Captação e tratamento de águas pluviais estudo da viabilidade técnica e elaboração de projeto...

Márcio Paulo BarretoMariana Lourenço da Silva Santos

Thalita Ferreira Sales

Captação e tratamento de águas pluviais: Captação e tratamento de águas pluviais: estudo da viabilidade técnica e estudo da viabilidade técnica e

elaboração de projeto na Universidade elaboração de projeto na Universidade Católica de SantosCatólica de Santos

Engenharia de Produção – Trabalho de Conclusão de CursoCaptação e tratamento de águas pluviais: estudo da viabilidade

técnica e elaboração de projeto na Universidade Católica de Santos

Orientador Prof. Drº Cleber Ferrão Corrêa

Preocupação da sociedade com o meio ambiente em escala mundial, devido a escassez de recursos naturais e seu consumo desenfreado.

Crescente demanda do movimento sustentável, adequação das empresas a essa nova realidade e conexão de sua imagem a questões ecológicas perante a sociedade.

A água é considerada um recurso renovável graças à sua capacidade de se recompor em quantidade, entretanto, com o uso indiscriminado nos perguntamos se a água terá capacidade de se renovar com a rapidez que é consumida.




IntroduçãoIntrodução

Realização do estudo da viabilidade técnica e execução de um projeto de captação e tratamento de águas pluviais da UniSantos.

Estudo da possível redução do consumo de água potável para fins não potáveis, e com isso verificar a diminuição de custos nas despesas de água potável fornecida pela SABESP.

Divulgação da imagem da UniSantos perante a comunidade, de entidade comprometida com o meio ambiente e com a sustentabilidade.




Objetivos Geral e EspecíficoObjetivos Geral e Específico

Utilizar a vasta área construída para proveito de águas e usar esse recurso de maneira consciente e sustentável.

Considerando a grande área disponível para captação de água e as necessidades específicas de consumo de água com fins não potáveis, a reutilização das águas pluviais se mostra uma ótima alternativa para diminuição dos custos para o consumo de água potável.




JustificativaJustificativa

Converter toda a rede para utilização de água de chuva. Converter a rede para o atendimento de todas as

necessidades de água não potável. Converter a rede para utilização para irrigação de jardins e

hortas, lavagem de pátios/corredores, escadas e rampas de todos os andares do prédio principal e adjacente.




HipótesesHipóteses

Normatização do reuso de água no Brasil Lei nº 6938, de 31 de agosto de 1981 (Política Nacional

do Meio Ambiente) enumerou como objetivos: “o desenvolvimento de pesquisas e de tecnologias

orientadas para o uso racional de recursos ambientais” .

“preservação e restauração dos recursos ambientais com vistas à sua utilização racional e disponibilidade permanente, concorrendo assim para a manutenção do equilíbrio ecológico propício à vida”.




Referencial TeóricoReferencial Teórico

Normatização do reuso de água no Brasil

As principais normas que tratam deste assunto no Brasil: a Resolução CNRH nº 54/2005 e a Norma NBR 13.969/1997.

NBR 15.527/07 “Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis”.

Em São Paulo, a Lei nº 13.276/2002 também conhecida como a Lei das Piscininhas, tem como principal objetivo diminuir o escoamento de águas durante as chuvas.





Outorga de uso e reuso da água

Instituída pela Lei Estadual nº. 7.663/1991, a Política Estadual de Recursos Hídricos do estado de São Paulo, o regime de Outorga do Direito do Uso da Água, é um utensílio de gestão dos recursos hídricos que o poder público utiliza para autorizar, conceder e permitir a utilização deste recurso natural a todos os usuários.





A cobrança pelo uso e o reuso de recursos hídricos

No Estado de São Paulo a cobrança pelo uso deste recurso foi instituída pela Lei 12.183/2005 regulamentado pelo Decreto Estadual nº 55.667/2006, que defini os valores que serão cobrados pelo uso destes recursos hídricos.





Classificação de Águas Doces





Águas residuais domésticas Provenientes de banhos, cozinhas e lavagensde pavimentos domésticos.

Águas residuais industriais Provenientes de processos de fabricação.

Águas de infiltração Advindas da infiltração nos coletores de águaexistente nos terrenos.

Águas urbanas Provenientes de chuvas, lavagem depavimentos, regas, etc.

Água negra Efluente proveniente dos vasos sanitários,incluindo fezes, urina e papel higiênico.

Água cinza Águas servidas, excluindo o efluente dos vasossanitários.

Água amarela Representa somente a urina.

Água marrom Representa somente as fezes.

Águas Azuis Águas provenientes de chuvas.

