I-34 CARACTERIZAÇÃO DO USO DA ÁGUA EM SHOPPING CENTERS DA REGIÃO METROPOLITANA DE SÃO PAULO Giovanni do Espírito Santo 1 Engenheiro Mecânico pela Escola de Federal de Engenharia de Itajubá, pesquisador do Laboratório de medição de Vazão do Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT. Graduado em Mecânica Plena, cursa mestrado pela Universidade de São Paulo em Energia e Fluidos. Jorge Gomez Sanchez Engenheiro mecânico pela escola Politécnica da USP, pesquisador do Laboratório de Vazão do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), atua na área de medição de líquidos e instrumentação para saneamento há mais de 15 anos. Mestrando em Energia e Fluidos pela UNICAMP SP. Endereço (1) : Av. Irerê 23, Apart. 12 Planalto Paulista CEP 464-5 - São Paulo. Telefone Comercial: (XX11) 3767-4593 e-mail : giovanni@ipt.br RESUMO Foram feitos estudos visando a parametrização e a caracterização do consumo de água em Shopping Centers da RMSP. Obtiveram-se dados que demonstram grande homogeneidade entre os estabelecimentos estudados. Foram feitas medições de vazão de água em lojas, banheiros, ar condicionado e esgotos fornecendo dados para a previsão de consumo horário e ao longo da semana. Por meio do estudo do cadastro do consumo mensal ao longo de vários anos, pôde-se concluir que: Houve aumento do uso de água de poços artesianos; A variação do consumo médio por shopping de água suprida pela empresa fornecedora de água é decrescente, reflexo do aumento do uso de água oriunda de poços e/ou compra de água de terceiros; Há também um efeito sazonal, indicado pelo aumento de consumo de água no período de dezembro a fevereiro. Foi realizada uma pesquisa com lojistas levantando-se a variação horária de consumo de água, que foram cruzadas e ao longo da semana buscando algo semelhante a medição com data loggers. Foi deduzida uma equação que estima o consumo de um shopping a partir de dados como número de cinemas, área construída e número de lojas, cuja aplicação foi considerada adequada quando comparada com diversos consumos de shoppings da RMSP. O trabalho foi executado dentro do projeto Parametrização do Consumo de Água na RMSP, executado pelo Laboratório de Vazão do IPT para a SABESP Saneamento Básico do Estado de São Paulo. PALAVRAS-CHAVE: Shopping Center, consumo de água, parametrização, abastecimento de água. INTRODUÇÃO A categoria Shopping Centers na cidade de São Paulo é uma categoria importante com respeito ao consumo de água, não só devido ao seu crescente número (existem hoje mais de 3 estabelecimentos em São Paulo, segundo informações da ABRASCE - Associação Brasileira de Shopping Centers), mas também devido ao seu grande consumo unitário, uma vez que a SABESP trata um Shopping como consumidor comercial individual, freqüentemente o maior em sua região. A instalação de um estabelecimento do porte de um Shopping sem uma estimativa adequada do consumo de água, acaba por criar problemas de subdimensionamento do ponto de abastecimento e dos reservatórios e mesmo de sobrecarga do sistema de esgotos, principalmente quando em regiões com redes consolidadas e de difícil ampliação. Este trabalho procurou obter e validar parâmetros verificáveis que possam ser utilizados como referência para estimativas de consumo de água e identificação de consumidores anômalos, isto é, que apresentam um consumo acima ou abaixo do esperado para o seu porte, a partir de dados cadastrais de consumo na categoria de Shopping Centers. ABES Trabalhos Técnicos 1
