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SUMÁRIO CAPÍTULO 1 – SANEAMENTO E O ABASTECIMENTO DE ÁGUA POTÁVEL Saneamento básico Prestação dos serviços de saneamento e sua regularização Importância no desenvolvimento social, ambiental e econômico Sistema de abastecimento de água potável Recursos hídricos e disponibilidade Política Nacional de Recursos Hídricos Sistema de abastecimento e qualidade da água Portaria de potabilidade Questões CAPÍTULO 2 – CÁLCULO DE VAZÕES Demanda de água Previsão de População Determinação de vazões Estimativas de perdas Questões CAPÍTULO 1 – SANEAMENTO E O ABASTECIMENTO DE ÁGUA POTÁVEL 1. Introdução Neste capítulo inicial será introduzido o tema saneamento básico sob a perspectiva constitucional e o seu papel no desenvolvimento do país. Em seguida, serão abordadas as premissas do sistema de abastecimento urbano de água, parte integrante do saneamento e foco deste primeiro volume do Manual, sendo elas: o gerenciamento de recursos hídricos e padrão de potabilidade. Neste primeiro capítulo, muita ênfase será dada à legislação e normativas, visto que o saneamento permeia a esfera de atuação do poder público, além de ser um setor de interesse e importância social, com capacidade de afetar severamente o cotidiano das pessoas, possuindo potencialidade de expor ao risco a saúde de toda uma comunidade caso princípios de qualidade não sejam seguidos. 2. Saneamento básico O saneamento básico consiste num conjunto de atividades que visa a saúde da população e do meio ambiente. De acordo com a Lei 11.445/07, pode ser definido como: conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais de abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos e drenagem e manejo de águas pluviais. 2.1 Prestação de serviços de Saneamento e sua regularização Os serviços públicos de saneamento básico são considerados de interesse local, sendo assim, de competência municipal. Contudo, há controvérsias em regiões metropolitanas e aglomerações urbanas, onde alguns defendem a possibilidade de intervenção dos Estados na organização, planejamento e execução de funções públicas de interesses comuns. Até o fim da década de 60, os serviços eram prestados, majoritariamente, de forma direta pelo município por meio de departamentos especializados (SAE, DAE). A partir da década de 70 começaram a surgir as empresas estaduais de saneamento (COPASA, SABESP etc.), que passaram a assumir os serviços municipais por meio de concessão, ou por simples convênio com prefeituras. Em seguida, na década de 90, as concessionárias privadas iniciaram suas atuações. Outras formas de organização dos serviços de saneamento são os consórcios de municípios e empresas municipais (PEREIRA JÚNIOR, 2008). Em meio a este cenário de competências locais, em 2007 entra em vigor a Lei 11.445, que estabelece diretrizes nacionais para o saneamento básico, expondo uma política federal para área, diminuindo assim riscos regulatórios na prestação dos serviços. A Lei traz como princípios: Sustentabilidade econômica como premissa; Diretrizes gerais para a regulação e fiscalização dos serviços, que podem ser exercidos diretamente pelo titular, ou podem ser delegadas à entidade estadual, a outro município ou a um consórcio de municípios; Diretrizes básicas para a cobrança pela prestação dos serviços; Regulamentação da prestação regionalizada, viabilizando ganhos de escala pelas empresas; Elaboração obrigatória de planos de saneamento básico municipais, compatibilizando os quatro serviços que compõem o setor, além de mecanismos de controle social e de sistema de informações sobre os mesmos; Criação do Sistema Nacional de Informações em Saneamento Básico (SNIS), viabilizando o monitoramento dos serviços em âmbito nacional; Orientação da atuação dos órgãos do Poder Executivo Federal no setor, resultando na redução do nível de incerteza e de conflitos nas relações entre entidades federais, como o Ministério das Cidades, e entidades estaduais e municipais, através da Política Nacional de Saneamento Básico. Com a Lei 11.445/07 surge, também, o Plano Nacional de Saneamento Básico (Plansab), sendo um instrumento para promover a articulação nacional dos entes da federação para a implementação das diretrizes por ora legisladas. É um instrumento fundamental na definição das metas e estratégias de governo para o setor no horizonte dos próximos vinte anos (2014-2033), cuja revisão deveria ocorrer a cada 4 (quatro) anos, como forma de atualização das políticas públicas do País, sempre atentando à universalização do acesso aos serviços de saneamento básico como um direito social. 