ANÁLISE TÉCNICA E ECONOMICA DAS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE REÚSO DE ÁGUA CINZA

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1 ANÁLISE TÉCNICA E ECONOMICA DAS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE REÚSO DE ÁGUA CINZA Marcia Viana Lisboa Martins 1 * & João Flávio Meneghin Felix da Silva 2 & Victor Dalge Teixeira 3 & Jonathan Haruki Hirayama 4 & Julia Martins Franco 5 Resumo A escassez de recursos hídricos tem levado a busca por alternativas mais eficientes do uso da água, tal como a prática de reúso de água cinza. Entretanto, a implementação desta prática tem encontrado resistência devido à aceitação da água de reúso pelo usuário, a elevação dos custos iniciais da edificação e também por não haver normas ou diretrizes que oriente seu emprego. O reúso de água faz parte de uma atividade mais abrangente que é a conservação da água, a qual é composta também pelo controle de perdas e desperdícios, otimização rede hidráulica e minimização da produção de efluentes e do consumo de água. Neste trabalho é realizada uma análise técnica e econômica das instalações hidrossanitárias prediais de reúso não potável de água cinza de um edifício que está em construção na UNIFEI, o Bloco do IRN. Na análise técnica foram identificadas diversas possibilidades de otimização das redes de distribuição de água potável e não potável que resultam na diminuição das perdas de carga e nos riscos de contaminação. Os resultados também mostram que com a implantação do sistema de reúso de água há um acréscimo de 17% nos custos das instalações prediais hidrossanitárias. Palavras-Chave reúso, água cinza, conservação de água. TECHNICAL AND ECONOMIC ANALYSIS OF DOMESTIC INSTALLATIONS OF GREYWATER REUSE Abstract The shortage of water resource has lead to the search for more efficient water resource uses alternatives, such as the grey water reuse. However, the fulfillment of this practice has found resistance in the acceptance of the reused water by the user, high initial building costs and the inexistence of norms or guidelines for their use. The water reuse is part of a more embracing activity, the water conservation, which of also makes part the control of losses and wastes, optimization of hydraulic network and minimization of effluent production and water consume. In this article is presented a technical and economical analysis of domestic installations of grey water reuse in the building that is under construction at UNIFEI, IRN block. In the technical analysis were identified several possibilities of optimization in the distribution network of drinkable and not drinkable water that allows the reduction of cargo lost and contamination risks. The results also show that with the implantation of the water reuse system there is a 17% addition to the building installation cost. Keywords reuse, greywater, water conservation 1 *Professora na UNIFEI: marciaviana@unifei.edu.br 2 Graduando do curso de Engenharia Ambiental da UNIFEI: ja01_11@hotmail.com 3 Graduando do curso de Engenharia Civil da UNIFEI: victordalge@gmail.com. 4 Graduando do curso de Engenharia Ambiental da UNIFEI: jonathanhirayama@hotmail.com 5 Graduando do curso de Engenharia Ambiental da UNIFEI: juliamf_pocos@hotmail.com XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 1. INTRODUÇÃO A escassez de recursos hídricos tem se tornado mais evidente recentemente devido ao período de estiagem vivenciado, mas sabe-se que a diminuição da disponibilidade hídrica nas áreas urbanizadas resulta principalmente do crescimento populacional acelerado associado ao aumento excessivo da demanda de água. Além disto, a expansão desordenada da urbanização sobre as áreas de mananciais e o lançamento de esgoto sem tratamento adequado, ou por vezes, sem qualquer tratamento contribuem para a poluição dos corpos de água e, consequentemente para a diminuição das fontes de abastecimento. Em geral, a gestão tradicional da água restringe as soluções para aumento da oferta de água à procura por outros mananciais de abastecimento, situados cada vez mais longes dos centros de urbanos, o que vem a encarecer os custos do sistema de abastecimento de água e sem que medidas expressivas para despoluição dos corpos de água (MANCUSO e SANTOS, 2003). O