UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

EDGAR SCHLICKMANN

UTILIZAO DA GUA DA CHUVA NO PROCESSO INDUSTRIAL METAL-MECNICO E SUA INFLUNCIA NOS PARMETROS DO EFLUENTE GERADO

CRICIMA, NOVEMBRO DE 2007

EDGAR SCHLICKMANN

UTILIZAO DA GUA DA CHUVA NO PROCESSO INDUSTRIAL METAL-MECNICO E SUA INFLUNCIA NOS PARMETROS DO EFLUENTE GERADO

Trabalho de Concluso de Curso, apresentado para obteno do grau de Engenheiro Ambiental no curso de Engenharia Ambiental da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC. Orientadora: Prof. MSc. Marta Valria de Souza Hoffmann

CRICIMA, NOVEMBRO DE 2007

EDGAR SCHLICKMANN

UTILIZAO DA GUA DA CHUVA NO PROCESSO INDUSTRIAL METAL-MECNICO E SUA INFLUNCIA NOS PARMETROS DO EFLUENTE GERADO

Trabalho de Concluso de Curso aprovado pela Banca Examinadora para obteno do Grau de Engenheiro Ambiental, no Curso de Engenharia Ambiental da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC.

Cricima, 27 de Novembro de 2007.

BANCA EXAMINADORA

Prof. Marta Valria de Souza Hoffmann - Mestra - (UNESC) - Orientador

Prof. lvaro Jos Back -Doutor - (UNESC)

Prof. Rafael Mello Latuada - Mestre - (UNESC)

Dedico este trabalho, tudo que conquistei e conquistarei, ao meu pai Aldio, minha me Melnia e as minhas irms, Luana e Evelin.

AGRADECIMENTOS

Agradeo, Do fundo da minha alma a toda minha famlia pelo carinho irrestrito e a pacincia que dedicaram a mim por todo o tempo de desenvolvimento deste trabalho. A todos os professores de minha graduao, especialmente nas pessoas dos Professores lvaro Jos Back e Rafael Mello Latuada pela ajuda e o conhecimento transmitido. A Professora Marta Valria de Souza Hoffmann, pela dedicao incondicional e orientao deste trabalho. A INMES Industrial LTDA, na pessoa do Sr Charles Tenrio Biachini, por abrir as portas da empresa para que este trabalho fosse baseado em dados reais. As tcnicas do laboratrio, Josi, Karol e Mara, por seu apoio tcnico e amigo. Aos colegas de sala com quem pude aprender e me divertir ao longo da vida acadmica.

EPGRAFE

Dalham-nos gua , guas divinas, para nossa proteo, para saciar nossa sede, para trazernos bem aventurana e felicidade. guas soberanas que reinam sobre o que precioso e sobre a humanidade! Envocamos o blsamo de vossa cura Autor desconhecido.

RESUMO

Este estudo visa adaptar um sistema de coleta de gua da chuva s condies de uso da indstria metal-mecnica e comparar as variaes da incluso deste sistema em alguns aspectos da rotina da empresa, dimensionando reservatrios e filtros para gua da chuva, caracterizando efluentes e abordando a influncia desta nova gua no processo. Os resultados foram direcionados atender as disponibilidades de equipamentos no mercado da regio e se equiparando ao perodo de retorno de investimento mais adequado. Coletada a gua estudo-se a influncia dela no efluente da empresa, o qual se mostrou adequada aos padres estabelecidos para o bom funcionamento da atividade. Adaptando-se as disponibilidades estruturais e disponveis no mercado, adotou-se uma cisterna de 15 m com um filtro de taxa rpida com fluxo descendente.

Palavras-chave: Chuva. Efluente. Reuso. Reaproveitamento. Usinagem. gua.

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 Consumo de gua no Mundo. (Fonte: UNIGUA, 2007)....................19 Figura 2 Chuvas convectivas ou de conveco. (Fonte: ANCCT Agncia Nacional para a Cultura Cientfica e Tecnolgica, 2003 apud MAY, 2004).........25 Figura 3 Chuvas orogrficas. (Fonte: ANCCT Agncia Nacional para a Cultura Cientfica e Tecnolgica, 2003 apud MAY, 2004).....................................26 Figura 4 Chuvas ciclnicas ou frontais. (Fonte: ANCCT Agncia Nacional para a Cultura Cientfica e Tecnolgica, 2003 apud MAY, 2004).........................26 Figura 5 Cisterna do povo Maya chamada Chultun. (Fonte: Gnadlinger, 2000)...........................................................................................................................28 Figura 6 rea de captao. (Fonte: Engeplas Online, 2007)............................30 Figura 7 Galpo localizado no centro de Brao do norte. (Fonte: INMES, 1995)...........................................................................................................................34 Figura 8 Localizao da Cidade de Brao do Norte. (Fonte: Prefeitura Municipal de Brao do Norte)..................................................................................35 Figura 9 Novas instalaes da empresa. (Fonte: INMES)..................................35 Figura 10 Fluxograma do Processo Produtivo. SCHLICKMANN, E. 2007.......36 Figura 11 Tela do programa de balano hdrico seriado. (Fonte: Back, 2007)46 Figura 12 Foto rea da cobertura da INMES. (Fonte: INMES, 2007).................47 Figura 13 Adaptado da foto rea da cobertura da INMES. Fonte: INMES, 2007 .....................................................................................................................................51 Figura 14 Tela do Programa de balano hdrico seriado. (Fonte: Back, 2007.) .....................................................................................................................................53 Figura 15 Grfico da relao volume da cisterna e percentual de atendimento .....................................................................................................................................54 Figura 16 - Produo Industrial e Gerao de Impacto. (Fonte: Texeira, 2006) 72 Figura 17 Esquema de remoo de efluente contendo leos solveis e insolveis (Fonte: NUNES 1996)..............................................................................85

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Evoluo do Uso da gua no Mundo...................................................17 Tabela 2 - Consumo Mdio de gua no Mundo/Faixa de Renda.........................18 Tabela 3- Disponibilidade de gua por Habitante/Regio (1000m3)...................18 Tabela 4 Distribuio de gua doce no Brasil....................................................20 Tabela 5 Estrutura Tarifria CASAN.....................................................................22 Tabela 6 Valores para Arredondamento..............................................................44 Tabela 7 Mdia de consumo diria do ano de 2007...........................................52 Tabela 8 Volumes calculados e seus respectivos percentuais de atendimento. Em destaque os comercialmente disponveis...............................55 Tabela 9 Relao volume da cisterna, % de atendimento, rea utilizada, custo, e perodo de retorno do investimento.........................................................55 Tabela 10 Resultado geral dos parmetros analisados.....................................59 Tabela 11 Destaque de pontos especficos para anlise...................................59 Tabela 12 - Destaque de pontos especficos para analise...................................61 Tabela 13 - Destaque de pontos especficos para analise...................................62 Tabela 14 Taxa de aplicao superficial..............................................................83 Tabela 15 Importncia do pH no tratamento de gua........................................90 Tabela 16 Valores de pH........................................................................................92

LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Regies onde h deficincia de gua..................................................17 Quadro 2 Resumos da legislao a respeito da gua da chuva.......................27 Quadro 3 Anlises previstas.................................................................................40 Quadro 4 Principais variveis para o projeto de filtros granulares..................88 Quadro 5 - principais mtodos para remoo de metais......................................92 Quadro 6 Linha de produtos INMES INDUSTRIAL LTDA...................................95

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANCCT Agncia Nacional para a Cultura e Tecnologia CASAN Companhia de gua e Saneamento CETESB Companhia de Tratamento e Saneamento Ambiental DBO5 Demanda Bioqumica de Oxignio, cinco dias. DQO Demanda Qumica de Oxignio C Graus Celsius OD Oxignio Dissolvido ONG Organizao No Governamental ONU Organizao das Naes Unidas PCA Programa de Conservao da gua pH Potencial Hidrogeninico PROCAT Programa de Racionalizao do Consumo de gua Tratada SABESP Companhia de Abastecimento Bsico de So Paulo SEMADS - Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel UNIGUA Universidade da gua

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SUMRIO

1 INTRODUO ........................................................................................................14 ....................................................................................................................................14 Somos parasitas deste organismo, utilizamos de suas fontes sem a preocupao com as interferncias sobre a regulao do sistema. Nesta lgica, as partes s se desenvolvem se o todo tiver foras e estrutura para mant-las....................................................................................................................14 1.1 Objetivo Geral......................................................................................................15 1.2 Objetivos Especficos.........................................................................................15 2 GUA...................................................................................................................16 2.1 A situao da gua no Mundo...........................................................................16 frica 17 2.2 Situao da gua no Brasil................................................................................19 2.3 Usos Racionais e Conservao.........................................................................20 2.4 Reaproveitamento da gua................................................................................22 3 CHUVA.....................................................................................................................24 3.1 Chuvas Convectivas ou de Conveco............................................................25 3.2 Chuvas Orogrficas............................................................................................25 3.3 Chuvas Ciclnicas ou frontais ..........................................................................26 4 APROVEITAMENTO DE GUAS DE CHUVA.......................................................27 4.1 Instalao do Sistema de Coleta de gua da Chuva......................................30 4.1.1 rea de coleta 4.1.2 Quantidade e capacidade de armazenamento 4.1.3 Qualidade e tratamento da gua coletada. 30 31 31