Classificação de Águas Residuais Domésticas

Classificação de Águas Residuais

Classificação das Águas de Reuso





Estudo de caso: Schincariol A indústria de bebidas brasileira Schincariol, enxerga o

reuso de águas como plataforma de acesso a sustentabilidade da companhia;

Diversas unidades de produção da Schincariol já utilizam essa prática, seja em seus processos produtivos ou para atividades de apoio, como a limpeza dos pisos.





Estudo de caso: Schincariol Entre 2008 e 2010, houve economia de 12,5% no

consumo de água da unidade fabril, o que corresponde a uma economia de 166.000 m³ de água.

63% de toda água que é consumida na empresa é proveniente de fontes próprias da Schincariol.

Todas as unidades fabris controlam o volume total desse bem consumido em seus processos e as mesmas possuem metas de diminuição do consumo d’água que são revisadas anualmente.





Estudo de caso: Monsanto Tem o desenvolvimento de novos projetos sustentáveis

como uma das prioridades da gestão, e desde 2009 conta com o reaproveitamento de águas pluviais nos seus processos produtivos.

O volume economizado pelo projeto pioneiro, é o suficiente para abastecer uma cidade com 14.000 habitantes/mês, produzir 27 ton. de trigo, 17 ton. de arroz, 63.000 l de leite ou 2.700 kg de carne bovina.





Em 2010 a unidade de Camaçari usou 53 milhões de litros de água pluvial em seus processos.

Estudo de caso: Coca-Cola A Spaipa, empresa do Sistema Coca-Cola localizada em

Maringá (PR), é pioneira na utilização de águas pluviais em processos produtivos;

Desde 2007 utiliza uma área aproximada de 2500 m² para recolhimento da água pluvial, conseguindo economia de até 290.000 litros de água/mês.





Estudo de caso: Universidade do Planalto Catarinense Planejado de maneira simplória, deixando de lado o

emprego de grandes tecnologias para a utilização única da gravidade e aproveitamento da ampla área de cobertura do edifício circundado por calhas.





Toda a água captada na UNIPLAC foi direcionada para o uso nos lavatórios, para aprovisionar o uso nos sanitários e nos mictórios.

Estudo de caso: Universidade do Planalto Catarinense O Payback definido no início do projeto foi alcançado

graças ao baixo custo do mesmo, obtendo uma economia média de 21% no gasto com o consumo de água da rede pública.





Por se tratar de um projeto de fácil implementação e de custo aproximado de R$7.000,00, o mesmo será implantado em todos os prédios existentes na UNIPLAC.

Material e MétodosMaterial e Métodos Fórmula para cálculo do volume de água de chuva

aproveitável (potencial de captação), sugerida pela NBR 15.527/07.







Material e MétodosMaterial e Métodos Precipitação média da cidade de Santos entre 1980 e 2004.

73400,85 Coeficiente de escoamento superficial

0,9 Eficiência do sistema de captação

Mês Precipitação (mm)

Potencial de captação (Litros)

J aneiro 371,77 2.087.525,73 Fevereiro 399,31 2.242.165,58

Março 368,13 2.067.086,76 Abril 274,00 1.538.537,40 Maio 220,79 1.239.757,93 J unho 173,80 975.904,38 J ulho 164,32 922.673,23

Agosto 158,16 888.084,22 Setembro 278,79 1.565.433,73 Outubro 301,26 1.691.605,03

Novembro 288,20 1.618.271,82 Dezembro 327,91 1.841.247,44

Anual 3326,44 18.678.293,24

VariáveisÁrea de coleta de chuvas (m²)




Área de coleta de chuvas considerando toda as extensão da cobertura da UniSantos.

Material e MétodosMaterial e Métodos

Estudo da demanda de água para fins não potáveis para o dimensionamento do sistema de captação de água.

Identificação das atividades ligadas ao uso de água não potável, sendo elas: Descargas em bacias sanitárias; Irrigação de gramados, plantas ornamentais e hortas; Limpeza de muros e portões; Limpeza de pátios, salas, banheiros, corredores e

escadarias em geral; Será descartado o uso da água captada em descargas em

bacias sanitárias.





Estudo da demanda realizado entre a 2ª quinzena de Setembro e a 1ª quinzena de Outubro de 2013.

Para as atividades de limpeza são utilizados basicamente 3 equipamentos diferentes. Carrinho para limpeza Nick Star Lavadora compacta a cabo Tennant T1 Lavadora de alta pressão Karcher HD 7/13 Maxi





Demanda m³semanal 31,87 mensal 127,46 anual 1.529,54

Área ideal para captação em função da demanda anual de 1.529,54 (m³).