2.2 Importância no desenvolvimento social, ambiental e econômico Já é de amplo conhecimento a irrefutável importância do saneamento na saúde, longevidade e qualidade de vida da população, além do seu papel protagonista na preservação do meio ambiente. Contudo, o país ainda se mostra ineficiente em relação ao desenvolvimento da área. A meta do Plano Nacional de Saneamento Básico (PLANSAB), instrumento criado pela Lei 11.445/07 e lançado pelo Ministério das Cidades em 2013, de atingir a universalização dos serviços de abastecimento de água, coleta e tratamento de esgoto até 2033 já apresenta sinais de que não será possível ser cumprida. O plano que previa investimento de R$400 bilhões em 20 anos, ou seja, R$20 bilhões por ano, nunca alcançou o valor anual previsto, o que reflete no tímido desenvolvimento da área de saneamento no Brasil nos últimos anos. De acordo com o relatório Benefícios Econômicos e Sociais da Expansão do Saneamento Brasileiro, elaborado pelo Instituto Trata Brasil entre 2004 e 2016, o crescimento da população atendida por sistemas de abastecimento de água foi ligeiramente superior à expansão demográfica do país no mesmo período. O número de pessoas atendidas com abastecimento de água passou de 132,9 milhões em 2004 para 166,6 milhões em 2016, indicando crescimento de apenas 1,9% ao ano. No caso da coleta de esgoto, o número saltou de 63,2 milhões em 2004 para 103,8 milhões em 2016, indicando crescimento de 4,2% ao ano. O gráfico abaixo ilustra a situação supracitada. Gráfico 1 – População atendida por serviço de água e esgoto no Brasil. Fonte: Instituo Trata Brasil, 2018. O atual crescimento em ritmo vagaroso traz diversos prejuízos à sociedade, não só nas áreas de saúde e ambiental, prejuízos esses já amplamente discutidos, mas também nos âmbitos social e econômico. No estudo realizado pelo Instituo Trata Brasil, é demonstrado que os benefícios adquiridos com a expansão do saneamento como: a) redução de custos com a saúde, b) aumento da produtividade, c) valorização imobiliária, d) expansão do turismo, e) renda gerada pelo investimento inicial, f) renda das operações dos sistemas, g) impostos; superam os seus custos, como demonstra a Tabela abaixo. Sendo assim, é importante para a engenharia visualizar o setor de saneamento não apenas como uma área que leva saúde básica à população, mas como um mercado de potencial ainda inexplorado e com capacidade de promover desenvolvimento econômico e social às comunidades atendidas com qualidade. É relevante encarar a área de saneamento sob uma nova perspectiva, como um instrumento de desenvolvimento humano, social, ambiental e econômico. Tabela 1 – Custos e benefícios da expansão do saneamento no Brasil. Fonte: Instituto Trata Brasil, 2018. 3. Sistema de abastecimento de água potável De acordo com a Lei 11.445/07, o sistema de abastecimento de água potável é constituído pelas atividades, infraestruturas e instalações necessárias ao abastecimento público de água potável, desde a captação até as ligações prediais e respectivos instrumentos de medição. Como já citado,é parte integrante do setor de saneamento básico, e será o tema deste primeiro Volume do Manual de Saneamento. 3.1 Recursos Hídricos e disponibilidade O termo recurso hídrico faz alusão à água como um bem econômico. Como já é amplamente difundido, nem toda água presente na atmosfera terrestre é passível de utilização pela humanidade sem dispensar grandes custos para isso. Como principais exemplos, tem-se a água salgada e calotas polares. Sendo assim, nem toda água no planeta constitui um recurso hídrico, uma vez que alguns usos não possuem viabilidade econômica. Outro conceito relevante é o da disponibilidade hídrica, que se refere ao volume disponível para uso por habitante. Geralmente é expressa em m³/habitante.ano. Analisando o cenário brasileiro, país que detém 12% de toda a água doce do planeta, ficam evidentes duas interferências causadoras das baixas disponibilidades hídricas verificadas em grandes cidades do país, são elas: poluição ambiental e aumento da