PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DA COLETA DO LIXO DOMICILIAR COM O AUXÍLIO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS. Estudo de caso na cidade de Petrolina/PE.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Alisson Thiago Gonçalves Rodrigues PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DA COLETA DO LIXO DOMICILIAR COM O AUXÍLIO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS. Estudo de caso na cidade de Petrolina/PE. Juazeiro BA 2010

2 i UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Alisson Thiago Gonçalves Rodrigues PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DA COLETA DO LIXO DOMICILIAR COM O AUXÍLIO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS. Estudo de caso na cidade de Petrolina/PE. Trabalho apresentado à Universidade Federal do Vale do São Francisco UNIVASF, Campus Juazeiro, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro de Produção. Orientador: Prof. Dr. Paulo César Rodrigues de Lima Júnior Juazeiro BA 2010

3 ii UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO FOLHA DE APROVAÇÃO Para TFC Alisson Thiago Gonçalves Rodrigues PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DA COLETA DO LIXO DOMICILIAR COM O AUXÍLIO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS. Estudo de caso na cidade de Petrolina/PE. Trabalho de Final de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro de Produção, pela Universidade Federal do Vale do São Francisco. Paulo César Rodrigues de Lima Junior - UNIVASF XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX Aprovado pelo Colegiado de Engenharia de Produção em / /

4 iii Resumo Este trabalho demonstra a importância, através de um estudo de caso, do uso de um Sistema de Informação Geográfica no planejamento e a operação da coleta de lixo domiciliar. Primeiramente,com o auxílio do GPS e do software GPS TrackMaker, foi mapeado o setor utilizado para a realização da pesquisa, visando a busca de informações, como por exemplos itinerário realizado pelo caminhão. Logo após, utilizou-se o Sistema de Informações Geográficas SIG como ferramenta para roteirização de veículos de coleta de resíduos sólidos domiciliares. Os softwares utilizados foram o ArcGIS e o TransCAD, que é um SIG específico para aplicações em problemas de transporte e possibilita o desenvolvimento de rotas utilizando-se algoritmos de roteirização em arco (Solid Waste Collection Routing). Os resultados obtidos mostraram que a utilização destas ferramentas para avaliar o funcionamento do sistema mostra-se, cada vez mais, necessária. Palavras-chave: roteirização de veículos, resíduos sólidos, coleta domiciliar, SIG.

5 iv Abstract Keywords:

6 v Lista de Tabelas Tabela 1: Tipos de contêineres intercambiáveis Tabela 2: Tamanho e composição da frota Tabela 3: Quantidade de resíduo e distância percorrida por mês em cada setor Tabela 4: Distâncias percorridas pelo caminhões em cada setor Tabela 5: Continuação da Tabela Tabela 6: Distância percorrida no setor Tabela 7: Distância diária percorrida pelo caminhão no setor 1, proposta pelo software

7 vi Lista de Ilustração Figura 1: Produção de lixo domiciliar per capita Figura 2: Tipos de cestos coletores de calçada Figura 3: Recipiente basculante Figura 4: Carrinho lutocar Figura 5: Coleta usando contêiner coletor basculável estacionário Figura 6: Container intercambiável Figura 7: Veículo com carroceria sem compactação Figura 8: Compactador fechado Figura 9: Mapa da cidade de Petrolina Figura 10: Percurso realizado no setor Figura 11: Mapa da cidade de Petrolina no software ArcGis, contendo as quadras, os eixos das ruas (setas) e o banco de dados Figura 12: Mapa de Petrolina no software TransCAD Figura 13: Banco de dados do software TransCAD Figura 14: Rota do setor 1, proposto pelo TransCAD Figura 15: Bairro Cohab Massagano IV setor Figura 16: Bairro Cosme e Damião setor Figura 17: Mapa com a atual divisão dos setores no distrito Sede

8 vii Sumário 1. INTRODUÇÃO Objeto de Estudo Justificativa Objetivos Objetivo Principal Objetivos Específicos Estrutura do Trabalho FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Resíduos Sólidos Urbanos Definições e Classificações Acondicionamento do Lixo Coleta e Transporte de Resíduos Sólidos Domiciliares Equipamentos de Coleta e Transporte Dimensionamento e Programação da Coleta Domiciliar Roteirização dos Veículos da Coleta Sistemas de Informação Geográfica Definições e Características Aplicações dos Sistemas de Informação Geográfica Aplicabilidade de SIG na coleta e no transporte de resíduos Sistema de Posicionamento Global GPS Conclusão METODOLOGIA Campo de Atuação Tipo e Natureza da Pesquisa... 45

9 viii 3.3 Coleta de Dados Tratamento e Análise dos Dados ANÁLISE DE RESULTADOS Aplicação do Software CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Conclusões Recomendações REFERÊNCIAS ANEXO ANEXO

10 9 1. INTRODUÇÃO O comportamento consumista que a sociedade está adotando, faz com que a questão do lixo urbano torne-se cada vez mais preocupante, tanto sob o ponto de vista ambiental, quanto social e econômico (PEIXOTO, 2006). De acordo com a Fundação Nacional de Saúde (2004) a geração de lixo é crescente, devido também ao aumento populacional. Com isto, os problemas causados pelos resíduos aumentam significativamente, principalmente nos centros urbanos, já que, segundo Monteiro et al. (2001), a concentração urbana da população no país ultrapassa a casa dos 80%. O problema do resíduo sólido torna-se mais grave com o desenvolvimento econômico local, pois o poder público municipal estimula-o sem analisar o efeito colateral provocado, que é o aumento da produção de lixo. Tendo ausente uma política de ocupação do solo e o município passando por um processo de urbanização, a população terá dificultado o seu acesso ao serviço de limpeza (BRASILEIRO e LACERDA, 2008). O planejamento e controle operacional da coleta e do transporte de resíduos sólidos tornam-se atividades imprescindíveis para a execução dos mesmos, pois, segundo IPT (1995), esses serviços são os que estão entre os de maior visibilidade, perante a população. Portanto, um bom gerenciamento desses serviços dá a sensação de eficiência da gestão pública à população de um bom nível de serviço. Também, de acordo com Halliday (2003), esses serviços representam cerca de 50% dos custos totais das empresas de coleta. De acordo com Tubino (2006) o processo de planejamento descreve o que, quem, como, onde e quando vai fazer. Sendo assim, o setor de coleta é constituído por uma sequência de etapas, que incluem a determinação dos setores (onde vai fazer), a atribuição de frequência e turnos de coleta (quando vai fazer), o cálculo da frota necessária e a geração de itinerários (como vai fazer). Segundo Castro (2006) a determinação dos setores de coleta de lixo e dos roteiros dos veículos de coleta vem sendo feita de maneira empírica em grande parte dos municípios Brasileiros. Em uma pesquisa realizada por Deluqui

11 10 (2003), onde foram considerados alguns aspectos; como volume de tráfego, distância a ser percorrida, a topografia, o início da coleta nos pontos mais próximos à garagem, entre outros, mostrou-se que, em 62% dos municípios brasileiros, o itinerário utilizado na coleta e transporte dos resíduos foi elaborado manualmente com base em experiência dos próprios trabalhadores. Este fato é encontrado na empresa de coleta de resíduo domiciliar da cidade de Petrolina, onde a mesma caracteriza-se por planejar sua operação baseada na experiência das pessoas, ou seja, não possui ferramentas computacionais para realizar uma análise sistemática ou uma avaliação de todo sistema. O surgimento da necessidade de planejar e de tomar decisões para otimizar o processo da coleta de resíduos fez com que as organizações fossem buscar as tecnologias disponíveis. Assim, para Deluqui (2003), a utilização do Sistema de Informações Geográficas (SIG) mostra-se viável devido o seu potencial de manipulação de dados. Com isso, o SIG auxilia e agiliza os procedimentos de planejamento e de tomadas de decisão. De acordo com Gallis (2002) a utilização de hardware e software como meios para capturar, armazenar, manipular e analisar dados torna-se inevitável. Os Sistemas de Informações Geográficas possuem diversas finalidades e vem sendo utilizados em várias áreas de conhecimento, principalmente em problemas de transporte. Lemes (2004) ainda enfatiza que o SIG utiliza um grande números de ferramentas analíticas para explorar os dados e que tem agilidade em agregar grandes quantidades de informação. 1.1 Objeto de Estudo Com observância no nível de desenvolvimento alcançado pela cidade de Petrolina, a quantidade de lixo produzido na cidade tende a aumentar, pois esta é uma das características predominante neste contexto. Atualmente, segundo o IBGE (2009), a cidade de Petrolina/PE possui uma população de aproximadamente 282 mil habitantes, ele também estima que nas cidades com esta população sejam produzidos em média 800 gramas de

12 11 lixo por habitante/dia, como mostrado na Figura 1 abaixo, resultando assim, em uma produção com um valor aproximado de 230 toneladas/dia de lixo. Este fato, acrescentado de uma maior exigência no nível do serviço prestado traz a necessidade, por parte das empresas, da melhoria contínua em seus sistemas de planejamento e controle da coleta e transporte dos resíduos. Figura 1: Produção de lixo domiciliar per capita. Fonte: Diretoria de Pesquisas, Departamento de População e Indicadores Sociais, Pesquisa Nacional de Saneamento Básico, 2000 / IBGE. Diante do exposto, este estudo pretende responder à seguinte questão: Como se pode melhorar o planejamento e a operação do serviço de coleta de lixo domiciliar utilizando sistemas de informações geográficas? 1.2 Justificativa Nos últimos anos, o aumento populacional e consequentemente a crescente produção de resíduos sólidos lixo nas regiões urbanas veem sendo considerado um dos grandes desafios a serem enfrentados pelas cidades (Pereira, 2007). Segundo as Nações Unidas (2001), a produção de resíduos sólidos poderá quadruplicar ou quintuplicar até o ano de 2025, pois a sociedade apresenta um comportamento fundamentado no consumo.