Área (m²)Potencial de

Captação (m³)Total 7.340,00 18.678,29 Ideal 623,56 1.586,79

NBR 15.527/07 - Cálculo do dimensionamento dos reservatórios baseados no anexo A desta norma. Azevedo Neto Rippl Prático Inglês Prático Alemão Prático Australiano Simulação





Nos métodos Prático Australiano e de Simulação foi necessário estimar um valor para o reservatório, que foi determinado com o cálculo da média entre os resultados dos métodos de Rippl, Prático Inglês e Prático Alemão (81,31 m³).

Resultados obtidos considerando os 6 métodos propostos pela NBR 15.527/07.





MétodoReservatório

(m³) Observação

Azevedo Neto 174,24 Não considera demandaRippl 129,77 Considera atendimento total da demandaPrático Inglês 103,71 Não considera demandaPrático Alemão 91,77 Não considera demandaPrático Australiano 89,40 Confiabilidade de 91,67%Simulação 86,20 Confiabilidade de 91,67%

Para a determinação da capacidade do reservatório, calculamos a média entre os resultados que mais se aproximaram, e obtivemos valor de 92,77 m³.

Para simplificamos o projeto, adotaremos o volume de reservatório de 90 m³.





Comprimento (m)

Largura (m) Profundidade (m)

Capacidade Volumétrica (m³)

Cisterna 6 6 2 72Reservatório Superior 3 3 2 18

90Capacidade Volumétrica total (m³)

Para abastecer todos os pisos da edificação, foi adotada uma divisão da capacidade total de reservação da água em dois dos reservatórios.

A escolha da potência da bomba centrífuga foi feita com base nos catálogos dos fabricantes.

Foram consideradas variáveis como: Características do líquido a ser bombeado; Vazão; Altura do recalque; Altura de sucção.





Bomba TH-13 1,5CV - Thebe, indicada para o bombeamento de águas pluviais, com vazão de 26m³/h e altura máxima suportada de 20 metros.

Para garantir o funcionamento sem interrupções, o sistema será automatizado, com o uso de sensores de nível do líquido e um contator.





O abastecimento do reservatório superior será feito através da bomba centrífuga, que será acionada automaticamente sempre que necessária e haja água disponível na cisterna para ser bombeada.

Intervenção humana será necessária apenas para inspeções do sistema e limpeza.

Funcionamento do sistema automatizado de bombeamento de águas pluviais.





Reservatório superior com 2 sensores de nível e cisterna com 1 sensor de nível, todos ligados ao contator, que tem a função de ligar e desligar a bomba centrífuga.

Considerando que o sistema irá atender apenas a demanda de água para fins não potáveis, optamos por um sistema simplificado de tratamento da água, instalando apenas um filtro central, bastante utilizado em edifícios residenciais, e uma dosadora de cloro.





Outros elementos importantes para o sistema são: Extravasor, dotado de sifão ladrão, que deve ser

instalado dentro da cisterna e fará o controle do nível para que não haja transbordamento.

Freio d'água, instalado no fundo da cisterna para reduzir a velocidade de entrada da água e evitar o revolvimento das partículas finas decantadas no fundo da cisterna.





A distribuição dos pontos de consumo foram determinados conforme a praticidade de instalação e demanda.

No 3º, 2º e 1º pavimentos do prédio central e laboratórios serão instaladas torneiras abaixo dos lavatórios dos banheiros.

No prédio central, no térreo, serão instaladas torneiras no entorno do prédio, pois nesse pavimento a demanda de águas para fins não potáveis é mais intensa.

Para atender a NBR 15.527/2007, todos os pontos de consumo devem ser identificados com placa de advertência.





Tempo estimado de 2 meses para conclusão do projeto. Foram feitas pesquisas para que fosse possível estimar o

custo do projeto. Custo com mão-de-obra: R$ 11.627,60) Custo dos materiais para execução: R$ 25.533,06 Custo total do projeto: R$ 37.160,66.





Para calcular o tempo de retorno do investimento, consultou-se a tabela de tarifas de fornecimento de água potável e tratamento de esgoto da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP).

A UniSantos se enquadra na tabela de consumo Comercial / Normal, com consumo superior a 50 m³.

A tarifa de fornecimento de água é de R$ 10,06/ m³, sendo o mesmo valor cobrado para o tratamento de esgoto.

Será gerada economia de R$ 20,12/ m³ com a utilização de água captada das chuvas.