população. A poluição torna a água de grandes rios imprópria para a utilização em sistemas de abastecimento, e o crescimento demográfico diminui o valor de volume de água disponível para cada habitante. O Estado de São Paulo é um exemplo da sinergia desses dois fatores. Com rios poluídos e uma alta densidade demográfica, a região apresenta uma disponibilidade hídrica de 2.209m³/habitante.ano1, valor considerado pobre, de acordo com a classificação da ONU (vide tabela abaixo), e possui a região metropolitana de sua capital submetida a um valor de 200 m³/hab.ano, número bem inferior ao que apresenta o Estado de Pernambuco por exemplo. Tabela 2 – Classificação de disponibilidade hídrica. Classificação da ONU Disponibilidade hídrica (m³/(hab.ano) Região Abundante Maior que 20.000 Brasil (35.000) Correta Entre 2.500 e 20.000 Paraná (12.600) Pobre Entre 1.500 e 2.500 Estado de São Paulo (2.209) Crítica Menor que 1.500 Estado de Pernambuco (1.270) Bacia do Piracicaba (408) Bacia alto do Tietê (200) Fonte: ONU. 1 De acordo com a classificação da ONU, uma disponibilidade hídrica correta abrange valores entre 2.500 e 20.000m³/habitante.ano, enquanto o range de uma disponibilidade pobre é de 1.500 a 2.500m³/habitante.ano. Um nível crítico é quando esse volume fica abaixo de 1.500m³/habitante.ano. (cf. http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=137). http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=137 3.1.1 Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei das águas) Em meio a este cenário desfavorável, evidenciado pela escassez de recursos e baixos valores de disponibilidade hídrica, é instituída, em janeiro de 1997, a Política Nacional de Recursos Hídricos – PNRH, regulamentada pela Lei nº 9433/1997, trazendo os seguintes fundamentos: I. a água é um bem de domínio público; II. a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico; III. em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o consumo humano e a dessedentação de animais; IV. a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas; V. a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos; e VI. a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades. Através dos seguintes instrumentos: Planos de Recursos Hídricos: são planos diretores de longo prazo, que visam orientar o gerenciamento dos recursos hídricos por bacia hidrográfica por Estado. Devem realizar estudos de disponibilidade e demandas futuras identificando potenciais conflitos, elaborar diretrizes e critérios pela cobrança pelo uso da água, dentre outras incumbências. Enquadramento dos corpos de água em classes: a PNRH traz o conceito do enquadramento dos corpos d’água, visando assegurar qualidade compatível com os respectivos usos a que forem destinados, contudo, incumbe a legislação ambiental de elaborar a classificação. O CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente – em 17 de março de 2005 lança a Resolução n° 357, que dispõe sobre a classificação dos corpos d’água e diretrizes ambientais para seu enquadramento. Na Resolução, ficam definidas, para as águas doces, as seguintes classes com respectivos usos: Classe especial Abastecimento humano demandando apenas desinfecção; Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; Preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral. Classe 1 Abastecimento humano demandando tratamento simplificado; Proteção de comunidades aquáticas; Recreação de contato primário (natação, mergulho, etc) Irrigação de hortaliças e frutas que se desenvolvam rente ao solo e que sejam consumidas cruas; e Proteção das comunidades aquáticas em terras indígenas. Classe 2 Abastecimento humano demandando tratamento convencional; Proteção de comunidades aquáticas; Recreação de contato primário; Irrigação de hortaliças, frutas, parques, jardins e campos que a população venha a ter contato direto; e Aquicultura e atividade de pesca. Classe 3 Abastecimento humano demandando tratamento convencional ou avançado; Irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas ou forrageiras; Pesca amadora; Recreação de contato secundário; e Dessedentação de animais. Classe 4 Navegação; e Harmonia paisagística. Outorga dos direitos de uso de recursos hídricos Os seguintes usos dos recursos hídricos passam a estar sujeitos a outorga pelo Poder Público: Derivação ou captação de parcela