reúso não potável de água cinza consiste na substituição da água potável por uma água de qualidade inferior para atendimento das finalidades que não requerem água dentro dos padrões de potabilidade, como por exemplo, vaso sanitário, irrigação de jardim e lavagem de áreas externas. Em geral, a água cinza constitui-se dos efluentes provenientes do chuveiro, lavatório, máquina e tanque de lavar roupa, máquina de lavar louça e pia de cozinha e excluem-se os efluentes dos vasos sanitários. Desta forma, obtém-se um efluente pouco contaminado pelas atividades humanas e, que requer um tratamento mais simplificado em comparação aos sistemas convencionais de tratamento de efluente doméstico (LI et al., 2009). Portanto, o reúso não potável de água cinza desponta como uma alternativa sustentável para a gestão da demanda de água, visto que promove a preservação de suprimentos de água doce de melhor qualidade, além de contribuir para reduzir a poluição dos corpos hídricos e, ainda diminuir os custos com o saneamento (MANCUSO e SANTOS, 2003; LIU et al., 2010). Porém, a adoção do sistema reúso de água apresenta como desvantagem a elevação dos custos de implantação de um empreendimento, o que desestimula a seu emprego. Há também uma rejeição da população em usar a água de reúso, que é agravada com a ausência de normas e diretrizes específicas sobre o reúso de água cinza. De um modo geral, as diretrizes e normas internacionais sobre reúso de água até então publicadas referem-se mais especificamente ao reúso de água proveniente de sistemas públicos de tratamento de efluentes e concentram-se principalmente sobre os impactos ambientais e os riscos para saúde (LI et al., 2009). O autor ainda ressalta que não há nenhuma norma ou diretriz que oriente a implantação de sistema de reúso de água o que dificulta o seu emprego. No Brasil, não há normas ou legislação federal específica sobre o reúso de água. Têm-se apenas considerações sobre o reúso de água em algumas normas, como as normas NBR /1997 e a NBR 5.626/1998. A norma NBR (ABNT, 1997), dispõe sobre projeto, construção e operação e tanques sépticos, e no item 5.6- reúso define as classes de água de reúso, indica os padrões de qualidade requeridos, e, ainda, descreve as unidades de pós-tratamento. A norma NBR (ABNT, 1998), que trata da instalação predial de água fria destaca que o sistema de reúso de águas cinza necessita de uma rede predial de distribuição de água não potável distinta, evitando conexões cruzadas, e de dispositivos de separação atmosférica, para proteção sanitária da rede de água potável durante o processo de alimentação de água da concessionária no sistema predial de água não potável. A Federação das Indústrias do Estado de São Paulo - FIESP juntamente com a Agência Nacional de Águas ANA e o Sindicato da Indústria da Construção Civil do Estado de São Paulo - XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 SindusCon-SP, lançaram, em 2005, o Manual de Conservação e reúso da água em edificações na tentativa de suprir a ausência de normas e diretrizes sobre o reúso de água. A conservação do uso da água em edificações compreende a minimização das perdas e do desperdício de água, a otimização dos projetos hidráulicos, minimizando as perdas de carga e os riscos de contaminação, e a adoção de aparelhos sanitários economizadores de água, além do reúso de água. Para a otimização do traçado deve-se considerar a possibilidade de concentrar tubulações em paredes hidráulicas e reduzir a quantidade de juntas ou conexões. O traçado também dever ser o mais retilíneo possível e para isto é importante que aja uma integração entre o projeto hidrossanitário, o projeto arquitetônico e o projeto estrutural. Entretanto, sabe-se que muitas vezes o projeto não é executado conforme concebido havendo necessidade de vistorias in loco de forma a discutir as modificações necessárias. Ressalta-se que, as vistorias ainda possibilitam vislumbrar outras possibilidades de otimização da rede hidráulica. Estudos econômicos para verificar a viabilidade de efetuarem os investimentos para coleta e tratamento da água cinza em edifícios sempre são necessários. Em geral, a viabilidade econômica ocorre quando se associa o reúso de água cinza com o reúso de água pluvial, pois