4.2 Controlando a Quantidade de guas Pluviais com Reservatrios...............32 5 MTODOLOGIA EMPRESA/PROCESSO..............................................................33 5.1 Dados Histricos e relevantes da empresa alvo do estudo...........................33 5.2 Fluxograma do Processo Produtivo.................................................................36 5.3 Processo de Produo.......................................................................................37 6 METODOLOGIA DE ANLISES LABORATORIAIS.............................................39 6.1 Amostragem........................................................................................................39 6.2 Parmetros Analisados .....................................................................................40

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6.3 Simulaes de Bancada.....................................................................................40 6.4 Procedimentos para determinao dos parmetros.......................................41 6.4.1 Determinao de pH : 6.4.3 Determinao de dureza 6.4.4 Determinao de Slidos Sedimentveis 6.4.5 Determinao de Alcalinidade total 6.4.6 Determinao da turbidez 41 43 43 44 45 6.4.2 Concentrao de Oxignio Dissolvido em Amostras de gua - OD42

7 METODOLOGIA DO SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE GUA DA CHUVA .....................................................................................................................................46 7.1 rea de coleta......................................................................................................47 7.2 Levantamento pluviomtrico.............................................................................48 7.3 Sistema de armazenamento...............................................................................48 7.4 Escolha e dimensionamento do filtro...............................................................49 8 ANLISE DOS DADOS...........................................................................................51 rea de coleta............................................................................................................51 Sendo assim a demarcao da rea coleta se deu pela disponibilidade estrutural da empresa, que j possua um sistema de conduo de chuvas, que s direcionava para o local ideal e disponibilizado para o armazenamento. ....51 O ponto 2, identificado na figura 15, indica as tubulaes de descida da gua, a seta numero 3 mostra o desnvel do terreno que vai facilitar a conduo da gua por gravidade at o ponto 4 que a rea disponibilizada para a instalao do sistema de armazenamento. ...........................................................51 .....................................................................................................................................51 .....................................................................................................................................54 9 CONSIDERAES E RECOMENDAES...........................................................64 REFERNCIAS...........................................................................................................66 APENDICE A - TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS.............................70 ....................................................................................................................................71 Caractersticas Fsicas das guas Residurias....................................................72 Slidos Totais Temperatura Cor Sabor e odor 72 73 73 73

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Turbidez Alcalinidade Acidez Demanda de Oxignio. Metais leos e graxas Mtodos Fsicos Mtodos Qumicos (Fsico-Qumicos) Mtodos Biolgicos

74 75 75 76 77 78 81 88 93

Caractersticas Qumicas das guas Residurias................................................74

Tratamentos...............................................................................................................79

De acordo com Braille et al (979), os processos biolgicos se dividem em anaerbios e aerbios. Processos aerbios podem ser: lodos ativados, filtro biolgico e lagoas de estabilizao aerbia. J os processos anaerbios, se fazem pela decomposio da matria orgnica e/ou inorgnica sem a presena de oxignio molecular, aplicvel na digesto de efluentes industriais de alta carga orgnica e lodos de esgotos concentrados................................................93 APNDICE B LINHA DE PRODUTOS....................................................................94 ANEXO A SRIA HISTRICA DE CHUVAS DA REGIO DE BRAO DO NORTE .....................................................................................................................................96

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1 INTRODUO

Na dcada de 1970 James E. Lovelock j dizia

Novas evidncias cientficas mostram, a cada dia, que de fato a Terra um superorganismo, dotado de auto-regulao. Como partes desses sistemas, porm, temos responsabilidade individual em mant-la viva e saudvel para as futuras geraes.

Somos parasitas deste organismo, utilizamos de suas fontes sem a preocupao com as interferncias sobre a regulao do sistema. Nesta lgica, as partes s se desenvolvem se o todo tiver foras e estrutura para mant-las. A poluio, os consumos desenfreados e a irresponsabilidades para com os bens naturais, so como doses dirias de veneno, que vo enfraquecendo e acabaro com a falncia deste organismo. Cabe s partes diretamente afetadas por este processo propor alternativas e efetivar melhorias para combater essas doses to rotineiramente ministradas. Buscando a sustentabilidade do Planeta, o presente trabalho e muitas outras inovaes tecnolgicas serviro como antdotos para estas doses de veneno, contribuindo para a auto-regulao do organismo chamado Terra. Um ser vivo pode passar dias, semanas e at meses sem alimentar-se, porm, no sobreviver a dias sem beber gua. A preservao deste recurso esta diretamente relacionada com a nossa sobrevivncia, bem como a de todos os seres vivos que nos rodeiam. As atividades produtoras dos bens que consumimos necessitam utilizar-se deste bem chamado gua para que seu fim seja atendido. Muitas empresas utilizam gua tratada, com qualidade para consumo humano, em atividades que no precisariam de tal benefcio para sua atividade. O reuso da gua vem de encontro a esta questo, quanto mais gua for reaproveitada, menos gua ser coletada de corpos hdricos e menos produtos qumicos sero gastos para o seu tratamento.

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A indstria metal-mecnica utiliza-se rotineiramente de gua para o processo de refrigerao das peas e dos equipamentos, bem como para a limpeza anterior a pintura. Empresa em questo neste estudo, INMES Industrial LTDA, do ramo metal-mecnico, especializada em produo de equipamentos para a indstria de molduras e diversos outros seguimentos, utiliza-se de gua do sistema pblico de abastecimento de gua, que aqui no estado gerido pela CASAN Companhia de gua e Saneamento e fornece gua de qualidade dentro dos padres para o consumo humano. O presente estudo tem por fim adaptar um sistema de coleta de gua da chuva s condies de uso da indstria metal-mecnica e promover um estudo tcnico que compare as variaes da incluso deste novo sistema em alguns parmetros da rotina da empresa.

1.1 Objetivo Geral Adaptar um sistema de coleta de gua da chuva s condies de uso da indstria metal-mecnica e comparar as variaes da incluso deste sistema em alguns aspectos da rotina da empresa.

1.2 Objetivos Especficos Estudar a viabilidade tcnica e econmica de um sistema de coleta de gua da chuva; Adaptar o sistema as condies de uso da empresa. Comparar os resultados obtidos com o do efluente gerado no processo com uso da gua CASAN. Verificar os possveis interferentes da gua da chuva no processo da empresa e no efluente final.

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2 GUA

A gua o constituinte mais caracterstico da Terra e o ingrediente essencial da vida. O dicionrio Wikipdia (2007) destaca a essencialidade da gua: "Um certo indivduo est num deserto e necessita de gua. Neste caso, a gua to importante que este indivduo deixa qualquer riqueza que possua e passa a querer a gua antes de qualquer outra coisa". Este conceito chamado, segundo o dicionrio, pelos economistas como um artifcio de utilidade marginal. Dados relatados por Macdo (2001, p. 1) apud RAINHO (1999:Pelas contas dos especialistas, 95,1% da gua do planeta salgada, sendo imprpria para consumo humano. Dos 4,9 que sobram, 4,7 esto na forma de geleiras ou regies subterrneas de difcil acesso e somente 0,147% esto aptos par ao consumo em lagos, nascentes e em lenis subterrneos.

Para no extinguirmos este recurso, o Programa Micro Bacias 2 (2006) relata que podemos renov-lo com as guas provenientes das chuvas, que se fazem presentes em 0,002% da gua da Terra. Chove em todo Planeta cerca de 16 bilhes de litros por segundo.

2.1 A situao da gua no Mundo Onze pases da frica e nove do Oriente Mdio j no tm gua potvel. A situao tambm crtica no Mxico, Hungria, ndia, China, Tailndia e Estados Unidos. Segue outras regies no quadro 1 abaixo.

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Quadro 1 - Regies onde h deficincia de gua RegioFonte: UNIGUA, 2007

Extenso

Saara 9.000.000 km2

De acordo com a ONU frica Arbia 225.500 km2 Kalahari 0 260.000 km2

Gobi 1.295.000 km2 sia

Atacama 78.268 km2

Chile (Organizaes das Naes Unidas) apud Macedo (2001), em 2025, sero 48 pases e 2050 cerca de 50 pases, sem gua o bastante para suprir as necessidades de seus habitantes. A abundncia do elemento lquido causa uma falsa sensao de recurso inesgotvel. (MACEDO, 2001 p.1) Conforme indica a tabela 1, a evoluo do homem leva a um maior consumo de gua per capita.

Tabela 1 - Evoluo do Uso da gua no Mundo Ano 1940 1990 Habitantes 2,3 x 109 5,3 x 109 Uso da gua m3/hab/ano 400 800

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Fonte: UNIGUA, 2007

A tabela 2, mostra o aumento do consumo em decorrncia da elevao do poder aquisitivo da populao.

Tabela 2 - Consumo Mdio de gua no Mundo/Faixa de Renda Grupo de Renda Baixa Mdia Alta Utilizao anual m3/hab 386 453 1.167

Fonte: Relatrio do Banco Mundial (1992) apud UNIGUA (2007)

A disponibilidade de gua em cada continente levando-se em conta a proporo de habitantes indicada no tabela 3. Segundo a OPS Organizao Pan-Americana de Sade apud Macedo (2001), o ser humano necessita a cada dia de 189 litros de gua para que suas necessidades sejam atendidas. Esses valores quando comparados com o consumo da agricultura (figura 1), so considerados nfimos. Nogueira (1999, p 1.) d exemplos: 1 kg de arroz para ser produzido consome 1910 litros, 1 kg de frango para ser produzido consome 3500 litros, para ser produzir 1 kg de carne de boi consomem 100.000 L de gua. Conforme tabela 3, a disponibilidade de gua ao longo dos anos, vem diminuindo consideravelmente.