da água existente em um corpo de água para consumo final, inclusive abastecimento público, ou insumo de processo produtivo; Extração de água de aquífero subterrâneo para consumo final ou insumo de processo produtivo; Lançamento em corpo de água de esgotos e demais resíduos líquidos ou gasosos, tratados ou não, com o fim de sua diluição, transporte ou disposição final; Aproveitamento dos potenciais hidrelétricos; e Outros usos que alterem o regime, a quantidade ou a qualidade da água existente em um corpo de água. Ao conceder a outorga para um dos usos acima citados, o órgão deverá atentar-se às prioridades de uso estabelecidas nos Planos de Recursos Hídricos e deverá respeitar a classe em que o corpo de água estiver enquadrado. Cobrança pelo uso de recursos hídricos Possui como objetivos: Reconhecer a água como bem econômico e dar ao usuário uma indicação de seu real valor; Incentivar a racionalização do uso da água; Obter recursos financeiros para o financiamento dos programas e intervenções contemplados nos planos de recursos hídricos. Compensação a municípios Permitia a compensação financeira de municípios que tivessem áreas inundadas por reservatórios ou estivessem sujeitos a restrições de uso do solo por atividades que visem a proteção dos recursos hídricos. No entanto, essa seção foi vetada. Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos É um sistema de coleta, tratamento, armazenamento e recuperação de informações sobre recursos hídricos que visa uma coordenação unificada do sistema, divulgação de dados quantitativos e qualitativos dos recursos hídricos no Brasil, bem como fornecer subsídios para a elaboração dos Planos de Recursos Hídricos etc. 3.2 Sistema de abastecimento e qualidade da água O principal objetivo de um sistema de abastecimento de água é garantir à população o acesso à água potável e segura. O fornecimento do recurso livre de contaminantes físicos, químicos e biológicos deve reger toda a cadeia de processos de um sistema de abastecimento, desde o seu projeto,passando pela sua execução, até a sua operação. Todas as decisões técnicas dos profissionais envolvidos devem se basear na entrega ao consumidor final de uma água potável com cor, sabor e odor aceitáveis ao consumo humano. A fim de padronizar o que seria uma água segura e aceitável ao consumo, existem os padrões de potabilidade – valores de referência adotados que devem ser alcançados antes da distribuição à população. A Organização Mundial de Saúde (OMS) traz algumas recomendações de padrões através de seus Guias sobre a qualidade da água para consumo humano, cuja última edição foi lançada em 2011, contudo essa padronização pode variar de país para país. 3.2.1 Portaria de potabilidade No Brasil, atualmente vigora a Portaria de Consolidação 5/2017 do Ministério da Saúde, cujo Anexo XX dispõe sobre os procedimentos para controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Anteriormente a esta PCR, vigorava a Portaria 2914/2011, também do Ministério da Saúde, que foi revogada por consolidação, isto é, foi integrada à Portaria de Consolidação 5/2017 sem nenhuma alteração nos requisitos. Pela legislação brasileira, tem-se como potabilidade a conformidade com o padrão microbiológico, químico, radiológico e organoléptico. Como parâmetros biológicos, a PCR 5/2017 traz Coliformes totais e Escherichia coli. Os parâmetros químicos são divididos em quatro grupos, sendo: orgânicos, inorgânicos, agrotóxicos e desinfetantes e seus produtos secundários. Para atendimento ao padrão radiológico, são considerados os parâmetros Radio-226 e Radio-228 e, finalmente, tem-se os parâmetros organolépticos, que são caracterizados por provocar estímulos sensoriais no consumidor final, contudo, não apresentam necessariamente riscos à saúde, são exemplos: cor, dureza, ferro, gosto, odor, sódio, turbidez etc. A PCR também preconiza o monitoramento de cianobactérias e cianotoxinas no manancial de abastecimento. Cianobactérias são microrganismos fotossintetizantes potencialmente tóxicos. A sua floração ocasiona alterações nos aspectos organolépticos, além de submeter o manancial à presença de cianotoxinas, que podem ser liberadas para a água quando ocorre a lise desses microrganismos ocasionada pela fase de senescência, por estresse, em caso de ingestão por outros organismos ou por ação de agentes químicos e processos físicos (ALVES, 2005). 