o volume de água aumenta (ANA et al., 2005). De acordo com Sant ana et al. (2013) há diversos estudos em países desenvolvidos que demostram a viabilidade econômica e os benefícios para diferentes sistemas aproveitamento de água de chuva e água cinza. Porém, os autores destacam que esses países contém uma realidade econômica favorável, diferente a de países em desenvolvimento, como o Brasil. Diante do exposto, o presente artigo tem como objetivo analisar técnica e economicamente o projeto de instalação predial de um sistema de reúso não potável de água, apresentando como estudo de caso o sistema de reúso de água que está sendo executado no edifício do Instituto de Recursos Naturais - IRN da Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI. São apresentadas medidas de otimização e de redução dos riscos de contaminação da rede de distribuição de água fria potável e não potável e das redes de coleta de águas negras e águas cinza. Por fim, são determinados os custos adicionais devidos implantação a rede de distribuição de água não potável e da rede de coleta de água cinza. Espera-se assim contribuir com informações que orientem a elaboração de projetos de reúso não potável de água cinza. 2. METODOLOGIA A metodologia constitui-se de pesquisa bibliográfica sobre reúso de água e de estudo do projeto hidrossanitário do Bloco do IRN. O potencial de reúso de água cinza foi determinado considerando o volume de água não potável consumida e o volume de água cinza gerada. Sendo que o consumo de água potável e não potável foi obtido a partir dos dados de vazão de cada aparelho e metal sanitário, na estimativa de uso de cada peça e no número de pessoas que vão frequentar o edifício. O volume de água cinza gerado foi quantificado a partir do volume de água consumida e de dados da literatura sobre a perda água que ocorre em cada uso. Com base no projeto foi realizado o levantamento do material hidráulico empregado e orçado os custos das instalações prediais considerando o reúso de água e sem o reúso de água. O preço dos materiais, peças e mão de obra foi obtido da SETOP que é a planilha referencial de preços unitários para as obras de edificação do Estado de Minas Gerais. Com base do projeto foi verificado o dimensionamento de tubulações, reservatórios e demais equipamentos hidráulicos e se estes atendiam as recomendações das normas pertinentes. Também foram realizadas vistorias in loco da rede hidráulica de água fria potável e não potável e da rede de coleta de águas negras e águas cinza com a finalidade de verificar se estas estavam de acordo com o projeto, além de avaliar as dificuldades de implantação e as possibilidades de otimização. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 3. CARACTERÍSTICAS DAS INSTALAÇÕES O bloco do IRN é composto por salas de aula, laboratórios, sala de professores, secretária, sala de estudos e a diretoria do instituto. Ele é dividido em 2 pavimentos, o térreo e o primeiro pavimento. Cada pavimento tem três banheiros, sendo um masculino, um feminino e outro para portadores de deficiência física. No banheiro masculino possui três vasos sanitários, dois mictórios e três lavatórios, já no banheiro feminino há três vasos sanitários e três lavatórios. No banheiro para portadores de deficiência física há apenas um vaso sanitário e um lavatório. Em cada andar também está previsto um bebedouro. O edifício conta ainda com uma cozinha com pia no 1º pavimento para uso dos professores. Há um laboratório que possui uma pia e um outro laboratório com duas pias e um tanque de água que será utilizado para a realização de experimentos. O sistema predial de água potável é abastecido com água proveniente da rede pública de abastecimento de água. O sistema conta com uma caixa de água de 1000 L e a rede hidráulica de água fria potável atenderá os bebedouros, lavatórios e pias. O sistema de água não potável também conta uma caixa de água de 1000 L e atenderá os vasos sanitários e mictórios. Estes aparelhos serão abastecidos tanto com água potável quanto com água não potável, dependendo da disponibilidade da água de reúso. A ligação entre os dois sistemas se dará através de registros instalados no banheiro feminino do 1º pavimento. Haverá no edifício em estudo duas redes de coleta predial de esgotos domésticos, sendo uma rede de coleta de água cinza (efluentes gerados nos lavatórios, pias, bebedouros e limpeza dos pisos) e uma rede para coleta de água negra (efluente dos vasos sanitários e mictórios). A água proveniente da pia da cozinha será considerada como água cinza, pois a utilização desta será mínima e a presença de gordura insignificante. A água negra será encaminhada para a rede pública e a água cinza para a estação de tratamento de efluentes. 