ANÁLISE DA DESCENTRALIZAÇÃO DE SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS - UMA APLICAÇÃO PARA AS CONDIÇÕES DO DISTRITO FEDERAL

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1 ANÁLISE DA DESCENTRALIZAÇÃO DE SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS - UMA APLICAÇÃO PARA AS CONDIÇÕES DO DISTRITO FEDERAL Raquel de Carvalho Brostel (1) Engenheira Civil Universidade Federal de Viçosa - MG. Trabalhou como chefe da Divisão Técnica e Diretor Adjunto do Serviço Autônomo de Água e Esgotos de Viçosa - MG. Atualmente é coordenadora de projetos da Área Centro na Superintendência de Projetos FOTO e Obras de Esgotos da CAESB. Antônio Luís Harada Engenheiro Civil Universidade de Brasília - DF. Especialização em Engenharia Sanitária , Loughbourogh, Inglaterra. Atualmente é coordenador de Apoio Técnico da Superintendência de Projetos e Obras de Esgotos da CAESB. Endereço (1) : SQS Bloco J - apt o Asa Sul - Brasília - DF - CEP: Brasil - Tel: (061) RESUMO Por meio de planilhas eletrônicas e de custos obtidos em projetos o obras no Distrito Federal, buscou-se verificar se as atuais tendências a descentralização de sistemas de tratamento de esgotos apresentariam vantagens econômicas, aplicadas às localidades de Recanto das Emas e Santa Maria. Nestes estudos, verificou-se que os custos operacionais e de implantação considerados apontam vantagens econômicas de um sistema centralizado, com menos número de estações. PALAVRAS-CHAVE: Descentralização, Esgoto, Interceptores, Tratamento, Custos. INTRODUÇÃO O crescimento acelerado do Distrito Federal nesta última década, gerou a necessidade de se estudar de forma genérica, as alternativas para o sistema de esgotamento sanitário das localidades criadas para assentamento das populações de baixa renda. Considerando as tendências atuais de descentralização das unidades de tratamento de esgotos, conforme previsto nos sistemas condominiais, frente aos elevados custos verificados pela área de operação e manutenção de unidades operacionais de esgotos, procurou-se buscar uma metodologia que permitisse uma avaliação simplificada e rápida de lay-outs de sistema de esgotos que variassem de uma à diversas estações de tratamento. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 831

2 Esta avaliação foi possível e bastante viável, principalmente pelas características peculiares observadas nas cidades do Distrito Federal, tais como a disposição, forma e topografia, além da disponibilidade de área e de corpos receptores nas proximidades destas localidades, permitindo a implantação de estações de baixo custo. Como ferramenta de avaliação das alternativas, utilizou-se de planilhas eletrônicas concebidas para a resolução do problema, onde pode-se obter um custo comparativo entre as alternativas de um determinado sistema a partir dos custos de interceptação e de tratamento a medida que se aumenta a descentralização do sistema. Os parâmetros determinantes deste processo são: população, custos de implantação das unidades, custos de operação e manutenção das unidades, custo de transporte dos efluentes, bem como a condição básica da localidade possuir uma distribuição homogênea da população ao longo de um eixo principal. Como a avaliação passa principalmente por um exame de custos envolvendo estruturas de transporte (interceptores e emissários) e de tratamento, não foram considerados os custos os custos envolvendo redes coletoras, nesta comparação, pois estes seriam basicamente semelhantes, para cada alternativa. METODOLOGIA Para se analisar a viabilidade de descentralizar as unidades de tratamento de esgotos foi necessário elaborar algumas condições gerais nas quais as localidades avaliadas se enquadravam. Estas condições de contorno visavam tornar possíveis dimensionar e quantificar as diversas partes do sistema de esgotos que sofrem variação a medida que se altera o número de unidades de tratamento, de forma a possibilitar uma estimativa bem próxima da realidade. São as seguintes:? a localidade deve possuir traçado urbano linear;? a distribuição da população deve ser homogênea ao longo do eixo principal;? a localidade deve possuir topografia regular;? não deverá haver a necessidade de estações elevatórias de esgotos. No Distrito Federal, os aglomerados urbanos freqüentemente se enquadram dentro de tais parâmetros, sendo que as cidades de Recanto das Emas e Santa Maria ainda não dispunham de sistema de esgotamento sanitário e apresentavam todas essas características apresentadas. A figura 1, abaixo, dá uma idéia da distribuição linear da população nessas cidades e de como foi concebido o lay-out das estações de tratamento. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 832