13 12 De acordo com o IPT (1995), as cidades brasileiras produzem lixo em quantidades e composições diferentes, dependendo do tamanho da população e do seu desenvolvimento econômico. Segundo Borges (2009), a rapidez na prestação do serviço, com garantia de abrangência, regularidade, eficiência e eficácia são características primordiais para uma empresa de coleta, pois o lixo é perecível. Sendo assim, o planejamento e o controle operacional tornam-se ferramentas essenciais para a prestação deste serviço, já que, segundo IPT (1995), a execução deste serviço apresenta-se como o espelho da administração municipal e, de acordo com o IPT e CEMPRE (2000), os serviços de limpeza absorvem entre 7 e 15% de um orçamento municipal. Conforme Halliday (2003), a utilização de tecnologias auxilia os tomadores de decisões no planejamento das suas atividades, por conseguinte otimizando todo seu sistema, principalmente o serviço de coleta e transporte, já que são os que contemplam 50% dos custos da empresa. Segundo Câmara et al. (1996) o uso de sistemas de informação geográfica (SIG) pelas administrações municipais, regionais e nacionais como ferramenta de auxílio é crescente, especialmente como apoio ao planejamento. E Raia Jr. e Silva (1998) dizem que os SIG veem demonstrando capacidade de envolver atributos de pessoas, redes, sistemas e serviços geograficamente referenciados. Pereira e Silva (2001, p. 105) afirmam que a maior parte das tomadas de decisões por órgãos de planejamento e gestão urbana envolve um componente geográfico diretamente ou por implicação, daí a importância que as tecnologias de Geoprocessamento adquirem para a moderna gestão da cidade. De acordo com Silva e Zaidan (2004, p. 98)

14 13 a principal característica do geoprocessamento é permitir a investigação sistemática das propriedades e relações posicionais dos eventos e entidades representados em uma base de dados georreferenciados, transformando dados em informação destinada ao apoio à tomada de decisão. Logo, evidencia-se pelas considerações relativas à coleta de lixo, ao SIG e ao geoprocessamento, que qualquer sistema de coleta de resíduos, para atingir seus objetivos, necessita formular planos, seguindo estratégias prédefinidas pela organização, e utilizar tecnologia capaz de auxiliar na tomada de decisão. 1.3 Objetivos Objetivo Principal Demonstrar a melhoria nos processos de planejamento e de operação do serviço de coleta de lixo domiciliar através do uso dos Sistemas de Informações Geográficas como ferramenta de apoio à tomada de decisão Objetivos Específicos Para a operacionalização e o atingimento do objetivo geral, torna-se necessário alcançar objetivos secundários, que buscam direcionar e planejar a pesquisa. São eles:

15 14 demonstrar a importância do Sistema de Informação Geográfica para a tomada de decisão dos gestores do serviço de coleta dos resíduos sólidos da cidade de Petrolina; descrever o modelo de planejamento e operação do serviço de coleta dos resíduos sólidos da cidade de Petrolina. criar uma base de dados georreferenciada para a cidade de Petrolina. 1.4 Estrutura do Trabalho O trabalho apresenta o estudo proposto em seis capítulos, sendo este o introdutório. Onde está exposto a definição do problema, o objetivo principal e os específicos e a justificativa do estudo. O segundo capítulo está composto com os diversos conceitos vinculados ao estudo realizado, sendo estes abordados durante todo o trabalho. Contendo também, abordagens e linhas de pensamentos de diversos autores. Buscando assim, fundamentar e correlacionar as ideias descritas neste trabalho. O terceiro capítulo evidencia a metodologia utilizada no estudo. Descrevendo assim, o campo de atuação, o tipo e a natureza da pesquisa e como serão coletados e tratados os dados envolvidos no estudo. O capítulo quatro demonstra os resultados obtidos a partir da análise dos dados coletados na empresa e no campo, com o auxilio do sistema de posicionamento global - GPS, com os originados pela ferramenta SIG. Finalizando, o capítulo cinco traz as conclusões extraídas dos resultados alcançados, as limitações encontradas durante a pesquisa e demonstra também, oportunidades de trabalhos futuros.

16 15 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Neste capítulo será apresentado, de maneira detalhada, todo o contexto que envolve a pesquisa, desde variados conceito, abordados por diversos autores até a importância da sua aplicação. Inicialmente, serão abordados os conceitos e as definições de resíduos sólidos, e posteriormente analisaremos as suas formas de acondicionamento, os equipamentos de coleta e transporte, a programação e o dimensionamento da coleta e, principalmente, a roteirização de veículos coletores de lixo. Dando continuidade, ponderaremos os conceitos, as características e a aplicabilidade dos sistemas de informação geográfica (SIG). Por fim, será exposta a correlação existente entre os SIG e a coleta e transporte dos resíduos sólidos. 2.1 Resíduos Sólidos Urbanos Definições e Classificações Considera-se por definição de resíduos sólidos, de acordo com o Relatório Preliminar da Política Nacional de Resíduos Sólidos (2002), como sendo qualquer material, substância ou objeto descartado, resultante de atividades humanas e animais, ou decorrente de fenômenos naturais, que se apresentam nos estado sólido e semi-sólido, incluindo-se os particulados. Segundo Fundação Nacional de Saúde (2004), resíduos sólidos são materiais heterogêneos, podendo ser inertes, orgânicos e minerais que resultam das atividades humanas e da natureza. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT ) define resíduos sólidos como:

17 16 [...] resíduos nos estados sólido e semi-sólido, que resultam de atividade de origem industrial, doméstica, comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes dos sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou exijam, para isso, soluções técnicas e economicamente inviáveis face à melhor tecnologia disponível (NBR 10004, p. 1). Segundo IPT (1995), resíduos sólidos são os restos das atividades humanas, considerados pelos geradores como inúteis, indesejáveis ou descartáveis. Normalmente, apresentam-se sob o estado sólido, semi-sólido ou semi-líquido (com conteúdo líquido insuficiente para que este líquido possa fluir livremente). Os resíduos sólidos classificam-se de diversas maneiras. De acordo com a ABNT o lixo pode ser classificado das seguintes formas (NBR 10004): por natureza física: seco e molhado; por sua composição química: matéria orgânica e inorgânica; pelos riscos potenciais ao meio ambiente: perigosos, não-inertes e inertes. Segundo Monteiro et al. (2001), a classificação se dá quanto aos riscos potenciais de contaminação do meio ambiente, são eles: classe I ou perigosos: São aqueles que, em função de suas características intrínsecas de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade ou patogenicidade apresentam riscos à saúde pública. classe II ou não-inertes: São os resíduos que podem apresentar características de combustibilidade, biodegradabilidade ou solubilidade, com possibilidade de acarretar riscos à saúde ou ao meio ambiente,

18 17 não se enquadrando nas classificações de resíduos Classe I Perigosos ou Classe III Inertes. classe III ou inertes: são aqueles que, por suas características intrínsecas, não oferecem riscos à saúde e ao meio ambiente. Observando a origem dos resíduos sólidos, a classificação segundo a ABNT é (NBR 10004): domiciliar: aquele originado da vida diária das residências, constituído por restos de Alimentos (tais como cascas de frutas, verduras, etc.), produtos deteriorados, jornais e revistas, garrafas, embalagens em geral, papel higiênico, fraldas descartáveis e uma grande diversidade de outros itens. Contém, ainda, alguns resíduos que podem ser tóxicos. comercial: aquele originado dos diversos estabelecimentos comerciais e de serviços, tais como, supermercados, estabelecimentos bancários, lojas, bares, restaurantes, entre outros. O lixo destes estabelecimentos e serviços tem um forte componente de papel, plásticos, embalagens diversas e resíduas de asseio dos funcionários, tais como, papéistoalha, papel higiênico. público: é originado dos serviços de limpeza pública urbana, incluindo todos os resíduos de varrição das vias públicas, limpeza de praias, de galerias, de córregos e de terrenos, restos de podas de árvores, de limpeza de áreas de feiras livres, constituídos por restos vegetais diversos, embalagens. serviços de saúde e hospitalar: constituem os resíduos sépticos, ou seja, que contém ou potencialmente podem conter germes patogênicos. São produzidos em serviços de saúde, tais como: hospitais, clínicas, laboratórios, farmácias, clínicas veterinárias, postos de saúde. São agulhas, seringas, gazes, bandagens, algodões, órgãos e tecidos removidos, meios de culturas e animais usados em testes, sangue coagulado, luvas descartáveis, remédios com prazo de validade vencidos, instrumentos de resina sintética, filmes fotográficos de raios X. industrial: aquele originado nas atividades dos diversos ramos da indústria, tais como metalúrgica, química, petroquímica, papelaria,