3.2.2 Desafios à qualidade da água Em face a tudo que foi exposto, a poluição ambiental apresenta-se como um desafio ao objetivo final de fornecer água segura e potável à população. A degradação de mananciais é uma realidade das grandes cidades brasileiras, a exemplo de São Paulo. Apesar dos esforços desenvolvidos, “praticamente todo o sistema hídrico instalado na região metropolitana da cidade, entre os quais estão os rios Tietê, Pinheiros e Tamanduateí, recebe significativa vazão de esgoto bruto, apresentando, em muitos trechos, condições anaeróbias e estéticas incompatíveis com o cenário moderno do maior conglomerado urbano do país” (HESPANHOL, 2008, s/p.). A poluição que avança sobre os corpos d’água que cortam as grandes cidades colocam os mananciais de abastecimento em risco e lançam desafios aos sistemas já instalados e em operação. Para novas unidades, a solução adotada vem sendo importar água de bacias cada vez mais distantes, aumentando substancialmente os custos de transporte e energia elétrica. Advém disso a importância da conscientização de que nenhuma atividade do saneamento básico deve ser encarada de forma isolada; um eficiente sistema de abastecimento só será possível se a saúde do meio ambiente for conservada. O equilíbrio entre todas as atividades do saneamento deve ser avaliado no momento de escolha do manancial e deve ser gerenciado após a implantação do sistema. A qualidade da água bruta tem que ser monitorada, sempre observando o avanço de moradias irregulares em áreas de preservação, ligações clandestinas de esgoto em redes pluviais, manejo inadequado de resíduos sólidos próximo a mananciais e remoção de vegetação nativa em APP (Áreas de Preservação Permanente). QUADRO RESUMO Saneamento básico Tema deste Manual, é uma atividade multidisciplinar que exige a interação de múltiplas competências e profissionais, dentre eles: engenheiro civil, químico, ambiental, mecânico, profissionais de saúde pública, assistentes sociais etc. Lei 11.445/07 Conhecida como Lei do Saneamento Básico, é um marco para o setor. É fruto da necessidade de segurança jurídica e institucional para aqueles que prestam os serviços de saneamento e para quem os recebe. Sistema urbano de abastecimento de água É uma parte do sistema de saneamento básico de uma comunidade, cuja função é dispor à população água potável para consumo. O presente volume deste Manual é dedicado a este sistema e suas partes constituintes. Recursos hídricos São águas que apresentam disponibilidade de uso. Vale atentar que uma água que esteja indisponível pode mudar de status caso seja aplicada a tecnologia correta. Por exemplo: a água do mar pode ser dessalinizada. Entra, portanto, nessa equação o fator econômico, isto é, o conceito de disponibilidade nesse caso vem atrelado ao custo de tornar uma água disponível. Política Nacional de Recursos Hídricos – PNRH Instituída pela Lei nº 9433/1997, conhecida como Lei das Águas, orienta o gerenciamento de recursos hídricos no Brasil com o objetivo de desenvolver um consumo mais eficiente. Potabilidade É a característica/qualidade que traduz se uma água está apta a consumo ou não. Para isso, adota- se um padrão composto por diversos parâmetros, como: turbidez, cor, coliformes totais etc., no qual há valores ideais para cada um deles. O padrão de potabilidade brasileiro é instituído pela Portaria de Consolidação 05/2017 do Ministério da Saúde. QUADRO ESQUEMÁTICO QUESTÕES 1. (ENGENHARIA AMBIENTAL – ENADE – 2017) A Lei N.9.433/1997, também conhecida como Lei das Águas, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH), prevê que a gestão dos recursos hídricos deve se dar de forma descentralizada e participativa, contando com a participação do poder público, dos usuários e da sociedade civil, com o objetivo de proporcionar os usos múltiplos das águas. (Disponível em: http://www.mma.gov.br). Acesso em: 20 de nov. 2018 (adaptado). Considerando o que estabelece essa lei, avalie as afirmações a seguir: a) O lançamento de esgoto em corpos de água dispensa a outorga pelo poder público, mas deve seguir o disposto nas condicionantes do licenciamento ambiental. b) Um dos objetivos da cobrança pelo uso da água é reconhece-la como bem econômico e dar ao usuário uma indicação de seu real valor. c) A extração de água de