APLICAÇÃO DE REUSO DE ÁGUAS CINZA EM RESIDÊNCIAS UNIFAMILIAR WATER REUSE APPLICATION IN UNIFAMILIAR GREY RESIDENCES

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1 APLICAÇÃO DE REUSO DE ÁGUAS CINZA EM RESIDÊNCIAS UNIFAMILIAR WATER REUSE APPLICATION IN UNIFAMILIAR GREY RESIDENCES Marco Antonio Rossi 1, Mariana Cintra Elias 2 Abstract This research aims to present sustainability issues with the reuse of gray water. More precisely the water reuse used in sanitary bowl of a small-family residence lower financial income. Is adopted the appropriate technology to improve the financial cost of questions for the final project. The methodology was qualitative and quantitative with applicability in low financial cost building project. The search result is a building project with presentation of the total cost for the possible viability of a gray water recycling system in single-family residence. Index Terms sustainability, water reuse, architectural design, social health. INTRODUÇÃO A água é indiscutivelmente um recurso natural importante para o desenvolvimento, para a sobrevivência e ainda, está ligada à própria história da humanidade. A promoção de atividades como desenvolvimento de fontes alternativas para abastecimento de água, ainda o reuso de águas residuárias, a recarga artificial de aquíferos, o aproveitamento de águas de chuva, entre outros são algumas das alternativas. Nas instalações prediais, a detecção de vazamentos na rede deve ser analisada desde a entrada da água no cavalete até os produtos instalados. Segundo a Agência Nacional de Águas (ANA), 40% da água retirada no país são desperdiçadas. De acordo com a ANA, são retirados dos rios e do subsolo no Brasil 840 mil litros de água a cada segundo. Ao dividir esse número pela população de 188,7 milhões de brasileiros, chega-se à conclusão de que cada habitante consumiria, em média, 384 litros por dia. Isso é no mínimo preocupante, pois são muitos litros de água para muita gente. Então, porque não pensar em reuso da água potável para lugares em que não é necessária potável? Quanto ao reuso de águas residuárias existe a possibilidade de utilização de águas cinza. Considera-se águas cinza aquelas derivadas dos chuveiros, lavatórios de banheiro, banheiras, tanques, máquinas de lavar roupas e lavagem de autos, sejam de uso doméstico ou comercial. O reuso da água traz benefícios para quem o utiliza e para toda a sociedade, isso pode se dizer que é uma preocupação com a sustentabilidade natural. O reuso de águas cinza são apresentados em projetos diversos, sendo que para o uso em residências de pessoas de baixo recurso financeiros entende-se que seria necessária a tecnologia apropriada. O objetivo principal desta pesquisa é fazer com que a aluna bolsista e pesquisadora do curso de Engenharia Civil pesquise e aprenda a considerar em futuros projetos a desenvolver possibilidades de empregar a sustentabilidade no mundo em que vivemos. Para tanto, neste estudo de caso serão aplicados os conhecimentos investigativos sobre o reuso de águas cinza e seus métodos de aplicabilidade e a possível viabilidade em residências unifamiliar de baixo custo financeiro. Após, apresentar qual ou quais os melhores projetos de reuso de águas cinza visando a tecnologia apropriada. METODOLOGIA Partindo do pressuposto da pesquisa, a qual os preços consultados serão verídicos e confiáveis. E que os procedimentos técnicos serão coletados em artigos científicos com auxilio de normas técnicas, que seguem: NBR 7229/93 Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos. NBR 13969/97 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. NBR 5626/98 Instalação predial de água fria. E outras normas que se fizerem necessárias para verificação desta pesquisa. A delimitação da pesquisa será em uma casa residencial unifamiliar para até cinco pessoas com baixa renda familiar. Serão coletadas águas cinza, ou seja, somente dos lavatórios, do banho e da máquina de lavar roupa. Não considerando coleta da água da bacia sanitária nem da pia da cozinha por considerar água negra. As etapas metodológicas serão: pesquisa bibliográfica, projeto do sistema, dimensionamento do sistema, avaliação de custos e de manutenção, crítica fundamentada do projeto, considerações finais. 1 Marco Antonio Rossi, Professor Doutor, Universidade Estadual Paulista UNESP Av. Luiz E. C. Coube, 1401, Bauru / SP, mrossi@faac.unesp.br 2 Mariana Cintra Elias, Graduanda em Engenharia Civil, Universidade Estadual Paulista UNESP Av. Luiz E. C. Coube, 1401, Bauru / SP, ra @feb.unesp.br DOI /SHEWC