19 18 alimentícia etc. O lixo industrial é bastante variado, podendo ser representado por cinzas, lodos, óleos, resíduos alcalinos ou ácidos, plásticos, papel, madeira, fibras, borracha, metal, escórias, vidros e cerâmicas. Nesta categoria, inclui-se a grande maioria do lixo considerado tóxico. agrícola: resíduos sólidos das atividades agrícolas e da pecuária, como embalagens de adubos, defensivos agrícolas, ração, restos de colheita, dentre outros Acondicionamento do Lixo Para o IPT (1995), a coleta e o transporte dos resíduos se dividem em duas fases: a interna e a externa. A primeira é de responsabilidade do gerador e a segunda da administração municipal. O acondicionamento é de responsabilidade do gerador, mas apesar disso a administração municipal deve exercer as funções de regulamentação, educação e fiscalização, principalmente no caso dos estabelecimentos de saúde, visando assegurar condições sanitárias e operacionais adequadas. Ainda segundo IPT (1995), os fatores que irão determinar a forma de acondicionamento do lixo são: a quantidade; a composição; a movimentação (tipo de coleta, frequência). De maneira geral, os recipientes para o acondicionamento de pequenos volumes segundo IPT (1995) são: cestos coletores de calçada: São recipientes colocados em logradouros públicos, tais como ruas, praças, parques e praias para receber o lixo dos transeuntes (Figura 2). Nas ruas de grande movimentação, os cestos devem ser instalados, no máximo, a cada 50m. Podem ser metálicos ou de material plástico e devem facilitar a remoção dos resíduos por parte do varredor.

20 19 Figura 2: Tipos de cestos coletores de calçada. Fonte: Monteiro et al. (2001). recipientes basculantes: São recipientes que possuem um sistema de basculamento para remoção de lixo, dispendendo-se menor esforço (Figura 3). No caso de receberem matéria orgânica, os recipientes deverão ter um sistema de captação de líquidos e saída de gases. Figura 3: Recipiente basculante Fonte: Monteiro et al. (2001). carrinhos (Lutocar): Especialmente destinados à varrição de ruas e áreas públicas, são recipientes vinculados a carrinhos, geralmente de duas rodas, podendo dispor de porta-vassoura e compartimento para conveniência do varredor (Figura 4).

21 20 Figura 4: Carrinho lutocar. Fonte: Monteiro et al. (2001). tambores: Tambores de 200 litros ou menores podem ser utilizados como recipientes para lixo. Para tanto, devem ser adaptados com alças de manuseio e tampa, impedindo a dispersão de odor e a entrada de animais. O tambor deve reter líquidos e ser de material resistente à corrosão, como aço pintado ou plástico. sacos plásticos: Para o gerador, a utilização de sacos plásticos tem a vantagem de evitar o furto do recipiente rígido. Para o serviço de coleta, comparando-se com a utilização de recipientes rígidos, os sacos plásticos apresentam as seguintes vantagens: requerem menor esforço dos coletores; reduzem o tempo de coleta; impedem a absorção de água de chuva; diminuem a poluição sonora. Portanto, o acondicionamento do lixo em equipamentos e em condições adequadas gera uma redução de gastos com varrição e torna mais eficaz as campanhas de conscientização da população em relação à limpeza pública. Conforme relatado ainda em IPT (1995), o material deve ser resistente à perfuração e não pode ser transparente. De maneira geral, para os resíduos comercial e industrial são utilizados recipientes especiais, devido ao seu grande volume, denominados contêineres ou caçambas estacionárias, que podem ser divididos em (IPT, 1995):

22 21 contêineres Coletores Basculáveis Estacionários: São os recipientes possíveis de serem basculados, pela lateral ou por trás do veículo para a descarga dos resíduos, como mostrado na Figura 5. Em geral, possuem capacidade de 0,7 a 2,0m 3. Figura 5: Coleta usando contêiner coletor basculável estacionário. Fonte: Monteiro et al. (2001). contêineres Intercambiáveis: São recipientes que, quando cheios, são removidos e substituídos por recipientes vazios (Figura 6). Os veículos que os transportam possuem chassi dotado de equipamento de levantamento. Têm capacidade de 2,5 a 3,0 m 3 e são encontrados nos padrões indicados na Tabela 1. Figura 6: Container intercambiável. Fonte: Monteiro et al. (2001).

23 22 Tabela 1: Tipos de contêineres intercambiáveis. Denominação usual Característica de descarga Capacidade (m 3 ) Caixa Brooks Bascula por trás do veículo 5,0 a 7,0 Caixa Dempster Descarrega por baixo 3,0 a 4,0 Caçamba Coletora Com ou sem compactação 2,5 a 30,0 Fonte: IPT Coleta e Transporte de Resíduos Sólidos Domiciliares Os serviços de coleta e transporte dos resíduos sólidos domiciliares são os que têm mais importância, devido aos seus custos e ao alto nível de representatividade em relação à visualização da população para com a administração pública. O trabalho em conjunto da empresa coletora com a comunidade local torna-se um fator determinante para a prestação de um bom serviço, já que a empresa determina a frequência, o ponto de coleta, os dias e horários que os resíduos têm que ser colocados em locais pré-estabelecidos, e o não cumprimento deste implica em acúmulo de resíduos em locais impróprios. Segundo a Fundação Nacional de saúde (2004), a universalidade do serviço prestado, ou seja, toda a população deva ser coberta pelo serviço de coleta, e a regularidade na coleta, isto é, os veículos coletores devem cumprir com os locais, dias e horários pré-definidos, são requisitos primordiais para garantir a qualidade da prestação dos serviços de coleta e transporte dos resíduos sólidos. Existem diversos tipos de coleta. A NBR estabelecem-os da seguinte forma: coleta domiciliar (ou convencional), que consiste na coleta do lixo de residências, estabelecimentos comerciais e industriais cujo volume não ultrapasse o previsto em legislação municipal; coleta de feiras, praias, calçadas, e demais equipamentos públicos;

24 23 coleta de resíduos de serviços de saúde, englobando hospitais, ambulatórios, postos de saúde, laboratórios, farmácias, clínicas veterinárias e outros. Segundo IPT (1995), para os estabelecimentos que produzam resíduos numa quantidade superior à prevista em legislação municipal ou dependendo do tipo de resíduo, existe a coleta particular, que é a que engloba os resíduos não recolhidos pela coleta regular. Indústrias, supermercados, shopping centers, construtoras e empreiteiras, hospitais, ambulatórios, centros de saúde e farmácias são exemplos de locais onde obrigatoriamente existe a coleta particular. Ainda é observado pelo mesmo autor que, para a otimização do sistema de coleta e transporte, o fluxo permanente de informação é necessário para um bom planejamento e gerenciamento Equipamentos de Coleta e Transporte Os resíduos sólidos necessitam ser coletados e transportados do lugar de origem até o destino final. Para a realização deste serviço, existem diversas maneiras, dentre elas, a utilização de veículos tipo lutocar, carroças de tração animal, caçambas tipo basculante, caminhão com sistemas de compactação de diversas capacidades e carretas rebocadas com trator (PARRA et al., 2000). Segundo IPT (1995) para a coleta e o transporte dos resíduos com tração veicular existem basicamente dois tipos de carrocerias montadas sobre chassi de veículos, são eles: carrocerias sem compactação: Pela norma NBR-12980, veículos com carrocerias fechadas e metálicas, construídas em forma de caixa retangular, com tampas escorrediças abauladas. São denominados Coletores Convencionais Tipo Prefeitura, se sua descarga se dá por basculamento (Figura 7).

