Congresso 2014 ENQUALAB_RESAG. 29 de outubro de Painel 3: Uso eficiente e responsável da água na cidade, indústria e agricultura

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1 Congresso 2014 ENQUALAB_RESAG 29 de outubro de 2014 Painel 3: Uso eficiente e responsável da água na cidade, indústria e agricultura Gestão da demanda de água em edifícios Orestes M. Gonçalves Escola Politécnica da USP Tesis - Tecnologia de Sistemas em Engenharia CBCS- Conselho Brasileiro da Construção Sustentável

2 Gestão da demanda de água em edifícios Gestão da demanda de água Recursos hídricos e sistemas prediais Estratégias para redução do consumo de água Sistemas e equipamentos economizadores Componentes normalizados Inovações tecnológicas Modelos de projeto e dimensionamento Sistemas de água e esgoto Setorização do consumo de água Gestão de demanda indicadores de consumo

3 Gestão da demanda de água em edifícios Gestão da demanda de água Recursos hídricos e sistemas prediais Estratégias para redução do consumo de água Sistemas e equipamentos economizadores Componentes normalizados Inovações tecnológicas Modelos de projeto e dimensionamento Sistemas de água e esgoto Setorização do consumo de água Gestão de demanda indicadores de consumo

4 Demanda de Água Expansão urbana metropolitana de Milhões Milhões de de hab. hab. 25 Milhões Milhões de de hab. hab. de hab Projeção Projeção Seade 2009 Projeção Seade Projeção Seade Seade : 1997: ,3 16,8 milhões de de hab. hab : : 1949: 13,7 1962: milhões de hab. 10 9,3 2,5 5,3 milhões de de de hab

5 Hidrografia da Macrometrópole de São Paulo Plano Diretor de Recursos Hídricos da Macrometrópole de São Paulo - outubro 2013

6 Macrometrópole de São Paulo - Água Plano Diretor de Recursos Hídricos da Macrometrópole de São Paulo - outubro 2013

7 Macrometrópole de São Paulo - Água Plano Diretor de Recursos Hídricos da Macrometrópole de São Paulo - outubro 2013

8 Base para análise da eficiência do uso da água Macro Região Meso Local Monitoramento do indicador e acompanhar os impactos Análise da região Bacia hidrográfica Análise da infraestrutura local Micro Edifício Capacitação de gestores e demais usuários Ações de Gestão da demanda Ações de Gestão da oferta

9 Ciclo da água olhar sistêmico sustentabilidade

10 Evolução do enfoque no saneamento Enfoque Agentes Intervenientes Gestão da oferta da água Entes reguladores Empresas de Serviços: projetistas / gerenciadores / construtores sistemas públicos; Cias Concessionárias ; Empresas de Materiais de Saneamento - sistema público. Gestão da oferta e da demanda da água Agentes Reguladores; Cias Concessionárias; Empresas Serviços: projetistas / gerenciadores / construtores / Instaladores - sistemas públicos e prediais; Empresas de Materiais de Saneamento - sistemas públicos e Prediais; Usuários - diferentes tipologias 10

11 Demanda de Água- Ciclo nos Sistemas Prediais água potável importada ou virtual precipitação Atual evapo-transpiração reduzida geração de esgoto sanitário infiltração reduzida maior escoamento superficial água com baixa qualidade Profa. Dra. Marina Ilha, FEC/UNICAMP Elaborado a partir de Hoban, Wong (2006) apud Water by design (2009)

12 Demanda de Água- Ciclo nos Sistemas Prediais "Sustentável" Redução das perdas e do consumo Consumo de água: de uso água potável racional reduzido Reúso de água precipitação evapo-transpiração Aproveitamento de água pluvial Redução de esgoto sanitário infiltração Tratamento AP escoamento superficial Profa. Dra. Marina Ilha, FEC/UNICAMP Elaborado a partir de Hoban, Wong (2006) apud Water by design (2009)

13 Gestão da demanda de água em edifícios Gestão da demanda de água Recursos hídricos e sistemas prediais Estratégias para redução do consumo de água Sistemas e equipamentos economizadores Componentes normalizados Inovações tecnológicas Modelos de projeto e dimensionamento Sistemas de água e esgoto Setorização do consumo de água Gestão de demanda indicadores de consumo