2 DESENVOLVIMENTO O primeiro passo a fim de verificar a viabilidade de implementação de um sistema de reuso de águas cinza em uma residência unifamiliar de baixa renda é avaliar o perfil de consumo de água da população. Conhecendo-se este perfil é possível analisar se a água consumida pelo chuveiro, lavatório do banheiro e da máquina de lavar roupas, e que serão captadas para reuso, é suficiente para suprir a demanda da bacia sanitária, como proposto. Segundo Gonçalves (2009) O conhecimento do perfil do consumo tem importância central, pois descreve o quadro abrangente sobre o qual poderá ser elaborado um programa de gerenciamento da água e energia do edifício, permitindo o estabelecimento de ações racionalizadas visando à máxima conservação, segundo uma visão sistêmica. Inicialmente, foi realizada uma pesquisa bibliográfica com finalidade de descobrir estudos que demostrassem o percentual de água gasto, pelos equipamentos citados, em relação ao total de água consumida em uma residência. No Quadro 1 estão apresentados os valores encontrados por tipo de uso e porcentagem. TABELA 1 ESTIMATIVAS DE CONSUMO RESIDENCIAL DE ÁGUA POTÁVEL diversos fatores, como, por exemplo, frequência de uso dos aparelhos, quantidade de moradores da residência e hábitos de higiene. Logo, a fim de se obter um padrão para o consumo de água potável nas residências brasileiras, levando em consideração os diversos fatores que influenciam estes dados e o risco de generalização, o Gráfico 1 apresenta uma distribuição geral para tal consumo. Os valores foram obtidos através de uma média aritmética dos dados das pesquisas apresentadas anteriormente, excluindo-se a pesquisa da AWWA, por se tratar de hábitos norteamericanos. GRÁFICO 1 DISTRIBUIÇÃO GERAL DE CONSUMO DE ÁGUA POTÁVEL NO BRASIL. Fontes: (I) USP, 1999; (II) IPT/PNCDA, 2007; (III) DECA, 2005; (IV) ROCHA, 1999; (V) BARRETO, 2008; (VI) AWWA - American Water Works Association apud BARRETO, Nos estudos (II) e (IV), realizados pelo Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água (PNCDA) do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) (apud May, 2009) e pela pesquisa de Rocha em 1999 (apud Barreto, 2008), respectivamente, foram utilizados apenas caixas acopladas, mais econômicas do que as convencionais, com capacidade de 6 a 8 litros por descarga. Logo, os dados de consumo para chuveiro e bacia sanitária destes dois estudos são muito semelhantes, sendo o do aparelho de descarga muito inferior comparado aos outros trabalhos. Deve-se notar que as porcentagens dos estudos (V) e (VI), realizados, respectivamente, por Barreto em 2008 e pela American Water Works Association (apud Barreto 2008), não somam 100% pois alguns dados não interessantes para este trabalho foram ignorados, tais como os gastos da banheira, vazamentos e outros usos. Ao observar os dados coletados, é possível perceber uma notável diferença entre os valores. Esta divergência deve-se ao fato de os estudos terem sido feitos em locais e épocas distintas, com diferenças culturais, sociais e econômicas e por se tratar de dados que podem variar de acordo com Considerando que o volume diário médio de consumo de água por pessoa no Brasil é de 162,6 L/pessoa, segundo o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS, 2011) e 813 L para uma casa com 5 pessoas podem ser realizados os seguintes cálculos: Chuveiro - vazão mínima de um chuveiro: 0,05L/s (NBR 12089). Considerando uma residência com 5 pessoas e que cada uma delas toma 1 banho por dia de, aproximadamente, 10 minutos (600 segundos): - volume total consumido no chuveiro: 5 banhos x (0,05 L/s x 600s) = 150 L. Porcentagem do total: 18,5%. Lavatório - vazão média de uma torneira: 0,157 L/s (Brow, 1984; Caldwell, 1984 apud May, 2009). Considerando uma residência com 5 pessoas e que cada uma delas utiliza a torneira 2,25 minutos (135 s) por dia (Brow, 1984; Caldwell, 1984 apud May, 2009): - volume total consumido em um lavatório: 5 x (0,157 