aquíferos subterrâneos dispensa a outorga pelo poder público. d) Uma das circunstâncias que pode ocasionar suspensão de outorga é a ameaça às características de navegabilidade do corpo de água. É correto o que se afirma em: Alternativa A: INCORRETA. O lançamento de esgoto em corpos d’água é uma das atividades passíveis de outorga. Alternativa B: CORRETA. Uma das premissas da PNRH é reconhecer a água como bem econômico e atribuir valor monetário a seu uso. Alternativa C: INCORRETA. A extração de aquíferos subterrâneos é uma das atividades passíveis de outorga. Alternativa D: CORRETA. A PNRH elenca como um dos objetivos a manutenção das características dos recursos hídricos a fim de assegurar seus respectivos usos. 2. (ANALISTA SANEAMENTO – EMBASA – UNB/CESPE – 2009) O monitoramento da qualidade da água em bacias hidrográficas está intimamente relacionado ao uso dos recursos hídricos. O enquadramento dos corpos de água, que é um instrumento de gerenciamento de recursoshídricos, tem suas diretrizes dispostas na Resolução CONAMA nº 357/2005. A respeito das classes de enquadramento dos corpos de água e sua relação com o uso, e condições e padrões de qualidade da água, apresentados na referida resolução, julgue os itens que se seguem. I. Das cinco classes que compõem as águas doces, apenas as águas classificadas como de classe 4 não podem ser destinadas ao consumo humano. II. No caso de corpos hídricos classificados como de classe especial, permite-se o uso da água para consumo humano sem qualquer tratamento prévio. III. As águas de recreação de contato primário e secundário não devem conter coliformes termotolerantes, sendo permitida apenas a presença, dentro de limites específicos, de coliformes totais. IV. Segundo a citada resolução, o tratamento simplificado da água refere-se à clarificação por meio de filtração e desinfecção, com correção de pH quando necessário. V. Nas águas de classe especial, é vedado o lançamento de efluentes ou disposição de resíduos domésticos, agropecuários, de aquicultura, industriais e de quaisquer outras fontes poluentes, salvo quando tratados por meio de tratamento avançado. Assertiva I: CORRETA. Recursos hídricos de Classe 4 podem ser utilizados apenas para navegação e harmonia paisagística. Assertiva II: INCORRETA. É necessária a desinfecção para que a água possa ser consumida. Assertiva III: INCORRETA. A presença de coliformes termotolerantes é permitida dentro de parâmetros de qualidade de balneabilidade. Assertiva IV: CORRETA. Na seção de Definições da Norma, é dito que tratamento simplificado é a clarificação por meio de filtração, desinfecção e correção de pH quando necessário. Assertiva V: INCORRETA. Nas águas de classe especial, é vedado o lançamento de efluentes ou disposição de resíduos domésticos, agropecuários, de aquicultura, industriais e de quaisquer outras fontes poluentes, mesmo que tratado. 3. (ENGENHEIRO CIVIL | ESPECIALIDADE HIDROLOGIA – SABESP – FCC – 2012) A gestão dos recursos hídricos adotada no Brasil é caracterizada por (A) estabelecimento em todos os Estados da cobrança pelo uso da água. (B) princípio do uso não consuntivo das águas. (C) estabelecimento da bacia hidrográfica como unidade de gestão. (D) privatização da gestão pelos recursos hídricos. (E) não contemplar usos múltiplos da água. Alternativa A: INCORRETA. A cobrança é realizada pelas agências de bacia e muitos Estados ainda não implantaram a medida. Alternativa B: INCORRETA. Usos não consuntivos são aqueles que não envolvem o consumo direto da água, isto é, aproveitam o curso da água sem consumi-la, por exemplo: a pesca e a navegação. A gestão dos recursos hídricos aborda tanto o uso consuntivo quanto os não consuntivos. Alternativa C: CORRETA. O item V dos fundamentos da PNRH explicita que a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Alternativa D: INCORRETA. A PNRH não aborda o assunto de privatização. Alternativa E: INCORRETA. O item IV dos fundamentos da PNRH explicita que a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas; 4. (ENGENHEIRO CIVIL – SABESP – FCC – 2012) Em relação às diretrizes nacionais para o saneamento básico, considere: A) A utilização de recursos hídricos na prestação de serviços públicos de saneamento básico e na diluição de esgotos e outros resíduos líquidos é sujeita a outorga de direito de uso. B) O