem feita, respeitando as diretrizes atribuídas para cada parte do projeto, onde é necessário evitar a contaminação da água potável pela água de reuso e não permitir o consumo ou qualquer outra forma de utilização que tenha o contato humano como lavagem de alimentos ou limpezas pessoas (FERNANDES, 2005).
3.2.4.1 Sistema de Coleta de água cinza
O dimensionamento do sistema de coleta de água se baseia na NBR 8160/1999 – Sistemas prediais de esgoto sanitário, onde a mesma define cada parte de um sistema de esgoto e como deve ser o dimensionamento das tubulações.
O sistema de esgoto está dividido entre ramais de esgoto, coletores e subcoletores, ramais e colunas de alimentação e caixas de inspeção.
A NBR 8160/1999, define ramais de descarga como sendo a tubulação que irá receber os efluentes diretamente dos aparelhos sanitários. Além dos diâmetros dos ramais de descarga, a figura 2 também atribui para cada peça sanitária um número de Unidade Hunter de Contribuição.
Figura 2 - Unidades de Hunter de contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal mínimo dos ramais de descarga
Fonte: NBR 8160,1999
Ramal de esgoto é a tubulação que recebe os efluentes dos ramais de descarga, diretamente ou por meio de um desconector. Seu dimensionamento é feito a partir da figura 3 da NBR 8160/1999. A figura apresenta o diâmetro necessário para um número máximo de UHC. O somatório da UHC é definido na figura 2, mostrada anteriormente. Para isso, faz-se a verificaçao das peças sanitárias que irá contribuir para o ramal de esgoto e soma a UHC de cada peça.
Figura 3 - Dimensionamento de ramais de esgoto
Fonte: ABNT NBR 8160, 1999
Ramal de ventilação é um tubo com função de ventilar e interligar o desconector, ou ramal de descarga ou ramal de esgoto a uma coluna de ventilação ou tubo ventilador primário.
A figura 4 especifica como é feito seu dimensionamento.
Figura 4 – Dimensionamento de ramais de ventilação
Fonte: NBR 8160, 1999
Seguindo, tem-se a coluna de ventilação que é um tubo ventilador vertical que é aberto a atmosfera levando os gases provenientes dos ramais de esgoto primários, de um ou mais andares, para uma extremidade superior, aberta ao ambiente externo. A figura 5 especifica o
método de dimensionamento, levando em consideração o ramal de esgoto, o comprimento da tubulação e o número UHC conectados a tubulação.
Figura 5 – Dimensionamento da coluna ventilação
Fonte: NBR 8160, 1999
Continuando, o dimensionamento dos coletores e subcoletores que são as tubulações que recebem efluentes de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgoto levando os efluentes
para as caixas de passagem ou inspeção. Na figura 6, os diâmetros dos coletores são especificados baseado no somatório das UHC e na declividade escolhida.
Figura 6 - Dimensionamento de subcoletores e coletor
Fonte: ABNT NBR 8160, 1999
As caixas de inspeção têm o objetivo de coletar e direcionar os efluentes para o seu tratamento, além disso, como o próprio nome sugere, serve para a realização de manutenção nas instalações. De acordo com a NBR 8160, as caixas de inspeções devem ser locadas nas seguintes situações: reunião dos efluentes dos ramais de descarga para os subcoletores; em mudanças de direção, declividade e de material; a cada 15 metros. A figura 7 abaixo, mostra uma caixa de inspeção de alvenaria e seus componentes.
Figura 7 - Caixa de Inspeção
Fonte: SeMAE, 2013
3.2.4.2 Sistema de tratamento de água cinza
O tratamento de águas cinzas pode ser realizado com tanque séptico, filtros e um clorador. Isso devido a qualidade da água coletada ser oriundas de locais onde não existe muito agentes patogênicos ou coliformes fecais, que determinam a escolha de um tratamento mais elaborado (SILVA, 2018).
Segundo a norma NBR 13969/1997 podemos classificar as águas de reuso em classes e valores de parâmetros para esgoto, sendo eles
- classe 1: Lavagem de carros e outros usos que requerem o contato direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador, incluindo chafarizes:
turbidez inferior a cinco, coliforme fecal inferior a 200 NMP/100 mL; sólidos dissolvidos totais inferior a 200 mg/L; pH entre 6,0 e 8,0; cloro residual entre 0,5 mg/L e 1,5 mg/L.