L/s x 135 s) = 106 L. Porcentagem do total: 13%. Máquina de lavar roupas - volume de água gasto a cada ciclo da máquina: 179,5 L (Brow, 1984; Caldwell, 1984 apud May, 2009). Considerando uma residência com 5 pessoas e que cada uma delas utiliza a máquina de lavar 0,25 vezes por dia (Brow, 1984; Caldwell, 1984 apud May, 2009): - volume total consumido por uma máquina de lavar: 5 x (179,5L x 0,25) = 44,9L. Porcentagem do total: 5,5%. Comparando os dados obtidos através dos cálculos e da pesquisa bibliográfica, pode-se observar uma divergência no consumo médio do chuveiro. Esta diferença deve-se ao fato de que a quantidade de água consumida em uma residência 121

3 depende de uma série de fatores, tanto climáticos e econômicos, quanto sociais e culturais, causando diversidades nos perfis de consumo. Entretanto, analisando todos os dados, pode-se concluir que se somando o volume de água consumida pelo chuveiro, lavatório e máquina de lavar roupas, este ultrapassa o consumido pela bacia sanitária. Logo, a produção de águas cinza é suficiente para cobrir a demanda e o reuso pode ser realizado levando-se em consideração esta análise quantitativa. Em entrevista in loco com a química Giselda Passos Giafeereis diretora do serviço de tratamento de esgoto do DAE (Departamento de Água e Esgoto de Bauru) foi discutida que o DAE ainda não realiza tratamento de água de reuso e que para definir o tratamento necessário às águas cinza, deve-se, buscar na legislação apropriada. A Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (2005, p. 51) estabelece exigências mínimas para o uso da água não potável em descargas de bacia sanitária tais como: não deve apresentar mal-cheiro; não deve ser abrasiva; não deve manchar superfícies; não deve deteriorar os metais sanitários; não deve propiciar infecções ou a contaminação por vírus ou bactérias prejudiciais à saúde humana. Levando em consideração que a água de reuso será utilizada em descargas de bacia sanitária, as exigências mínimas para tal, apresentadas anteriormente, e as diversas formas de tratamento presentes na literatura, buscou-se encontrar a tecnologia apropriada para estabelecer o sistema de tratamento mais viável para o reuso de águas cinza. Portanto, neste projeto, as águas cinza recolhidas do chuveiro, do lavatório do banheiro e da máquina de lavar roupas devem passar por duas etapas de tratamento: a filtração, a fim de realizar a separação sólido/líquido e a desinfecção, com o intuito de tratar biologicamente a água. Assim, o volume deve ser encaminhado, primeiramente, a um filtro areado que consiste em um equipamento contendo uma camada de areia, sendo capaz de reter as partículas sólidas presentes na água. Em seguida, este volume é destinado a um reservatório de desinfecção em que a cloração da água é realizada, visando eliminar possíveis microrganismos patogênicos e contaminantes. Logo, a água já tratada e pronta para reuso é encaminhada à descarga do vaso sanitário, através de um motor-bomba ou pela própria gravidade, onde será reaproveitada. Ainda, um sistema de escape, conectado a uma saída para esgoto, foi adicionado ao projeto, para evitar a superlotação dos reservatórios e não danificar os equipamentos. Este sistema consiste um uma tubulação bi ramificada, conectada à água armazenada, contendo um ladrão hidráulico, capaz de eliminar o excesso de água e evitar o trasbordamento, e um ralo associado a um registro para que seja possível realizar o descarte quando necessário e em situações de limpeza do reservatório. A manutenção do sistema necessária é simples, consistindo na troca da pastilha de cloro do clorador (de origem orgânica, semelhante ao usado na desinfecção de piscinas) e limpeza das partículas sólidas retidas no filtro areado, devendo ser realizada, em média, uma vez por mês. Esta frequência tende a variar de acordo com o volume corrente de água e a frequência de utilização dos aparelhos. Tais etapas de tratamento foram escolhidas e combinadas, uma vez que garantem a qualidade da água exigida e apresentam etapas simples e econômicas levando em consideração que o projeto é destinado a uma residência unifamiliar de baixa renda socioeconômica e que se deve buscar a tecnologia mais apropriada para este fim. Foram elaboradas