1 1 CONSUMO DE ÁGUA 1.1 USOS DA ÁGUA DOMÉSTICO (Residencial) COMERCIAL CLASSES DE CONSUMO INDUSTRIAL PÚBLICO PERDAS E FUGAS DOMÉSTICO (litros / habitante / dia) BEBIDAS E COZINHA 10 20 LAVAGEM DE ROUPA 10 20 BANHOS E LAVAGENS DE MÂOS 25 55 INSTALAÇÕES SANITÁRIAS 15 25 OUTROS USOS 15 30 DESPERDICIOS 25 30 TOTAL 100-200 COMERCIAL ESCRITÓRIOS COMERCIAIS RESTAURANTES HOTÉIS / PENSÕES (sem cozinha e lavanderia) LAVANDERIA HOSPITAIS GARAGENS POSTOS DE SERVIÇOS P/ VEÍCULOS... 50 l / pessoa /dia 25 l / refeição 120 l / hóspede / dia 30 l / kg / roupa 250 l / leito / dia 50 / veículo / dia 150 l / veículo / dia
2 INDUSTRIAL INDUSTRIAS (uso sanitário) 70 l / operário /dia MATADOUROS (animais grande porte) 300 l / cabeça abatida MATADOUROS (animais pequeno porte) 150 l / cabeça abatida LATICÍNIOS 1-5 l / kg de produto CURTUMES 50 60 l / kg de couro FÁBRICA DE PAPEL 100 400 l / kg de papel TECELAGEM (sem alvejamento) 10 20 l / kg de tecido... PÚBLICO ÁGUA UTILIZADA NA: irrigação de jardins lavagens de ruas e passeios edifícios e sanitários de uso público alimentação de fontes etc... PERDAS E FUGAS A perda caracteriza-se por ser de responsabilidade do sistema, encarecendo o preço médio da conta dos usuários, enquanto que o desperdício é de responsabilidade do consumidor que arcará individualmente com seus custos. PERDAS O controle de perdas de água em S.A.A, constitui a principal atividade operacional, uma vez que o seu controle esta diretamente relacionado com a receita e a despesa da empresa responsável. Em sistemas públicos de abastecimento, do ponto de vista operacional, as perdas de água são consideradas correspondentes aos VOLUMES NÃO FATURADOS.
3 ESTRUTURAÇÃO DOS CONSUMOS E DAS PERDAS VOLUME DISPONIBILIZADO (produzido + importado) VOLUMES FATURADO VOLUMES UTILIZADOS VOLUMES NÃO FATURADOS VOLUMES PERDIDOS USOS FATURADOS USOS PRÓPRIOS USOS ESPECIAIS PERDAS FÍSICAS PERDAS NÃO FÍSICAS CONSUMIDORES NORMAIS GRANDES CONSUMIDORES FORNECIMENTO EM CAMINHÕES PIPA OPERAÇÃO OUTROS (estimados, etc.) INSTALAÇÕES ADMINISTRATIVAS DESCARGAS DE REDES LAVAGEM DE RESERVATÓRIOS LAVAGEM DE REDES OUTROS (ETE, EE esgotos, etc.) SUPRIMENTO DE EMERGÊNCIA (caminhões pipa) COMBATE A INCÊNDIOS SUPRIMENTO SOCIAL (favelas e áreas invadidas) OUTROS VAZAMENTOS / ARREBENTAMENTOS (adutoras, redes e ramais) VAZAMENTOS E EXTRAVAZAMENTOS EM RESERVATÓRIOS OUTROS ERROS DE MICROMEDIÇÃO E MACROMEDIÇÃO LIGAÇÕES CLANDESTINAS FRAUDES POLÍTICA TARIFÁRIA ERRO DE CADASTRO (inativas, HD não cadastrado, etc.) OUTROS (refaturamento, etc.)