- classe 2: lavagens de pisos, calçadas e irrigação dos jardins, manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes: turbidez inferior a cinco, coliforme fecal inferior a 500 NMP/100 mL, cloro residual superior a 0,5 mg/L.
- classe 3: reuso nas descargas dos vasos sanitários: turbidez inferior a 10, coliformes fecais inferiores a 500 NMP/100 mL. Normalmente, as águas de enxágue das máquinas de lavar roupas satisfazem a este padrão, sendo necessário apenas uma cloração. Para casos gerais, um tratamento aeróbio seguido de filtração e desinfeção satisfaz a este padrão;
- classe 4: reuso nos pomares, cereais, forragens, pastagens para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual.
Coliforme fecal inferior a 5 000 NMP/100 mL e oxigênio dissolvido acima de 2,0 mg/L. As aplicações devem ser interrompidas pelo menos 10 dias antes da colheita.
O tratamento do efluente pode variar de acordo com o estado de coleta das águas. A análise das características do efluente, juntamente com os requisitos de qualidade requeridos para a aplicação de reuso desejada, geralmente define o tipo de tratamento a ser adotado (MAY, 2009).
Assim, o método adotado mais simples para águas cinzas pode ser realizado com um tanque séptico, filtros e um clorador. Isso devido a qualidade da água coletada ser oriundas de locais onde não existe muito patogênicos ou coliformes, que determinam a escolha de um tratamento mais elaborado (SILVA, 2018).
Para o dimensionamento do tanque séptico, a NBR 7229 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos, apresenta diretrizes quanto as distâncias mínimas, os materiais para construção e o dimensionamento em si.
As distâncias mínimas devem respeitar 1,5 metros de construções e limites do terreno, além de aparelhos da rede de esgoto como sumidouro e valas de infiltração. Para não haver danificações também é recomendado que esteja a 3 metros de arvores e de qualquer ponto de rede pública de abastecimento de água e 15 metros de lençóis freáticos e demais corpos de água como lagos e rios (NBR 7229, 1993).
Com relação aos matérias empregados na execução deve ser analisado dois fatores, um é a resistência mecânica suficiente para suportar as solicitações que seja submetido e outro é a resistência a ataques químicos contidas no efluente ou geradas em alguns dos processos que ocorrem no tanque séptico (NBR 7229, 1993).
O volume útil do tanque séptico é calculado pela equação abaixo, presente na NBR 7229/1993.
V = 1000 + N(CT + KLf) Eq. 1.1 Onde:
V é o volume útil, em litros
N é o número de pessoas ou unidades de Contribuição C é a contribuição de despejos em L/unidade x dia T é o período de detenção, em dias
K é a taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco
Lf é a contribuição de lodo fresco, em L/unidade x dia
Os valores para contribuição de despejos, (C) e Lodo fresco (Lf) são encontrados na figura 8 e irão depender do tipo de ocupação onde o será coletado o efluente.
Figura 8 - Contribuição diária de esgoto e lodo fresco
Fonte: NBR 7229, 1993
O período de detenção (T), é definido a partir da Figura 9, o mesmo depende do volume total de contribuição diária que é encontrado a partir da multiplicação do número de contribuintes (N) pela contribuição diária per capita (C).
Figura 9 - Período de detenção dos despejos
Fonte: NBR 7229, 1993
A taxa de contribuição de lodo digerido (K) é determinado pela figura 10 a partir da temperatura ambiente no local que vai estar instalado o tanque séptico e do intervalo de limpeza em anos.
Figura 10 - Taxa total de acumulação de lodo
Fonte: NBR 7229, 1993
A NBR 7229/1993 recomenda uma profundidade útil mínima e máxima dependo do volume do tanque séptico (FIGURA 11), ela também recomenda que o diâmetro interno mínimo seja 1,10 m, para tanque circulares, e largura mínima de 0,8 m para tanque retangulares prismáticos. Para o comprimento é recomendado, para tanques retangulares prismáticos, que siga a razão mínima de 2:1 e a máxima de 4:1.
Figura 11 - Profundidade útil mínima e máxima, por faixa de volume útil
Fonte: NBR 7229, 1993
Para o dimensionamento dos filtros anaeróbicos a NBR 13969/97 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação, traz a seguinte equação para determinação do seu volume útil:
V = 1,6NCT Eq. 2.1 onde:
N é número de contribuintes;
C é a contribuição de despejos, em litros x habitantes/ dia;
T é o tempo de detenção hidráulica, em dias.