25 24 Figura 7: Veículo com carroceria sem compactação. Fonte: (IPT 1995). carrocerias com compactador: Veículos com carroceria fechada contendo dispositivos mecânicos ou hidráulicos que possibilitam a distribuição e compressão dos resíduos no interior da carroceria são denominados, pela norma NBR-12980, Coletores Compactadores, Figura 8. Figura 8: Compactador fechado De acordo com EPA citado por Carvalho (2001), esse último modelo de coleta e transporte veem sendo o mais utilizado, pois são equipados com prensas hidráulicas para compactação do lixo e consequente aproveitamento de volume, e para empurrar o lixo compactado no local de disposição. Já os caminhões não compactadores estão sendo utilizado em comunidades pequenas ou em áreas onde a densidade populacional é baixa. Segundo a Fundação Nacional de Saúde (2004) o caminhão com o sistema de compactação apresenta as seguintes vantagens:

26 25 capacidade de coletar grandes volumes; maior velocidade operacional (km/h); evita derramamentos dos resíduos; possui condições ergonométricas ideais para o serviço dos coletores; apresenta maior produtividade; o descarregamento é rápido; Dispensa arrumação dos resíduos nas carrocerias; E apresentam as seguintes desvantagens: preço elevado; alto custo de manutenção; não trafega em trechos de acesso complicado; relação custo benefício desfavorável em cidades de baixa densidade populacional. De acordo com IPT (1995) existem fatores que vão influenciar na escolha dos coletores e do transporte dos resíduos, são eles: quantidade de resíduos: para cidades com baixa concentração populacional, veículos sem compactação podem transportar por viagem até 15 m 3 ou 3,5 toneladas, considerando-se o peso específico médio do lixo solto de 250 kg/m 3 ; forma de acondicionamento do resíduo: caso o resíduo esteja acondicionado em contêiner será necessário que este seja compatível com o sistema de basculamento do veículo; condições de acesso ao ponto de coleta: veículos como trator agrícola ou de tração animal são algumas alternativas para o acesso a áreas restritas aos veículos usuais. EPA citado por Carvalho (2001) ressalva quanto os requisitos mais importantes na escolha dos coletores e transportadores de resíduos citado por IPT, e afirma que os mais importantes são o método de coleta, a quantidade de resíduos e a caracterização física das rotas.

27 Dimensionamento e Programação da Coleta Domiciliar O dimensionamento do serviço de coleta de lixo domiciliar, segundo Parra et al. (2000) e a Fundação Nacional de Saúde (2004), consiste na determinação da frota necessária para o serviço de coleta e também na composição dos elementos envolvidos no itinerário. Completando essa ideia, IPT e CEMPRE (2000) afirmam que os tipos de veículos, equipamento a serem utilizados, frota necessária, quantidade de pessoal, frequência, horários, roteiros, itinerários e pontos de destinação são procedimentos a serem observados quando planeja-se o dimensionamento e a programação do sistema de coleta. O exercício de dimensionar o sistema de coleta pode ser utilizado quando a empresa desejar ampliar sua área de atuação ou para o redimensionamento do sistema, quando o mesmo mostra a necessidade de reformulação (baixa eficiência e produtividade do serviço) (USEPA citado por HALLIDAY, 2003). O aumento ou diminuição da população, as mudanças de características de bairros e a existência do recolhimento irregular dos resíduos são alguns fatores que indicam a necessidade de redimensionamento dos roteiros de coleta (MONTEIRO et al., 2001). Os procedimentos para processo de dimensionamento ou reformulação do sistema de coleta segundo a USEPA citado por Halliday (2003), são: definição dos objetivos e restrições da comunidade, quanto ao sistema de coleta e transporte de resíduos; caracterização da geração e da área envolvida no serviço de coleta e transporte de resíduos; avaliação das alternativas e necessidades do sistema de coleta; determinação das opções de coleta pública e/ou privada; determinação da estrutura de financiamento do sistema; identificação do processo de acondicionamento dos resíduos e procedimentos de coleta; definição dos equipamentos de coleta e tamanho das equipes de trabalho;

28 27 desenvolvimento de rotas e horários de coleta; implementação do sistema de coleta; monitoramento da performance do sistema, realizando ajustes quando necessário. De acordo com Castro (2006) as etapas para o dimensionamento dos serviços de coleta são as seguintes: Levantamento de dados: mapa geral do município, cadastral ou semicadastral; veículos disponíveis da frota e respectivas capacidades, quando não se tratar de dimensionamento de um novo serviço; sentido de tráfego das avenidas e ruas. Localização de pontos importantes para coleta: localização da garagem dos veículos e local de destinação final; localização de unidades ou locais de grande geração de resíduos. Definição de setores de coleta: subdivisão da cidade em setores de coleta que representem regiões homogêneas em termos da geração de lixo per capita, do uso e ocupação do solo; definição de horários e frequência da coleta, considerando a produção de lixo nos setores, evitando o acúmulo de resíduos, e os inconvenientes ao trânsito regular. Estimativa da quantidade de lixo por setor: a estimativa da quantidade de lixo produzida. Entretanto, na impossibilidade da realização de pesquisas no local, adotam-se valores médios de referência da produção de resíduos domiciliares, por faixa socioeconômica da população. Estimativa dos parâmetros operacionais: distância entre a garagem da empresa e o setor de coleta; distância entre o setor de coleta e o ponto de descarga; extensão total das vias do setor de coleta; velocidade média no percurso durante a coleta depende do sistema viário, da topografia do local, do tamanho da guarnição,

29 28 da quantidade de lixo a ser coletada por unidade de distância (kg/km) e do carregamento do veículo, e varia entre 4 e 6,5 km/h; velocidade média nos percursos entre a garagem e o setor de coleta e entre o setor de coleta e o ponto de descarga e viceversa; deve ser medida em campo e pode variar entre 15 e 30 km/h Roteirização dos Veículos da Coleta De acordo com Brasileiro (2004) denomina-se roteirização como sendo a determinação de uma ou mais rotas a serem percorridas por veículos de uma frota, passando por locais pré-estabelecidos. Esses locais podem ser caracterizados por serem pontos específicos, denominados como nós de uma rede ou por ser segmentos de vias, caracterizados como arcos ou ligações (BRASILEIRO e LACERDA, 2008). Segundo Mendes e Paula e Faria (2008) os procedimentos de otimização, em nível operacional, quer seja num ambiente urbano ou rodoviário, que consista na programação e/ou alocação de um ou mais veículo em serviços de transporte (coleta e/ou entrega) ou em itinerários (rotas), considera-se roteirização. O Quadro 1 apresenta as características dos problemas de roteirização e programação de veículos.

30 29 Quadro 1: Características dos problemas de roteirização e programação de veículos. CARACTERÍSTICAS 1. Tamanho da frota disponível 2. Tipo da frota disponível 3. Garagem dos veículos 4. Natureza da demanda 5. Localização da demanda 6. Característica da rede 7. Restrições da capacidade do veículo 8. Tempos máximos de rotas 9. Operações envolvidas 10. Custos 11. Objetivos um veículo vários veículos POSSIBILIDADES homogênea (somente um tipo de veículo) heterogênea (Vários tipos de veículos) veículos especiais (divididos em compartimentos) um único depósito vários depósitos determinística probabilística parcialmente satisfeita nos nós nos arcos misto não orientada orientada mista euclidiana impostas (todos os veículos com mesma capacidade) impostas (veículos com diferentes capacidades) não Impostas (capacidade ilimitada) impostos (todas as rotas com o mesmo tempo máximo) impostos (rotas com diferentes tempos máximos) não Impostos somente coletas somente entregas mistas entregas com quebras (permitidas ou proibidas) volta carregada variáveis ou custos de roteirização fixos de operação ou custos de aquisição de veículos custos comuns de transporte minimizar os custos totais de roteirização minimizar a soma dos custos Fixos e Variáveis minimizar o número necessário de veículos maximizar a função utilidade (baseada no serviço ou na conveniência) ou (baseada nas prioridades do cliente) Fonte: BODIN et al. (1983) apud AGUIAR (2003). A roteirização na coleta de lixo tem como objetivo definir o melhor percurso para o atendimento de uma determinada área, atentando ao menor

31 30 custo em termos de quilometragem e tempo total, levando em consideração as restrições movimentação dos veículos nas ruas da cidade, capacidade dos caminhões e tempo de serviço máximo da frota (BRASILEIRO e LACERDA, 2008). A disponibilidade de ferramentas provenientes de técnicas heurísticas e a utilização de programas computacionais, segundo Deluqui (2003) têm facilitado o desenvolvimento de rotas. Diversos autores apresentam métodos para o estabelecimento de roteiros, de acordo com Castro (2006) a maioria são métodos intuitivos, ou seja, baseadas na experiência particular e na aplicação de alguns recursos técnicos, no entanto, são baseados em parâmetros topográficos e geográficos dos setores ou área a serem coletadas, porém sem a utilização de técnicas matemáticas. A definição das rotas, segundo Brasileiro (2004) pode ser feitas utilizando técnicas matemáticas, para isso, utiliza-se algoritmos. E a roteirização pode ser realizada por método manual, computacional ou de maneira empírica. De acordo com Brasileiro e Lacerda (2008) a rota é definida através de um algoritmo que é integrado a um software, denominado de roteirizador. Esse tipo de software estabelece a melhor rota de acordo com as restrições impostas. Existem ainda outros softwares que, além de definir a rota, produzem um mapeamento computadorizado e permitem modificar o banco de dados, gerando diferentes rotas e proporcionando a escolha da melhor rota, segundo uma análise dos diversos cenários. Segundo Parra et al. (2000), dependendo do tipo e da natureza do serviço de coleta de resíduos sólidos urbanos, as tarefas a serem realizadas ao longo do roteiro enquadram-se no problema do carteiro chinês ou o problema do caixeiro viajante, conforme descritos a seguir: serviços de coleta de resíduos sólidos domiciliares: O veículo coletor deve sair de um nó (garagem) e voltar a ele cobrindo toda a rede de forma a minimizar a extensão total percorrida. O problema consiste em achar um caminho de comprimento mínimo que passe ao menos uma vez por cada trecho de rua que compreende o setor de coleta. Tal situação enquadra-se no problema do carteiro chinês, que escolhe uma rota de forma racional, garantindo que o percurso total seja mínimo, considerando que haverá trechos a serem percorridos mais de uma vez.