METODOLOGIA Foram utilizados para o estudo: dados de consumo dos shoppings ao longo dos anos; dados de consumo de estabelecimentos dentro dos shoppings; dados de aquisição com data loggers destes estabelecimentos; dados de pesquisa com indicação de movimento de pessoas no shopping; dados de monitoração da vazão de esgoto ao longo do dia. Foram utilizados também dados cadastrais disponíveis para a cidade de São Paulo e outros municípios da RMSP. Os parâmetros de consumo de água analisados foram: número de lojas, público, número de funcionários, consumo de água por loja, critérios utilizados para rateio da conta de água, consumo de ar condicionado, volume de água comprada da SABESP, de terceiros, e de poços artesianos. Devido à complexidade desse tipo de consumidor, onde ocorrem dezenas de pontos de monitoração de consumo, foi selecionado um Shopping Center para a monitoração detalhada. COMPORTAMENTO DE CONSUMO DA CATEGORIA A partir dos registros de água e esgoto tarifados, e informações diretas dos Shoppings, foram separados os volumes comprados da SABESP e de água oriunda de poços. Na figura 1 é apresentada a distribuição da variação dos volumes de água comprados da companhia distribuidora de água, e da água oriunda de poço artesiano de um determinado Shopping. 3 Volume consumido (m 3 ) 25 2 15 1 5 Poço Sabesp Total Julho-98 Junho-98 Maio-98 Abril-98 Março-98 Fevereiro-98 Janeiro-98 Dezembro-97 Novembro-97 Outubro-97 Setembro-97 Agosto-97 Julho-97 Junho-97 Maio-97 Abril-97 Figura 1: Variação mensal do consumo de água de um determinado Shopping Pode-se verificar que para o Shopping da figura 1 não houve variação do volume consumido por poços artesianos durante todo o ano, mesmo com a variação do consumo de água no mês de dezembro. Na figura 2 apresenta-se o consumo sazonal para outros dois shoppings centers de menor porte. 2 ABES Trabalhos Técnicos
Consumo mensal (m 3 ) 8 6 4 2 Poço Sabesp Consumo mensal (m 3 ) 8 6 4 2 Poço Sabesp Figura 2: Variação do consumo em vários Shoppings O gráfico da figura 3 foi elaborado a partir dos dados do cadastro de compra de água e água medida por poços. O número de Shoppings varia mês a mês, sendo que antes do ano de 96 encontrou-se apenas um shopping no cadastro de água medida dos poços. Volume consumido mensa médio (m 3 ) (dos gráficos indicando a média) 18 16 14 12 1 8 6 4 Média Total Média Poço Média Rede pública Soma Poço Soma da Rede Pública Soma Total jul/98 abr/98 fev/98 nov/97 ago/97 mai/97 fev/97 nov/96 ago/96 jun/96 mar/96 dez/95 set/95 jun/95 mar/95 dez/94 out/94 jul/94 abr/94 jan/94 out/93 jul/93 abr/93 fev/93 1 9 8 7 6 5 4 3 2 Volume consumido mensal total (m³) ( dos gráficos indicando a soma) 2 jul/99 abr/99 jan/99 out/98 1 out/99 Figura 4: Variação do consumo por fontes de abastecimento de Shopping Centers em vários anos Nota-se o aumento da água consumida por poços e a diminuição da água consumida da empresa de água. CARACTERIZAÇÃO DO USO DE ÁGUA EM SHOPPING CENTERS A cobrança de água das lojas em Shoppings é feita ou por medição do consumo de cada loja e/ou por meio de rateio do consumo total do Shopping, utilizando fatores como área do estabelecimento e/ou o tipo de estabelecimento (alimentação, vestuário, etc.). As lojas foram separadas por categoria através da definição de grupos com o mesmo tipo de consumo, conforme apresentado na figura 4. ABES Trabalhos Técnicos 3
Formas de consumo Água da Cia de água ou comprada Água de Poços artesianos (tratamento) Ar condicionado Lojas Banheiros Limpeza Geral Público, funcionários área construída, Cinemas Âncora Alimentação Público e funcionários, cinemas Funcionários e Público Cafés Fast Food pia Restaurantes post mix Sorveteria Por quilo Pizzaria Massas Doces Vestuário, acessórios Bancos Academias, cabelereiros Geralmente estas lojas não tem consumo Chuveiros, Sauna Figura 4: Distribuição de consumo de Shoppings por categoria A partir do consumo e da divisão das categorias foi levantado o volume totalizado para cada grupo citado na figura 4. Na figura 5 está apresentada essa divisão para um shopping de grande porte. Público + Lavagem geral 3 Cinema Lavanderia Playland Praça