14 Estratégias para a redução do consumo de água Ações visando a redução do consumo de água e da diminuição da poluição: Perdas e usos excessivos: Desperdício = perda + uso excessivo Consumo medido = água utilizada + água desperdiçada Programas de Gestão da água nas

15 Sistemas e Componentes Economizadores Redução da pressão estática Prédio sem previsão para medição individualizada

16 Sistemas e Componentes Economizadores Redução da pressão estática Prédio com previsão para medição individualizada

17 Sistemas e Componentes Economizadores redução de volume e duração da descarga Componentes Sistemas

18 Sistemas e Componentes Economizadores Arejadores - Redução/regulação de vazão Arejadores - tipos aerador Reguladores de vazão Vazão nula Laminar s/ar Pressão normal spray Pressão elevada

19 Componentes Economizadores Desempenho Critérios de avaliação: Espalhamento da ducha; Temperatura de água na entrada, no alvo e no espalhador; Espalhamento da ducha (área de cobertura) no alvo e alcance; Gráfico Pressão x Vazão Eficiência da articulação; entrada espalhador alvo

20 Componentes Economizadores Desempenho

21 Conscientização para o uso eficiente da água Cultura do uso da água Aparelho que imita do som da descarga de uma bacia sanitária AIS (usualmente utilizado em banheiros femininos) Número de descargas sem o AIS = 1,74/ pessoa e com o AIS = 1,08/ pessoa Redução de usos (consumo) de 0,66/pessoa ou 38%

22 Qualidade de Materiais e Componentes Componentes Normalizados PBQP-H/SiMAC Programas Setoriais da Qualidade PSQs Normas técnicas Avaliação da conformidade Indicadores do setor PSQs dos Sistemas Hidráulicos Metais sanitários Equipamentos economizadores Bacias Sanitárias

23 PBQP- SiMaC pbqp-h.cidades.gov.br

24 Garantia da qualidade das medidas PS

25 Qualidade Ensaio de Dispersão de Jato- NBR 10281/03 1 Torneiras de pressão dn15 para pia de entrada horizontal 2 3 ensaio realizado em 3 torneiras de marcas distintas: 1. produto conforme 2. produto conforme 3. produto não conforme limite máximo normativo = 5%

26 Qualidade Ensaio de Dispersão de Jato- NBR 10281/03 Água fora do orifício central em 1 minuto 750 ml 350 ml 0 ml Não conforme disp = 12% Conforme disp = 4% Conforme disp = 0%

27 Inovação - PBQP-H SiNAT Avaliação de desempenho de produtos inovadores Objetivo Definição de requisitos e ensaios de desempenho que reduzam o risco de mal funcionamento e vida útil do produto e do sistema onde o produto estiver inserido, Precaução com relação a utilização de soluções inovadoras Durabilidade do sistema Soluções confiáveis quanto à concepção e uso Garantia

28 Inovação - PBQP-H SiNAT PROJETO SINAT Avaliação de desempenho de produtos inovadores Modelo de DIRETRIZ e DATEC SINAT SINAT

29 CIB - International Council for Research and Innovation in Building and Construction CIB W062 Water Supply and Drainage for Buildings Simpósio do CIB W062, em Nagano, Japão setembro 2013 Uma das considerações finais do evento: "Atualmente, as inovações tecnológicas dos sistemas de descarga e aparelhos sanitários bacias sanitárias e subsistemas - tendem a reduzir os volumes utilizados e a reutilizar a água. Um conjunto de artigos mostrou a necessidade de considerar nos modelos as variáveis dependentes do comportamento dos usuários e da operação dos sistemas, envolvendo a quantidade e a qualidade da água observadas em pesquisas laboratoriais e de campo. Assim a adequabilidade dos modelos aumentará"

30 Bacias Sanitárias PBQP-H, PURA e PNCDA Estudo do Volume Reduzido Nominal 6 litros Estudo de Campo Avaliar o comportamento das bacias de volume reduzido em condições reais de utilização; Implantação de sistema de monitoramento em 24 residências em Pindamonhangaba/SP; Verificação do comportamento das bacias sanitárias: descargas duplas, obstruções e entupimentos; Questionários: hábitos e satisfação dos usuários.