A contribuição de despejos (C), é encontrada na figura 12. Para sua determinação, primeiro é necessário fazer a classificação do tipo de ocupação.
Figura 12 – Contribuição diária de despejos
Fonte: NBR 13969, 1999
O tempo de detenção hidráulica (T), é encontrado a partir da figura 13 e é determinado de acordo com a produção de esgoto por dia e a temperatura média do mês mais frio da região.
Figura 13 – Contribuição diária de despejos
Fonte: NBR 13969, 1999
A NBR 13969/1997 recomenda a instalação de uma unidade de cloração para que água chegue no reservatório desinfectada. Para a desinfecção pode ser usado o método de cloração por gotejamento (hipoclorito de sódio) e por pastilha (hipoclorito de cálcio), onde o tempo de detenção hidráulica a ser considerada é de 30 min e após isso deve ser encontrado uma concentração de cloro livre de pelo menos 0,5 mg/L (NBR 13969, 1997).
Figura 14 - Exemplo de clorador de pastilha
Fonte: ABNT NBR 13969, 1997 3.2.4.3 Sistema de distribuição de água cinza
A instalação de distribuição de água cinza é composta por reservatórios, tubulações e conexões. Para o dimensionamento desse sistema é utilizado os métodos e recomendações da NBR 5626/1998 – Instalação predial de água fria.
Após o tratamento, a água cinza segue para o reservatório inferior, e deste, através de um sistema de recalque, para o reservatório superior. Do reservatório superior a água segue pelo barrilete, colunas de alimentação, ramais e sub-ramais até chegar no ponto de utilização.
O consumo é uma estimativa da quantidade de água que uma edificação demanda para abastecer todas as peças sanitárias. Para a estimativa da demanda de água, primeiro verifica-se a quantidade de usuários que frequentará o edifício. Macintyre (2010) mostra que, para cada tipo de ocupação, existe uma estimativa de consumo diário per capita já pré-estabelecida como mostra a figura 15 abaixo (MACINTYRE, 2010).
Figura 15 - Estimativa de consumo diário de água
Fonte: MACINTYRE, 2010
Assim, o consumo diário total é encontrado a partir da multiplicação do número de habitantes pelo consumo médio (SILVA, 2018).
Segundo Macintyre (2010), o volume do reservatório será de acordo com o volume de consumo diário, podendo ter uma folga ou não. O autor ainda recomenda que na necessidade de dois reservatórios, inferior e superior, o seu volume deve ser dividido, sendo 60% reservado no reservatório inferior e o restante, 40% em um reservatório superior.
De acordo com a NBR 5626/1998 - Instalação predial de água fria, com o volume do consumo diário é feito o dimensionamento da tubulação de alimentação ou recalque, que é aquela que leva a água do reservatório inferior até o superior por um sistema de bombas. Depois é feito o dimensionamento da tubulação de sucção que tem a função de levar a água do reservatório inferior até a bomba. Após isso, é dimensionado o extravasor que é uma tubulação
colocada no reservatório destinada a escoar o eventual excesso de água, quando superado o nível de transbordamento.
Para a tubulação de recalque é encontrado a vazão e o tempo de funcionamento da bomba, para assim, determinar seu diâmetro através da fórmula de Brass, e com isso, por meio de catálogos de diâmetros comerciais escolher o valor acima mais próximo. Já a tubulação de sucção, extravasor e limpeza será sempre escolhido um diâmetro comercial acima da tubulação de recalque (NBR 5626, 1998).
Estando a água armazenada no reservatório superior, começa assim a distribuição através do barrilete que é a tubulação que está ligada as colunas de distribuição, onde é dessa coluna que se deriva as tubulações de ramais que alimentam os sub-ramais que estão conectados aos pontos de utilização (NBR 5626, 1998)
Para determinação do diâmetro do barrilete, ramais e sub-ramais o método de consumo máximo possível, considera que as peças atendidas por um ramal estão sendo utilizadas todas simultaneamente.