de Alimentação 38% Academias 3% Ar Condicionado 14% Lojas Âncoras 5% Lojas em Geral + Bancos Mercado Cabelereiros Figura 5: Divisão de consumo por categoria PARÂMETROS RELATIVOS AO CONSUMO DE ÁGUA EM UM SHOPPING Alguns parâmetros que as empresas de saneamento podem obter dos Shopping Centers são os seguintes: área construída, nº de economias (por tipo), nº de funcionários e o tipo do sistema de ar condicionado. Embora se imagine que o movimento do Shopping possa ser correlacionado com o número de funcionários, não foi possível, para este trabalho, a aplicação desse parâmetro, pela dificuldade de obtenção de dados confiáveis, pois o efeito sazonal impõe uma grande variação no número de funcionários, que não são controlados pelas administrações dos Shoppings. Segundo observações tomadas com a administração do shopping e com as pesquisas feitas, adotou-se que certas variáveis poderiam ser utilizadas para estudo das fontes de consumo. Portanto os parâmetros para os seguintes itens foram sugeridos: 1 Banheiros: Variação de público (pesquisa horário e diário). 2 Ar condicionado: Área construída; Variação do público (pesquisa); 4 ABES Trabalhos Técnicos
Tipo de sistema. 3 Limpeza: Variação do público. 4 Lojas: Análise do consumo pelo tipo da economia; Variação do público( pesquisa horário, ao longo da semana). RESULTADOS OBTIDOS Foram obtidos dados registrados de consumo de fast food, cafés, sorveteria, quiosques, cabeleireiros e banheiros. Para os banheiros foi feita uma medição específica por apresentar mais importância para este trabalho. BANHEIROS Para levantamento de dados relativos ao consumo de banheiro foi feito monitoramento de um banheiro, com a instalação de medidores nas linhas de abastecimento. Os dados levantados nestas medições foram extrapolados para os outros banheiros do Shopping. Comparou-se a variação de consumo devido ao público utilizando-se os dados da pesquisa previamente realizada no Shopping. Neste Shopping em que foi realizado o estudo do consumo de lavatórios e sanitários, apenas o banheiro estudado apresentou um consumo de 48 m 3 /mês (35 devido aos sanitários e 13 devido as pias). O Shopping possui 8 banheiros, sendo que este é o mais utilizado por estar na saída da praça de alimentação. 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% % 18% 16% 14% 1 8% 6% 4% % Figura 6: Variação do consumo nos lavatórios no Shopping estudado horária e ao longo da semana 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% % 18% 16% 14% 1 8% 6% 4% % Figura 7: Variação do consumo de descarga no Shopping estudado horária e ao longo da semana Nas figuras 6 e 7 estão apresentadas as variações do consumo dos lavatórios e pias durante um dia e durante uma semana. ABES Trabalhos Técnicos 5
Verifica-se que há diferença no consumo da descarga em relação a variação encontrada em pias, permitindo considerar os consumos nos banheiros homogêneos e diretamente relacionados à população circulante no Shopping. PARAMETRIZAÇÃO DE CONSUMO O consumo de água em um Shopping Center pode ser caracterizado por: Uma parcela de comportamento médio estável, previsível por parâmetros e indicada pelo consumo mensal médio; Uma parcela variável, que caracteriza a vazão de pico e pode variar ao longo do dia, na semana e mesmo da época do ano. A parcela de consumo média depende de fatores fixos da instalação, tais como área, equipamentos de ar condicionado, entre outros. A variação do consumo depende principalmente do público. O público influi no consumo dos banheiros, das lojas (pias) e do ar condicionado. No caso do ar condicionado outros fatores, como clima insolação e época do ano, podem influir, em maior ou menor escala. Sugere-se es seguintes parâmetros para estimar a parcela estável do consumo de água de Shopping: n.º de lojas de alimentação ( fast food e restaurante ); n.