31 Inovações tecnológicas bacias sanitárias com volumes reduzidos de descarga Estudo realizado na Heriot Watt University Escócia. UK

32 Inovações tecnológicas bacias sanitárias com volumes reduzidos de descarga Estudo realizado pela PERC, USA, 2013

33 Gestão da demanda de água em edifícios Gestão da demanda de água Recursos hídricos e sistemas prediais Estratégias para redução do consumo de água Sistemas e equipamentos economizadores Componentes normalizados Inovações tecnológicas Modelos de projeto e dimensionamento Sistemas de água e esgoto Setorização do consumo de água Gestão de demanda indicadores de consumo

34 Qp (l/s) Métodos Determinísticos e Probabilísticos para a determinação das demandas /vazões de projeto Aplicação ao sistema de suprimento de água fria de um edifício habitacional, alimentando conjuntos de aparelhos com: 1 lavatório, 1 chuveiro, 1 bacia sanitária com caixa de descarga, 1 pia de cozinha e 1 tanque , Conjunto de aparelhos sanitários Demanda de Água em Sistemas Hidráulicos Prediais 20/02/2004

35 Novos modelos de projeto e dimensionamento Sistema Predial de Água Água em quantidade e temperatura adequadas em todos os pontos de utilização sempre que necessário minimização dos custos envolvidos Funcionamento simultâneo de todos os pontos envolvidos Fatores que representam a probabilidade de ocorrência de uso simultâneo dos pontos de utilização Atividades dos usuários Características dos edifícios Características do conjunto de aparelhos sanitários Tipo de edifício; Características dos usuários. População (quantidade e distribuição); Organização espacial dos ambientes sanitários. Tipo de aparelho sanitário; Número de aparelhos disponíveis.

36 Novos modelos de projeto e dimensionamento Modelo probabilístico de avaliação da demanda AF1 AF2 CH D CH BS D BS LV D LV D CASO 1-1 dormitório e 1 banheiro - população = 2 pessoas CASO 2-3 dormitórios e 1 banheiro - população = 5 pessoas

37 Vazão (l/s) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Novos modelos de projeto e dimensionamento Modelo probabilístico de avaliação da demanda 1,02 l/s 3D/1B 0,54 l/s 1D/1B Nº de andares 15 banheiros: 1 BS + 1 LV + 1 CH NB Q = 0,3. [15. (0,5 + 0,5 + 0,3)] 1/2 = 1,32 l/s

38 CARACTERÍSTICAS DO EMPREENDIMENTO OBJETO DE ESTUDO - EMPREENDIMENTO COMPOSTO POR TORRE ÚNICA DE 12 PAVIMENTOS TIPO; - PAVIMENTO TIPO COMPOSTO POR: - 4 APARTAMENTOS DE 3 DORMITÓRIOS E 2 BANHEIROS, SENDO 1 SUÍTE; E - 2 APARTAMENTOS DE 2 DORMITÓRIOS E 2 BANHEIROS, SENDO 1 SUÍTE;

39 CARACTERÍSTICAS DO EMPREENDIMENTO OBJETO DE ESTUDO - PREVISÃO DE MEDIÇÃO INDIVIDUAL NO SHAFT CENTRAL: - RELAÇÃO DE APARELHOS NO AMBIENTE: - COZINHA: PIA + MLL - ÁREA DE SERVIÇO: TQ + MLR - BANHEIRO SOCIAL: BS + CH + LV - BANHEIRO SUÍTE: BS + CH + LV

40 CENÁRIOS MÉTODO PROBABILÍSTICO - CENÁRIO 1 ESTABELECIDO PARA O MÉTODO PROBABILÍSTICO: - CENÁRIO 2 ESTABELECIDO PARA O MÉTODO PROBABILÍSTICO:

41 COMPARATIVO VAZÕES DE PROJETO MÉTODO DOS PESOS x MÉTODO PROBABILÍSTICO - ENFOQUE DO COMPARATIVO DE VAZÕES DENTRO DA UNIDADE: 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 Qpesos Qprob_Cenário 1 Qprob_Cenário 2 0,10 0,00

42 COMPARATIVO VAZÕES DE PROJETO MÉTODO DOS PESOS x MÉTODO PROBABILÍSTICO - ENFOQUE DO COMPARATIVO DE VAZÕES NA PRUMADA: 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 Qpesos Qprob_Cenário 1 Qprob_Cenário 2 1,00 0,00

43 00:00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 flow rate [m3/s] :00:00 01:00:00 02:00:00 03:00:00 04:00:00 05:00:00 06:00:00 07:00:00 08:00:00 09:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 24:00:00 Flow rate [L/s] vazao m3/s Modelo de simulação de demanda de água - Exemplo 3,00E-03 2,50E-03 Caso A- chuveiro tradicional 2,00E-03 1,50E-03 1,00E-03 vazão máxima (8h00) 2,84 L/s Consumo diário 29,2 m 3 número de habitantes Consumo per capita 258 L/h 5,00E-04 0,00E+00 0,50 0,40 regular shower x water saver shower water saver shower regular shower 3,50E-03 3,00E-03 horas A- Curva de demanda com chuveiro tradicional 0,30 0,20 0,10 0,00 2,50E-03 Total Head [kpa] 2,00E-03 1,50E-03 1,00E-03 5,00E-04 0,00E+00 B- Curva de demanda com chuveiro economizador Demanda de Água em Sistemas Hidráulicos Prediais time [hours] 20/02/2004 Caso B- chuveiro economizador vazão máxima (8h00) 3,11 L/s Consumo diário 22,8 m 3 Número de habitantes Consumo per capita 209 L/h redução no consumo = 19%

44 Gestão da demanda de água em edifícios Gestão da demanda de água Recursos hídricos e sistemas prediais Estratégias para redução do consumo de água Sistemas e equipamentos economizadores Componentes normalizados Inovações tecnológicas Modelos de projeto e dimensionamento Sistemas de água e esgoto Setorização do consumo de água Gestão de demanda indicadores de consumo

45 Setorização da demanda de água em edifícios residenciais Medição individualizada Entende-se como Medição Individualizada a setorização do consumo de água com a instalação de pelo menos um hidrômetro componente de medição - em cada unidade autônoma, de forma que seja possível medir seu consumo.

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49 Gestão da demanda da USP Cidade Universitária Programa de Uso Racional da Água Pura-USP medição setorizada e leitura remota Situação 1998 MACROMEDIDOR AMPLIFICADOR/ REGENERADOR DE SINAL INTERFACE DE COMUNICAÇÃO AMPLIFICADOR/ REGENERADOR DE SINAL AMPLIFICADOR/ REGENERADOR DE SINAL LEGENDA Hidrômetros de Tarifação Hidrômetros de Setorização Fase 1 Regiões a serem setorizadas Fase 1 Macromedidor Interface de Comunicação Amplificador/Regenerador de Sinal Campus USP Cidade Universitária São Paulo população fixa pessoas área construída m2 número edifícios -200 (a maioria construída nas décadas de 60 e 70) redes externas de água m 467 reservatórios de água pontos de uso de água 126 ligações de água consumo médio de água m³/mês diversidade de usos

