ESTUDOS DE CASO APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL PARA FINS NÃO POTÁVEIS EM INSTITUIÇÃO DE ENSINO: ESTUDO DE CASO EM FLORIANÓPOLIS - SC

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1 ESTUDOS DE CASO APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL PARA FINS NÃO POTÁVEIS EM INSTITUIÇÃO DE ENSINO: ESTUDO DE CASO EM FLORIANÓPOLIS - SC ANA KELLY MARINOSKI Orientador: Prof. Enedir Ghisi, PhD

2 INTRODUÇÃO Objetivo Geral Verificar o potencial de economia de água potável obtido através da implantação de um sistema de aproveitamento de água pluvial para fins não potáveis em uma instituição de ensino localizada em Florianópolis/SC.

3 INTRODUÇÃO Objetivos Específicos Estimar os usos finais de água; Estimar o volume ideal do reservatório de água pluvial; Analisar a viabilidade econômica da implantação do sistema de aproveitamento de água pluvial.

4 METODOLOGIA 1. Descrição do objeto de estudo; 2. Levantamento de dados; 3. Estimativa dos usos finais de água; 4. Avaliação do potencial de economia de água potável; 5. Análise econômica.

5 METODOLOGIA 1. Objeto de estudo SENAI/Florianópolis Centro de Tecnologia em Automação e Informática. Fachada fundos. Fachada frente Rodovia SC-401.

6 METODOLOGIA 1. Objeto de estudo SENAI/Florianópolis Centro de Tecnologia em Automação e Informática. Inaugurado em 1994; Terreno de m², possui dois pavimentos, tendo uma área total construída de m²; Fachada

7 METODOLOGIA 1. Objeto de estudo Localização do SENAI/Florianópolis (Guia Digital Florianópolis, 2007).

8 METODOLOGIA 1. Objeto de estudo Vista aérea do SENAI/Florianópolis (Google Earth, 2007).

9 METODOLOGIA 2. Levantamento de dados Dados de consumo de água: - Monitoramento do hidrômetro; - Faturas de água da CASAN. Dados pluviométricos da região; Áreas de cobertura do prédio.

10 METODOLOGIA 3. Estimativa dos usos finais de água Aparelhos sanitários existentes; Medições de vazões; Entrevistas com os usuários; Estimativa do consumo de água em aparelhos de uso individual; Estimativa do consumo de água em atividades de uso coletivo; Estimativa do consumo total diário, total mensal e consumo de água per capita; Análise de sensibilidade; Usos finais corrigidos.

11 METODOLOGIA 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Percentual de água potável que poderia ser substituído por água pluvial; AP = P vaso sanitário + P mictório + P limpeza prédio + P lavação carros +P irrigação AP= usos finais de água para fins não potáveis (%). Reservatórios de água pluvial. Programa computacional Netuno.

12 METODOLOGIA 5. Análise econômica Custos com materiais e equipamentos, energia elétrica (bombeamento) e mão-de-obra; Novos custos de água potável; Economia total gerada; Período de retorno do investimento (payback descontado). Onde: I 0 é o investimento inicial; B são os benefícios; I 0 B C C são os custos relevantes, excluindo os custos iniciais; i é a taxa mínima de atratividade (TMA); n 1 n ( 1+ i) n é a variável tempo, indica o número de períodos medido em meses. n n

13 1. Consumo de água Potável Medido pela CASAN. Consumo (m³) Consumo (m³) Custo (R$) Custos (R$) 3.000, , , , ,00 500,00 0 0,00 jan-05 mar-05 mai-05 jul-05 set-05 nov-05 jan-06 mar-06 mai-06 jul-06 set-06 nov-06 jan-07 mar-07 mai-07 Meses de 2005 a Consumos e custos das faturas de água de 2005 a 2007.