De acordo, com Botelho e Ribeiro júnior (2010), os diâmetros dos sub-ramais estão ligados às peças sanitárias que ele está conectado e tem os seguintes diâmetros mínimos, como mostrado na figura 16:
Figura 16 - Diâmetros de sub-ramais
Fonte: Botelho e Ribeiro júnior, 2010
O método do consumo máximo possível, dimensiona os diâmetros do barrilete e dos ramais, e segundo Botelho e Ribeiro júnior (2010), é tomado como referência os diâmetros de 20 mm, separando a quantidade de peças sanitárias que contribuem para esse ramal e seus respectivos valores como mostra na figura 17 abaixo.
Figura 17 – Seções equivalente para ramais
Fonte: Botelho e Ribeiro júnior, 2010
A NBR 5226/1998, recomenda ainda que seja feita a verificação das pressões disponíveis em cada aparelho para verificar se a água chegara com a pressão mínima recomendada por norma. Para isso, a norma disponibiliza uma planilha (FIGURA 18) e um roteiro para o cálculo das pressões nos pontos de utilização.
Figura 18 – Planilha para dimensionamento da tubulação de água fria
Fonte: NBR 5226, 1998
Para determinação da vazão das peças sanitárias é utilizado a tabela da figura 19.
Figura 19 - Vazões de projeto
Fonte: NBR 5226, 1998
Assim, para cada trecho é multiplicado o valor da vazão pelo número de peças conectadas.
Para determinar a velocidade da água na tubulação, a NBR 5226/1998 apresenta a equação abaixo, e ainda limita sua velocidade máxima em 3 m/s.
v = 4 ∗ 103∗ Q ∗ π−1∗ d−2 3.1
onde:
v é a velocidade em m/s Q é a vazão estimada em L/s
d é o diâmetro interno da tubulação em mm
A perda de carga unitária na tubulação é determinada usando a equação para tubos lisos, mostrada a seguir:
𝐽 = 8,69 ∗ 106 ∗ 𝑄1,75𝑑−4,75 4.1 onde:
J é a perda de carga unitária em kPa/m Q é a vazão estimada em L/s
d é o diâmetro interno da tubulação em mm
Para encontrar a pressão disponível na planilha de dimensionamento (FIGURA 18), é somado a coluna 14 com a coluna 7. Entretanto é necessário fazer uma conversão, pois as unidades estão diferentes. Logo, multiplicando a coluna 7, que está em m.c.a, por 10 têm-se o valor em kPa.
A perda de carga total é definida somando o comprimento real da tubulação com o comprimento equivalente das conexões e multiplicado pela perda de carga unitária.
A pressão residual de cada trecho é calculada subtraindo os valores da coluna 8 pelos valores da coluna 13 da figura 18. A NBR 5626 fixa pressões mínimas para peças sanitárias em 10 kPa, com exceção de peças com caixa de descarga (5 kPa) e bacias sanitárias com válvula de descarga (15 kPa). A norma também determinar pressões máximas, onde a pressão da água nos pontos de utilização não deve ultrapassar 400 kPa.
3.2.5 Qualidade das Águas Cinzas
A qualidade das águas cinzas depende do seu local de origem. Por ser normalmente coletada em lavatórios, chuveiros, máquinas de lavar e ralos, e nela estar presente sabão ou qualquer outra substância oriunda de lavagem do corpo, roupa ou limpeza em geral, seu tratamento é bem simples, se levar em consideração que o tratamento para águas negras requer negras requer uma estação de tratamento de esgoto para purifica-las (SILVA, 2017).
O autor ainda afirma que o uso das águas cinzas para fins não potáveis, requer um tratamento mesmo rigoroso, porém ainda apresenta riscos a seus usuários, tanto pela falta de normas técnicas para reuso e fiscalização, como um custo elevado dependendo da sua utilização final, pois mesmo sendo menos rigoroso o tratamento, ainda é preciso determinar as características físico-químicas e microbiologias da amostra de água coletada.
Por isso é importante está atento as características físicas, químicas e microbiológicas dessa água, satisfazendo os critérios recomendados pelos padrões de usos, visto que é originada de várias fontes, além de depender da qualidade da água potável de abastecimento e o tipo de distribuição que é feita pelo órgão que disponibiliza.
De acordo com Silva (2017), “os agentes, organismos e materiais presentes nos efluentes determinam o tipo de tratamento e os requisitos mínimos de qualidade para serem utilizados de forma segura”. Sendo que água sem tratamento, em hipótese alguma deve ser utilizada.
Bazzarella (2005) mostra na figura 9, características da água cinza dependendo da origem de coleta de uma residência, mostrando a influência que o local tem com relação às características físico-química e microbiológicas da água.