50 PURA-USP Gestão GESTÃO DA DEMANDA DE ÁGUA DA CIDADE UNIVERSITÁRIA - PURA-USP - JANEIRO DE 2013 Fase 1 Demanda (m³/mês) Fase 2 Demanda (m³/mês) Fase 2 Demanda (m³/mês) Fase 2 Demanda (m³/mês) nº USP Ligação Controle Real Status nº USP Ligação Controle Real Status nº USP Ligação Controle Real Status nº USP Ligação Controle Real Status 03 EP 01 RUSP 35 COSEAS 45 IME 0301 ELÉTRICA REITORIA - BLOCO K CRUSP - BLOCO D º mês 4501 IME BIÊNIO/PRODUÇÃO º mês 0102 REITORIA - BLOCO L CRUSP - BLOCO E IME BIÊNIO º mês 0103 ALMOXARIFADO CRUSP - BLOCO F IP 0304 CIVIL COORD.GERAL - ALMOX CRUSP - BLOCO G BLOCO E CTCC º mês 0105 DIVERSOS BARRACÕES LAVANDERIA - BL. B 36 s/leitura 48 FE 0306 ADMINISTRAÇÃO DIVERSOS BARRACÕES 2 50 s/leitura 3509 ADM./CASA DAS CALDEIRAS FE MINAS/METALURGIA DIVERSOS BARRACÕES CRECHE CENTRAL PCO 0308 NAVAL DIVERSOS BARRACÕES 4 LIGAÇÃO DESATIVADA 3511 CRECHE OESTE PCO MECÂNICA CENTRO DE CONVIVÊNCIA - RUSP CLUBE FUNC. - SANIT. PÚBLICO LIGAÇÃO MIGRADA DE UNIDADE 4902 PORTARIA 1 - PRINCIPAL SEMI-INDUSTRIAL º mês 0110 ANFITEATRO DE CONVENÇÕES CLUBE DOS PROFESSORES PORTARIA 2 - JAGUARÉ POÇO ARTESIANO P4 - CIVIL LIGAÇÃO DESATIVADA 0111 ARQUIVO CENTRAL RESTAURANTE CENTRAL PORTARIA MERCADINHO HIDRÁULICA COORD.GERAL - SAUSP RESTAURANTE DA FÍSICA PORTARIA VILA INDIANA HIDRÁULICA IEE 3516 PROFAR ºmês 4906 CENTRAL TELEFÔNICA - USP FFLCH 0401 IEE POÇO ARTESIANO P1 - RAIA LIGAÇÃO MIGRADA DE UNIDADE 4907 PÇA. DO RELÓGIO ADMINISTRAÇÃO IEE POÇO ARTESIANO P2 - RAIA LIGAÇÃO MIGRADA DE UNIDADE 4908 FONTE CIÊNCIAS SOCIAIS/LETRAS IEE POÇO ARTESIANO P3 - RAIA LIGAÇÃO MIGRADA DE UNIDADE 4909 VIVEIRO DE PLANTAS - PORTARIA HISTÓRIA/GEOGRAFIA FMVZ 3520 CRUSP - BLOCO A1 LIGAÇÃO NOVA 4910 VIVEIRO DE PLANTAS CASA DE CULTURA JAPONESA FMVZ EEFE 4911 PÇA. RAMOS DE AZEVEDO BIBLIOTECA º mês 14 IAG 3901 EEFE POÇO ARTESIANO P1 - RAIA LIGAÇÃO DESATIVADA 09 FCF 1401 IAG IB 4913 POÇO ARTESIANO P2 - RAIA LIGAÇÃO DESATIVADA 0901 BLOCO 13B IAG º mês 4101 ERNESTO MARCUS POÇO ARTESIANO P3 - RAIA LIGAÇÃO DESATIVADA 12 FEA 1403 IAG ERNESTO MARCUS POÇO ARTESIANO P6 - PCO PRINCIPAL IAG º mês 4103 ADMINISTRAÇÃO GRÊMIO DA PCO LIGAÇÃO DO ROL COMUM 42 ICB 16 FAU 4104 PAULO SAWAYA TERMINAL DE ÔNIBUS - USP LIGAÇÃO DO ROL COMUM 4201 ICB I FAU ANDRÉ DREYFUS CLUBE DOS FUNC. - SANIT. PÚBLICO ICB II FAU PROJETO GENOMA PORTARIA ALMEIDA PRADO LIGAÇÃO NOVA 4203 ICB III ATELIER LIGAÇÃO A SER REATIVADA 4107 MINAS GERAIS PORTARIA 3 - CORIFEU LIGAÇÃO NOVA 4204 ICB IV IO 4108 CENTRO DE CONVIVÊNCIA - IB CCS 46 IQ 2101 IO IF 5601 CCS BIBLIOTECA IO - BLOCO DIDÁTICO PRINCIPAL ºmês 5602 POSTO DE INFORMAÇÕES BLOCO FO 4302 LABORATÓRIO DE PLASMA CEPEUSP 4603 ALMOXARIFADO/BIOTÉRIO FO PELLETRON s/leitura 6301 VELÓDROMO BIBLIOTECA - ANEXO CLÍNICAS BIBLIOTECA LIGAÇÃO DESATIVADA 6302 CEPEUSP ºmês 62 HU 27 ECA 4305 BASÍLIO JAFET LIGAÇÃO DESATIVADA 6303 CEPEUSP ANTIGO PRINCIPAL (OPCIONAL) ECA DOSIMETRIA LIGAÇÃO DESATIVADA 6304 ESTÁDIO OLÍMPICO PRINCIPAL FRENTE BLOCOS D, E, F ACELERADOR LINEAR 9 s/leitura 6305 RAIA OLÍMPICA POÇO ARTESIANO P5 - DROGASIL LIGAÇÃO DESATIVADA 2703 CONJUNTO DAS ARTES LAB. ABERTO FÍS. NUCLEAR RAIA OLÍMPICA 2 LIGAÇÃO DESATIVADA 70 CCE 32 MAC 4309 PELLETRON 2 LIGAÇÃO DESATIVADA 6307 PQ. ESPORTE PARA TODOS CCE MAC ºmês 4310 LABORATÓRIOS E MANUTENÇÃO PISCINAS MÚLTIPLAS CTI MAC IGc 6309 GARAGEM DE BARCOS COSEAS 4401 IGc CEPEUSP 3 LIGAÇÃO DESATIVADA 3501 CRUSP - BLOCO A POÇO ARTESIANO P7 - IGc MAE 3502 CRUSP - BLOCO B POÇO ARTESIANO P8 - IGc MAE CRUSP - BLOCO C Alerta em 17% das ligações ativas (21/122) TOTAL