32 31 Não há pontos ou locais específicos a serem atendidos; todos os quarteirões e trechos de vias necessitam ser percorridos para a coleta de lixo. serviços de coleta de resíduos de serviços de saúde e coleta de resíduos industriais: Nestes dois exemplos, há pontos específicos e bem localizados para coleta ou atendimento. Assim, a otimização está relacionada à melhor sequência de visita aos pontos, de forma a minimizar o percurso total, atendendo às restrições de circulação de veículos e de horário de atendimento. Estas situações enquadram-se em algoritmos para o problema do caixeiro viajante: as tarefas a serem realizadas durante os roteiros correspondem a pontos ou locais específicos que devem ser visitados. Assim, a otimização está relacionada à melhor sequencia de atendimento aos pontos de coleta (hospitais, clínicas, indústrias, etc.), de forma a minimizar o percurso total, atendendo às restrições de circulação de veículos e de horário de atendimento. A roteirização de veículos segundo Eiselt citado por Brasileiro e Lacerda (2008), pode ser classificada em três tipos de problema: problema de cobertura de nós (quando a coleta é realizada em pontos específicos), problema de cobertura de arcos (quando a coleta é realizada em segmentos de vias) e problema geral de roteirização (quando a coleta é realizada em nós e arcos). O roteamento dos veículos de coleta de lixo domiciliar é um Problema de Roteirização em Arcos (Arc Routing Problem ARP). Já Segundo Bodin et al (1983) citado por Neto e Lima (2006), os problemas de roteirização podem ser classificados em três grupos principais: problemas de Roteirização Pura de Veículos: são problemas espaciais que não consideram as variáveis temporais ou precedências entre as atividades para elaboração dos roteiros de coleta e/ou entrega. Em alguns casos tem-se apenas a restrição de comprimento máximo da rota. Nesse tipo de problema existe um conjunto de nós e/ou arcos para serem atendidos que formarão uma sequência de locais (rota), buscando alcançar a minimização do custo total de transporte. problemas de Programação de Veículos e Tripulações: são problemas de programação de veículos e de tripulações podem ser considerados

33 32 como problemas de roteirização com restrições adicionais relacionadas aos horários em que várias atividades devem ser executadas. Há um tempo associado a cada tarefa a ser executada. Por exemplo, cada ponto de parada pode requerer que o atendimento seja feito em um horário específico. Assim, as condicionantes temporais devem ser consideradas explicitamente no tratamento do problema. problemas Combinados de Roteirização e Programação: Este tipo de problema é usado quando existe algum tipo de restrição de precedência e/ou janela de tempo. Relações de precedência ocorrem, por exemplo, quando a entrega de uma mercadoria deve ser precedida pela sua coleta. Janelas de tempo são restrições horárias normalmente associadas ao intervalo desejado para que um dado serviço seja executado num cliente. Podem existir outros tipos de janela de tempo, como, por exemplo, o intervalo de tempo que um veículo fica disponível, ou o intervalo de tempo em que o depósito (ou depósitos) fica disponível aos veículos. Em problemas combinados tanto os aspectos espaciais quanto temporais são levados em consideração. 2.2 Sistemas de Informação Geográfica Definições e Características Os Sistemas de informação Geográfica - SIG, segundo Câmara et al. (1996), são sistemas automatizados usados para armazenar, analisar e manipular dados geográficos, sendo assim, os SIG possuem a capacidade de analisar situações onde a localização geográfica dos objetos e fenômenos torna-se característica imprescindível. De acordo com Lemes (2004), o SIG armazena a geometria e os atributos dos dados que estão georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre e numa projeção cartográfica

34 33 adequada. Portanto, de acordo com Nazário (2009), o SIG é uma coleção de software, hardware, dados geográficos e pessoas e tem como objetivo facilitar o processo de tomada de decisão que envolve o uso de informações georreferenciadas na organização. Neste contexto, Meneses (2003) afirma que os SIG atuais podem ser considerados como um tipo de Sistema de Informação, que envolve de forma sistêmica e interativa banco de dados, tecnologia e pessoal, sendo capaz de realizar análises espaciais, armazenar, manipular, visualizar e operar dados georreferenciados para a obtenção de novas informações. Assim, de acordo com Lemes (2004), as atividades que podem ser desenvolvidas pelos os Sistemas de Informações Geográficas são: organização dos dados: armazenar dados de modo a substituir a mapoteca analógica por uma mapoteca digital possui vantagens óbvias, dentre as quais podem ser citadas a redução do espaço físico, o fim da deterioração dos produtos de papel, a pronta recuperação dos dados/atualização mais facilitada, a possibilidade de se produzirem cópias sem perda da qualidade; visualização de dados: a possibilidade de selecionar apenas os níveis de informação desejados, montando-se mapas temáticos de acordo com o contexto, supera qualquer produto em papel. Apesar de subestimada, a capacidade de análises do olho humano é essencial em um estudo que envolve informação espacial; produção de mapas: em geral os SIG possuem ferramentas completas para a produção de mapas, tornando-se bastante simples a inclusão de grades de coordenadas, escalas gráfica e numérica, legenda, norte e textos diversos, sendo muito mais indicado para a cartografia do que os simples sistemas de CAD; consulta espacial: possivelmente é a função mais importante dos SIG. A possibilidade de obter respostas para questões como quais as propriedades de um determinado objeto, ou em quais lugares tais propriedades ocorreriam, torna a interação entre o usuário e os dados extremamente dinâmica e poderosa.

35 34 análise espacial: consiste no uso de um conjunto de técnicas de combinação entre os níveis de informação, de modo a evidenciar padrões dentro dos dados anteriormente ocultos ao analista. É uma maneira de inferir significado a partir dos dados; previsão: um dos propósitos do SIG é o de geração de cenários, modificando-se os parâmetros de maneira a avaliar como os eventos, naturais ou não, ocorreriam se as condições fossem diferentes, visando obter um conhecimento mais geral do objeto ou área em estudo Aplicações dos Sistemas de Informação Geográfica Para Deluqui (2003), o SIG é uma tecnologia que oferece ferramenta operacional no auxílio e agilização dos procedimentos de planejamento, gerência e de tomadas de decisão, e que por isso vem sendo utilizado de forma cada vez mais promissora em diferentes áreas. De acordo com Oliveira (1997), um SIG possui diversas aplicações, podendo estas ser agrupadas em cinco grupos principais: ocupação Humana - redes de infraestrutura; planejamento e supervisão de limpeza urbana; cadastramento territorial urbano; mapeamento eleitoral; rede hospitalar; rede de ensino; controle epidemiológico; roteamento de veículos; planejamento urbano; sistema de informações turísticas; controle de tráfego aéreo; sistemas de cartografia náutica; serviços de atendimentos emergenciais. uso da Terra - planejamento agropecuário; estocagem e escoamento da produção agrícola; classificação de solos; gerenciamento de bacias hidrográficas; planejamento de barragens; cadastramento de propriedades rurais; levantamento topográfico e planimétrico; mapeamento do uso da terra. uso de Recursos Naturais - controle do extrativismo vegetal e mineral; classificação de poços petrolíferos; planejamento de gasodutos e