º de lojas âncora; n.º de lojas; n.º de funcionários; Áreas (locação, terreno, construída); n.º de vagas para carros; n.º de cinemas; n.º de pisos; O preço do ponto comercial foi testado e descartado por expressar pouca relação com o consumo de água, podendo ser visto na figura 8. 1 8 Preço / m 2 6 4 2 5 1 15 2 25 Volume consumido (m 3 ) Figura 8: Variação do preço do ponto comercial Para estimar a variação durante um período de tempo (horas ou dias), devem ainda ser associados dados da variação de público local obtidos de pesquisa, ou de dados relacionados, como variação de consumo nos banheiros. 6 ABES Trabalhos Técnicos
Para levantamento da curva que se adapta melhor à relação parâmetro-consumo partiu-se do gráfico da figura 9. 1,2 Parâmetro/Maior Valor do Parâmetro 1,8,6,4,2 Área Bruta Locável Área Total do Terreno Área Total Construída Vagas para Carros Lojas Satélite 5 1 15 2 25 Volume Consumido Total (m 3 ) Figura 9: Variação de alguns parâmetros com o consumo total Os valores dos parâmetros foram adimensionalizados como parâmetro/maior valor do parâmetro, assim podendo representar todas as variações no mesmo gráfico. Como a relação entre o volume consumido e os parâmetros apresentam um comportamento linear, que pode ser visualizado na figura 9, escolheu-se este tipo de aproximação para a relação entre o volume consumido como função do parâmetro apresentado. A relação seria dada pela equação: Volume Total = â + â Param.1+ â Param.2+ â Param.3+... equação (1) 1 2 3 Utilizando-se todos os parâmetros, isto é, sem análises de dependências entre eles, que excluiria um ou outro parâmetro, para os Shopping Centers encontrados no cadastro da SABESP obteve-se a equação de regressão: Volume_Total = -1292 +,3831 Área Locável,3459 Área do Terreno +,521 Área Construída + 13,1 Pisos +,321 Vagas para Carros -5,476 Lojas Satélite - 67 Lojas Âncora 477,6 Cinemas equação (2) Analisando-se a dependência daqueles parâmetros com o consumo verificou-se que podem ser excluídos da equação os parâmetros: Lojas Âncora, Vagas de carro, Lojas Satélite e Pisos. Excluindo-os então, obtém-se a seguinte equação: Volume_Total = - 1692 +,348 Área Bruta Locável -,325 Área Total do Terreno +,493 Área Total Construída - 468 Cinemas equação (3) Algumas conclusões puderam ser tomadas a partir dos dados obtidos, principalmente tomando-se correlações dos parâmentros entre si: ABES Trabalhos Técnicos 7
O número de lojas obviamente varia com a área locável. E o número de lojas é um parâmetro associado com o número de pessoas que visitam o Shopping, assim como o número de funcionários; O consumo do Sistema de ar condicionado depende da área locável e do número de Cinemas. Esta seria a razão do número de cinemas aparecer como um parâmetro importante; O número de vagas de carro pode ser dependente ou da área do terreno ou da diferença entre a área bruta locável e a área construída; O número de lojas âncora tem pouca dependência, pois a loja âncora pode possuir ou não consumos internos; O número de pisos é um fator irrelevante. Assim, após estas considerações, verifica-se como variáveis realmente importantes para a caracterização de consumo de Shoppings: Área locável, Área do terreno e o número de cinemas. Estas variáveis são de muito fácil acesso. Na figura 1, onde cada ponto representa um Shopping Center, pode-se verificar o erro causado pela equação ajustada, verificando erros de até 8% do valor estimado. Assim pode-se tentar ajustar duas retas indicativas de consumidores com consumo fora do modelo e que justificariam uma auditoria. Na curva apresentada escolhe-se uma faixa arbitrária de ± do valor real. Diferença entre Volume Real e da Equação (%) 1 8 6 4 2-2 -4-6 -8 5 1 15 2 25 Volume calculado pela Equação (m 3 ) Figura 1: Erro encontrado pela adoção da fórmula ajustada nos Shopping Centers analisados A partir do gráfico acima a aproximação considerando a faixa de ± da equação tomada. Isto é, a equação para um comportamento normal de um Shopping seria: Volume Total = - 1692 ( 338 )+,348 Área Bruta Locável,325 Área Total do Terreno +,493 Área Total Construída 468 Cinemas Equação 4 Dos dados adquiridos pode-se avaliar a influência no consumo do número de lojas, consumo de lojas e público. 8 ABES Trabalhos Técnicos