51 Avaliação dos Sistemas Prediais de Água Quente do Conjunto Residencial da USP (CRUSP) Bloco A1 Consumo de água nos chuveiros CRUSP A1 Edifício de 6 pavimentos tipo 6 apartamentos por andar 12 apartamentos com 5 quartos individuais 24 apartamentos com 6 quartos individuais 2 chuveiros com aquecimento central por apartamento 204 residentes Chuveiros antigos chuveiro de plástico vazão de até 35 L/min (1º andar) Consumo médio de água do CRUSP A m³/mês Consumo médio de AQ por apartamento de 19 m³/mês ) Chuveiros novos chuveiro metálico instalado com registro regulador de vazão vazão aproximada de 14 L/min (1º e 6º andares) Consumo de água do CRUSP A m³, em abr.2014 Consumo médio de AQ por apartamento de 9 m³/mês, em abr.2014

52 PURA-USP - Resultados Redução da demanda de água na CUASO /2013: Intervenções do PURA-USP Gestão da demanda de água Total para 81 mil m³/mês 41% Fase 2-56 para 46 mil m³/mês 19% 57% Fase 1-81 para 35 mil m³/mês

53 Demanda per capita de água (L/pes/dia) Redução da demanda per capita de água na CUASO /2011: 120 PURA-USP - Resultados Total para 61 L/pessoa/dia Redução de 46% Fase 1 Fase 2 CUASO Período Redução dos gastos com água e esgoto (CUASO): gastos em 2013 R$ 18,5 milhões previsão sem o PURA-USP R$ 49,3 milhões (o desconto de 25% nas tarifas representa 19% da diferença) - Crescimento da população do campus no período aprox. 10%

54 Pontos importantes quanto ao desempenho dos sistemas prediais Uso dos Sistemas Prediais Confiabilidade; Manutenabilidade; Qualidade; Saúde dos usuários; Gestão da demanda de água implantação do uso racional e conservação da água nas edificações - tecnologia, cultura do uso parcimonioso do insumo; Uso de águas alternativas para fins não-potáveis análise dos riscos, tecnologias e gestão; Carga na infraestrutura local (interferência nos aquíferos, drenagem pluvial e tratamento de esgotos);

55 PNCDA Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água Orestes M. Gonçalves