36 35 oleodutos; distribuição de energia elétrica; identificação de mananciais; gerenciamento costeiro e marítimo. meio ambiente - controle de queimadas; estudos de modificações climáticas; acompanhamento de emissão e ação de poluentes; gerenciamento florestal de desmatamento e reflorestamento. atividades Econômicas - planejamento de marketing; pesquisas socioeconômicas; distribuição de produtos e serviços; transporte de matéria-prima. A utilização do SIG como ferramenta de auxílio à tomada de decisão pelas administrações municipais, regionais e nacionais vêm aumentando, tanto para a definição de novas políticas de planejamento quanto para a avaliação de decisões tomadas. É crescente principalmente o uso de SIG como apoio ao planejamento ambiental e urbano (CÂMARA et al., 1996). Ferrari (1997) ressalta que o uso de SIG em administrações municipais pode proporcionar benefícios, tais como: a digitalização da base cadastral fornece aos órgãos municipais uma base única e adequada para abranger os aspectos urbanos físicos, sociais e econômicos; proporciona facilidades para a atualização dos dados; facilita o acesso dos usuários às informações que sejam do seu interesse; fácil combinação de dados que possibilita consultas complexas de forma rápida, que podem subsidiar projetos. Com base na classificação das atividades de uma organização em três níveis: operacional, gerencial e estratégico, Ferrari (1997), analisou a utilização do SIG. operacional: o benefício imediato do uso dos SIG no suporte a atividades do nível operacional é a eficiência, ou seja, a execução das atividades que já vêm sendo realizadas manualmente, só que de maneira mais eficiente, gastando menos recursos. gerencial: o benefício imediato é a eficácia administrativa (boas informações, bons planos, bom gerenciamento, boas decisões) que,

37 36 como consequência, geram outros tipos de benefícios a longo prazo, como retorno financeiro, melhoria da imagem, benefícios à população, entre outros. estratégico: os benefícios referem-se a uma boa imagem, à credibilidade, ao bom relacionamento com a comunidade, poder legislativo, outras esferas de governo, agências de desenvolvimento, entre outros, e ao aumento da receita com mapeamento e gerenciamento da arrecadação. O Quadro 2 apresenta alguns exemplos e possíveis finalidades de um SIG em cada nível (FERRARI, 1997):

38 37 Quadro 2: Exemplos de funções típicas de um SIG Nível Função Regularização e projeto de vias públicas Definição de valores tributários Controle de equipamentos urbanos Controle operacional do transporte coletivo municipal Controle da manutenção da rede de pavimentação Projeto e controle de galerias e microdrenagens Controle da sinalização viária Operacional Cadastro de vigilância sanitária Controle da arborização urbana Acompanhamento de obras públicas Controle e fiscalização dos lançamentos de efluentes sanitários Roteirização / roteamento Determinação de rotas para a coleta de lixo Projeto de expansão de rede de esgotamento pluvial Geração de plantas de valores Acompanhamento de endemias Avaliação das diretrizes e normas para uso e ocupação do solo urbano e classificação viária Delimitação de áreas sujeitas a inundações Gerenciamento de bacias hidrográficas, preservação de mananciais e fundos de vale Registro e controle de poluição Análises e gerenciamento do transporte coletivo municipal Análise de acesso da população aos equipamentos urbanos Preservação do patrimônio histórico Análise de acidentes de trânsito Gerencial Diretrizes viárias Diretrizes para novos loteamentos Estudos da distribuição e abrangência de equipamentos sociais urbanos Gerenciamento de áreas verdes e de preservação ambiental Controle de doenças transmissíveis Cobertura vegetal Administração de áreas de risco diversas: risco geológico, de inundação, da saúde/sanitário, social Geração de mapas temáticos: padrão de edificação, pavimentação de ruas Definição de áreas para depósitos de lixo e aterros sanitários Identificação dos locais com maior índice de acidentes de trânsito Reestruturação do trânsito Análises da evolução da ocupação urbana e política de vazios urbanos Estudos do uso do solo e eficiência do sistema viário Análise de aspectos demográficos Estratégico Atualização do plano diretor da cidade Monitoramento do índice de qualidade de vida Planejamento de expansão de infraestrutura Acompanhamento do índice de satisfação da população por área Fonte: Adaptado de Ferrari, 1997.

39 Aplicabilidade de SIG na coleta e no transporte de resíduos De acordo com Raia Jr. e Silva (1998), a utilização do SIG pelos profissionais de planejamento e operação de sistemas de transporte, cada vez mais tem aumentado, devido a sua grande utilidade, principalmente quando se trata de relacionar atributos de pessoas, edifícios, redes, sistemas e serviços geograficamente referenciados. Assim, considera-se a denominação de SIG-T para caracterizar a adaptação da ferramenta SIG para objetivos específicos em transporte. O Sistema de Informação Geográfica para Transportes, que incorporam, além das funções básicas de um SIG, rotinas específicas para soluções de problemas de logística, de pesquisa operacional e transportes em geral. Essas rotinas resolvem, por exemplo, diversos tipos de problemas de roteirização e programação de veículos e auxiliam na elaboração das rotas, tanto na forma de relatórios quanto na forma gráfica. Existem diversas aplicações do SIG-T. Entre elas, segundo Brasileiro e Lacerda (2002) pode-se citar o transporte coletivo urbano, rodoviário, de carga, coleta de lixo e na Engenharia de Tráfego. Brasileiro e Lacerda (2002, p. 5) também afirmam que: o uso do SIG em programas de gerenciamento de resíduos sólidos tem sido o novo foco de estudo dos pesquisadores operacionais. Devido às variações espaciais e temporais sobre os fatores sociais, econômicos e regionais, os programas de gerenciamento de resíduos sólidos têm se reorganizado frequentemente. O custo de coleta dos resíduos representa uma grande parte do gasto municipal no gerenciamento de resíduos sólidos, e assim, a otimização do serviço de coleta pode gerar grande economia. A aplicação do SIG vem se difundindo entre os gestores da limpeza pública, principalmente em sistemas roteadores e de programação de veículo. Já que o SIG possibilita a geração de informações confiáveis, que auxiliem à

40 39 tomada de decisão seja por identificação dos dados de campo, planejamento, dimensionamento ou pelo monitoramento dos serviços prestados (Braga et. al, 2008). 2.3 Sistema de Posicionamento Global GPS O GPS, sistema de radionavegação, compreende um conjunto de satélite artificiais na órbita da Terra, utilizados para determinar a posição tridimensional(latitude, longitude e altitude), velocidade de deslocamento, distância percorrida e tempo, além de outras informações, de quaisquer objeto, usando para isto um sistema de referência conhecido como World Geodesic System (WGS-84) (CARBAJAL, 2008). Segundo Tolentino (2003), o GPS é um sistema de posicionamento global via satélite, desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, inicialmente foi elaborado para à aplicação no mundo militar e o nome originou-se da sigla do projeto militar norte-americano Navstar GPS (Navigation satellite timing ranging global positioning system), criado em O sistema foi desenvolvido a partir da Segunda Guerra Mundial, quando desenvolveu-se a capacidade de medir lapsos de tempo entre a emissão e recepção de ondas de rádio, o que permitiu a criação do Radar (Radio detection and ranging). Em 1980, o sistema de posicionamento global foi liberado para o uso civil, por uma decisão do então presidente dos EUA Ronald Reagan. Nessa época, para resguardar a segurança do país, o Departamento de Defesa dos EUA implantou um erro artificial no sistema, chamado disponibilidade seletiva para o uso civil. Os receptores GPS militares ficaram com precisão de um metro e os de uso civil, de aproximadamente 100 metros. O desenvolvimento constante do sistema permitiu ao Departamento de Defesa dos EUA inserir erros no sinal do GPS onde e quando os interesses americanos exigissem. Isso proporcionou o cancelamento do erro de disponibilidade seletiva por um decreto do então presidente Bill Clinton. Assim, o erro na localização dos

41 40 receptores GPS de uso civil passou para a faixa dos cinco a dez metros(g.p.s.,2010). Somente em 1985 foi iniciada a produção de aparelhos GPS e foi finalizada a rede de satélites. Na configuração atual a rede está composta por vinte e oito(28) satélites, dos quais (24) estão operando e (4) são de reserva(carbajal, 2008). O sistema de posicionamento global possui dentre suas principais funcionalidades, uma enorme capacidade de integração com outros sistemas, principalmente, com os Sistemas de Informação Geográfica, produzindo através desta relação mapas digitais em tempo real com alta precisão. Contudo, o GPS, por ser responsável pela coleta dos dados, torna-se o ponto chave para a junção dos dois sistema (BERNARDI e LANDIM, 2002). De acordo com Carbajal (2008), existem um grande número de empresas que precisam deste sistema, a maioria delas como Geographic Information System (GIS), já que, são diversas suas aplicações: posicionamento (latitude, longitude e altitude), sistemas de transportes e logística, monitoramento estrutural, automatização, aviação geral e comercial, navegação marítima, etc. Segundo Tolentino (2003), os receptores GPS podem ser do tipo simples e portáteis, do tamanho de telefones celulares, ou os mais sofisticados, que equipam os carros modernos e aqueles mais específicos com computadores de bordo em aviões e navios. O GPS, mais do que indicar a localização de um ponto do globo terrestre, definidas a partir de coordenadas geográficas, de acordo com G.P.S. (2010) pode também fornecer outras informações ao usuário, como listadas a seguir: velocidade de deslocamento; velocidade média desde o início do deslocamento; velocidade máxima desde o início do deslocamento; direção do deslocamento ou proa; o rumo que se deve manter para chegar ao destino; a direção angular entre sua localização e o destino hora de data com precisão de relógio atômico

