CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA PARA APOIO A PROJETOS DE USO RACIONAL DE ÁGUA EM EDIFÍCIOS Tatiana Máximo Almeida, Rosinete Batista dos Santos, Sérgio Roberto Alves Farias e Carlos de Oliveira Galvão Laboratório de Hidráulica, Departamento de Engenharia Civil Universidade Federal de Campina Grande Caixa Postal 505 58100-970 Campina Grande-PB tatiana.maximo@uol.com.br RESUMO - Devido aos problemas de escassez hídrica, derivados do alto crescimento populacional, degradação e mau uso destes recursos, se faz necessário um melhor planejamento e gerenciamento da água. Uma das formas de gerenciá-la é por meio da sua utilização de forma racional. Com o objetivo de auxiliar a sociedade na implantação destas medidas, este trabalho apresenta a concepção de um Sistema de Apoio à Decisão para uso racional de água em edifícios (residenciais, comerciais e industriais), que avalia quatro alternativas tecnológicas captação de água de chuva, reuso de água, uso de aparelhos poupadores e medição individualizada em edificações coletivas segundo os critérios de viabilidade econômica, técnica e operacional e impactos ambiental e cultural. Palavras-chave: cisternas, sistemas de apoio à decisão, reuso de água, otimização.
INTRODUÇÃO A aplicação, em edificações coletivas, de alternativas tecnológicas para racionalização do consumo de água entre elas a utilização da água de chuva tem encontrado dificuldades, principalmente pela falta de material bibliográfico e de suporte computacional à elaboração de projetos, apesar do número crescente de trabalhos nesta direção (Pedrosa, 1999; Silva, 1999; Sickermann, 2002). Um problema adicional é a escolha, dentre várias possibilidades tecnológicas, da melhor combinação, selecionada não apenas em termos econômicos, mas também em outros critérios que, efetivamente, determinam a escolha numa situação real de projeto. Os Sistemas de Apoio à Decisão (SADs) são ferramentas computacionais que auxiliam a escolha de uma alternativa dentre várias opções para a solução de problemas nãoestruturados, ou seja, complexos, e devem ser elaborados de forma a se tornarem instrumentos práticos, convergindo para soluções de forma simples, clara, direta e objetiva (Porto e Azevedo, 1997). Este artigo apresenta a concepção de um SAD para o uso racional de água em edifícios, que avalia algumas alternativas tecnológicas captação de água de chuva, reuso de água, medição individualizada e uso de aparelhos poupadores (arejadores para torneiras, torneiras de baixo consumo, bacia sanitária de volume de descarga reduzido, chuveiros e mictórios com redutores de vazão) segundo os critérios de viabilidade econômica, viabilidade técnica e operacional, impacto ambiental e impacto cultural. É composto de uma interface com o usuário, um banco de dados, um banco de modelos, um banco de cenários, um banco de indicadores e uma unidade de processamento. O sistema ainda não foi efetivamente implementado, necessitando-se do desenvolvimento das fases de construção e testes, implantação, operação manutenção, avaliação e controle.. DESCRIÇÃO DO SISTEMA O sistema foi concebido com vários módulos, descritos a seguir. Interface com o usuário A interface com o usuário é responsável pela comunicação do usuário com o computador, formada por: Módulo de Entrada: unidade em que o usuário fornece seus dados;
Módulo de Saída: responsável por fornecer os resultados obtidos das simulações, por meio de gráficos, tabelas e relatórios; Módulo de Ajuda: auxilia o usuário quanto ao funcionamento do programa e fornece informações para as opções de escolha selecionada. Banco de Dados O banco de dados é responsável pelo armazenamento das informações relacionadas ao projeto e pelo gerenciamento destas de forma apropriada: Dados fornecidos pelos fabricantes: de materiais hidro-sanitários de redução de consumo de água e materiais de construção em geral, que incluem dados técnicos (quanto reduz de água, tempo de utilização, características do material), classificação e custos; Dados fornecidos pela concessionária de água: são dados relacionados aos custos de consumo de água tratada por metro cúbico e de aparelhos de micromedição (hidrômetros); Dados meteorológicos: são os dados de precipitação necessários ao banco de modelos para a alternativa de captação de água de chuva; Dados fornecidos pelo usuário: são os dados pessoais necessários ao banco de modelos e ao cadastro de usuários que serão armazenados; Dados fixos: são os coeficientes e valores fixos utilizados nas equações do banco de modelos. Exemplo: coeficiente de escoamento superficial das áreas de captação de água de chuva; Valores dos insumos: são os valores de mão-de-obra para implantação, operação e manutenção das alternativas, fornecidos pelos sindicatos. Banco de modelos O banco de modelos tem a função de receber e solicitar os dados, bem como abastecer e realimentar a base de dados. Deve ser constituído de funções de gerenciamento: selecionando dados apropriados, processando os modelos na seqüência adequada, transmitindo dados de um modelo para outro (Porto e Azevedo, 1997). É formado por: Modelo para captação de água de chuva: é um modelo para cálculo do volume de água a ser captado pela cobertura da edificação ou outras áreas apropriadas, conduzido por meio de calhas e armazenado em um reservatório, que pode ser externo (cisterna) ou