três opções para o tratamento de águas cinza de acordo com a disposição dos equipamentos hidros sanitários na residência em que o sistema de reuso será aplicado, a fim de diversificar a possibilidade de construção e implementação do sistema proposto. Propostas Relevantes O Projeto de reuso de águas cinza I pode ser visualizado na Figura 1, com as instalações hidro sanitárias representadas, que apresenta o volume de águas cinza sendo recolhido, passando pelas etapas de tratamento detalhadas anteriormente e enviadas ao ponto de reuso (descarga da bacia sanitária) por um encanamento contendo um motor bomba. FIGURA 1 PROJETO 1 REUSO DE ÁGUAS CINZA. O Projeto de reuso de águas cinza II pode ser visualizado na Figura 2, em que foi acrescida uma máquina de lavar roupas ao sistema (podendo também ser substituída por um tanque) que contribuirá para a oferta de águas cinza. Considera-se que nem sempre é possível adicionar este equipamento ao sistema, uma vez que depende da disposição da área de serviço na residência e é interessante que os aparelhos envolvidos no sistema de reuso estejam próximos a fim de economizar tubulação. Uma vez que esta condição seja satisfeita, a adição da máquina de lavar roupas é extremamente benéfica, já que contribui com uma água 122

4 pouco contaminada, contendo sabões e poucas partículas sólidas. Do mais, o tratamento físico e químico das águas cinza é semelhante ao primeiro Projeto I. FIGURA 2 PROJETO 2 REUSO DE ÁGUAS CINZA O Projeto de reuso de águas cinza III pode ser vizualizado na Figura 3 e adapta o sistema de tratamento proposto anteriormente à uma residência do tipo sobrado. Neste, as águas cinza são coletadas nos aparelhos do WC 1, que é alimentado com água potável vinda da caixa dágua, e destinadas à uma estação de tratamento que deve ser construída na parte externa da casa. Na estação de tratamento estão agrupadas as duas etapas descritas anteriormente: a filtração através de um filtro areado e a desinfecção através da ação do cloro inserido em um clorador. Em seguida a água já tratada é levada até a caixa de descarga do WC 2, localizado na parte térrea da casa. Este terceiro projeto apresenta a vantagem de não ser necessário a instalação de motor-bomba para levar a água ao destino de reuso, já que a própria gravidade se encarrega disso. Porém, a economia de água proposta por um sistema de reuso não é completa, uma vez que apenas a descarga de um dos banheiros é alimentada com água de reuso. Além disso, o sistema é semelhante ao apresentado no projeto de reuso de águas cinza I, contando também com uma tubulação de escape e diferenciação de cor no encanamento. FIGURA. 3 PROJETO 3 REUSO DE ÁGUAS CINZA Antes de aplicar o reuso de águas cinza em uma residência devem-se considerar os custos do projeto, tanto de instalação quanto de manutenção, para avaliar a viabilidade econômica do mesmo. Para tal, foi realizado um detalhamento e dimensionamento geral dos equipamentos necessários, bem como uma estimativa de preço e custos de instalação. Os resultados estão apresentados no Quadro 1. A pesquisa de preços apresentada foi estimada buscando encontrar informações recentes e equipamentos funcionais e com maior custo-benefício, tendo em vista que se deve buscar a tecnologia apropriada para uma residência unifamiliar de baixa renda financeira. QUADRO 1 DETALHAMENTOS DE EQUIPAMENTOS E ESTIMATIVAS DE PREÇOS. Fontes: 1 Tabela de preços, FDE; 2 Tabela de insumos, SINAPI; Manzanares, 2006; O encanamento pelo qual o volume de água em questão será transportado é composto de tubos de PVC e conexões que apresentam uma estimativa de preço por metro baseada na tabela de preços do FDE Fundação para o Desenvolvimento da Educação do Governo do Estado de São Paulo. O restante dos equipamentos foi reunido em três grupos: sistema de escape, que tem como finalidade bloquear o fluxo de água para manutenção, sendo composto por um ralo cônico de PVC de diâmetro 100 mm, um registro de gaveta de 1 e um sifão flexível de 2, com todos os preços 123