Resultados EsperadosResultados Esperados

Tempo de retorno do investimento do projeto com atendimento de 91,67% da demanda, conforme nível de confiabilidade, sendo calculada taxa de juros de 1% ao mês para o custo do projeto




Resultados EsperadosResultados EsperadosPeríodo Demanda

Mensal (m³)Economia

mensal geradaValor acumulado de

economia geradaValor Presente do custo do Projeto

0 0 -R$ -R$ 37.160,66R$ 1 116,84 2.350,82R$ 2.350,82R$ 37.532,27R$ 2 116,84 2.350,82R$ 4.701,64R$ 37.907,59R$ 3 116,84 2.350,82R$ 7.052,46R$ 38.286,67R$ 4 116,84 2.350,82R$ 9.403,28R$ 38.669,53R$ 5 116,84 2.350,82R$ 11.754,10R$ 39.056,23R$ 6 116,84 2.350,82R$ 14.104,92R$ 39.446,79R$ 7 116,84 2.350,82R$ 16.455,75R$ 39.841,26R$ 8 116,84 2.350,82R$ 18.806,57R$ 40.239,67R$ 9 116,84 2.350,82R$ 21.157,39R$ 40.642,07R$

10 116,84 2.350,82R$ 23.508,21R$ 41.048,49R$ 11 116,84 2.350,82R$ 25.859,03R$ 41.458,97R$ 12 116,84 2.350,82R$ 28.209,85R$ 41.873,56R$ 13 116,84 2.350,82R$ 30.560,67R$ 42.292,30R$ 14 116,84 2.350,82R$ 32.911,49R$ 42.715,22R$ 15 116,84 2.350,82R$ 35.262,31R$ 43.142,37R$ 16 116,84 2.350,82R$ 37.613,13R$ 43.573,80R$ 17 116,84 2.350,82R$ 39.963,95R$ 44.009,53R$ 18 116,84 2.350,82R$ 42.314,77R$ 44.449,63R$ 19 116,84 2.350,82R$ 44.665,60R$ 44.894,13R$ 20 116,84 2.350,82R$ 47.016,42R$ 45.343,07R$

Atendimento de 91,67 % da demanda




Resultados EsperadosResultados EsperadosPeríodo Demanda

Mensal (m³)Economia

mensal geradaValor acumulado de

economia geradaValor Presente do custo do Projeto

0 0 -R$ -R$ 37.160,66R$ 1 127,46 2.564,50R$ 2.564,50R$ 37.532,27R$ 2 127,46 2.564,50R$ 5.128,99R$ 37.907,59R$ 3 127,46 2.564,50R$ 7.693,49R$ 38.286,67R$ 4 127,46 2.564,50R$ 10.257,98R$ 38.669,53R$ 5 127,46 2.564,50R$ 12.822,48R$ 39.056,23R$ 6 127,46 2.564,50R$ 15.386,97R$ 39.446,79R$ 7 127,46 2.564,50R$ 17.951,47R$ 39.841,26R$ 8 127,46 2.564,50R$ 20.515,96R$ 40.239,67R$ 9 127,46 2.564,50R$ 23.080,46R$ 40.642,07R$

10 127,46 2.564,50R$ 25.644,95R$ 41.048,49R$ 11 127,46 2.564,50R$ 28.209,45R$ 41.458,97R$ 12 127,46 2.564,50R$ 30.773,94R$ 41.873,56R$ 13 127,46 2.564,50R$ 33.338,44R$ 42.292,30R$ 14 127,46 2.564,50R$ 35.902,93R$ 42.715,22R$ 15 127,46 2.564,50R$ 38.467,43R$ 43.142,37R$ 16 127,46 2.564,50R$ 41.031,92R$ 43.573,80R$ 17 127,46 2.564,50R$ 43.596,42R$ 44.009,53R$ 18 127,46 2.564,50R$ 46.160,91R$ 44.449,63R$ 19 127,46 2.564,50R$ 48.725,41R$ 44.894,13R$ 20 127,46 2.564,50R$ 51.289,90R$ 45.343,07R$

Atendimento de 100 % da demanda Tempo de retorno do investimento do projeto com atendimento de 100% da demanda, sendo calculada taxa de juros de 1% ao mês para o custo do projeto

A proposta de projeto de implantação de um sistema de captação e tratamento de águas pluviais na Universidade Católica de Santos é viável e sustentável.

Adequação da UniSantos às políticas ambientais de sustentabilidade, embasado na ação institucional chamada de “UNISANTOS VERDE”, na qual são promovidas iniciativas relacionadas ao meio ambiente e a sustentabilidade.

O projeto justifica-se devido a economia a ser gerada em relação ao investimento de implantação do projeto.




ConclusãoConclusão

ANA, FIESP, SINDUSCON-SP, COMASP, Conservação e reuso de água em edificações. São Paulo, 2005.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 10844:1989: Instalações prediais de águas pluviais – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 30/12/1989.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 15527:2007: Água de chuva - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Rio de Janeiro: ABNT, 24/09/2007.

TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva. São Paulo: Navegar. 2003.




ReferênciasReferências

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