Tabela 3- Disponibilidade de gua por Habitante/Regio (1000m3) Regio sia frica Amrica Latina Europa Amrica do 1950 20,6 9,6 105,0 5,9 37,2 1960 16,5 7,9 80,2 5,4 30,2 1970 12,7 6,1 61,7 4,9 25,2 1980 9,4 5,1 48,8 4,4 21,3 2000 5,1 3,3 28,3 4,1 17,5

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Norte Total

178,3

140,2

110,6

89

58,3

Fonte: N.B. Ayibotele. 1992. The world water: assessing the resource, apud UNIGUA, 2007

Na contra mo da diminuio da disponibilidade da gua, observamos na figura 1, a m distribuio dos recursos hdricos para consumos menos nobres.

Figura 1 Consumo de gua no Mundo. (Fonte: UNIGUA, 2007)

2.2 Situao da gua no Brasil Embora o Brasil ainda tenha uma situao privilegiada em relao quantidade e qualidade de sua gua, a WWF-Brasil (2007) informa ao povo brasileiro que a maneira de uso no vem ocorrendo de forma correta e racional. Explorao indevida, falta de preocupao com os mananciais, pssima distribuio, contaminao, desmatamento e desperdcio so apenas alguns indcios que comprovam o descaso com este essencial recurso. Macedo (2001) ainda informa que em aproximadamente dez anos, a escassez do recurso ir afetar toda a regio da grande So Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte, alm da maioria dos grandes centros do pas, em conseqncia da poluio dos mananciais, do isso irracional e do desperdcio, podemos observar esta escassez em algumas regies do Pas, como mostra a tabela 4.

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O Brasil o pas mais rico do mundo em termos de reservas hdricas, contendo 13,7% da gua doce disponvel no planeta, a maior rea mida continental do mundo (Pantanal), as mais extensas florestas alagadas (Amaznia), e uma fauna aqutica incrivelmente rica. Saber cuidar, usufruir e gerir esse recurso responsabilidade de todos ns brasileiros. (WWFBRASIL, 2007).

Tabela 4 Distribuio de gua doce no Brasil Regio NORTE NORDESTE SUL SUDESTE CENTRO-OESTE Disponibilidade 68,5 % 3,3 % 6,5 % 6,0 % 15,7 %Fonte: TOMAZ (2001)

Um relatrio do Banco Mundial e ONU, disponibilizado por Felcio (1996), no aconselha investidores internacionais a aplicarem recursos em regies com disponibilidade hdrica inferior a 2000 m3 por habitante. O autor ainda demonstra que cidade como o Rio de Janeiro em 1996, tinha uma disponibilidade de 2300 m3 por habitante, j estados com Pernambuco, Rio Grande do Norte, Paraba e Cear j possuem disponibilidade abaixo de 2000 m3 de gua por habitante..

2.3 Usos Racionais e Conservao A prtica de usos racionais da gua evidencia-se por sistematizar as intervenes que devem ser implementadas em uma edificao, tal que as aes de economia de consumo sejam resultantes de conhecimento amplo do sistema. Certificando assim a qualidade necessria para o desenvolvimento das atividades consumidoras, com o mnimo de desperdcio (SAUTCHUK et al, 2005). Este procedimento, indicado pelo autor, possui atuao na demanda de gua da edificao. No entanto, na maioria dos sistemas a gua potvel utilizada para o

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consumo de quase todas as atividades, que no necessitam de uma analise previa da qualidade da gua, chegando a propores de 70 %. As outras partes esto distribudas entre o consumo humano (8%) e a indstria (22%) O desenvolvimento do conceito do uso coerente para a conservao de gua consiste na agregao da gesto, no somente da demanda, mas tambm da oferta de gua, de forma que usos menos nobres possam ser supridos, sempre que possvel, por guas de pior qualidade. Proveniente do cu, subterrnea, reaproveitada nas residncias ou nas indstrias, de acordo com Bello (2007), as alternativas para um uso mais racional e sustentvel da gua no futuro esto evoluindo em todo o Pas. Desde experimentos caseiros at grandes investimentos na construo civil, a possibilidade de falta de gua tem movimentado empresas e a populao na busca da economia. A autora ainda evidencia que entre as alternativas mais usadas est a gua subterrnea, porm, melhor que extra-la do subsolo, impedir a elevao dos nveis de captao nos rios, reaproveitando a gua que vem do sistema de abastecimento e tambm tratando o esgoto domstico. "Para o futuro, o melhor o reuso. A indstria do Estado de So Paulo j tem feito isso em larga escala. H casos em que o reaproveitamento chega a 90%," (BELLO, 2007). Segundo Sautchuk et al (2005), para a prtica de programas de conservao de gua, se faz necessrio avaliar a distribuio do consumo que varia por tipo de edificao e tambm entre as de mesma estrutura, de acordo com a especificao dos sistemas e dos seus usurios. Analisando as necessidades de cada usurio o autor ainda identifica que a implementao de Programas de Conservao de gua (PCA) em edificaes deve auxiliar os encarregados de utilidades na escolha das aes mais apropriadas e viveis.A conservao da gua pode ser definida como qualquer ao que: reduza a quantidade de gua extrada em fontes de suprimento; reduza o consumo de gua; reduza o desperdcio de gua; aumente a eficincia do uso de gua; ou, ainda, aumente a reciclagem e o reuso de gua. (SAUTCHUK et al, 2005)

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2.4 Reaproveitamento da gua No estado de Santa Catarina a CASAN (Companhia Catarinense de guas e Saneamento), cobra em mdia para indstrias com consumo acima de 10 m3 , R$ 4,8975 por metro cbico, e se esta utiliza-se de coleta de esgoto da Companhia, dever acrescentar mais 80 % do valor gasto com gua. Segue tabela 5 com as demais tarifas cobradas pela CASAN. A nvel de Brasil (1997), a Lei 9433, de 08 de Janeiro de 1997, institui a Poltica Nacional de Recursos Hdricos e cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de recursos Hdricos. Esta lei em seu artigo 1 resalva:Art. 1 A Poltica Nacional de Recursos Hdricos baseia-se nos seguintes fundamentos: I - a gua um bem de domnio pblico; II - a gua um recurso natural limitado, dotado de valor econmico; III - em situaes de escassez, o uso prioritrio dos recursos hdricos o consumo humano e a dessedentao de animais; IV - a gesto dos recursos hdricos deve sempre proporcionar o uso mltiplo das guas; V - a bacia hidrogrfica a unidade territorial para implementao da Poltica Nacional de Recursos Hdricos e atuao do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hdricos; VI a gesto dos recursos hdricos deve ser descentralizada e contar com a participao do Poder Pblico, dos usurios e das comunidades.

Alm da clara necessidade de economizar, de acordo com os custos levantados e as previses de elevao nos preos, Brandimarte (1999) indica que a reciclagem e a reutilizao surgem como alternativas para o uso racional dos recursos hdricos. O autor define a reciclagem como o reaproveitamento de uma gua utilizada para determinada funo, apesar da alterao de suas qualidades fsico-qumicas e microbiolgicas em funo do uso.

Tabela 5 Estrutura Tarifria CASAN Tarifas Industrial Residencial A - Social (at 70 m )2

Faixa 1 at 10 m3

Valor 20,52/ms 4,8975/ m3 3,74/ms 1,0499/m3

2 - acima de 10 m3 1 at 10 m3 2 de 11 a 25

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3 26 a 50 4 acima de 50 Residencial B Exclusivo para Fins de Moradia 1 at 10 m3 2 de 11 a 25 3 26 a 50 4 acima de 50 Comercial Micro e Pequeno Comrcio 1 at 10 m3 2 - acima de 10 m3 1 at 10 m3 2 - acima de 10 m3

5,0475/m3 6,1605/m3 19,99/ms 3,6644/m3 5,1410/m3 6,1605/m3 20,52/ms 4,8975/ m3 20,85/ms 4,8975/ m3Fonte: CASAN, 2007.

Nas indstrias a reciclagem j uma realidade. Macdo (2001) diz ser economicamente vivel, devido reduo dos custos envolvidos com a prpria gua e pela reduo do volume de efluentes lanados em um corpo hdrico. Segundo o mesmo autor, a reutilizao se d pelo reaproveitamento de gua que j passou pelo sistema produtivo e por uma estao de tratamento.

Um exemplo, de reaproveitamento, o contrato assinado pela SABESP (Companhia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo) para venda de gua no potvel para a Empresa Coats Corrente, que fabrica linhas e utiliza 15 litros de gua no potvel por segundo. A gua e purificada na Estao de Tratamento de Esgotos Jesus Netto, no bairro Ipiranga. O preo desta reaproveitada de R$ 1,00 por metro cbico, sendo que esta gua potvel de R$ 4,60 por metro cbico. (ROCHA FILHO, 1998, apud MACDO, 2001, p. 18).