5 retirados da Tabela de insumos da SINAPI - Sistema Nacional de Pesquisa e Índices da Construção Civil; filtro areado, em que as águas cinza passarão por uma camada de areia tendo as partículas sólidas retidas, sendo composto por um reservatório d água de 50L, 0,1 m³ de areia fina e 0,5 m de Manta Bidim, que impedirá que a areia penetre o encanamento; e, finalmente, desinfecção, em que o volume de água, já livre de partículas sólidas, receberá o tratamento químico através da ação do cloro, sendo composto por um reservatório de 250L e um clorador flutuante contendo uma pastilha de cloro orgânico. O custo da mão-de-obra apresentada na tabela foi baseado numa estimativa de abril de 2014 da FDE para a hora de trabalho de um encanador e um ajudante, considerando benefícios sociais e despesas indiretas. Mencionado anteriormente, a manutenção necessária deve ser realizada, em média, uma vez por mês, consistindo na troca da pastilha de cloro e limpeza do sistema, sendo que apenas a primeira apresenta um gasto financeiro significativo. Foram propostos três projetos diferentes de reuso de águas cinza, cujo Quadro 2 apresenta o custo total de cada um deles. QUADRO 2 CUSTOS TOTAIS ESTIMADOS DAS TRÊS PROPOSTAS Logo, realizando os cálculos, a economia por mês da família que utilizar o sistema será de R$6,12 (16,7% de R$36,65) somados à R$13,56 (37% de R$36,65). Portanto, a conta mensal referente aos serviços de água e esgoto passará de R$73,30 para, aproximadamente, R$ 53,62, totalizando uma economia de 26,85%. CONSIDERAÇÕES FINAIS A falta de legislação e regulamentos que tratam do assunto no Brasil foi uma das poucas dificuldades encontradas na pesquisa. Porém, pode-se concluir que a quantidade de água captada em uma residência é suficiente para cobrir a demanda no ponto de reuso, pode-se também encontrar o tratamento adequado para o volume de águas cinza, elaborar um projeto do sistema de reuso, bem como avaliar as despesas e benefícios envolvidos. Assim, todas as etapas puderam ser realizadas dentro do cronograma proposto, sendo apresentado no final um projeto de reuso de águas cinza para uma residência unifamiliar de baixa renda financeira com um sistema viável e tecnologia apropriada pronta para ser aplicada. Vale salientar a importância de um projeto como este, não apenas pela economia financeira que proporciona, mas também pelo desenvolvimento de uma fonte alternativa para o abastecimento de água em uma residência, contribuindo para o problema da escassez e gerando um retorno sustentável para a sociedade. Todo engenheiro civil deveria ter essa preocupação social quanto ao meio ambiente. REFERÊNCIAS Os Projetos I e II não apresentam grandes diferenças em seus custos totais, porém o Projeto II reutiliza água não somente do chuveiro e do lavatório, mas também da máquina de lavar-roupas, o que proporciona maior volume de reaproveitamento. O Projeto III, apesar de apresentar um custo reduzido, abastece apenas uma bacia sanitária com água de reuso, sendo que a outra tem de ser abastecido com água potável, logo o objetivo de fornecer uma fonte alternativa de água não é totalmente satisfeito. Sendo assim, o Projeto II, dentre os três, apresenta-se como o mais viável e completo em termos de quantidade de água reutilizada e sustentabilidade, com um custo total de R$ 1067,00. Apesar de se tratar de um custo elevado para uma família de baixa renda financeira, incentivos e benefícios do governo para custear o projeto podem ser vistos como uma alternativa, isso é somente uma das alternativas. Segundo a Tabela de Tarifas do DAE Departamento de Água e Esgoto publicada no Diário Oficial de Bauru em 19 de junho de 2014, o total a ser pago por uma família com 5 pessoas consumindo 816L por dia (SNIS, 2011), ou 24,39m 3 por mês, é de R$ 73,30, sendo R$36,65 referentes ao consumo de água e os outros R$36,65 ao esgoto. [1] ABNT. NBR 12089: 1991: Chuveiros elétricos - Determinação do consumo de energia elétrica - Método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, [2] ABNT. NBR 13969: 1997: Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Rio de Janeiro: ABNT, [3] BARRETO, D. Perfil do consumo residencial e usos finais da água p, Dissertação (Mestrado em Habitação) Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, São Paulo [4] BROW, 1984; CALDWELL, 1984 apud MAY, Estimativas da Demanda Residencial de Água Potável para Uso Interno nos EUA. New York. [5] DECA. Uso Racional de Água. 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