Figura 20 - Características das águas cinza originadas de várias fontes
Fonte: Bazzarella, 2005
3.2.5.1 Características Física
Bazzarella (2005) afirma que “os parâmetros físicos mais relevantes são: temperatura, cor, turbidez e o conteúdo de sólidos suspensos”. A temperatura está diretamente ligada à proliferação de microrganismos, pois quando está alta favorece ao crescimento dos mesmos impossibilitando sua utilização.
A turbidez e os conteúdos sólidos são importantes ser observados para proteger a tubulação de possíveis partículas que possam sedimentar e impedir o transporte da água, além de poder ser analisado a presenças de coloides que atrapalhem o tratamento do efluente devido à combinação dessa substância com surfactantes presentes em detergente (BAZZARELLA, 2005).
3.2.5.2 Características Química
As análises químicas para caracterização dos efluentes estão ligadas aos compostos presentes, sendo divididos em orgânicos ou derivados de elementos químicos como nitrogênio, fosforo, entre outros, que interferem em seu pH. Nos compostos orgânicos existem dois fatores que devem ser observados, são eles a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e a demanda química de oxigênio (DQO), onde por meio destes, pode ocorrer degradação da matéria orgânica no transporte e estocagem devido a depleção do oxigênio e assim, posteriormente originar a produção de sulfeto (BAZZARELLA, 2005).
Composto nitrogenados e fosforados são os principais encontrados nas águas cinzas, onde o fósforo é inserido por meio do uso de detergentes. Já compostos com nitrogênio é visto em menor frequência pois estão quase sempre presentes na urina, não sendo classificado com água cinza esse tipo de efluente, entretanto pode ser coletado, quando no banho a pessoa urinar (BAZZARELLA, 2005).
Esses compostos vão está atingindo e variando o pH na água cinza que basicamente iria depender apenas do pH da água de abastecimento, mas agora os produtos químicos presentes nessa água podem contribuir com o aumento do mesmo. Criando assim uma alcalinidade e dureza que pode provocar riscos na tubulação devido aos produtos utilizados para limpeza como sabões, xampus, detergente, perfumes e produtos de limpeza, criando assim, um grupo de compostos heterogêneos (BAZZARELLA, 2005).
3.2.5.3 Características Microbiológica
As características microbiológicas estão ligadas a quantidade de microrganismo patogênicos presentes na água, visto em maior quantidade em vasos sanitários, porém o efluente desse aparelho não se classifica como água cinzas não contribuindo para a análise.
As principais características microbiológicas da água cinza estão ligadas a limpeza das mãos após a utilização do vaso sanitário e o banho. Mesmo assim, ainda pode ser que o efluente coletado esteja contaminado com patogênicos intestinais ou coliformes fecais, onde assim vai requerer um tratamento de melhor qualidade, pois através de alguns resultados de pesquisas realizadas na área, é visto a presença de bactérias aeróbias e coliformes termotolerantes no momento da estocagem e alguns dias após a coleta, se estabilizando com os passar do tempo (BAZZARELLA, 2005).
4. METODOLOGIA
4.1 ÁREA DE ESTUDO
O trabalho foi desenvolvido no campus da Universidade Federal Rural do Semiárido - UFERSA, localizado em Angicos, Rio Grande do Norte, no período de 12 de novembro de 2018 a 20 de março de 2019. O trabalho concentrou-se numa proposta de adequações dos projetos hidrossanitários dos blocos de sala de aulas para coletar a água cinza dos mesmo e reutiliza-las. Assim, as descargas de bacias sanitárias e mictórios dos banheiros masculinos serão abastecidos pelos efluentes coletados de lavatórios e ralos do banheiro masculino e feminino. As figuras abaixo ilustram os blocos de salas de aulas e suas peças sanitárias.