14 1. Consumo de água Potável Medido pela CASAN. Consumos e custos médios mensais de água para os meses letivos do ano de 2006 e de Meses Letivos Consumo Médio (m³) Custo Médio (R$) Ano 2006 (mar - dez) 154,30 676,25 Ano 2007 (mar - jun) 201, ,20

15 1. Consumo de água Potável Leituras do hidrômetro. Valores lidos no hidrômetro e consumos diários calculados. Hidrômetro. Data da Dia da Consumo Horário Leitura [m³] leitura semana Diário [m³] 10/4/2007 2ª feira 18h /4/2007 3ª feira 17h /4/2007 4ª feira 13h /4/2007 5ª feira 17h /4/2007 6ª feira 13h /4/2007 Sábado 18h /4/2007 Domingo 17h /4/2007 2ª feira 20h Consumo médio diário (2ª feira a sábado) 5,50

16 2. Aparelhos sanitários existentes Mictórios. Vaso sanitário.

17 2. Aparelhos sanitários existentes Bebedouro. Lavatórios. Tanque de Laboratório.

18 2. Atividades que utilizam água Irrigação de jardins. Automóveis do SENAI que são lavados.

19 2. Atividades que utilizam água Lavação de pátios Internos.

20 2. Atividades que utilizam água Restaurante e lanchonete.

21 3. Vazões dos aparelhos Vazão dos aparelhos sanitários existentes Aparelho Sanitário Local Vazão (litros/s) Torneiras Lavatórios Banheiros Femininos 0,09 Torneiras Lavatórios Banheiros Masculinos 0,09 Torneira Tanque Banheiros 0,14 Torneira Tanque Cozinha 0,15 Torneira Tanque Laboratórios 0,15 Torneira Pia Cozinha 0,17 Torneira Lavatório Banheiro Cozinha 0,13 Chuveiro Banheiro Cozinha 0,02 Chuveiro Banheiro Masculino 0,02 Bebedouros Elétricos Pátios Internos 0,01 Vasos Sanitários (válvula de descarga) Todos Banheiros 1,70 Mictórios (válvula de descarga) Todos Banheiros 0,15 Mangueira Área Externa 0,12

22 3. Entrevistas com os usuários Questionários; Amostras de entrevistados. Categorias de usuários Número total de usuários por categorias e por sexo e amostras de entrevistas População Amostra Obtida Masc. Fem. Total Masc. Fem. Total Alunos Percentual Alunos 90% 10% 100% 83% 17% 100% Funcionários Percentual Funcionários 38% 62% 100% 42% 58% 100% Professores Percentual Professores 79% 21% 100% 63% 37% 100% Total Percentual do total 77% 23% 100% 67% 33% 100% 24% 12% 36%

23 3. Estimativa do consumo de água Aparelhos de uso individual Torneiras de lavatórios, bebedouros, vasos sanitários, mictórios e torneiras de tanque de laboratórios. Médias gerais de freqüência, tempo de uso e consumo de água per capita para aparelhos de uso individual Aparelho ou Freqüência Média Tempo Médio Consumo Médio Atividade (vezes/dia) (segundos/vez) (litros/dia/pessoa) Torneira de lavatório 3,17 10,26 2,91 Bebedouro 1,55 5,02 0,19 Vaso Sanitário 1,25 5,19 16,92 Mictório 1,91 7,38 2,23 Tanque (Laboratórios) 0,36 16,67 1,69 Consumo Médio Diário Total 23,95

24 3. Estimativa do consumo de água Aparelhos de uso individual Aparelho Freqüência (vezes/dia) Tempo (segundos/vez) Consumo (litros/dia) Alunos Alunas Alunos Alunas Alunos Alunas Torneira 2,53 3,05 9,48 8,26 2,10 2,15 Bebedouro 2,72 2,26 7,73 6,95 0,33 0,36 Vaso Sanitário 0,40 2,37 3,77 7,21 6,09 28,01 Mictório 1,61-7,52-1,88 - Consumo Médio Diário Total 10,40 30,51 Aparelho Freqüência (vezes/dia) Tempo (segundos/vez) Consumo (litros/dia) Professores Professoras Professores Professoras Professores Professoras Torneira 3,47 3,00 10,24 9,60 2,93 2,37 Bebedouro 0,41 0,10 4,59 1,50 0,06 0,02 Vaso Sanitário 0,47 2,60 3,76 6,80 6,40 29,24 Mictório 2,18-6,06-2,43 - Consumo Médio Diário Total 11,81 31,63 Aparelho Freqüência (vezes/dia) Tempo (segundos/vez) Consumo (litros/dia) Funcionários Funcionárias Funcionários Funcionárias Funcionários Funcionárias Torneira 3,75 4,24 8,50 14,61 2,79 5,42 Bebedouro 0,32 0,24 1,93 1,05 0,03 0,02 Vaso Sanitário 0,54 3,21 4,14 8,53 7,89 45,14 Mictório 2,71-7,75-3,24 - Tanque (Lab.) 0,33-24,29-1,47 - Consumo Médio Diário Total 15,43 50,57 Médias de freqüência, tempo de uso e consumo de água por categorias de amostras entrevistadas para aparelhos de uso individual.