PESQUISA DA VARIAÇÃO DE PÚBLICO Dos dados obtidos de lojas através de pesquisa direta pode-se avaliar a influência da quantidade de público nos consumos: por tipo de loja, por horário e por dia da semana. A principal finalidade desse estudo seria indicar em estima o consumo de um Shopping durante o dia. Para tanto, tomou-se o estudo feito em banheiros como que seria um indicador de variação de público. A partir das curvas obtidas da pesquisa nos shoppings, onde o lojista apresentava curvas para a variação de pessoas ao longo do dia e ao longo da semana, inicialmente fez-se uma tentativa de análise de freqüência resultando nos seguintes gráficos: % das Lojas 6 5 4 3 2 1 MB B M A MA Porcentage do consumo horário 9,% 8,% 7,% 6,% 5,% 4,% 3,% 2,% 1,%,% 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: dezpm novepm setepm seispm quatropm trespm umapm dozeam dezam noveam Figura 11: Distribuição de freqüência X variação de consumo de público horária % das Lojas 8 7 6 5 4 3 2 1 segunda terça quarta quinta sexta sábado domingo MB B M A MA Porcentagem do consumo diário 2,% 15,% 1,% 5,%,% segunda terça quarta quinta sexta sábado domingo Figura 12: Distribuição de freqüência X variação de consumo de público ao longo da semana Os termos MA, A, M, B e MB indicam um movimento muito alto, alto, médio, baixo e muito baixo respectivamente. O gráfico da figura 12, por exemplo, indica que 35 % das lojas pesquisadas apresentaram uma freqüência alta às três da tarde. Isso pode ser utilizado para análise da influência no consumo de água ou no despejo de água no esgoto. Os gráficos a esquerda demonstram a representação pontual para cada dia ou horário e os gráficos a direita a curva estimada que representa o comportamento durante o período. Como exemplo da influência do público no consumo analisou-se em seguida um Shopping em um determinado mês. ABES Trabalhos Técnicos 9
A influencia da variação do público pode ser obtida tomando-se a variação do consumo no banheiro durante um período e o público durante este mesmo período através do consumo per capita. No mês de março de 1999 o shopping estudado apresentou um público de 931622 pessoas e um consumo de água de 9 166 m 3. Somando-se com a população fixa diária: 7 pessoas na administração, 158 pessoas terceirizados e 1168 lojistas totalizando um número de funcionários diário de 1388 e mensal de 4164, temos um número de pessoas de: 973262. Assim o consumo per capita seria de 9,4 litros por pessoa. Considerando que a variação do publico de semana a semana é pequena, isto representa para uma semana de sete dias um consumo de 2 7 m 3 e um público de 21 366 pessoas. Assim, estimando um peso para os termos MB, B, M, A e MA, pode-se estimar uma curva para a distribuição de público. Alimentação loja Total Global Muito Alta Alta Muito Alta Média Baixa Alta Média segunda terça quarta quinta sexta sábado domingo Muito Baixa Figura 13: Estimativa da distribuição de público tomado pela pesquisa Alimentação loja Total Global 8: 1: 12: 14: 16: 18: 2: 22: Baixa Muito Baixa Assim, dado que o público acompanha esta curva, pode-se estimar as distribuições em períodos como dias da semana ou durante o dia. É interessante verificar que a forma da curva apresentada do consumo no banheiro horário ver figura 11 segue a mesma curva apresentada pela pesquisa. É interessante citar que da análise feita em