interno (reservatório inferior). A água acumulada pode ser posteriormente bombeada para um reservatório superior, onde será distribuída para determinados aparelhos da edificação torneiras, bacias sanitárias, etc. ou utilizada para rega de jardins e lavagem de pisos. Este cálculo leva em consideração séries pluviométricas da região, a área de captação disponível, o coeficiente de escoamento superficial e uma estimativa das perdas. O sistema apresentará ao usuário as possíveis dimensões para a cisterna e as correspondentes disponibilidades hídricas, e este escolherá a que melhor se adapte ao seu espaço e à sua disponibilidade de renda; Modelo para reuso de água: é um modelo que calcula o volume de água a ser reutilizado de acordo com o volume captado pelas fontes e com o tipo de tratamento a ser realizado. O sistema de tratamento (lagoas de estabilização, reator UASB, etc.) será dimensionado de acordo com a quantidade de água a ser captada pelas fontes, onde o SAD fornecerá as possíveis dimensões para o usuário; Modelo para aparelhos poupadores: avalia a economia de água obtida pela utilização de equipamentos redutores de vazão instalados na edificação. É um modelo baseado no cálculo do consumo mensal de água pelos aparelhos. O cálculo considera uma estimativa de acionamentos de aparelhos realizados por pessoa, vazão de cada aparelho, tempo de uso, etc. Estes equipamentos são: arejadores, bacias sanitárias de volume de descarga reduzido VDR (6 litros), torneiras, chuveiros e mictórios com redutores de vazão; Modelo para cálculo de custos: este modelo calcula os custos de água, redução de consumo, período de retorno do investimento, implantação, operação e manutenção, bem como analisa a relação benefício/custo para cada alternativa e para o conjunto de alternativas associadas (cenários). Banco de Cenários O banco de cenários fornece todas as combinações possíveis entre as alternativas analisadas. No caso das alternativas de reuso e captação de água de chuva, por captarem e redistribuírem a água, são realizadas combinações com as demais alternativas tanto em relação à fonte de água como em relação à reutilização desta, como apresentado na Tabela 1. Se a água a ser reutilizada for captada da pia da cozinha, da lavagem de roupa e das bacias sanitárias, não poderá ser reutilizada para uso em banhos, lavatórios e lavagem de roupa, por necessitarem de um tratamento mais dispendioso, o que tornaria o sistema inviável. Caso seja
aplicado um tratamento simples de desinfecção para a água de chuva, esta poderá ser utilizada para o banho e para o lavatório. Tabela 1- Cenários das possíveis combinações entre a alternativa de reuso de água e captação de água de chuva e as demais alternativas: FONTES BACIAS VDR E MICTÓRIOS REGA E LAVAGEM DE PISO USOS LAVAGEM DE ROUPA BANHO E LAVATÓRIOS Lavatório e X X X X Chuveiro Pia da Cozinha X X e Lavadora de Roupa Bacias X X Sanitárias e Mictórios Água de chuva X X X X Banco de Indicadores Este módulo caracteriza os indicadores que medem os critérios para as alternativas avaliadas (custos, redução de consumo, impacto ambiental e impacto cultural), por meio do pré-estabelecimento de níveis (alto, médio e baixo) para a sua avaliação. Um resumo dos critérios abordados com seus devidos indicadores e níveis é apresentado na Tabela 2. A análise dos critérios estudados pode ser obtida pela utilização de métodos multicriteriais, tais como: pesos, ELECTRE, PROMETHEE, passos, programação por metas, entre outros. Unidade de Processamento Este módulo é responsável pela busca, processamento e transferência de informações entre as unidades do SAD. Por intermédio dele, os resultados são selecionados e emitidos para o módulo de saída da interface com o usuário, em forma de tabelas e gráficos. FUNCIONAMENTO DO SISTEMA O processo tem início (Figura 1) com a entrada de dados para simulação dos modelos, tais como: tipo da edificação (comercial ou residencial), consumo mensal de água, número de apartamentos/salas/lojas, área de captação de água de chuva, entre outros.