25 3. Estimativa do consumo de água Atividades de uso coletivo Restaurante e lanchonete; Lavação de automóveis; Limpeza geral do prédio (inclui também lavação de calçadas, pátios e limpeza de vidros); Irrigação de jardins; Chuveiros. O consumo estimado nas atividades de uso coletivo não foi multiplicado pelo número de usuários, pois foi estimado com base em entrevistas com todos os responsáveis por tais atividades.

26 3. Estimativa do consumo de água C diário total = C aparelhos + C atividades Consumo total diário e total mensal de água estimado e real Consumo Consumo diário (L/dia) Consumo mensal (L/mês) Estimado Real Diferença (litros) Diferença obtida entre consumo real e estimado=19,9%

27 3. Estimativa do consumo de água Análise de sensibilidade Torneira de pia da cozinha do restaurante; Vaso sanitário. 30% Torneira lavatório Variação no consumo (%) 20% 10% 0% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% -10% -20% -30% Variação na freqüência ou tempo de uso dos aparelhos (%) Bebedouro Vaso sanitário Torneira cozinha Mictório Sensibilidade na freqüência ou tempo de uso dos aparelhos.

28 3. Usos finais de água corrigidos Consumo médio diário de água (CASAN): litros; Consumo médio mensal de água (CASAN): litros; Consumo diário per capita: 15,5 litros/pessoa/dia.

29 3. Usos finais de água corrigidos Torneira Lavatório Torneira Lavatório 18,9% Bebedouro 1,2% Vaso Sanitário* 44,0% Bebedouro Vaso Sanitário* Mictório* Tanque (Laboratórios) Irrigação de Jardins* Chuveiro 0,3% Restaurante 16,2% Limpeza * 5,0% Lavação Carros* 2,0% Mictório* 11,1% Tanque (Lab.) 0,9% Irrigação* 0,5% Lavação de Carros* Limpeza do Prédio* Restaurante Chuveiro Usos finais de água corrigidos.

30 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Percentual de água potável que poderia ser substituído por água pluvial AP = P vaso sanitário + P mictório + P limpeza prédio + P lavação carros +P irrigação AP = 63,5% (usos finais de água com fins não potáveis).

31 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Dados pluviométricos 300 Precipitação mensal (mm) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Anos 2000 a 2006 Setembro Outubro Novembro Dezembro Precipitações médias obtidas para o período avaliado: - Média diária: 4,37 mm/dia. - Média mensal: 132,9 mm/mês. - Média anual: mm/ano. Precipitação média mensal dos anos 2000 a 2006.

32 28/07/06 25/11/06 RESULTADOS 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Dados pluviométricos /01/00 30/04/00 28/08/00 26/12/00 25/04/01 23/08/01 21/12/01 20/04/02 18/08/02 16/12/02 15/04/03 13/08/03 11/12/03 09/04/04 07/08/04 05/12/04 04/04/05 02/08/05 30/11/05 30/03/06 Anos 2000 a 2006 Precipitação diária dos anos 2000 a Precipitação diária (mm)

33 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Áreas de cobertura PATIO INTERNO JARDIM INTERNO PATIO INTERNO PATIO INTERNO Área total de captação (telhados) =3.300 m².