A reutilizao ou o reuso de gua ou o uso de guas residurias no um conceito novo e tem sido praticado em todo o mundo h muitos anos. Existem relatos de sua prtica na Grcia Antiga, com a disposio de esgotos e sua utilizao na irrigao. No entanto, a demanda crescente por gua tem feito do reuso planejado da gua um tema atual e de grande importncia. Sendo assim a Companhia de Tratamento e Saneamento Ambiental CETESB (2007), revela que se deve avaliar o reuso de gua como parte de uma

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atitude mais abrangente como o uso coerente ou eficiente da gua, o qual abrange tambm o controle de perdas e desperdcios, e a reduo da gerao de efluentes e do consumo de gua. Os esgotos tratados tm uma finalidade importante no planejamento e na gesto sustentvel dos recursos hdricos como um complemento para o uso de guas destinadas a fins agrcolas de irrigao, entre outros, Prosseguindo, a Companhia destaca que, quando ela disponibiliza gua de boa qualidade para abastecimento pblico e outros usos necessrios, a utilizao de esgotos tratados auxilia na conservao dos recursos e inclui uma dimenso econmica a gesto dos recursos hdricos. A reutilizao minimiza a demanda sobre as fontes de abastecimento de gua com a troca da gua potvel por uma gua de menos qualidade. Esta iniciativa alvo de grande discusso nos tempos atuais, posta em evidncia e adotada por diversos pases baseados no conceito de substituio de fontes de abastecimento. Tal troca se d pela qualidade determinada para cada uso do recurso. Assim volumes imensos de gua utilizada para fins nobres podem ser conservados exclusivamente para tal uso, e destinando guas de qualidade inferior para o abastecimento das necessidades menos nobres, dentro dos padres de potabilidade. (CETESB, 2007).

3 CHUVA A Chuva de acordo com o dicionrio Wikipdia (2007), identificada com um fato meteorolgico que observado pela precipitao de gua sobre a superfcie da Terra, e forma-se nas nuvens. J Williers (2002) identifica chuva como uma precipitao atmosfrica que libera gua em decorrencia do vapor dagua da atmosfera sobre a superfcie da Terra, sob a forma de orvalho, chuvisco, chuva, saraiva, granizo ou neve. As inmeras configuraes de precipitao so classificadas, por Haag (1985), segundo o mecanismo que provoca a ascenso do ar. Geralmente os tipos de chuvas conhecidos so trs: convectivas, orogrficas e ciclnicas. O mesmo autor ainda reitera que estas precipitaes no so mutuamente exclusivas,

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podendo se superpor para dar origem a tipos mais complexos de precipitaes.

3.1 Chuvas Convectivas ou de Conveco So produzidas como resultado do aquecimento da camada superficial do ar. Esse ar mais quente, sendo menos denso, tende a subir, podendo ento tornarse saturado, formando nuvens e dando origem a precipitao. (HAAG, 1985 p. 5). Normalmente as chuvas que despejam maiores quantidades de gua em reduzido perodo e em pequenas reas, so do tipo convectivo.

Figura 2 Chuvas convectivas ou de conveco. (Fonte: ANCCT Agncia Nacional para a Cultura Cientfica e Tecnolgica, 2003 apud MAY, 2004).

3.2 Chuvas Orogrficas Precipitaes orogrficas segundo, Wikipdia (2007), so tambm identificadas como chuvas de serras e acontecem quando os ventos midos se elevam e se resfriam pelo encontro de um impedimento natural, como normal nas encostas voltadas para o mar. So comuns nos litorais, paranaense, catarinense e paulista e em todo o litoral brasileiro na Serra do Mar. Esse tipo de chuva pode estar associada a presena do efeito Fhn1, que dependente da existncia de reas mais secas a sotavento dessas barreiras.

1

Fohn: Sombra de Chuva (Rainshaddow effect), tambm conhecido por Chinook ou efeito Fhn, consiste em uma rea normalmente cercada por montanhas que apresenta ndices de precipitao bastante inferiores a rea em seu entorno.(WIKIPDIA, 2007).

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As chuvas orogrficas fortes resultam sempre do lado onde o ar tem ascenso (DUQUE, 1980 apud HAAG, 1985 ).(Figura 03)

Figura 3 Chuvas orogrficas. (Fonte: ANCCT Agncia Nacional para a Cultura Cientfica e Tecnolgica, 2003 apud MAY, 2004).

As maiores precipitaes registradas na regio Sudeste ocorreram em fevereiro de 1966 quando durante um trrido vero se juntaram uma frente fria com as precipitaes convectivas e na Serra do Mar as chuvas orogrficas, ocasionando grandes desastres sobretudo no eixo Rio-So Paulo. Esta chuva excepcional de perodo de retorno ou recorrncia calculado como cerca de 100 anos est registrada no livro "ENCHENTES NO RIO DE JANEIRO " publicado pela SEMADS-GTZ. (WIKIPDIA, 2007).

3.3 Chuvas Ciclnicas ou frontaisSo chuvas associadas com a passagem pelo encontro de massa de ar quente e frio, que geram a ascenso da massa de ar quente (menos densa) sobre a de ar frio, produzindo-se o estriamento e a conseqente condensao. Podem ser classificadas com frente quente e frente fria. (HAGG, 1985 p. 6) (figura 4)

Figura 4 Chuvas ciclnicas ou frontais. (Fonte: ANCCT Agncia Nacional para a Cultura Cientfica e Tecnolgica, 2003 apud MAY, 2004).

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4 APROVEITAMENTO DE GUAS DE CHUVA

As guas de pluviais so encaradas, hoje em dia, pela legislao brasileira como gua sem nenhuma qualidade, pois ela vai dos telhados e dos pisos para as bocas de lobo aonde, como "solvente universal", vai lixiviando todo tipo de impurezas, dissipadas, suspensas ou arrastadas mecanicamente para um riacho que vai acabar num corpo hdrico que poder servir de captao para Tratamento de gua Potvel. Evidente que essa gua passou por um processo natural de diluio e autodepurao ao longo deste ciclo, mas, muitas vezes insuficiente para realmente ser considerado um tratamento. (CETESB, 2007) Segundo informa a CASAN (2007) em seu Programa de Racionalizao do Consumo de gua Tratada PROCAT, alguns municpios brasileiros tm aberto discusses sobre critrios ambientais para a elaborao de leis nas cidades. A coleta de gua proveniente da chuva ainda pouco difundida, mas j reconhecida em algumas leis municipais como em Curitiba, So Paulo e outras cidades, como mostra o Quadro 02:

Quadro 2 Resumos da legislao a respeito da gua da chuva Municpio Curitiba Lei N 10.785 de 18/09/03 N 13.276 de 04/01/02 N 5.617 de 09/11/00 Descrio Implantao de sistemas de captao de gua da chuva em novas edificaes como exigncia para liberao do alvar de construo. Obrigatoriedade de construo de reservatrio para armazenamento da gua da chuva em lotes com rea impermeabilizada igual ou superior a 500 m2. Obrigatoriedade de construo de reservatrio nos lotes urbanos, podendo a gua ser utilizada para regar jardins, descargas de vasos sanitrios, lavagens de passeio e uso industrial.

So Paulo

Guarulhos

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Santo Andr Cricima

N 7.606 de 23/12/97 Projeto de Lei N 14.

Regularizao da taxa de drenagem e cobrana promocional segundo a contribuio do usurio para o sistema de drenagem urbana. Projeto de Lei que estabelece a utilizao da gua da chuva nas descargas de vasos sanitrios.Fonte: CASAN, 2007.

Tomaz (1998) relata que em uma das inscries mais antigas do mundo, a Pedra Moabita, foram encontrados sugestes do Rei Mesha (850 a.C.) para a construo de um reservatrio em cada casa para o aproveitamento de gua da chuva; No Mxico em meados do sculo X, Gnadlinger (2000) indica que cidades situadas ao p do monte Puuc, armazenavam gua da chuva em cisternas (figura 05), que serviam de irrigao para sua agricultura.

Figura 5 Cisterna do povo Maya chamada Chultun. (Fonte: Gnadlinger, 2000)

Ainda segundo o mesmo autor, as cisternas Chultuns (figura 5) mediam algo em torno de 5m de dimetro, escavadas em subsolo calcrio, uma camada de reboco impermevel e uma rea para coleta de cerca de 100 a 200 m2. No Japo Kita et al (1999) comenta que a gua coletada muito intensa por duas razes: o sistema de armazenamento de gua que abastece a cidade fica distante dos centros e as cidades apresentam grandes faixas de impermeabilidades causadas por pavimentaes. Ainda segundo relatos dos mesmos autores, no Japo

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so duas as alternativas de aproveitamento de gua da chuva: o sistema de armazenamento de gua da chuva e as valas de infiltrao. Tais alternativas utilizadas pelos Japoneses apresentam alguns benefcios: Reduzem o risco de enchentes urbanas; Estabelecem uma economia de gua racional no uso de fins no nobres; Abastecem e recuperam os aqferos, Na cidade de Kitakyushu, no Japo, Tomaz (1998) revela que no fim da dcada de 90 foi construdo um edifcio de 14 andares que previa a utilizao de gua da chuva. Para tanto foi estabelecido um reservatrio com capacidade para 1 milho de litros, que tambm era abastecido por guas servidas, com lavatrios, lavanderias, torneiras, mquinas de lavar, entre outros. Todos os vasos sanitrios utilizavam esta gua. Para Soares; Gonalves (2001), a implantao de um sistema de coleta de gua da chuva se dar com certa eficincia se o Poder Pblico aplicar uma poltica de incentivo obteno desta alternativa. A eficincia da utilizao da gua da chuva aumenta, segundo Ba apud Soares et al (1999), nos seguintes casos: reas com nveis de pluviomtricos elevados; rea com escassez do recurso; reas com custo elevado de obteno de gua subterrnea. Nas indstrias, Soares et al (1999) indicam que as guas provenientes da chuva podem ser utilizadas para resfriamento de telhados e equipamentos, climatizao interna, lavanderia industrial, lava jato de caminhes, carros e nibus e limpeza industrial. A CETESB (2007) afirma que para usos nobres, a gua da chuva deve passar por um processo de filtrao e clorao, o que muito simples e barato. Em sntese, as guas pluviais sofrem um tratamento natural e muito eficiente.