Figura 21 - Bloco de Salas de Aula 1
Fonte: Autor, 2019
Figura 22 - Bloco de Salas de Aula 2
Fonte: Autor, 2019
Figura 23 – Lavatórios do banheiro masculino bloco de sala de aula 1
Fonte: Autor, 2019
Figura 24 – Cabines das bacias sanitários do banheiro masculino do bloco de salas de aula 1
Fonte: Autor, 2019
Figura 25 – Bacias sanitários com válvula de descarga do banheiro masculino do bloco de salas de aula 1
Fonte: Autor, 2019
Figura 26 – Mictórios com válvula de descarga de ambos os blocos (banheiro masculino)
Fonte: Autor, 2019
Figura 27 – Banheiro para alunos especiais do sexo masculino
Fonte: Autor, 2019
Figura 28 – Banheiro para alunos especiais do sexo feminino
Fonte: Autor, 2019
4.2 ETAPAS PARA ELABORAÇÃO DA PROPOSTA DE REUSO
4.2.1 Analises dos projetos
A primeira etapa foi conseguir com o setor de infraestrutura da instituição os projetos hidrossanitários existentes, assim como, visitas em loco para verificar se os aparelhos sanitários tais como lavatórios, mictórios bacias sanitárias e ralos, estavam locados de acordo com os especificados em projetos, e assim começar a análise das ligações das tubulações de água e esgoto nos projetos. A partir daí, foi que se deu início às adequações das tubulações, onde a distâncias entre os aparelhos sanitários e a altura da tubulação de água fria com relação ao solo
não foram alteradas para aproveitar o máximo possível das instalações existentes. Após separar as tubulações de lavatórios e ralos das tubulações de bacias sanitárias e mictórios foi começado o dimensionamento da tubulação de esgoto.
Para a confecção do projeto de distribuição de água de reuso também foi realizada visitas e verificação de projeto existente, onde o mesmo consistiu em separar a ligação de água dos mictórios e válvulas de descarga das ligações restantes (lavatório e ducha). O projeto contempla reservatórios inferior e superior, tubulação de alimentação, ramais e sub-ramais, sendo estes últimos, paralelos às tubulações existentes.
4.2.2 Normas utilizadas
A proposta do sistema de reuso de águas foi elaborada com base nas recomendações das normas brasileiras, sendo elas a NBR 8160/1999 para sistemas prediais de esgoto sanitário, a NBR 13969/1997 de tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos, NBR 7229/1992 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos e NBR 5626/1998 de instalação predial de água fria. Pois, para uma eficiência satisfatória do projeto de reaproveitamento, o dimensionamento do sistema de coleta, tratamento, armazenamento e distribuição estão diretamente dependentes um do outro.
4.2.3 Elementos importantes a serem considerados na proposta
Para dimensionamento dos projetos de tratamento e distribuição de águas cinzas, é preciso primeiro determinar a população, ou seja, a quantidades de usuários que frequentam os banheiros dos blocos, sendo alunos, funcionários de limpeza e professores. Com essa população se determina a estimativa de consumo diário e a produção diária de água cinza dos banheiros dos blocos.
Para determinar a quantidade de usuários foi usado a metodologia apresentada por Nakagawa (2013), onde ele mostra uma forma de determinar a população por um sistemas de pesos, visto que, por ser uma universidade torna-se difícil saber a quantidade de usuários que nela frequentam, pois é muito variável a quantidade de pessoas presentes no local e que utilizam as instalações hidrossanitárias durante o dia.
Para a determinação do consumo de água nos aparelhos sanitários e mictórios e produção de água cinza dos lavatórios, chuveiros e ralos, foi realizado pesquisa em trabalhos de caracterização de consumo de água em instituições de ensino e prédios públicos.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 RESULTADOS DAS ETAPAS DE ELABORAÇÃO DA PROPOSTA DE PROJETO DE REUSO
Nas análises preliminares para a concepção do projeto, a ideia inicial era de fazer reaproveitamento da água cinza vindo do lavatório e ralos para o abastecimento de vasos sanitários e mictórios dos dois banheiros. No entanto, foi verificado que o volume de água cinza produzida era bem inferior ao volume necessário para alimentação dos mesmos, e que seria necessário compensar esse déficit com água potável. Por este motivo, foi definido que a água cinza produzida nos blocos será reutilizada para descarga em mictórios e vasos sanitários somente do banheiro masculino.
Inicialmente, para dimensionar todo o sistema de reuso foi necessário fazer a quantificação da população que frequenta o prédio, assim como, o consumo de água e a produção de efluentes dessa população.
5.1.1 População consumidora
Para determinação da População Consumidora dos blocos de aula, levou-se em consideração a quantidade de pessoas que frequentam durante o dia, sendo estudantes, professores e funcionários de limpeza.