Tabela 2 - Identificação e descrição dos critérios, indicadores e níveis contidos no banco de indicadores. CRITÉRIOS Viabilidade Econômica Viabilidade Técnica e Operacional Impacto Ambiental Impacto Social INDICADORES Custos Redução do consumo de água Disponibilidade de Implantação Disponibilidade de Operação Disponibilidade de Manutenção Alterações no meio ambiente com a associação das alternativas a serem adotadas Alterações culturais com a associação das alternativas a serem adotadas DESCRIÇÃO DOS INDICADORES Relacionados aos custos totais obtidos para cada associação de alternativas (cenários) Relacionada com a economia de água na edificação com as possíveis instalações das alternativas Relacionada com a possibilidade de obtenção de serviço especializado (mãode-obra) e de materiais necessários à implantação das alternativas Relacionados aos possíveis danos (ambientais e culturais) a serem causados após a implantação das alternativas NÍVEIS Alto Médio Baixo Alto Médio Baixo Alto Médio Baixo Alto Médio Baixo DESCRIÇÃO DOS NÍVEIS Baseadas no nível econômico (faixa salarial) de cada região e com o benefício oferecido pelas alternativas Baseadas na percentagem da redução de água com a aplicação das alternativas Baseados na quantidade e qualidade dos materiais e obras disponíveis no mercado local Baseados no conjunto de impactos ambientais para cada associação de alternativas Baseados em dados obtidos da análise de questionários aplicados, quanto à associação de alternativas A seguir, os dados são armazenados no banco de dados e transportados para a unidade de processamento e, desta, para o banco de modelos. No banco de modelos, os mesmos são processados e calculados os consumos de água de cada alternativa, quando os resultados são novamente enviados e armazenados na unidade de processamento. A unidade de processamento emite os dados necessários para o banco de cenários, onde são realizadas todas as combinações possíveis entre as alternativas estudadas, apresentando a situação atual e possíveis situações futuras de consumo de água. Estas ações
com os devidos consumos são enviadas para a unidade de processamento, que, em conjunto com o modelo de custos, calculará todos os custos, período de retorno, análise benefício/custo e redução do consumo de água. Estes resultados são posteriormente transferidos para o banco de indicadores, que, de acordo com a leitura realizada dos resultados, fornecerá as faixas dos indicadores dos critérios para cada alternativa. Por fim, os dados são transportados do banco de indicadores para a unidade de processamento, que selecionará os conjuntos de alternativas com os melhores níveis de indicadores e transferirá os resultados finais para o módulo de saída da interface com o usuário, em forma de gráficos e tabelas. AGRADECIMENTOS Este trabalho foi desenvolvido com recursos da Universidade Federal de Campina Grande, CNPq e CAPES, instituições às quais os autores agradecem. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS PEDROSA, V. A. Instrumentos econômicos no gerenciamento da demanda de água para sistemas urbanos domiciliares. In: Anais do XIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Belo Horizonte: ABRH, 1999. Em CD-ROM PORTO, R. L., AZEVEDO, L. G. T. Sistemas de suporte a decisões aplicados a problemas de recursos hídricos. In: PORTO, R.L. (Org.) Técnicas quantitativas para o gerenciamento dos recursos hídricos. Porto Alegre: ABRH/Editora Universidade, 1997. SICKERMANN, J. Sistema de aproveitamento de águas pluviais em edificações. Revista da Tecnologia da Construção Téchne. Nº 59, ano 10, 2002. SILVA, R. T. Inserção dos programas de uso racional e conservação da água nas políticas regionais, urbanas e setoriais. In: Encontro Técnico sobre Uso e Conservação dos Recursos Hídricos. Brasília: MMA, 1999.
Banco de Modelos Modelo de Captação de Água de Chuva Modelo de Reuso de Água Modelo de Aparelhos Poupadores Modelo de Custos Banco de Indicadores Viabilidade Econômica Viabilidade Técnica Operacional Impacto Cultural Impacto Ambiental e Unidade de Processamento Banco de Cenários Condição de consumo presente e futura Todas as combinações possíveis Banco de Dados Dados fornecidos pelos fabricantes Dados de precipitação Dados fixos Custo dos Insumos Dados da concessionária de água Dados fornecidos pelo usuário. Interface com o usuário Figura 1- Estrutura do SAD para uso racional de água em edifícios.