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4.1 Instalao do Sistema de Coleta de gua da Chuva O reaproveitamento da gua de chuva simples e eficiente, mas so necessrios alguns pequenos cuidados que tornam os sistemas seguros e de fcil manuteno. Para Leal (2000) o sistema de gua da chuva funciona com a coleta de gua em superfcies impermeveis, normalmente telhados. Posteriormente filtrada e armazenada em reservatrios. Waweru (1999) esclarece que precisam ser abordados alguns parmetros para o correto funcionamento do sistema, como: rea de coleta, quantidade a ser armazenada, qualidade da gua, capacidade de armazenamento e confiabilidade.

4.1.1 rea de coleta Segundo Engenplas (2007) da superfcie do telhado ou qualquer outra superfcie impermevel em que a gua ser captada para ser armazenada. Mede-se esta rea em m calculando-se sua superfcie projetada (y. x), podendo, conforme figura 06, ser captada de um ou dos dois lados do telhado. Ainda segundo os autores, o material de que feito a superfcie de captao, a porosidade, a inclinao, e mesmo o estado da superfcie afetam a eficcia da drenagem do telhado. Normalmente por conveno so adotados 15 % de perdas no telhado por estes motivos.

Figura 6 rea de captao. (Fonte: Engeplas Online, 2007)

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4.1.2 Quantidade e capacidade de armazenamento

Um programa eficiente de coleta de gua da chuva se faz pelo dimensionamento de um sistema ideal para cada caso, de acordo com Engeplas (2007), isto se da a partir da avaliao das necessidades e objetivos do usurio. A definio do volume e localizao do sistema de armazenamento particularmente importante, pois esta a etapa mais onerosa do projeto, e seu dimensionamento correto pode acarretar em uma importante economia. Soares et al (2000), explica que o tamanho do reservatrio pode ser analisado de duas formas: Quantidade necessria para abastecer o consumo; Confiabilidade de alto grau na demanda;

O autor ainda classifica em 4 principais grupos, os mtodos utilizados no dimensionamento de reservatrios; Mtodos diterminsticos: dados de precipitao e demanda, so analisados pela curva de massa; Mtodos aproximados: estudas em bases empricas conhecidas; Mtodos de modelao: conhecidos como mtodos transio probabilsticas da matriz; Mtodos de analise de sistema: linear, no linear ou programao dinmica.

4.1.3 Qualidade e tratamento da gua coletada.

Segundo Engeplas (2007) nesta etapa devem estar estabelecidos os objetivos do projeto, ou seja, para que fins serviro a gua da chuva. No caso de

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suprir necessidades residenciais, o sistema dever conter calhas para captao, filtro, reservatrio e bomba. Ainda segundo os autores, a quantidade de chuva um fator determinante do potencial de captao. A anlise de sries histricas de precipitaes do local onde se deseja instalar o sistema uma informao fundamental. May (2004), descreve que o tratamento da gua da chuva depende da gua coletada e para que fim ela servir. Pois um simples tratamento poder ser realizado por sedimentao natural, filtrao simples e clorao. A autora ainda conclui que o sistema de coleta de gua da chuva um projeto de fcil manuseio e baixo custo de instalao, dependendo claro, de condies meteorolgicas locais e do tipo de tecnologia adotada.

4.2 Controlando a Quantidade de guas Pluviais com Reservatrios.

Conforme Fendrich (2002) todas as guas da chuva no podem ser coletadas igualmente variando de acordo com a regio. O volume do reservatrio para armazenamento de guas pluviais dimensionado pela chuva mdia do local. Portanto, em nveis pluviomtricos elevados ou de grande intensidade, a chuva pode exceder a capacidade do reservatrio. No caso de excedentes de gua no reservatrio o mesmo autor mostra a idia de direcionar uma parte destes excessos para os canais de guas pluviais e o restante para infiltrao no solo. Este excesso pode transbordar do depsito para um canal por meio de uma cascata 2, entretanto, quando houver falta de gua no depsito, a gua escorar do canal para o reservatrio.

2

A cascata uma cachoeira projetada na forma de degraus. (FENDRICH, 2002 p. 5).

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5 MTODOLOGIA EMPRESA/PROCESSO 5.1 Dados Histricos e relevantes da empresa alvo do estudo. A INMES INDUSTRIAL surge em maro de 1993, idealizada pelos seus trs scios fundadores, na poca denominada Indstria de Mquinas Especiais, cujas iniciais formaram o nome INMES posteriormente. Instalada no centro da cidade de Brao do Norte, Sul do Estado de Santa Catarina, acomodada em um pequeno galpo (figura 09), com um modesto nmero de mquinas e com apenas cinco colaboradores, a empresa atendia o setor moldureiro com grampos e grampeadoras. Paralela a esta atividade, desenvolvia e produzia mquinas e equipamentos sob encomendas para pequenas empresas de vrios segmentos industriais. Em junho de 1995, a empresa passou a se chamar INMES INDUSTRIAL LTDA, do mesmo modo que ampliou o seu negcio, passando a produzir uma linha especfica de produtos, direcionada para alguns mercados que estavam despontando na poca.

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Figura 7 Galpo localizado no centro de Brao do norte. (Fonte: INMES, 1995).

Localizada as margens da rodovia SC 438, km 34, conforme figura 10, na cidade de Brao do Norte, em novas instalaes, conforme figura 11, a empresa adotou uma produo seriada de mquinas e acessrios para corte e grampeamento de perfis de Madeira, Alumnio e Plstico, grampos e sistema portteis de exausto, atendendo os mais exigentes fabricantes de mveis, quadros para decorao, fbricas de esquadrias de alumnio, plstico e madeira, e outros segmentos que utilizam suas mquinas.

35

Figura 8 Localizao da Cidade de Brao do Norte. (Fonte: Prefeitura Municipal de Brao do Norte)

Figura 9 Novas instalaes da empresa. (Fonte: INMES)

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5.2 Fluxograma do Processo Produtivo

Figura 10 Fluxograma do Processo Produtivo. SCHLICKMANN, E. 2007

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5.3 Processo de Produo

Desde 1995 a empresa, INMES Industrial Ltda, comporta uma produo seriada de mquinas e acessrios para corte e grampeamento de perfis de Madeira, Alumnio e Plstico, grampos e sistema portteis de exausto, atendendo fabricantes de mveis, quadros para decorao, fbricas de esquadrias de alumnio, plstico e madeira, e outros segmentos que utilizam suas mquinas. Almoxarifado Atua no recebimento e distribuio de insumos e equipamentos para utilizao diria do processo produtivo. Neste setor tambm so recebidos materiais, que devem estar contidos no produto final, porm, no so produzidos pela empresa. De grande importncia para a avaliao do ciclo produtivo a identificao das matrias primas utilizadas para o determinado fim. Dentre as diversas, destacamos o Ao 1020, Alumnio, Nylon, Bronze, Ferro fundido. No almoxarifado tambm so armazenados produtos qumicos que auxiliam no processo produtivo como o leo MICRO CORTE 504 utilizado na usinagem das peas para a refrigerao das mquinas e o leo MICRO FOS F 54 responsvel pela decapagem das peas que posteriormente recebero a camada de pintura. Usinagem o processo mecnico que a pea exige remoo de material e onde a barra do metal utilizado comea a tomar forma. Como a usinagem no realizada de uma forma seriada, a pea pode tomar vrios destinos. Normalmente ela comea pela serra, onde so cortadas as barras de acordo com o tamanho estabelecido pela ordem de produo. Da serra tomar o rumo do centro de usinagem, onde so realizadas as modificaes previstas. Aqui ela pode receber furos, uma etapa muito utilizada por quase todas as peas terem pelo menos um furo. A Fresa e a Fresa Convencional so responsveis pela moldagem das peas onde so exigidas geometrias complexas. No torno so demandadas peas que se destinam a receber formatos cilndricos. Aps tais processos, se necessrio, a pea se destina retfica onde so feitos os reparos e acabamentos finais. Todo o processo de usinagem realizado por mquinas que por trabalharem com alta rotao e com materiais rgidos podem superaquecer. Tendo como base estes fatores, se faz necessrio a utilizao de um leo refrigerador para

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que essa alta temperatura no venha prejudicar o equipamento. O leo utilizado o MICRO CORTE 504 e a empresa utiliza mensalmente certa de 20 litros por ms em mdia. Contanto que o leo solvel em gua e a proporo utilizada de 1 litro de leo para 20 litros de gua, chegamos a produo mensal de efluente em torno de 600 litros por ms. Solda Etapa onde so feitas unies localizadas de materiais, similares ou no, de forma permanente. Passando por todo o centro de usinagem, ou apenas por uma das etapas, a pea poder ser encaminhada para a soldagem, retornar ou no para o centro de usinagem e assim seguir o fluxo de produo. Pintura Aps passar pelos processos acima descritos a pea poder passar pelo setor de pintura onde ser higienizada e receber uma cobertura colorida e protetora de importncia visual e para a manuteno da qualidade do equipamento. A limpeza realizada em um equipamento que faz a decapagem da pea uma temperatura de aproximadamente 60 utilizando-se de um produto chamado OLEO MICRO FOS F 54. Este produto diluvel em gua na proporo de 2 litros do leo para 30 litros do produto. Aps a limpeza da pea, ela encaminhada para a pintura, um equipamento que realiza de modo eletrosttico, onde provoca uma diferena de potencial entre as partculas de tinta e a superfcie a ser coberta. Este tipo de pintura promove uma cobertura uniforme, penetrando em reentrncias e locais de difcil acesso, dispensa o uso de solventes, e ambientalmente correto por possibilitar a recuperao da tinta no agregada superfcie, e econmico pelo fato de reduzir as perdas quando comparado a outros mtodos. Aps a pintura eletrosttica a pea conduzida para uma estufa onde feita a curagem do material. Montagem Depois da pea usinada, soldada e pintada ela ser encaminhada para o setor de montagem onde ser unida a componentes de fabricao externa, testada e ficar a disposio do setor de embalagem. Embalagem O produto embalado, conforme suas caractersticas e os cuidados exigidos e encaminhado para o almoxarifado final.