3 Figura 1 : Cidade Satélite de Santa Maria e a concepção descentralizada. Os dados necessários para dar entrada na planilha são:? população total da localidade;? consumo de água per-capita;? perímetro da localidade onde ficarão locados os interceptores;? declividade média da área (podendo-se escolher entre 0,5%, 1,5% ou 3,0%) ;? distancia média entre as unidades de interceptação e as possíveis unidades de tratamento;? distancia média entre as unidades de tratamento e o corpo receptor. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 833

4 A seqüência de cálculo estabelecida na planilha e as considerações para elaboração dos mesmos estão discriminados abaixo de acordo com a numeração das colunas: Coluna 1 - Número de Estações - número de unidades de tratamento variando de 1 a 15. Coluna 2 - Vazão por Estação - é a vazão máxima do sistema dividida pelo número de unidades de tratamento. Coluna 3 - Comprimento dos emissários - é a soma dos comprimentos de emissários de esgoto bruto e emissários de esgoto tratado, informados inicialmente. Coluna 4 - Diâmetro dos emissários - foi definido considerando-se a vazão máxima diária e uma declividade que pode variar entre 0,005, 0,015 e 0,030 m/m, respeitando-se os limites de norma de 75% de lâmina. Coluna 5 - Custo estimado dos emissários - utilizou-se os custos médios usuais para o diâmetro adotado na coluna anterior e com um recobrimento de 1,00 m. Coluna 6 - Comprimento estimado para os interceptores - adota-se o valor total do perímetro informado nos dados de entrada. Coluna 7 - Diâmetro máximo dos interceptores - foi definido considerando-se a vazão máxima horária e uma declividade média escolhida, da mesma forma que o definido na coluna 4. Coluna 8 - Custo estimado dos interceptores - utilizou-se os mesmos custos médios praticados na CAESB, entretanto adotou-se o custo obtido pela média dos custos de implantação de tubulações variando do diâmetro de 150 mm até o diâmetro do emissário. Isto se deve ao fato dos interceptores apresentarem diâmetro crescente ao longo da bacia. Desta forma, considera-se que todos os diâmetros, de 150 mm até o diâmetro máximo, são utilizados em extensões de igual comprimento ao longo de todo o trecho. Coluna 9 - População atendida para cada estação - adotou-se o número total de habitantes dividido pelo número de unidades de tratamento. Coluna 10 - Custo estimado da estação de tratamento - utilizou-se uma equação que fornece o custo de implantação de uma estação de tratamento de esgotos em função do número de habitantes a serem atendidos, elaborada a partir de unidades já implantadas ou projetadas na CAESB e considerando um tratamento de baixo custo tipo reator anaeróbio associado a lagoas de estabilização. Coluna 11 - Custo de operação relativos à mão-de-obra - é o custo correspondente aos itens de pessoal, serviços de terceiros, materiais, análises e outros, avaliados em função da população atendida de cada unidade. Coluna 12 - Custo de operação (em 15 anos) - é o custo total operacional estimado para a unidade de tratamento em 15 anos, resultado da soma dos custos de mão-de-obra neste período com custos fixos de cada estação, relativos à análises de monitoramento. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 834

5 Coluna 13 - Custo total da alternativa - é o total do custos de implantação e de operação das unidades do sistema que compõem cada alternativa. É importante ressaltar que não foram considerados os custos relativos à desapropriação de terras para implantação das unidades devido à particularidade do Distrito Federal possuir uma grande extensão de áreas públicas próximas das áreas urbanas. JUSTIFICATIVA DOS CUSTOS UTILIZADOS Custos de Implantação de Interceptores e Emissários Os custos de implantação de redes, interceptores e emissários são obtidos por meio do levantamento de quantitativos para execução dos serviços para diâmetros variando de 100 mm a 1000 mm e profundidades entre 1,00 m a 6,00 m, e posteriormente é elaborado o orçamento considerando os preços unitários da tabela da CAESB. Sobre os valores obtidos aplica-se o fator de correção encontrado a partir da diferença entre os custos calculados e os custos obtidos pela apropriação de obras dentro das mesmas condições. Os custos são fornecidos por metro de rede executada e considera condições intermediárias para tipo de solo, tipo de escoramento, lençol freático. Utiliza-se a tubulação de cerâmica para diâmetros até 300 mm e de concreto armado para diâmetros superiores. Não são considerados custos de urbanização da área de implantação, como recomposição de passeios, asfalto e plantio de grama. Custo de Unidades de Tratamento O custo de implantação das unidades de tratamento utilizado na planilha, foi obtido em função da população contribuinte para cada unidade e aplicando-se na equação abaixo: Custo de tratamento = 35,075897* P ,13 sendo P : população atendida Os dados utilizados para definição da equação são os custos orçados de diversos projetos de ETE s a serem implantados nas cidades satélites do DF ou já implantadas, como é o caso de Samambaia, Paranoá e Torto. Na maior parte das unidades consideradas no cálculo está sendo adotado o seguinte esquema de processo de tratamento:? tratamento preliminar com gradeamento automatizado;? reatores anaeróbios de fluxo ascendente;? lagoas de estabilização, seguidas ou não de leitos de disposição de efluentes. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 835