4 De um modo geral, os principais fatores que influenciam as PERDAS FÍSICAS nos S.A.A são: Variações de pressão / altas pressões; Condições físicas da infra-estrutura (material, idade, etc. ); Condições de tráfego e tipo de pavimentação sobre a rede; Recalques do subsolo; Qualidade dos serviços (mão-de-obra e material empregado), tanto na implantação da rede quanto na execução de reparos; Agilidade na execução dos reparos; Condições de gerenciamento (telemetria, método de coleta e armazenamento de dados). As PERDAS NÃO FÍSICAS são geralmente expressivas e podem representar 50% ou mais no percentual de água não faturada, dependendo de aspectos técnicos como: Critérios de dimensionamento de HD; Manutenção preventiva de HD; Procedimentos comerciais e de faturamento. Índice de Perdas de Água na Distribuição (I.P.D) I.P.D = VD VU. x 100 VD I.P.D índice de perda na distribuição (água não contabilizada), em % VD volume disponibilizado, é a soma do volume de água produzido mais importado (macromedição), em m 3 VU volume utilizado, é a soma da água medida nos hidrômetros (micromedição) mais o estimado, de uso próprio e de uso especial, em m 3.
5 1.2 CONSUMO MÉDIO PERCAPITA q m = Volume distribuído mensal. N de dias do mês x População beneficiada litros / habitante. dia Na elaboração de projetos de sistemas de abastecimento, caso não haja estudos preliminares que indiquem valores específicos, é freqüente o empregos de per capitas médios nos seguintes intervalos: Se P 10 000 habitantes 150 q 200 l/hab.dia; Se 10 000 P 50 000 hab 200 q 250 l/hab.dia; Se P for superior a 50 000 habitantes q mín = 250 l/hab.dia; População temporária q = 100 l/hab.dia; Chafariz 30 l/hab.dia. Se for utilizado o VOLUME EFETIVAMENTE CONSUMIDO (somatório dos volumes micromedidos nos HD), é então definido como CONSUMO MÉDIO PERCAPITA EFETIVO. 1.3 FATORES QUE AFETAM O CONSUMO O volume de água em uma comunidade dependerá de uma série de circunstâncias que farão com que este valor seja mais ou menos intenso. Os mais notáveis são: características da população (hábitos higiênicos, situação econômica, educação sanitária); desenvolvimento da cidade; presença de indústrias; condições climáticas; características do sistema (quantidade e qualidade da água, sistemas de medição, pressão na rede, etc);
6 1.4 VARIAÇÕES DE CONSUMO VARIAÇÕES DIÁRIAS (K 1 ) K 1 = maior consumo diário no ano. vazão média diária no ano K 1 geralmente 1,20 a 1,50 VARIAÇÕES HORÁRIAS (K 2 ) K 2 = maior vazão horária no dia. vazão média no dia K 2 geralmente 1,5 Para determinação dos valores médio, mínimo e máximo do consumo empregam-se as seguintes expressões: Consumo médio = P. q m litros / dia Consumo máximo diário = K 1. P. q m litros / dia Consumo máximo horário = K 2.K 1.P.q m / 86.400 litros / segundo