4. CONSUMO DE ÁGUA E GERAÇÃO DE ÁGUA CINZA Estima-se um total de pessoas por mês entre professores, servidores e alunos que utilizarão as dependências do edifício do IRN. O consumo de água nos metais sanitários foi determinado a partir dos dados de vazão apresentados na NBR 5626/1998 e na estimativa do intervalo médio de utilização. O volume de água utilizado por aparelho sanitário foi estimado com base nos dados de fabricantes. Com base nos hábitos das pessoas que frequentam o edifício estimou-se de utilizações dos equipamentos e obteve-se o consumo total por equipamento. O volume de água cinza gerado foi quantificado a partir do volume de água consumida e de dados da literatura da perda água que ocorre em cada uso. O consumo de água e geração de água cinza por cada peça sanitária estão apresentados na Tabela 1. O volume médio mensal de água cinza gerado pelas torneiras, pias, tanques e ralos é de 9.702L,1 e atende cerca de 91% da demanda média mensal de água dos vasos sanitários. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Tabela 1 Consumo de água e geração de água cinza por cada peça sanitária Peça Consumo médio de água por Geração média de água cinza equipamento (L/mês) (L/mês) Vaso sanitário 8.238,0 - Mictório 2.471,4 - Torneira banheiro ,4 Bebedouro - 494,3 Pia cozinha - 504,0 Pia (laboratório) - 518,4 Tanque - 333,3 Ralos 500,0 Total , ,1 5. ANÁLISE DO PROJETO HIDROSSÁNITÁRIO No projeto hidrossanitário original do Bloco Novo do IRN não foi considerado o sistema de reúso de água, assim foi necessário algumas alterações de forma a adequá-lo a nova configuração. A principal dificuldade ocorreu no banheiro masculino, devido a posição dos mictórios em relação a dos lavatórios. No projeto hidráulico optou-se por haver uma única coluna de distribuição de água não potável com ramificações para os aparelhos sanitários, desta forma o ramal para o mictório acabou por cruzar o ramal de água potável que atende os lavatórios (Figura 1). Além disto, neste local há um desvio desnecessário da tubulação de água potável o que provoca uma perda de carga desnecessária. Uma alternativa para evitar o cruzamento do ramal de água potável é incluir mais uma coluna de distribuição de água não potável para atender os mictórios. Uma outra alternativa é desenvolver um novo layout para a disposição dos aparelhos sanitários, a fim de otimizar o projeto hidrossanitário. Figura 1 Foto do Banheiro masculino piso superior, ramal de distribuição de água não potável dos mictórios e ramal de distribuição de água potável dos lavatórios. A ligação entre a rede de distribuição de água potável e a rede de água não potável ocorrerá através de registros instalados no banheiro feminino do 1º pavimento (Figura 2). Os registros foram instalados para serem manobrados da seguinte forma, havendo disponibilidade de água de reúso abre-se o registro deste sistema, caso contrário fecha-se o registro da tubulação de água de reúso e abre-se o registro de água potável. Mas de acordo com a NBR 5626 (ABNT, 1998), deve ser evitada a conexão cruzada entre a tubulação predial de água potável e a de água não potável a fim de XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 minimizar os riscos de contaminação. Uma configuração que oferece menos riscos de contaminação é a interligação do sistema de água potável e do sistema de água não potável através das caixas de água de ambos os sistemas. Nesta configuração quando a caixa de água não potável estiver vazia ela é abastecida pela caixa de água potável. Entretanto, deve-se o tomar o cuidado de instalar a caixa de água potável no nível acima da caixa de reúso de forma que a tubulação de saída para a caixa de reúso não seja afogada. Figura 2 Foto da conexão entre a tubulação de distribuição de água potável