6 As localidades, o número de habitantes e os custos de implantação das ETE s utilizadas no estudo estão descritas na tabela o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 836

7 Tabela 1 : Dados utilizados para definição da equação de custo de implantação das ETE s. Localidade População (hab.) Custo de Implantação (R$) Torto* ,00 Paranoá ,00 São Sebastião ,00 Planaltina ,00 Gama ,00 Samambaia ,00 Recanto das Emas ,00 * Obs.: O custo da estação Torto foi determinado incluindo infra-estrutura que permita colocála dentro dos padrões das outras estações. Custos Operacionais Os custos operacionais foram obtidos considerando-se a soma de 2 parcelas. A primeira refere-se o número de funcionários necessários para executar as tarefas correntes na ETE, ou seja, pessoal para limpeza e conservação, vigilância, jardinagem, operadores e laboratoristas, de acordo com as unidades já existentes na CAESB. O número de funcionários adotado foi obtido por meio de estimativas de equipe feitas com base em informações da área operacional, ajustadas a curvas. Considerou-se possível para algumas das categorias de profissionais dedicar apenas parte de seu tempo às estações. Os custos mensais médios de mão-de-obra utilizados na planilha são os custos praticados na área de operação e manutenção de unidades da CAESB, e são:? Operador - R$ 2.123,00? Limpeza - R$ 1.021,00? Segurança - R$ 578,00 A segunda parcela constitui-se do custo fixo de cada estação de tratamento relativo a análises laboratoriais de acompanhamento de seu desempenho. Tal parcela torna-se bastante importante em estações de dimensões reduzidas. RESULTADOS Com os dados das localidades de Recanto das Emas e Santa Maria que se enquadravam dentro das premissas da planilha, foram avaliadas as diversas alternativas para o sistema de esgotamento destas localidades, as quais previam um número crescente de estações de tratamento desde uma até quinze unidades. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 837

8 Os resultados encontrados estão apresentados a seguir nas figuras 2 e 3, compostas de tabelas de dados e gráficos ilustrativos. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 838

9 Figura 2 - Tabela e gráfico de custos de alternativas de sistemas descentralizados de esgotos - Cidade de Santa Maria/DF Análise do Número Ótimo de Estações de Tratamento Santa Maria / DF População Total (hab.) : Consumo per capita (l/hab.dia): 200 Vazão total (l/s) : 400 Perímetro de loteamento (m): Declividade média (0,5% ou 1,5% ou 3,0%) 1,5 Distância média de emissário de esg. bruto (m) : 525 Distância média de emissário de esg. tratado (m) : 525 Custo fixo por estação de trat.mensal (R$): Gráfico Custo de tubulação (mm): Custo médio acumulado: Diâm. 150 R$ 28,00 R$ 28,00 Diâm. 200 R$ 33,00 R$ 30,50 Diâm. 250 R$ 42,00 R$ 34,33 Diâm. 300 R$ 58,00 R$ 40,25 Diâm. 350 R$ 73,00 R$ 46,80 Diâm. 400 R$ 88,00 R$ 53,67 Diâm. 500 R$ 137,00 R$ 65,57 Diâm. 600 R$ 157,00 R$ 77,00 Diâm. 700 R$ 187,00 R$ 89,22 Diâm. 800 R$ 213,00 R$ 101,60 Diâm. 900 R$ 254,00 R$ 115,45 Custo Número de Estações Custo médio do funcionário: Operador : R$ 2.123,00 Limpeza : R$ 1.021,00 Segurança : R$ 578, Número Vazão Comprim. Diâmetro Custo Comprim. Diâmetro Custo População Custo Custos Operacionais Custo de Custo de estações por estimado de do estimado de estimado de do estimado de atendida para estimado p/ e mão de obra / mês Operação estimado da de tratamento Estação emissários Emissário emissários interceptor Interceptor interceptores cada estação cada estação Oper. Limp./ Segur. (15 anos) alternativa (un.) (l/s) (m) (mm) (R$) (m) (mm) (R$) (hab.) (hab.) Jard. (R$) (R$) 1 222, , , , ,79 1,4 2, , , , , , , ,96 1,0 1, , , , , , , ,01 0,7 1, , , , , , , ,04 0,6 1, , , , , , , ,66 0,6 0, , , , , , , ,07 0,5 0, , , , , , , ,22 0,5 0, , , , , , , ,58 0,4 0, , , , , , , ,76 0,4 0, , , , , , , ,89 0,4 0, , , , , , , ,28 0,3 0, , , , , , , ,10 0,3 0, , , , , , , ,64 0,3 0, , , , , , , ,67 0,3 0, , , , , , , ,30 0,3 0, , ,00 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 839