7 SETOR DE FORNECIMENTO SF - 08 TAVEIRÓPOLIS PARTE BAIXA Hora K2 1 0,79 2 0,75 3 0,72 4 0,69 5 0,52 6 0,48 7 0,81 8 1,11 9 1,32 10 1,42 11 1,41 12 1,36 13 1,28 14 1,21 15 1,14 16 1,14 17 1,11 18 1,14 19 1,14 20 1,04 21 0,92 22 0,85 23 0,81 24 0,83 Coeficiente k2 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 Fonte: CCP - Águas Guariroba Dados de janeiro a dezembro de 2003 HISTOGRAMA DE CONSUMO 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Horário SETOR DE FORNECIMENTO SF - 34 CARANDÁ BOSQUE Hora K2 1 0,46 2 0,42 3 0,37 4 0,34 5 0,33 6 0,38 7 0,75 8 1,20 9 1,69 10 1,87 11 1,84 12 1,67 13 1,53 14 1,51 15 1,46 16 1,33 17 1,21 18 1,08 19 1,00 20 0,90 21 0,80 22 0,71 23 0,64 24 0,55 Coeficiente k2 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 Fonte: CCP - Águas Guariroba Dados de março a agosto de 2004 HISTOGRAMA DE CONSUMO 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Horário
8 Cálculo das Demandas (consumos) considerando o índice de perdas Para o cálculo das demandas (consumos), utilizando a fórmula anterior, considera-se que a DEMANDA MÉDIA é igual ao VOLUME MICROMEDIDO (D MÉDIA = V u ) e a DEMANDA COM PERDAS (TOTAL) é igual ao VOLUME PRODUZIDO (D TOTAL = V d ). I.P.D = D TOTAL - D MÉDIO X 100 D TOTAL I.P.D X D TOTAL = D TOTAL - D MÉDIO 100 D TOTAL - D TOTAL X I.P.D / 100 = D MÉDIO D TOTAL ( 1 I.P.D / 100 ) = D MÉDIO D TOTAL = D MÉDIO ( 1 I.P.D / 100 )
9 1.5 PERÍODO DE PROJETO ( HORIZONTE DE PROJETO ) A POPULAÇÃO É UMA VARIÁVEL E CRESCENTE, É FUNDAMENTAL FIXAR A ÉPOCA ATÉ A QUAL O SISTEMA PODERÁ FUNCIONAR SATISFATÓRIAMENTE, SEM SOBRECARGA NAS INSTALAÇÕES OU DEFICIÊNCIAS NA DISTRIBUIÇÃO. O TEMPO QUE DECORRE ATÉ ATINGIR ESSA ÉPOCA DEFINE O PERÍODO DO PROJETO. O PERÍODO DE PROJETO PODE ESTAR RELACIONADO: À DURABILIDADE OU VIDA ÚTIL DAS OBRAS E EQUIPAMENTOS; AO PERÍODO DE AMORTIZAÇÃO DO CAPITAL INVESTIDO NA CONSTRUÇÃO; ÀS DIFICULDADES DE AMPLIAÇÃO DE DETERMINADAS ESTRUTURAS OU PARTES DO SISTEMA; CUSTO DO CAPITAL A SER INVESTIDO; RITMO DE CRESCIMENTO DAS POPULAÇÕES. É COMUM ADOTAR-SE O PERÍODO DE 20 ANOS PARA INSTALAÇÕES PEQUENAS E MÉDIAS, COMUNS NESTE ESTADO, E INDISTINTAMENTE PARA TODAS AS PARTES CONSTITUTIVAS DO SISTEMA. 1.6 PREVISÃO DE POPULAÇÃO FIXADO O HORIZONTE DE PROJETO, É NECESSÁRIO CONHCER-SE A POPULAÇÃO QUE SE ESPERA ENCONTRAR NA LOCALIDADE AO FIM DO PERÍODO ADMITIDO. COM ISTO, PODERÁ SER FEITA UMA ESTIMATIVA DO CONSUMO DE ÁGUA NA ÉPOCA CONSIDERADA. DIVERSOS SÃO OS MÉTODOS APLICÁVEIS PARA O ESTUDO DE CRESCIMENTO POPULACIONAL:
10 PROCESSO ARITMÉTICO R = P 1 P 0. t 1 t 0 P = P 0 + r ( t t 0 ) PROCESSO GEOMÉTRICO 1. q = P 1. t 1 t 0 P 0 P = P 0 q t t 0 PROCESSOS DE TENDÊNCIAS UTILIZA-SE A MICROINFORMATICA
11 ATRAVÉS DA FERRAMENTA LINHA DE TENDÊNCIA CENTRAL DA PLANILHA EXCEL DA MICROSOFT, PODE-SE AJUSTAR OS DADOS DE POPULAÇÃO VERSUS ANO, ÀS VÁRIAS EQUAÇÕES REPRESENTATIVAS DOS MODELOS MATEMÁTICOS E OBTER-SE OS CORRESPONDENTES COEFICIENTES DE CORRELAÇÃO R 2. AO MAIOR COEFICIENTE DE CORRELAÇÃO ENTRE OS VÁRIOS MODELOS MATEMÁTICOS CORRESPONDERÁ O MELHOR AJUSTE AOS DADOS DA POPULAÇÃO DA CIDADE. SÃO TESTADOS OS MODELOS MATEMÁTICOS: DO AJUSTAMENTO LINEAR DA CURVA DE POTÊNCIA DA EQUAÇÃO EXPONENCIAL DA EQUAÇÃO LOGARÍTMICA DA EQUAÇÃO POLINOMIAL SEQUÊNCIA: 1. TABELA NO EXCEL ANO x POPULAÇÃO; 2. CRIAR GRAFICO TIPO DISPERSÃO; 3. ADICIONAR LINHA DE TENDÊNCIA; 4. OPÇÕES Exibir equação no gráfico Exibir valor de R 2 no gráfico 5. TIPO Linear Logarítmica Polinomial Potência Exponencial 6. TRANSFORMAR TEXTO DA EQUAÇÃO EM EQUAÇÃO NO EXCEL