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Almoxarifado / Expediao O produto final recebido embalado e pronto para o armazenamento e expedio

6 METODOLOGIA DE ANLISES LABORATORIAIS

6.1 Amostragem A empresa nao possui um sistema canalisado de coleta de efluente para as mquinas da usinagem, sendo que o mesmo coletado mquina a mquina, armazenado e encaminhado para o fornecedor do leo solvel que d o destino. Para a amostragem do efluente da usinagem, composto por leo solvel, foi realizada uma mistura composta por uma parcela do efluente de cada mquina. A mistura final foi coletada em garrafas tipo PET e conduzidas ao laboratrio para anlise. O efluente do setor de decapagem, composta por uma soluo de fosfato, foi coletado normamente, em garrafas tipo PET, pois somente um equipamento que realiza a atividade. As coletas foram realizadas cada vez que os procedimentos no laboratorio eram realizados, de modo a no alterar parmetros devido ao armazenamento em tempo excessivo. As guas pluviais foram coletadas em recipientes domsticos tipo balde, prviamente higienizados, aguardados alguns minutos das chuvas iniciais para a limpeza da rea de coleta (telhado), afim de evitar interferncias ali presentes e posteriormente armazenados sob refrigerao em garrafas tipo PET. Tambm foram realizadas amostras do sistema pblico de distribuio de gua CASAN para fim de compor as caractersticas do efluente final. Esta foi coletada diretamente na torneira da empresa por meio de garrafas tipo PET.

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Conforme objetivos propostos pelo trabalho foram realizadas experincias de bancada com o intuito de simular a produo de efluente com gua da chuva tratada, que posteriormente tambm foi submetido a analises de alguns parmetros.

6.2 Parmetros Analisados De acordo com o levantamento prvio das caractersticas do processo produtivo, das matrias primas utilizadas e sob a anuncia do objetivo do trabalho foram identificados parmetros necessrios a serem analisados, como mostra o quadro 6. Quadro 3 Anlises previstas. PONTOS DE COLETA a) Efluente Bruto Usinagem b) Efluente Bruto Decapagem c) Efluente Bruto Usinagem + Decapagem d) gua CASAN e) gua da Chuva Bruta f) gua da Chuva Tratada (simulao) ANLISES pH, turbidez, slidos totais, slidos sedimentveis, alcalinidade total, pH, turbidez, slidos sedimentveis, alcalinidade total, pH, turbidez, slidos sedimentveis, alcalinidade total, pH, turbidez, pH, turbidez, slidos sedimentveis.

pH, turbidez, slidos totais.

g) Efluente com gua da chuva (simulao)

pH, turbidez, slidos sedimentveis, alcalinidade total,

6.3 Simulaes de Bancada

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Para a simulao do tratamento da gua da chuva foi utilizado um cano, com uma poro de algodo para conter o meio granular (areia) que realizar a filtragem. A utilizao do processo de filtrao por meio granular se deu pela presena de elementos suspensos (sujeira) nas reas de captao de gua da chuva e como descreve Cossish (2006), a filtrao utilizada normalmente para se alcanar remoes de slidos suspensos. Outra experincia realizada no laboratrio de qumica da Universidade foi, de acordo como o objetivo do trabalho proposto, a simulao de um efluente contendo gua da chuva no lugar da gua da CASAN. Sendo assim para o processo de usinagem, gua da chuva foi acrescentado, conforme especificao do fornecedor, 3,33% de LEO MICRO CORTE 504. J para o processo de decapagem foi adicionado na gua da chuva 6,66% de OLEO MICRO FOS F 54 e, conforme processo realizado pela empresa, esta mistura foi elevada a uma temperatura de 60 para que as condies reais do efluente sejam mantidas. A produo mensal dos efluentes destes dois setores diferente, na decapagem, segundo levantamento da empresa, a produo mda de 5.800 L/ms, e na usinagem esse valor muito inferior, chegando a 400 L/ms em mdia, portanto, a simulao final do efluente considerou tais fatores e homogeneizou os efluentes a uma proporo de 1 parte do efluente da usinagem para 14,5 partes da decapagem.

6.4 Procedimentos para determinao dos parmetros 6.4.1 Determinao de pH : A determinao do pH foi realizada pelo mtodo potenciomtrico utilizando-se de um equipamento de medio de pH, anteriormente calibrado com soluo tampo de pH 6,86 a pH 4,01;

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6.4.2 Concentrao de Oxignio Dissolvido em Amostras de gua - OD Por no se ter um histrico de anlises de parmetros do efluente, se fez necessrio, para a determinao do OD, modificaes nas caractersticas da amostra do efluente para que possveis interferncias fsico-qumicas no mascarem os resultados. Fora realizadas anlise com efluente bruto, bruto aerado e diludo. Mtodo OD:

1) 2)

A amostra coletada foi posta em um frasco de DBO5 ; Foi adicionadoAdicionado 2 mL de R1 soluo de sulfato manganoso e 2 mL de R2 soluo alcalina de iodeto de azida de sdio, agitando a amostra e deixando-a em repouso para a precipitao do oxignio;

3)

Aps a precipitao do oxignio foi introduzido 2 mL de cido sulfrico concentrado, voltando a agitar a amostra para dissolver o precipitado.

4)

Caso a amostra se mostra-se com cor iodada (marrom-laranja) ou fraca, era adicionado 2 mL de soluo indicadora de amido. Nao desenvolvendo a cor azul a amostra era descartada e seria constatada a ausncia de oxignio, caso contrrio, processeguia-se com o procedimento;

5)

Se aps o procedimento 3 a amostra apresentar colorao forte (marrom-laranja) ou a azul do item 4, do resultado desta soluo eram transferidos 125 mL para um erlenmeyer de 500 mL e titulada com tiossulfato de sdio.

6)

Da colorao forte (marrom-laranja) foi titulado com tiossulfato de sdio a colorao amarelo plido. Caso o procedimento for o da cor azulada adicionar gotas de amido e titular at o desaparecimento da cor azul.

43

7)

A quantidade de oxignio dissolvido na amostra ser exatamente igual ao volume em mL de tiossulfato de sdio gasto na titulao. Concentrao de OD em mg/L = Volume de tiossulfato gasto em mL

6.4.3 Determinao de dureza 1) Para a determinao da dureza foram necessrios 200 mL da amostra que foi posta em um erlenmeyer de 500 mL; 2) Foi adicionado 1 mL de inibidor, agitando bem a amostra. Em seguida inserido 2 mL de soluo tampo e 0,1g de indicador negro de eriocromo T; 3) Titulada com soluo padro de EDTA, gota a gota, at que a soluo passe de vermelho vinho para azul. Resultados A dureza total expressa como miligramas de CaCO3 por litro de amostra. Dureza Total = A x B x 1000 V

A = Volume de EDTA gasto para titulao da amostra, em mililitro B = Concentrao do EDTA V = Volume de amostra utilizada na titulao, em mililitro.

6.4.4 Determinao de Slidos Sedimentveis a) Para a determinao dos slidos sedimentveis a amostra, inicialmente, foi agitada vigorosamente e transferida 1000 mL para cone de Imhoff. b) Na seqncia foi deixada decantando por 45 min. c) Com um basto, delicadamente, as partculas aderidas a parede foram deslocadas do cone atravs de movimentos circulares. d) Foi deixado decantar por mais 15 min.

44

e) Ento foi realizado a leitura do volume de material sedimentado, em mL.

Resultados: O resultado expresso em mililitro por litro (mL/ L). A tabela 10 apresenta o critrio de arredondamento do resultado.