10 Figura 3 - Tabela e gráfico de custos de alternativas de sistemas descentralizados de esgotos - Recanto das Emas/DF Análise do Número Ótimo de Estações de Tratamento Recanto das Emas / DF População Total (hab.) : Consumo per capita (l/hab.dia): 200 Vazão total (l/s) : 540 Perímetro de loteamento (m): Declividade média (0,5% ou 1,5% ou 3,0%) 1,5 Distância média de emissário de esg. bruto (m) : 500 Distância média de emissário de esg. tratado (m) : 500 Custo fixo por estação de trat.mensal (R$): Gráfico Custo de tubulação (mm): Custo médio acumulado: Diâm. 150 R$ 28,00 R$ 28,00 Diâm. 200 R$ 33,00 R$ 30,50 Diâm. 250 R$ 42,00 R$ 34,33 Diâm. 300 R$ 58,00 R$ 40,25 Diâm. 350 R$ 73,00 R$ 46,80 Diâm. 400 R$ 88,00 R$ 53,67 Diâm. 500 R$ 137,00 R$ 65,57 Diâm. 600 R$ 157,00 R$ 77,00 Diâm. 700 R$ 187,00 R$ 89,22 Diâm. 800 R$ 213,00 R$ 101,60 Diâm. 900 R$ 254,00 R$ 115,45 Custo médio do funcionário: Operador : R$ 2.123,00 Limpeza : R$ 1.021,00 Segurança : R$ 578,00 Custo Número de Estações Número Vazão Comprim. Diâmetro Custo Comprim. Diâmetro Custo População Custo Custos Operacionais Custo de Custo de estações por estimado de do estimado de estimado de do estimado de atendida para estimado p/ e mão de obra / mês Operação estimado da de tratamento Estação emissários Emissário emissários interceptor Interceptor interceptores cada estação cada estação Oper. Limp./ Segur. (15 anos) alternativa (un.) (l/s) (m) (mm) (R$) (m) (mm) (R$) (hab.) (hab.) Jard. (R$) (R$) 1 300, , , , ,47 1,7 3, , , , , , , ,80 1,1 2, , , , , , , ,58 0,9 1, , , , , , , ,96 0,8 1, , , , , , , ,20 0,7 1, , , , , , , ,35 0,6 0, , , , , , , ,60 0,5 0, , , , , , , ,05 0,5 0, , , , , , , ,28 0,5 0, , , , , , , ,66 0,4 0, , , , , , , ,43 0,4 0, , , , , , , ,74 0,4 0, , , , , , , ,77 0,4 0, , , , , , , ,37 0,4 0, , , , , , , ,82 0,3 0, , ,27 DISCUSSÃO Avaliando-se os custos obtidos nas tabelas do item anterior, bem como as considerações feitas na elaboração da planilha podemos observar que :? Verificou-se que, com o aumento do número de unidades de tratamento, houve, de maneira geral, um aumento significativo no custo total dos sistema. Este aumento teve como parcela principal contribuinte o aumento nos custos operacionais decorrente do maior número de unidades. O acréscimo nos custos de tratamento decorrente da implantação das unidades teve uma influência sensivelmente menor.? Com o aumento no número no número de estações de tratamento, a redução nos custos de estruturas de transporte dos efluentes (interceptores e emissários) decorrente da redução dos diâmetros destas unidades ocorreu até certo ponto, quando o custo total voltou a crescer em função do acréscimo no número e na extensão dos emissários para interligação das estações às urbanas e aos corpos receptores.? Numa análise paramétrica, modificando-se alguns dos dados de entrada, valendo-se das facilidade de cálculo das planilhas eletrônicas, foi possível observar que o aumento da declividade média do terreno beneficia ligeiramente as alternativas mais centralizadas, pois 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 840