34 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Reservatórios de água pluvial Programa computacional Netuno Dados de entrada Consumo diário per capita de água potável (litros/dia/pessoa) 15,5 Área de captação do telhado (m²) População total 565 Coeficiente de perdas 0,2 Período de precipitação pluviométrica diária 2000 a 2006 Usos finais de água com fins não potáveis (%) 63,5

35 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Reservatórios Inferior de água pluvial Simulações no Programa Netuno Volume ideal calculado= litros Potencial de economia de água potável=42,6%

36 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Reservatórios de água pluvial adotados e economia de água potável obtida Reservatórios adotados Volume total (litros) Inferior Superior Potencial de economia de água potável 45,80%

37 4. Avaliação do potencial de economia de água potável Variações % água usado em fins não potáveis Potencial de economia de água potável (%) 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, ,5% de água potável substituída por pluvial 53,5% de água potável substituída por pluvial 58,5% de água potável substituída por pluvial 63,5% de água potável substituída por pluvial 68,5% de água potável substituída por pluvial 73,5% de água potável substituída por pluvial 78,5% de água potável substituída por pluvial Variações do percentual 63,5% (usos finais para fins não potáveis) em -15% a +15% em intervalos 5%. Volume do reservatório inferior (litros)

38 5. Análise econômica Custos com materiais, equipamentos, energia elétrica (bombeamento) e mão-de-obra Resumo dos custos de implantação do sistema Equipamento ou serviço Quantidade Custo Unitário (unid.) Custo Total Reservatório de litros 2 R$ 560,50 R$ 1.121,00 Reservatório de litros 2 R$ 2.383,00 R$ 4.766,00 Moto-bomba de ¾ CV 2 R$ 407,50 R$ 815,00 Chave de nível 3 R$ 70,00 R$ 210,00 Conjunto para sucção com bóia flutuante 1 R$ 350,00 R$ 350,00 Válvula solenóide 1 R$ 150,00 R$ 150,00 Desviador horizontal para as primeiras águas de chuva 3 R$ 600,00 R$ 1.800,00 Filtro modelo VF1 Marca 3P Tecnik 3 R$ 1.500,00 R$ 4.500,00 Tubulações, conexões % do total R$ 2.297,68 Mão-de-obra 20 dias R$ 80,0/dia R$ 1.600,00 Energia elétrica (operação do sistema) 1,85 h/dia (23 dias/mês) R$ 0,24/kW/h R$ 5,88 Custo Total R$ ,56

39 5. Análise econômica Dados utilizados, resultados obtidos e período de retorno do investimento Dados de consumo, custo e economia Valor Unid. Consumos Custos Econ. Consumo médio diário de água potável 8,75 m³/mês Consumo médio mensal água potável 201,25 m³/mês Novo consumo médio mensal de água potável 109,08 m³/mês Atual custo médio mensal com água potável 888,80 R$/mês Novo custo médio mensal com água potável 481,03 R$/mês Custo de operação do sistema (energia elétrica) 5,88 R$/mês Custo total de implantação do sistema ,56 R$ Potencial de economia de água potável 45,9 % Economia total gerada 407,77 R$/mês Período de retorno do investimento (payback descontado) 4,8 anos

40 CONCLUSÕES 1. Conclusões gerais: Através dos levantamentos de dados foi estimado o consumo médio diário de água (8.750 litros), consumo de água per capita (15,5 litros/pessoa/dia) e os usos finais de água. Por fim: Usos finais de água para fins não potáveis: 63,5% Potencial de economia de água potável: 45,9% Custos estimados de implantação do sistema R$ ,56 Período de retorno do investimento: 4,8 anos Economicamente viável.

41 CONCLUSÕES 2. Limitações do Trabalho: Incerteza nas respostas dos entrevistados; Ausência de equipamentos próprios para medir vazões de vasos sanitários e mictórios; Imprecisões nas medições das vazões dos aparelhos; Ausência de testes para a verificação da existência de vazamentos;

42 CONCLUSÕES 3. Sugestões de trabalhos futuros: Verificar o potencial de economia de água potável obtido através da utilização de sistema de aproveitamento de água pluvial juntamente com sistema de reúso de águas cinzas em instituições de ensino com padrões de usuários diferentes, como por exemplo ensino infantil e ensino fundamental; Realizar estudo referente a sistemas de aproveitamento de água pluvial em outras tipologias de edificações, como em indústrias e hospitais; Elaborar estudo comparativo sobre os usos finais e consumo per capita de água em escolas ou universidades públicas e privadas.

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