e da tubulação de água não potável. A NBR 5626/1998, que trata da Instalação predial de água fria, recomenda que as tubulações de água potável e água não potável devam ser adequadamente pintadas distintamente. Além disto, a norma NBR 6493 da ABNT que trata sobre o Emprego de Cores Fundamentais para Tubulações, indica que todos os trechos aparentes das tubulações numa edificação deverão ser adequadamente pintados de acordo com sua finalidade. Entretanto, observa-se não em nenhuma norma a indicação de cor para tubulação e registros de sistema de reúso de água. Assim, sugere-se a adoção da cor rosa, visto que esta cor já sendo utilizada pela SABESP nos caminhões pipas de distribuição de água de reúso. Ressalta-se que, os registros de água não potável deverão ter placas de identificação. 5. ANÁLISE ECONOMICA O custo das instalações prediais de água potável foi orçado em R$6.465,52 e o custo das instalações prediais de esgoto sanitário foi orçado em R$5.288,62, o que resulta num custo total de R$11.754,17 das instalações hidrosssanítários de água e esgoto para o sistema convencional. Para as instalações da rede de distribuição de água cinza foi necessário acrescentar uma caixa de água, 19,3m de tubulação de 60mm, 16,6m de tubulação de 25mm, 1 registo de gaveta e serviços de rasgo e enchimento de parede de 2,65m. Na rede de coleta esgoto houve apenas um acréscimo de 8,7m tubulação de 100mm. Assim, o custo adicional das instalações prediais de água não potável resultou em R$1.761,58 e o custo das instalações prediais de esgoto sanitário em R$282,04. O acréscimo total devido as instalações hidrosssanítários de água e esgoto para o sistema de reúso resultou em R$2.043,61, que corresponde a um aumento de 17,4%. 6. CONCLUSÃO Conclui-se que o volume de água cinza gerada no edifício em estudo atende cerca de 91% da demanda média mensal de água dos vasos sanitários e mictórios. O sistema de reúso resulta no acréscimo de 17,4% no custo das instalações hidrosssanítários de água e esgoto. O reúso de água cinza é a alternativa sustentável de utilização dos recursos hídricos, principalmente nas áreas mais urbanizadas. Entretanto é necessário o estabelecimento de normas e diretrizes sobre a elaboração de XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 projetos de sistema de reuso de água em edificação, a fim de facilitar sua aplicação e minimizar os riscos de contaminação. AGRADECIMENTOS À FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais, que promove atividades de fomento, apoio e incentivo a pesquisas científicas e tecnológicas em Minas Gerais, possibilitando a realização do estudo por meio do fornecimento de auxílio financeiro. REFERÊNCIAS ANA - AGENCIA NACIONAL DE ÁGUAS; FIESP - FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS DO ESTADO DE SÃO PAULO; SINDUSCON-SP - SINDICATO DA INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO. Conservação e Reúso da água em edificações - FIESP. São Paulo, 2005, 151p. ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR : Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Rio de janeiro, ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Instalação predial de água fria. Rio de janeiro, ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6493: Emprego de Cores Fundamentais para Tubulações. Rio de janeiro, BRASIL. Resolução nº. 54, de 28 de novembro de Estabelece modalidades, diretrizes e critérios gerais para a prática de reúso direito não potável de água, e dá outras providências. Conselho Nacional de Recursos Hídricos (publicada no DOU em 09/03/06). LI, F., WICHMANN, K., OTTERPOH, R. Review of the technological approaches for grey water treatment and reuses. Science of the Total Environment 407 (2009) LIU, S., BUTLER, D., MEMONB, F.A., MAKROPOULOS, C., AVERY, L., JEFFERSON, B. Impacts of residence time during storage on potential of water saving for grey water recycling system. Water research 44 (2010) MANCUSO, P. C. S.; SANTOS, H. F. Reúso de água. Barueri-SP: Manole, p. SANT ANA, D.; BOEGER, L.; VILELA, L. Aproveitamento de águas pluviais e o reúso de águas cinzas em edifícios residenciais de Brasília - parte 2: viabilidade técnica e econômica. Paranoá, Brasília, no 10, p , XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7