11 reduz os custos de transporte dos interceptores e emissários de maior porte, tendo pouca influência nos de diâmetros reduzidos. Pequenas variações na distância dos núcleos urbanos aos corpos receptores tem pouco reflexo qualitativo dentro da avaliação, mantendo-se as vantagens de um menor número de estações.? É importante ressaltar que os custos de implantação de interceptores e emissários praticados no Distrito Federal são bastante reduzidos, além de não ter sido considerado os custos referentes a recomposição da infra-estrutura existente, como reparos de passeios, calçamento e pavimentação. Como os casos estudados se tratavam de assentamentos, onde se possui um baixo nível de urbanização e uma condição topográfica favorável, tal consideração corresponde a realidade. A aplicação desta planilha em outros locais com características que impliquem em custos mais elevados de implantação, tais como: áreas mais urbanizadas, áreas muito planas, áreas com alto nível de lençol freático, ou com solos de baixa capacidade de suporte, implicará na alteração de alguns custos e considerações empregados, podendo chegar a resultados diversos dos obtidos para Recanto das Emas e Santa Maria.? Também como característica típica do DF, a centralização do tratamento em uma única estação foi possibilitada pela existência de áreas de propriedade do GDF próximas às áreas urbanas, permitindo adotar tratamento que utilizam grande extensão de terras, além do que na maioria dos casos não há custos com desapropriação. Outro fator a considerar é a existência de corpos receptores nas proximidades das localidades, e que mesmo sendo de pequeno porte, proporciona custos reduzidos dos emissários.? Observa-se que os custos per-capita de implantação das estações de tratamento descritos na Tabela 1 são mais reduzidos, tanto quanto se aumenta o tamanho da estação. Isto pode ser explicado pela dissolução de custos fixos para obras de qualquer porte, e também, pelos custos de urbanização e dos equipamentos utilizados no tratamento preliminar, estes últimos bastante representativos conforme o porte da estação. CONCLUSÃO Considerando as ponderações levantadas concluímos que mesmo com as aproximações utilizadas para elaboração da planilha, as quais representam uma simulação e simplificação da realidade da CAESB, a tendência apresentada pelos custos é bastante clara, mostrando realmente uma vantagem neste aspecto das concepções com menor número de estações de tratamento. Podemos extrapolar os resultados obtidos para localidades que se assemelham com as principais características das cidades estudadas (topografia, urbanização e distância aos possíveis corpos receptores), principalmente porque o custo de desapropriação entrará como mais um fator a favor da centralização dos sistemas. A viabilidade de se descentralizar sistemas de tratamento, no entanto, poderá ser obtida na conjunção de alguns fatores diferenciadores das condições encontradas no Distrito Federal: 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 841

12 implantar ETE s com tratamentos mais simplificados, tendo em vista que a pequena vazão dos corpos receptores do DF exigem estações de elevada eficiência e reduzir custos de operação e conservação destas unidades. Também é importante a manutenção dos aspectos favoráveis permitidos pela características peculiares do Distrito Federal. É importante lembrar que o custo global de implantação e operação do sistema não é o único fator que pode ser considerado neste caso. Aspectos como a divisão em etapas do processo de implantação, a disponibilidade limitada de recursos para obras, áreas disponíveis em localizações variadas, ocupação e crescimento irregular da população na área, todos estes podem ser fatores que determinem a adequação do uso de concepções com um maior número de estações de tratamento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ABNT (1986). NBR Estudo de Concepção de Sistemas de Esgoto Sanitário, Associação Brasileira de Normas técnicas, Brasil. 2. Hammer, M. J. (1979). Sistemas de Abastecimento de Água e Esgotos, Livros Técnicos e Científicos Editora, Brasil. 3. Pinto, M. A. T. (1996). Avaliação dos Custos de Operação e Manutenção das Unidades de Esgotos como Ferramenta Gerencial e de Planejamento para os Novos Sistemas, CAESB, Brasil. 4. Reis, T. Q. (1995). Indicadores de Custos de Obras de Esgotos Sanitários, CAESB, Brasil. 5. Arceivala, S. J. (1982). Wastewaer Treatment and Disposal: Engineering and Ecology in Pollution Control. - Marcel Dekker, Inc., New York, Estados Unidos. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 842