Tabela 6 Valores para ArredondamentoPara valores de (mL) 00 a 02 02 a 10 10 a 20 20 a 100 100 a 1000 Arredondamento para o valor Do mltiplo de 0,1 mais prximo Do mltiplo de 0,5 mais prximo Da unidade mais prxima Do mltiplo de 2 mais prximo Do mltiplo de 50 mais prximo

6.4.5 Determinao de Alcalinidade total Muitas vezes. Devido a elevada turbidez e colorao intensa, no possvel determinar a alcalinidade atravs de indicador de colorao. Nestes casos, dever ser determinada a alcalinidade total com pHmetro. A viragem do metil orange se d prximo ao pH 4,5-4,8. Como aparentemente alguns efluentes apresentavam colorao e no foi possvel visualizar a viragem do metil orange, foi realizada tambm a determinao de alcalinidade total potenciomtrica. Com indicador metilorange a) Foi medido e transferido 100 mL da amostra, sem filtrar, e para um erlenmeyer de 250mL; b) c) Adicionado amostra, 5 gotas de metil orange; Titulado com soluo de cido sulfrico 0,05N at viragem para cor alaranjado sangneo; d) Assim, anotado o volume gasto na titulao (VT).

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Potenciomtrica a) Foi medido e transferido 100 mL da amostra, sem filtrar, e para um bquer de 250mL; b) Foi colocado um bquer com barra magntica sobre um agitador magntico e introduzido o eletrodo do pHmetro dentro da soluo; c) Agitando suavemente e titulando com soluo de cido sulfrico 0,05N at pH 4,8. Assim a titulao foi continuada, adicionando gota a gota, at pH 4,5; d) Ao final o volume gasto na titulao (VT), foi anotado.

Resulados AT = VT x N x 500 ( alcalinidade total)- mg CaCO3 / L Onde: V = Volume de cido sulfrico gasto na titulao, em mililitros. N = Normalidade real do cido sulfrico.

6.4.6 Determinao da turbidez 1) Inicialmente foi Calibrado o turbidmetro conforme orientao fabricante do equipamento com os padres: 10 NTU, 100NTU e 1000NTU. 2) Depois de calibrado o aparelho, foi colocado a amostra no frasco correspondente. 3) Tampado, secado externamente e colocado na posio da marca indicada no aparelho. 4) Deixando estabilizar e realizado a leitura.

46

7 METODOLOGIA DO SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE GUA DA CHUVA

Waweru (1999) esclarece que precisam ser abordados alguns parmetros para o correto funcionamento do sistema, como: rea de coleta, quantidade a ser armazenada, qualidade da gua, capacidade de armazenamento e confiabilidade. Para HANSEN (1996), o projeto de um sistema de coleta de gua da chuva deve abordar trs anlises: (a) Demarcao da rea de coleta (b) Definio da estrutura de armazenamento e (c) Dimensionamento dos sistemas de bombeamento e distribuio da chuva. Para o dimensionamento do reservatrio e da rea de coleta, foi utilizado um programa (figura 13) desenvolvido pelo Professor lvaro Jos Back em parceria com o Trabalho de Concluso de Curso do acadmico Fernando Pereira do curso de Engenharia Ambiental, utilizado em trabalhos anteriores, que baseado no balano hdrico seriado, que considera nmero de anos, dias, dias sem chuva, dias com reservatrio cheio, dias com dficit no reservatrio, dentre vrios outros parmetros tcnicos de desenvolvimento do programa.

Figura 11 Tela do programa de balano hdrico seriado. (Fonte: Back, 2007)

47

Para o dimensionamento do sistema deste estudo, foi partido de uma rea de coleta j pr-definida, pois a empresa j possua todo sistema de conduo de chuvas.

7.1 rea de coleta A estrutura da empresa foi analisada e identificado um sistema de calhas para conduo das chuvas nos dois galpes dos fundos, conforme figura 13. Como o local disponibilizado para alocao da estrutura de armazenamento fica a um nvel inferior a da empresa, a conduo das chuvas para a cisterna poder ser realizada utilizando-se da fora da gravidade. Segundo Engenplas (2007) da superfcie do telhado ou qualquer outra superfcie impermevel que a gua ser captada para ser armazenada. Para isto foi medida esta rea em m, calculando-se sua superfcie projetada (y. x), onde y = 15 m e x = 35 m, resultando em uma rea de 1050 m, conforme foto area do telhado da empresa na figura 14.

Figura 12 Foto rea da cobertura da INMES. (Fonte: INMES, 2007)

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Ainda segundo os autores, o material de que feito a superfcie de captao, a porosidade, a inclinao, e mesmo o estado da superfcie afetam a eficcia da drenagem do telhado. Normalmente por conveno so adotados 15 % de perdas no telhado por estes motivos. Tais perdas foram consideradas no dimensionamento do sistema de armazenamento.

7.2 Levantamento pluviomtrico Os dados histricos de precipitaes foram levantados, com informaes do EPAGRI/CIRAM-Florianpolis, de sries estatsticas da cidade de Brao do norte (em anexo), porm, estes dados estavam dispostos mensalmente no relatrio recebido, o qual seriam necessrios dados dirios para a alimentao do programa. De acordo com contatos com o professor lvaro Jos Back, que j realizou vrios estudos sobre precipitaes na regio, variaes dos nveis de precipitaes pluviomtricas em Brao do Norte em relao a tero pouca influncia no resultado Sendo assim, para os fins do clculo do volume do sistema de armazenamento, foram consideradas as sries histricas da estao meteorolgica da EPAGRI, localizada na cidade de Urussanga. estao meteorolgica da EPAGRI, para fins de clculos, podem ser desconsideradas, pois

7.3 Sistema de armazenamento Como a rea de coleta j partiu previamente definida, foram tambm inseridos no programa dados dirios de chuvas e o consumo de gua da empresa. Por conveno se estipulou um nvel inicial de volume de chuva na cisterna (figura 13). A simulao foi baseada em uma srie histrica de 23 anos com precipitao mdia de 1678,3 mm. Conforme clculos do programa, o percentual de atendimento do consumo da empresa, esta relacionado com o volume de gua que a cisterna capaz de armazenar para o consumo definido e observando dias dela

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cheia e dias vazia. Sendo assim para as condies da empresa, os volumes da cisterna foram sendo alterados, observando o aumento do percentual de atendimento, at uma condio de volume e atendimento adequados. A concluso do estudo foi feita relacionando o valor de construo (alvenaria ou pr-fabricada), a rea disponvel para a locao da cisterna e observando o maior nvel de aproveitamento.

7.4 Escolha e dimensionamento do filtro. Por carreamento do vento, por animais ou at mesmo pela atividade humana, as superfcies de coleta, normalmente podem conter areia, slidos grosseiros entre diversos interferentes. E segundo Braille et al (1979) as caixas de areia ou desarenadores tm por funo reter a areia e outros detritos pesados inertes, que por ventura se encontrem em suspenso no efluente. Imhoff, Imhoff (1986), tambm relata que as caixas de areia tm por objetivo conter areia e outras substanciais minerais que poderiam obstruir o bom funcionamento dos equipamentos e do sistema. Para que os equipamentos no sofram qualquer interferncia na utilizao da gua da chuva foi proposto neste trabalho a utilizao de uma caixa de areia para que a qualidade da gua seja mantida. Segundo Souza (2001, apud Oliveira 2005) o dimensionamento do tratamento com filtro de areia passa pela determinao da rea superficial que visa atender a vazo de gua coletada junto ao telhado e calculada atravs da seguinte formula: A = Onde: A a rea superficial do filtro (m) Q a vazo de efluente (m); T a taxa de filtrao (m/m.dia) Q T

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Dagostim Junior (2007) analisa que para sistemas de coleta de guas pluviais, se faz necessrio a aplicao de um filtro de taxa alta, pois os ndices pluviomtricos da regio em estudo podem sofrer variaes bruscas, devendo o sistema de tratamento estar preparado para compor grandes vazes de gua a ser processada. Souza (2001, apud Oliveira 2005) estima uma taxa de aplicao entre 150 e 300 m/m, tendo como objetivo permitir o fluxo normal da gua coletada.

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8 ANLISE DOS DADOS

Como j discutido anteriormente com informaes de HANSEN (1996), o projeto de um sistema de coleta de gua da chuva deve abordar trs anlises: (a) Demarcao da rea de coleta (b) Definio da estrutura de armazenamento e (c) Dimensionamento dos sistemas de bombeamento e distribuio da chuva.

rea de coleta Sendo assim a demarcao da rea coleta se deu pela disponibilidade estrutural da empresa, que j possua um sistema de conduo de chuvas, que s direcionava para o local ideal e disponibilizado para o armazenamento. O ponto 2, identificado na figura 15, indica as tubulaes de descida da gua, a seta numero 3 mostra o desnvel do terreno que vai facilitar a conduo da gua por gravidade at o ponto 4 que a rea disponibilizada para a instalao do sistema de armazenamento.

3x y

4

Figura 13 Adaptado da foto rea da cobertura da INMES. Fonte: INMES, 2007

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Como demonstrado na figura 15, o telhado que possui o sistema de conduo de chuvas (calhas), composto de dimenses em x=15m e em y=70m, chegando assim a uma rea para coleta da gua da chuva de 1050 m2. Os clculos para dimensionamento partiram de uma rea de coleta predefinida por se tratar de uma estrutura j instalada e visando a minimizao dos custos de novas instalaes.

Armazenamento Para a insero dos dados no programa (figura 16), disponibilizado pelo professor Dr. lvaro Jos Back, se fez necessrio insero da srie histrica de precipitaes mdias dirias dos ltimos 23 anos, localizadas na Estao Meteorolgica de Urussanga. Como a gua coletada ter a finalidade de suprir ao mximo a demanda por gua da empresa, o dimensionamento segue definindo o volume necessrio ser armazenado para a maior taxa de atendimento da produo. A empresa gasta em mdia 35 m3 por ms de gua, porm, como os nveis de precipitao (entrada de gua) so computados diariamente, os gastos (sada) dirios da empresa, tabela 11, tambm devem ser informados.