42 41 tempo de viagem desde o início do deslocamento; distância percorrida desde o início do deslocamento, etc. O sistema direcional do receptor GPS pode ser aplicado em transportes, utilizando-se as funções Route (rota) e/ou Track log. A seguir, são descritas as características e aplicações destas funções, segundo G.P.S. (2010): waypoint (WPT): Um waypoint é um ponto de navegação registrado no receptor GPS através de sua latitude e longitude, ou seja, é um endereço geográfico. O receptor GPS, quando em deslocamento, coleciona automaticamente uma sequencia de waypoints dos locais por onde passa e reposiciona-se a cada segundo. Assim, essas sequencias de posições permitem estabelecer a direção de deslocamento. route (RTE): Chama-se route (rota) ao conjunto de waypoints predefinidos que formam um trajeto a ser seguido para se chegar a um ponto-destino, isto é, um curso planejado de viagem definido por uma sequencia de pontos. A função route do GPS é importante porque permite que o receptor guie o usuário do primeiro ponto ao próximo e assim sucessivamente até o destino. track log: No deslocamento através da rota, o GPS traça (ou plota) o caminho real percorrido entre os pontos. Esse recurso é conhecido como track log e significa um traçado do caminho real ou possível que pode ser executado por sobre uma rota anteriormente definida ou existente. Os waypoints pertencentes a um traçado são denominados trackpoints. Sempre que habilitado, o marcador de percurso inicia a memorização e o traçado do deslocamento efetuado pelo usuário com o receptor, que pode ser armazenado e transferido para um computador e até mesmo disponibilizado na Internet, por exemplo. Este recurso é ideal para o mapeamento de rotas existentes, como rotas de coleta de resíduos ou de transporte escolar. track back: o GPS grava em sua memória o deslocamento, permitindo retraçar o caminho de volta ao ponto de partida, ou seja, refazer o caminho de retorno em cima do traçado original. Esse recurso, conhecido como track back, é fundamental para o uso em barcos, trekkings e expedições off-road.

43 42 A utilização destas funções depende dos objetivos que se pretende alcançar. Por exemplo, para o mapeamento de rotas, com a finalidade de se obter os dados relativos aos percursos, como distâncias percorridas, tempos e velocidades de deslocamento, utiliza-se a função Track log do receptor GPS. Esta função armazena pontos em intervalos de tempo definidos pelo usuário e com isso traça a rota percorrida. A seguir, transferem-se estes dados para o software específico para o tratamento destas informações, como o GPS TrackMaker, onde é possível obter os indicadores da rota percorrida, bem como inserir informações dos percursos e alterar configurações do desenho. Com isso, pode-se exportar as rotas para programas de manipulação de dados georreferenciados, como o ArcGis, TransCAD.

44 Conclusão Como visto no transcorrer do capítulo, a coleta e transporte dos resíduos sólidos torna-se mais complexa com o passar dos tempos, originando assim, um aumento da preocupação com o desenvolvimento tecnológico do setor. Neste contexto, o sistema de posicionamento global e os sistemas de informação geográfica são considerados ferramentas que proporcionam melhorias em sistemas que envolvem elementos geográficos e que necessitam de um alto nível de manipulação de dados. Assim, por apresentar estas características, o sistema de coleta e transporte dos resíduos sólidos requer da sua aplicabilidade para uma melhor operacionalização das atividades, conseguintemente, redução dos custos da empresa e um aumento no nível do serviço prestado. Portanto, neste capítulo, foram expostas as particularidades do setor, abrangendo, desde a geração dos resíduos até a destinação final coleta e transporte. Além disso, foi demonstrada a importância do uso dos sistemas de informação geográfica nas tomadas de decisões.

45 44 3. METODOLOGIA Neste capítulo, será demonstrado detalhadamente o campo de atuação da pesquisa, o tipo e a sua natureza. Também será descrito como foram coletados, tratados e analisados todos os dados pertinentes ao estudo. Para o desenvolvimento da pesquisa e o alcance dos objetivos almejados, tornou-se necessária a divisão da mesma em três etapas. Na primeira etapa, ocorreu a visita à empresa e o estudo dos processos que ela atualmente executa para o serviço de coleta e transporte dos resíduos na cidade de Petrolina. Na segunda etapa, foi realizado um levantamento bibliográfico, através de livros, dissertações, teses, monografias artigos científicos e publicações em revistas especializadas. Finalmente, na terceira etapa, foram realizadas as análises através da utilização do SIG. Para isso, foi necessária a criação de uma base de dados georreferenciada para a cidade de Petrolina, o que será pormenorizado no item Campo de Atuação A pesquisa foi realizada em uma empresa que se encontra no setor terciário da economia, onde estão contemplados os prestadores de serviços, localizada na cidade de Petrolina/PE, que está situada na região do vale do São Francisco e é constituída por 16 distritos, são eles: Sede, Curral Queimado, Rajada, povoados de Cristália, Nova Descoberta, Tapera, Izacolândia, Pedrinhas, Uruás, Lagoa dos Carneiros, Caatinguinha, Caititú, Cruz de Salinas, Pau Ferro, Atalho e Aranzel. Totalizando assim, uma área de aproximadamente km 2. A Figura 9, mostra o mapa da cidade de Petrolina, distrito sede, de onde foi retirado o setor para o estudo de caso.

46 45 Figura 9: Mapa da cidade de Petrolina. A empresa em estudo, a Construtora Venâncio, atuante no mercado da construção civil, inovou seus empreendimentos abrangendo diversas áreas, tendo como destaque, o serviço de limpeza urbana. Com isso, tornou-se responsável pela coleta de lixo domiciliar da cidade de Petrolina/PE a partir do ano de Para a realização do serviço de coleta e transporte dos resíduos sólidos domiciliares no distrito Sede, necessitou-se a divisão do mesmo em 20 setores, como exposto no anexo 1. Para o desenvolvimento da pesquisa, buscou-se a análise em um destes setores. O estudo de caso foi realizado no setor 1, pois ele tem representatividade tanto em distância percorrida, em torno de 830 Km/mês, quanto em quantidade de lixo coletada, aproximadamente 260 toneladas/mês, além disso, constitui-se de bairros com infraestrutura adequada para a prestação do serviço e a realização do estudo. 3.2 Tipo e Natureza da Pesquisa Segundo Vergara (1997), o presente estudo se classifica, quanto aos fins, em uma pesquisa aplicada explicativa, já que o objetivo foi solucionar um

47 46 problema concreto, existente na organização, e explicar como o fenômeno foi influenciado por determinados fatores e quais as consequências impactantes no sistema. E quanto aos meios de investigação, em um estudo de caso e de laboratório, pois a pesquisa foi realizada em uma empresa, Construtora Venâncio, e tornou-se necessária a utilização de ferramentas computacionais para a realização de simulações com software especializado. 3.3 Coleta de Dados Foram realizadas visitas à empresa, onde foram obtidos os seguintes dados: serviços prestados (coleta e varrição); tamanho e composição da frota e da equipe de coleta; divisão dos setores de coleta; distâncias percorridas e quantidade de lixo coletado em cada setor de coleta; A Tabela 2 demonstra o tamanho e a composição da frota, que atualmente realiza o serviço de coleta e transporte na cidade de Petrolina. Tabela 2: Tamanho e composição da frota. Tamanho e composição da frota Quantidade de caminhões Capacidade por caminhão Total 8 - O anexo 1 apresenta a divisão atual dos setores na cidade, e a Tabela 3 mostra os dados referentes a cada setor do distrito Sede.

48 47 Tabela 3: Quantidade de resíduo e distância percorrida por mês em cada setor. SETORES QUANTIDADE DE DISTÂNCIA RESÍDUO (Ton./mês) PERCORRIDA (Km/mês) Total Contudo, além dos dados operacionais coletados na empresa, o setor 1 foi totalmente percorrido, para que se pudesse visualizar o itinerário(percurso) seguido pelo caminhão, com auxílio do GPS. A Figura 10 mostra o percurso realizado no setor 1, obtido com o auxílio do GPS e transposto para o software TrackMaker.

49 48 Figura 10: Percurso realizado no setor 1. Posteriormente, foi coletado o mapa, no formato digital, da cidade na secretaria de obras. Para que se pudesse utilizar os algoritmos de roteirização do SIG, foi necessário migrar o mapa digital, da cidade de Petrolina, no formato CAD, para o formato georreferenciado utilizado pelo sistema. Inicialmente, somente o desenho das quadras da cidade foi convertido de.dwg para.shp (shapefile), com o objetivo de servir como base para a digitalização dos eixos das ruas que iriam compor a rede lógica a ser manipulada no SIG. Conseguintemente, utilizando o software ArcGIS, foi criada uma base georreferenciada contendo os eixos das ruas da cidade de Petrolina e o banco de dados necessário para o estudo. A Figura 11 mostra o mapa da cidade de Petrolina no software ArcGis, contendo as quadras, os eixos das ruas (setas) e o banco de dados.