saneamento básico compreende o conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais de abastecimento de água potável, esgotamento sanitário e drenagem e manejo de águas pluviais. C) Os serviços públicos de saneamento básico terão a sustentabilidade econômico- financeira assegurada, mediante remuneração pela cobrança dos serviços de abastecimento de água e esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos e manejo de águas pluviais urbanas. D) A universalização do acesso é um dos princípios fundamentais considerado nos serviços públicos de saneamento básico. Alternativa A: CORRETA. A utilização de recursos hídricos tanto para captação quanto para disposição de efluentes é passível de outorga. Alternativa B: CORRETA. Essa é a exata definição dada pela Lei 11.445/07. Alternativa C: CORRETA. A Lei 11.445/07 aborda a cobrança pelos serviços de saneamento, explicitando-os no Art. 29. Alternativa D: CORRETA. A lei 11.445/07 traz a universalização dos serviços como um dos seus principais objetivos. 5. (ENGENHEIRO RECURSOS HÍDRICOS – CESP – VUNESP – 2009) Não está sujeito à outorga pelo Poder Público o direito dos seguintes usos de recursos hídricos: (A) Lançamento em corpo d`água de esgotos. (B) Extração de água de aquífero subterrâneo. (C) Aproveitamento dos potenciais hidrelétricos. (D) Derivação de parcela de água existente em um corpo d`água. (E) Necessidades de pequenos núcleos populacionais, no meio rural. Alternativa A: INCORRETA. Lançamentos de esgotos em corpos d’água estão sujeitos à outorga. Alternativa B: INCORRETA. Extração de água de aquíferos subterrâneos está sujeita à outorga. Alternativa C: INCORRETA. Aproveitamento de potenciais hidrelétricos está sujeito à outorga. Alternativa D: INCORRETA. A derivação de parcela de água existente em um corpo d’água está sujeita à outorga. Alternativa E: CORRETA. O uso de recursos hídricos para a satisfação das necessidades de pequenos núcleos populacionais, distribuídos no meio rural, independem de outorga. CAPÍTULO 2 – CÁLCULO DE VAZÕES 1. Introdução Neste capitulo, será discutida a determinação do principal parâmetro de projeto de um sistema de abastecimento de água: a vazão de demanda da população. O volume de água por unidade de tempo a ser captado, tratado e distribuído é a informação primordial para que se possa iniciar o desenvolvimento de todo o processo que visa o abastecimento seguro da comunidade a ser atendida. Para a determinação da quantidade de água requerida, primeiramente é necessário realizar um estudo de demanda, no qual serão verificados os perfis de consumidores a serem atendidos e qual consumo per capita pode ser adotado. Em seguida, é realizada uma projeção da população para o tempo referente ao horizonte de projeto, geralmente de 20 a 30 anos, e então, calculadas as vazões de demanda com suas respectivas variações. Por último, uma atenção deve ser dada às perdas do sistema, avaliando o índice e seu respectivo valor a ser adotado. 2. Estudo de demanda Estimar a demanda de água de uma população é uma tarefa complexa e multidisciplinar, que deve levar em consideração a renda e os hábitos de consumo das pessoas, as atividades econômicas exercidas, a estimativa de crescimento demográfico e existência de população flutuante. 2.1 Estimativa de consumo De forma intuitiva, já é de se imaginar que diferentes setores de uma sociedade apresentam diferentes consumos de água: uma residência não demanda o mesmo volume de uma indústria que, por sua vez, também se difere da atividade agrícola, e assim por diante. O Relatório de Conjuntura dos Recursos Hídricos elaborado pela ANA (2012) traz dados da distribuição da demanda do uso consuntivo da água ocorrido no ano de 2010 exposta no gráfico abaixo: Gráfico 1 – Estimativa de demanda de recursos hídricos por tipo de uso Fonte: ANA (2012). A visualização do gráfico acima demonstra a importância de se analisar o perfil do consumidor final, para que a estimativa de vazão por ele demandada seja feita de forma mais assertiva. A fim de facilitar essa aferição, pode-se dividi-lo nas seguintes categorias: Doméstico; Comercial; Industrial; e Público. Essa classificação é, também, de grande valia para as concessionárias distribuíremvalores de tarifas diferenciadas a cada perfil de consumo. Após a identificação do perfil, aplica-se, para as demandas de