12 DISTRIBUIÇÃO DEMOGRÁFICA PARA O PROJETO DE S.A.A, É IMPORTANTE ANALISAR COMO AS FUTURAS POPULAÇÕES SE DISTRIBUIRÃO SOBRE A ÁREA DA CIDADE (MANCHA URBANA). NESSES ESTUDOS, SÃO MUITO ÚTEIS OS LEVANTAMENTOS CADASTRAIS DA CIDADE, ASSIM COMO AS FICHAS DETALHADAS POR DISTRITO, OBTIDAS POR OCASIÃO DOS CENSOS NACIONAIS E O CADASTRO COMERCIAL DA EMPRESA DE SANEAMENTO. 1.7 ÁREAS A SEREM ABASTECIDAS / CONCEPÇÃO E ETAPAS DE PROJETO PARALELAMENTE AO CRESCIMENTO POPULACIONAL, VERIFICA-SE EM GERAL UMA EXPANSÃO DA ÁREA URBANIZADA DA CIDADE. É IMPORTANTE CONCEBER O PROJETO DE MODO QUE A EXECUÇÃO DAS OBRAS NÃO ACARRETE UM INVESTIMENTO INICIAL INCOMPATÍVEL COM OS RECURSOS QUE PODERÃO SER OBTIDOS. NORMALMENTE É APRESENTADO 2 OU 3 CONCEPÇÕES DIFERENTES DO S.A.A PARA UM PERÍODO DE PROJETO DE 20 ANOS, EM CIDADE COM RITMO DE CRESCIMENTO NORMAL, SERÃO SUFICIENTES 2 OU, NO MÁXIMO, 3 ETAPAS DE CONSTRUÇÃO. (obs. rede ). 1.8 VOLUME DE ÁGUA A SER DISTRIBUÍDO NUMA CIDADE. A ESTIMATIVA DO VOLUME DE ÁGUA NORMALMENTE NECESSÁRIO PARA DISTRIBUIÇÃO NUMA CIDADE, PODERÁ SER FEITA COM O CONHECIMENTO DOS ELEMENTOS JÁ APRESENTADOS: POPULAÇÃO DE PROJETO CONSUMO PERCAPITA PROVAVEIS VARIAÇÕES DE CONSUMO
13 EXERCICIO 1 UMA CIDADE TERÁ UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO CONFORME ESQUEMA ABAIXO. SUA POPULAÇÃO FUTURA, PARA FINS DE PROJETO FOI ESTIMADA EM 45.000 HABITANTES. UMA INDUSTRIA LOCALIZADA ENTRE O RESERVATÓRIO E A CIDADE TERÁ UM CONSUMO DIÁRIO REGULARIZADO DE 2.200 m 3. DETERMINAR AS VAZÕES PARA O DIMENSIONAMENTO, EXPRESSAS EM litros / segundo, DOS DIVERSOS TRECHOS DE CANALIZAÇÃO, ADMITINDO: Consumo médio per capita anual 160 l/dia k1 = 1,25 k2 = 1,50 Água de lavagem dos filtros da ETA 4% do vol. tratado Perda física na distribuição 30 % Tempo de funcionamento da ETA 16 horas / dia Industria a ETA b RAP d c e Rede RESUMO DOS LIVROS: Tsutiya, Milton Tomoyuki REDUÇÃO DO CUSTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA ABES/2001 Gomes, Heber Pimentel SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA: DIMENSIONAMENTO ECONÔMICO Editora Universitária da UFPB/2002. Nagami, Paulo S. et al. TÉCNICA DE ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA BNH/ABES/CETESB/1976. www.saneamento10.hpg.ig.com.br ABASTECIMENTO DE ÁGUA. (Prof. Carlos Fernandes). Tsutiya, Milton Tomoyuki ABASTECIMENTO DE ÁGUA DEPTO. DE ENG. HIDRÁULICA E SANITÁRIA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA USP/2004. Ministério das Cidades DTA-A2 INDICADORES DE PERDAS NOS SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA. Revisão 2004.