categorias diferentes alimentação e lojas - foi tomada uma mesma distribuição de público, muito semelhante apesar de haver lojas que não possuem o mesmo movimento A tabela 1 foi feita partindo-se da curva obtida no gráfico anterior e estimando uma curva para a distribuição de pessoas. Tabela 1: Distribuição de pessoas por consumo em banheiro Dia segunda terça quarta quinta sexta sábado domingo Público 18 474 13 29 17 943 28 23 39 117 46 814 46 71 Pode-se fazer algo semelhante para um dia da semana acima determinando-se uma estimativa para o público horário usando o gráfico da figura 13. Assim, verifica-se a possibilidade de utilização de pesquisas para definir uma distribuição de consumo horário, podendo substituir estudos de consumo através de medição, o que muitas vezes é complicado. Apesar de não encontrar valores muito claros com pesquisas, pode-se estimar a variação da água despejada no esgoto através de parâmetros como: o consumo por pessoa, o mínimo número de pessoas estimado para um dia e o número de pessoas. Pode-se fazer uma distribuição dessas pessoas ao longo do tempo e estimar o volume despejado no período. 1 ABES Trabalhos Técnicos
ESTIMATIVA DE VOLUME DESCARTADO EM ESGOTOS Acredita-se que futuramente os Shoppings apresentarão um grande interesse na estimativa realista ou mesmo medição direta do volume de esgoto descartado com intenção de reduzir o valor cobrado, atualmente erroneamente considerado como igual à água consumida, pois está sendo discutida uma nova lei que impõe uma carga térmica no sistema de ar condicionado acima da atual. Isto implicaria em um aumento do consumo de água devido às torres de resfriamento, água esta que não é descartada no esgoto mas perdida por evaporação. Como a área construída é um parâmetro fortemente associado com o consumo de água devido ao ar condicionado, seria interessante um estudo mais profundo em uma amostra de Shoppings maior com a finalidade de se levantar um parâmetro do tipo: P = k [(m3 de consumo de água)/ m2 de área construída] Com isso, poderia se simplificar o critério para se obter o desconto na cobrança de esgotos e mesmo avaliar o custo da operação do ar condicionado tradicional frente a alternativas utilizando ciclo de refrigeração em circuito fechado ou uso de água menos nobre em torres de resfriamento, como reuso de água de ETE. Deve-se ainda ressaltar que com o atual custo da água fornecida agregado ao custo do esgoto, há um grande incentivo ao uso de água proveniente de fontes alternativas como caminhões pipas e poços, o que acarreta dificuldades para a SABESP, não só com a cobrança do esgoto, mas também com fiscalização e mesmo problemas a médio prazo com o uso indiscriminado da água do subsolo e de mananciais não controlados. CONCLUSÕES O critério de separar o consumo médio estável e o consumo caracterizado por variações e picos se mostrou bastante útil, pois simplificou o equacionamento para a previsão do consumo de Shopping Centers. Dados de variação fornecendo picos de consumo diários ou horários devem ser obtidos por pesquisas e dados de público, associando ao volume consumido per capita. A utilização de poços artesianos é crescente na RMSP. Isto acarreta em perda de faturamento e efluentes não medidos, caso não ocorra o cadastramento do poço artesiano. Deduziu-se uma equação com boa margem de previsão do consumo de água, indicando shoppings que ou compram água ou utilizam poços artesianos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Relatório IPT número 38 597 Parametrização do consumo de água na região metropolitana de São Paulo - Estabelecimento de metodologia e classificação de consumidores. 2. Yoshida, Olga Satomi Parametrização de Consumo de Água por atividade econômica. ABES XXVI Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental. ABES Trabalhos Técnicos 11