Tabela 7 Mdia de consumo diria do ano de 2007. Ms JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Consumo / Mdia Diria (m3) 1,13 1,13 1,10 1,23 0,71 1,25 1,26 1,47 1,19 1,60 1,19 1,17

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Figura 14 Tela do Programa de balano hdrico seriado. (Fonte: Back, 2007.)

Conforme o programa acima, foi inserida a rea com que se pretende trabalhar de 1050 m3 e por conveno, adotou-se que a cisterna iniciaria suas atividades contendo inicialmente e 5 m3 e um limite mnimo de chuva de 1 mm. Inseriu-se a demanda por gua da empresa, a srie histrica de precipitao e iniciou-se informando a necessidade de uma cisterna de 5 m para observar o percentual do consumo que ela atenderia. Ao informar estes dados ao programa, obteve-se os seguintes resultados: 8401 dias em 23 anos; Precipitao mdia de 1678,3 mm; Com uma cisterna de 5 m, seriam atendidos 67,31% do consumo anual da empresa. Levou-se ainda em considerao que uma cisterna de fibra de vidro, de 5 m, custa em mdia R$ 640,00 e ocupa uma rea de 2,30 m.

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Nesta figura 17 foram inseridos volumes diferentes no programa que gerando um grfico relacionando o volume da cisterna com o percentual de atendimento.

Volume da cisterna X Percentual de Atendimento100 95 % Atendimento 90 85 80 75 70 65 60 5 8 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 (m) Volume Cisterna % atendimento

Figura 15 Grfico da relao volume da cisterna e percentual de atendimento

Como indicado no grfico, o aumento da taxa de atendimento se mostra efetivo at um volume de 20 m. A partir deste valor o percentual de atendimento no sofre variaes considerveis, apesar da elevao excessiva do volume de armazenamento. Tendo com base a variao considervel do percentual de atendimento foram abordados os volumes (destacados na tabela 12) de caixas dgua de fibra de vidro mais comumente comercializadas e utilizadas para este fim.

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Tabela 8 Volumes calculados e seus respectivos percentuais de atendimento. Em destaque os comercialmente disponveis. V cisterna(m) % atendimento

5,07,5

67,3176,30

1012,5

82,1986,12

1517,5

88,1990,90

2022,5 25 27,5 30 35 40 45 50

92,2093,13 93,70 94,20 94,60 95,10 95,40 95,70 95,90

Para a escolha do volume ideal, os volumes comercialmente disponveis foram destacados na tabela 12, levantados para discusso, conforme observado na tabela 13.

Tabela 9 Relao volume da cisterna, % de atendimento, rea utilizada, custo, e perodo de retorno do investimentoDias para V cisterna(m) % de atendimento rea utilizada (m) 4,15 6,15 6,83 7,30 Custo R$ 640,00 1.380,00 1.860,00 2.510,00 retorno do investimento (dias) 178 314 395 510

5 10 15 20

67,31 82,19 88,19 92,20

O clculo dos dias de retorno do investimento foi realizado atravs da seguinte frmula: Cc Cm x At

DRI = Onde: Cm - Custo mdio dirio por m

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Cc Custo da cisterna At Percentual de atendimento DRI Dias para retorno do investimento

Para a definio dos clculos: Consumo mdio dirio = 1,219 m3 Custo mdio por m = R$ 5,341 (fonte CASAN)

Conforme os dados descritos na tabela 13, e segundo as propostas de volumes para as cisternas, o programa nos proporcionou aumento no percentual de atendimento. Porm o percentual de atendimento no aumentou proporcionalmente ao aumento do valor da cisterna. Esta desproporcionalidade se deu, de acordo com a srie histrica de precipitaes, devido ocorrncia de perodos com chuvas excessivas e perodos de estiagem. Podemos exemplificar quando propomos uma cisterna de 20 m, baseados sempre na srie histrica de 23 anos, onde temos 8401 dias, sendo que destes, 1809 dias a cisterna se encontraria totalmente cheia e com excesso, 653 ocorreria um dficit de gua na cisterna. Baseado tambm no consumo da empresa e capacidade de coleta do sistema, a cisterna aproveitaria 31 % da capacidade pluviomtrica da regio, ou seja, ocorrendo dias de estiagem, onde haveria falta de gua e 1809 dias em abundncia, no aproveitando totalmente a gua que o sistema capaz de coletar. Dentro de todo este contexto tcnico de dimensionamentos, analisou-se tambm o tempo de retorno do investimento. Tendo em vista os inmeros benefcios ambientais originados por este tipo de iniciativa, que segundo especialista, deve estar presente nas empresas que visam adaptarem-se as alteraes causadas ao Planeta, o presente trabalho focou suas atenes no retorno financeiro empresa por ser algo palpvel e mensurvel. Sendo assim o volume de cisterna proposto para compor o sistema de coleta de gua da chuva, de 15 m. onde ocorre a maior variao no percentual

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de atendimento 88 %, a rea a ser utilizada est dentro do disposto pela empresa e o perodo de retorno do investimento recomendado, onde normalmente sugerido pelas empresas, pagvel em 365 dias, este projeto levaria 30 dias a mais, o qual acreditamos, observando as diversas opes, no ser um fator eliminatrio.

Dimensionamento do Filtro Como j discutido planejamento metodolgico anteriormente descrito, as superfcies de coleta podem conter interferentes indesejveis como areia, slidos grosseiros entre outros. A precipitao mdia anual de regio de 1678,3 mm/m, temos uma mdia diria de aproximadamente de 4,7 mm/m. Considerando a rea do telhado da empresa, disponvel para a coleta, de 1050 m, obtemos uma vazo mdia de 4 935 mm de chuva, expressando este valor em m temos 4,93 m. Como a vazo se mostrou consideravelmente pequena, adotaremos o valor mnimo da taxa de aplicao que de 150 m/m, pois a rea superficial do filtro inversamente proporcional a taxa de aplicao, caso contrario a rea superficial se apresentaria muito pequena devido a pouca vazo. Sendo assim: A = 4,93 m 150 m

Temos uma rea superficial de 0,0328 m Sendo assim como forma de adaptao ao sistema j instalado na empresa, que tem suas decidas de gua com tubulaes de 100 mm, ser adotado um tubo comercialmente disponvel de 250 mm, que possui uma rea superficial de 0,049 m. O filtro de taxa rpida de fluxo descendente, conforme NBR 12226, com camada simples.

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Dever conter na parte superior do filtro, uma camada de areia com dimetro entre 0,45 a 0,55 mm, devendo esta camada ter em torno de 0,70 m. A mesma dever ser uniformizada um coeficiente de 1,4 a 1,6. Na parte inferior do filtro com aproximadamente 0,50 m, ser inserido uma camada de pedregulho ou cascalho, que servira como suporte. Na entrada da gua ser instalado um redutor dos 250 mm do filtro para os 100 mm da descida da gua e na sada, ps-filtragem, um outro redutor de 100 mm para a seqncia do fluxo.

Efluente Os efluentes gerados pela empresa se originam do setor de usinagem, onde so beneficiados os metais e o setor de pintura, mas especificamente na etapa de decapagem das peas. No setor de usinagem, devido a frico dos equipamentos com os metais, se faz necessrio a utilizao de um fludo refrigerante, que vem com a especificao de leo Micro Corte 504. Segundo ficha tcnica semi-sinttico solvel em gua, com poder de refrigerao e propriedades anticorrosivas. Ainda compe a descrio sua formulao, que composta de cidos graxos vegetais, aminas e derivados de petrleo, no contendo aditivos fenlicos, cresis e nitritos, utilizado a uma proporo de 2 a 5%,com pH 9,5. Para uma pintura de qualidade se faz necessrio que a pea entre no processo sem interferentes de outras etapas. Na decapagem, anterior a pintura, utilizado um produto denominado de Micro Fos F 54, que forma uma camada aderente de fosfato de ferro proporcionando uma limpeza da pea e uma boa fosfatizao. Utilizado a uma temperatura de 60 C com pH controlado de 4 6, com soluo de hidrxido de sdio 0,1 N. Observando a tabela 11, nos deparamos com o seguinte escrito de Braille et al (1979), o pH de importncia vital no controle de todos os tipos de tratamentos de guas residurias. Na tabela 11, encontramos resultados fsico-qumicos referentes a amostras de gua da chuva bruta e tratada, efluente usinagem, efluente decapagem,

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efluente na proporo 14,5 decapagem e 1 usinagem, efluente simulado com gua da chuva e gua da CASAN.

Tabela 10 Resultado geral dos parmetros analisadosParmetros Pontos Amostrados gua da Chuva gua da chuva Tratada Efluente (14,5/1) Efluente Usinagem Efluente Decapagem Efluente Simulao gua CASAN Dec. Est. 14250 Portaria MS n 518/04 pH 6,05 5,06 7,91 9,17 7,7 6,45 7,25 6-9 6 - 9,5 Turbidez (NTU) 1,35 3,38 358 ND 283 ND 0,38 --5 Alcalinidade (mg CaCO3 / L) 37,5 47,5 942,5 3830 727,5 700 30 ----OD (mg/L) 6,0 6,1 ausncia ausncia ausncia Slidos sedimentveis mL/L