Como a universidade tem dois blocos de salas de aulas com arquitetura de banheiros iguais, porém número de salas diferentes, para determinar a população foi levado em consideração a capacidade das salas. Pois dessa forma, tem-se o número máximo de pessoas que os blocos podem atender em dias de grande demanda.
Quadro 1 - Capacidade dos Blocos de Salas de Aula
Fonte: Autor, 2019 Bloco 1
Salas Capacidade de Alunos Capacidade Total
9 60
1 30 570
Bloco 2
Salas Capacidade de Alunos Capacidade Total
2 60
13 30 510
Assim, como o bloco de salas 01 possui maior capacidade, será utilizada sua população para o dimensionamento do sistema de reuso, pois será considerado o mesmo tamanho de tanque séptico para os dois blocos.
Considerando que o bloco em análise, esteja funcionando em sua capacidade total, pelo menos um dia na semana, durante o período integral (manhã e tarde) e durante o período da noite, têm-se uma população máxima de 1140 habitantes por bloco.
Assim, foi considerado pesos para o cálculo da População Equivalente (PE), distribuídos da seguinte forma:
• Para estudantes foi utilizado o fator de frequência dos mesmos na sala de aula. Ou seja, foi adotado o peso de 75% correspondente à frequência mínima exigida pelo regimento da universidade
• Para os funcionários de limpeza, como tem uma pessoa presente em cada bloco em todos os turnos (manhã, tarde e noite), o peso será considerado 1.
• Para os professores também será considerado o peso igual a 1.
Logo, contabilizando a PE da amostra temos:
Quadro 2 - População equivalente Usuários Quantidade Pesos Total
Estudantes 1140 0,75 855
Funcionários de Limpeza 2 1,00 2
Professores 20 1,00 20
TOTAL 877
Fonte: Autor, 2019
Portanto, para o dimensionamento dos projetos hidrossanitários será usado uma população de 877 pessoas que frequentam o bloco de salas de aula 1.
5.1.2 Consumo de água
Para o cálculo do consumo diário, primeiro verificou-se o consumo per capita. O tipo de ocupação dos blocos trata-se de ocupação publica, sendo classificados como escola (externato), tendo um consumo de 50 L/hab.dia (FIGURA 15). Esse valor, porém, necessita de uma minoração, visto que, leva em consideração todos os tipos de uso em uma instalação.
Para Kiperstok et al (2009), através de estudos na Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia (EPUFBA), o consumo de mictórios e bacias sanitárias é em torno de 70% do
consumo total. Para este trabalho por se tratar também de uma universidade foi adotado o mesmo valor para determinar o consumo diário.
Consumo per capita = 50 L/hab.dia * 0,70 = 35 L/hab.dia
Como o consumo em análise se trata apenas do banheiro masculino é preciso reduzir a quantidade total de usuários para apenas pessoas do sexo masculino. Foi adotado que 50% da PE é do sexo masculino.
Assim, o consumo total diário é mostrado no quadro 3.
Quadro 3 - Consumo diário
Número de alunos Consumo per capita (L/hab.dia) Total diário (L/dia)
439 35 15347,5
Fonte: Autor, 2019
5.2.3 Produção de água cinza
Nas instalações hidrossanitárias, normalmente, quase toda a água consumida para a alimentação de aparelhos sanitários segue para a rede de esgoto, exceto em instalações de ocupações que usam água como insumo, por exemplo, alguns tipos de indústrias de alimentos.
A quantificação do volume de água cinza produzida se faz necessária para o dimensionamento do tanque séptico e filtros. Dito isto, para o cálculo desse volume foi considerado o volume de água consumido nos lavatórios, chuveiros e lavagem de piso dos banheiros.
O consumo de água em ocupações do tipo escola é de 50 l/hab.dia, esse valor também precisou ser minorado por se tratar da vazão de consumo para todos os aparelhos sanitários.
Portanto, de acordo com, Shammas e Wang (2013), tem-se o valor de aproximadamente 30%
para lavagem de mãos, banho e para lavagem doméstica geral (lavagem de piso) de instituições públicas. Assim, neste trabalho, o cálculo da produção de águas cinzas ocorreu da seguinte forma:
Produção de água cinza = 50 L/hab.dia *(0,30) = 15 L/hab.dia Quadro 4 - Produção de Água Cinza
Número de alunos Consumo per capita (L/hab.dia) Total diário (L/dia)
877 15 13155
Fonte: Autor, 2019