50 49 Figura 11: Mapa da cidade de Petrolina no software ArcGis, contendo as quadras, os eixos das ruas (setas) e o banco de dados. No entanto, o software ArcGIS foi utilizado somente na construção da base, pois, para a realização de análises específicas da área de transporte, o TransCAD, que é um Sistema de Informação Geográfica para Transporte (SIG- T), possui ferramentas (algoritmos) mais adequadas. Por exemplo, o TransCAD possui a ferramenta Solid Waste Collection Routing Roteirização da Coleta de Resíduos Sólidos, que permite a roteirização de caminhões de coleta de lixo, levando em consideração a topologia de uma rede de transporte. Foi então realizada a migração da base de eixos das ruas do formato.shp para o formato nativo do TransCAD. A Figura 12 mostra o mapa de Petrolina no software TransCAD.

51 50 Figura 12: Mapa de Petrolina no software TransCAD. Para a utilização do algoritmo do software TransCAD, tornou-se necessária a inserção das informações, relevantes à pesquisa, no seu banco de dados. A Figura 13 apresenta o banco de dados criado, onde cada linha da tabela está relacionada a um link no mapa. Figura 13: Banco de dados do software TransCAD.

52 51 A seguir são apresentados os campos que compõe o banco de dados e suas respectivas configurações. Os campos composto por AB ou BA, entendese que o percurso possui dois tipos de dados, um para ida e outro para volta. ID: número de identificação dos links. Length: indica o comprimento da via. Dir: indica a direção do fluxo em cada arco = 1, indica que o sentido do fluxo coincide com a direção topológica do arco (sentido em que o arco foi desenhado); = -1, indica que o sentido de fluxo é contrário à direção topológica do arco; = 0, indica que a via é de mão dupla. StreetName: mostrar o nome das ruas. AB/BA_Speed: indica a velocidade do caminhão na via. AB/BA_Stops: indica a quantidade de paradas (stops) realizadas pelo caminhão ao percorrer a via. AB/BA_Service_Time: O Service Time foi configurado como o custo de deslocamento nos arcos quando está prestando o serviço (nos arcos); este custo foi configurado como o tempo de deslocamento em função da velocidade de deslocamento; Velocidade no arco durante a coleta: 6 km/h (valor médio praticado pela equipe de coleta de lixo. Tempo = Percurso Velocidade Service_Time = Lenght Onde: Service Time = tempo, em horas; Velocidade = 6 km/h ou m/h; Percurso = Comprimento do Arco (Length), em metros. AB/BA_Deadhead_Time: O Deadhead Time foi configurado como o custo de deslocamento nos arcos quando não estiver prestando o serviço; este custo foi configurado com base no tempo e velocidade de deslocamento;

53 52 Velocidade no arco quando não está realizando a coleta: 40 km/h (velocidade máxima indicada nos trechos, sem distinção se é via de mão única, mão dupla ou de duas faixas de rolamento); Onde: Tempo = Percurso Velocidade Deadhead Time = tempo, em horas; Deadhead_Time = Lenght Velocidade = 40 km/h ou m/h; Percurso = Comprimento do Arco (Length), em metros. AB/BA_Workload: indica a quantidade de resíduos coletado na via. ServiceType: = 1 indica que ambos os lados da rua (arco) podem ser servidos em uma única passagem do caminhão; = 2 indica que a rua ou avenida (arcos) deve ser servida em cada direção separadamente. AB/BA_Subzone: indica a divisão dos setores Total Workload: Somas do AB/BA_Workload. District: Numerar cada arco para cada distrito (setor) a que pertence; Por exemplo, se tiver somente um distrito é igual a 1; Se tiver dois distritos é igual 1 para o distrito 1, igual a 2 para o distrito 2, e assim por diante. Após a configuração da malha viária da área do estudo, a conexão de todos os arcos da rede foi testada com a opção Tools Map Editing Check Line Layer Connectivity. Confirmando assim a funcionalidade da rede quanto às suas ligações. Por fim, o software TransCAD forneceu o relatório, apresentado no anexo 2, obtidos através das diversas simulações, contendo as informações necessárias para fundamentar a avaliação do sistema, com observância maior para o setor 1. A Figura 14 mostra a rota(itinerário) proposto pelo software para a prestação do serviço no setor 1.

54 53 Figura 14: Rota do setor 1, proposto pelo TransCAD. Os dados obtidos através das simulações realizadas com software TransCAD para o setor 1, foram tabulados e analisados no item posterior. 3.4 Tratamento e Análise dos Dados Considerando a natureza da pesquisa, os dados foram analisados e tratados quantitativamente, pois a pesquisa tem caráter quantitativo, sendo assim, foram interpretados de forma que possa auxiliar num planejamento gerencial. Com isso, os resultados obtidos com a emissão dos relatórios pelo software, foram expostos em tabelas para serem analisados e comparados com os da situação atual, como por exemplo, distância percorrida pelos caminhões de coleta. Para analisarmos os resultados obtidos, tornou-se necessária a divisão do estudo em duas etapas. A primeira refere-se ao percurso morto (distância percorrida da garagem ao setor, do setor ao aterro), ou seja, o caminhão não realiza coleta durante percurso e a segunda etapa é a do percurso vivo, compreende a distância percorrida dentro do setor, portanto, realiza a coleta. A Tabela 4 e a

55 54 Tabela 5 mostram as distâncias diária percorrida pelo caminhão em cada setor do distrito Sede. Tabela 4: Distâncias percorridas pelo caminhões em cada setor. SETORES PERCURSOS Vivo diário em Km 34,16 32,16 21,16 30,5 28,66 27,66 30, ,33 42 Morto diário em Km 38,08 39,5 29,83 34,49 12,66 32, , ,83 Total diário 72,24 71,66 50,99 64,99 41,32 59,82 41,66 66,5 61,33 73,83 Viagens diária ao aterro Tabela 5: Continuação da Tabela 4. SETORES PERCURSOS Vivo diário em Km 27 19,5 28,16 26,33 23,66 22,83 24,16 29,83 29,83 22,83 Morto diário em Km 24,16 32,83 32,83 23,16 42,66 28,5 29,16 25,83 25,83 20,99 Total diário 51,16 52,33 60,99 49,49 66,32 51,33 53,32 55,66 55,66 43,82 Viagens diária ao aterro Com isso, vale ressaltar que o estudo foi realizado no setor 1. A Tabela 6 destaca as distâncias médias percorrida atualmente no setor em estudo. Estes dados serviram para fundamentar a análise após a realização da simulação. Tabela 6: Distância percorrida no setor 1. Situação atual Setor 1 Percurso Distância Km/dia Garagem -Setor 10 Aterro - Garagem 2 Setor 34 Setor - Aterro 27 Total 73 Com observância nos dados coletados e no itinerário realizado pelo caminhão no setor 1, elementos capturados pelo GPS e observados na empresa, pode se chegar a avaliação da contribuição fornecida pelo uso do GPS e do SIG. Todos os resultados obtidos estão expostos no Capítulo 4.

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57 56 4. ANÁLISE DE RESULTADOS Os resultados obtidos através da aplicação do software TransCAD, serão expressos nesse capítulo. 4.1 Aplicação do Software Com à aplicação das ferramentas proposta pelo estudo no setor 1, observou-se a equivalência entre os dados reais, coletados com o auxilio do GPS e na empresa, com os dados obtidos através da simulação realizada pelo software. A Tabela 7 mostra as distâncias médias diárias percorridas pelo caminhão no setor 1, após a realização das simulações no software. Tabela 7: Distância diária percorrida pelo caminhão no setor 1, proposta pelo software. Situação Software Setor 1 Percurso Distância Km/dia Garagem -Setor 10 Aterro - Garagem 2 Setor 36 Setor - Aterro 27 Total 75 Devido a infraestrutura da cidade o percurso morto, ou seja, o qual o caminhão não realiza coleta, ficou inalterado. Já o percurso vivo, mostrou-se adequado para a realidade, como demonstrado pela Tabela 7. No entanto, a distância percorrida encontrada pelo software foi equiparada à percorrida atualmente. Pode se chegar a conclusão que, a empresa pesquisada, encontra-se trabalhando de maneira otimizada no setor 1. A Figura 15 e a Figura 16 mostram o percurso realizado pelo TransCAD nos dois (2) bairros que constituem o setor estudado.

58 57 Figura 15: Bairro Cohab Massagano IV setor 1. Figura 16: Bairro Cosme e Damião setor 1. As informações referentes aos itinerários demonstrado pelas Figura 15 e Figura 16 estão detalhados no relatório exposto no anexo 2. Em vista o estudo de caso, a utilização do TransCAD facilita o processo de divisão dos setores, definição do itinerário, cálculos das distâncias percorridas. Também, possibilita à avaliação com diversos cenários.