caráter humano, o conceito de consumo per capita, que pode ser definido como a média diária, por indivíduo, dos volumes requeridos de uma população. Há diversas fontes em que se é possível obter estimativas de consumo per capita para variadas situações. A Tabela abaixo apresenta algumas das estimativas por tipo de imóvel da SABESP, no seu manual de normas técnicas de 2017, NTS 181: Tabela 1 – Consumo per capita de água por tipo de imóvel. Tipo de imóvel Consumo (l/hab.dia) Alojamento provisório 50 a 80 Apartamento com individualização 75 a 125 Residências 70 a 120 Edifícios públicos ou comerciais 30 a 50 Escritórios e consultórios 30 a 50 Fonte: SABESP – NTS 181, 2017. Contudo, quando o objeto de estudo se trata de uma cidade, ou grandes áreas urbanas (bairros, distritos etc.), uma análise tão detalhada separando todos os imóveis por classificação de uso, para então se estimar a vazão per capita, torna-se inviável. Parte-se, assim, para a obtenção do valor médio em bancos de dados disponíveis à consulta, como o Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgoto, disponibilizado anualmente pelo SNIS (Sistema Nacional de Informações de Saneamento), e aplicação desse valor à população local total. Segue abaixo um recorte da tabela do Diagnóstico de 2017 disponibilizado em 2019, contendo a informação aqui desejada de algumas cidades do Estado do Amazonas. Tabela 2 – Tabela de informações e indicadores fornecida pelo SNIS. Fonte: Recorte da tabela completa de informações e indicadores dos prestadores de serviços locais – Direito Público (LPu). Como se pode visualizar na tabela acima, o SNIS disponibiliza muitos outros índices além do consumo médio per capita por cidade, sendo uma valiosa ferramenta na elaboração e concepção de projetos de saneamento. 3. Previsão de população Outro dado importante a ser estimado é a população de fim de plano. Projetos de saneamento são dimensionados para um horizonte de 20 a 30 anos, e a evolução demográfica deve ser estudada com cuidado durante esse período. Assim como o consumo, a previsão de população também é uma tarefa complexa, visto que o crescimento demográfico de uma região depende de inúmeros fatores sociais, políticos e econômicos. Com isso, recorre-se a metodologias que utilizam estudos estatísticos de dados populacionais da região, adotando-se modelos matemáticos capazes de estimar a quantidade de habitantes em um cenário de futuro. De forma prática, o número de habitantes de uma determinada localidade é influenciado por quatro fatores, a saber: nascimentos, mortes, imigração e emigração, podendo ser expressa pela seguinte equação: 𝑃 = 𝑃𝑜 + (𝑁 − 𝑀) + (𝐼 − 𝐸) Onde: P - População na data t P0 - População na data inicial t0 N - Nascimentos (no período t0 a t) M - Óbitos no período I - Imigrantes no período E - Emigrantes no período N-M - Crescimento vegetativo ou saldo vegetativo no período I-E - Crescimento social ou saldo migratório no período No entanto, os métodos mais utilizados são aqueles que admitem que o aumento da população segue uma projeção aritmética ou geométrica, ou ainda, um modelo exponencial logístico. a) Modelo aritmético Este modelo pressupõe que o aumento da população segue uma progressão aritmética. Conhecendo-se os dados de população P1 e P2 que correspondem aos anos t1 e t2, calcula-se a razão Ka de crescimento pela expressão: 𝐾𝑎 = 𝑃2 − 𝑃1 𝑡2 − 𝑡1 A previsão da população P, correspondente à data futura t, será dada pela equação abaixo: P = P0 + Ka × (t − t0) Onde: P - População na data t P0 - População na data inicial t0 b) Modelo geométrico Neste modelo, admite-se que o crescimento demográfico da região vem seguindo uma progressão geométrica, e permanecerá com a mesma tendência. Conhecendo-se dois dados de população P1 e P2, correspondentes aos anos t1 e t2, pode-se definir a razão Kg da progressão pela fórmula: Kg = lnP2 − lnP1 t2 − t1 Da expressão anterior, a previsão da população P será: P = P2 × Ee K𝑔(t−t2) c) Modelo logístico Admite um crescimento exponencial, contudo, as taxas de crescimento se tornam cada vez menores até alcançar a capacidade de suporte (K). Esse método se baseia na teoria de que populações aumentam até um determinado limite imposto por recursos limitantes do ambiente, como demonstra o gráfico abaixo. Gráfico 2 –Relação população (habitantes) versus Tempo. 𝑃 = 𝐾 1 + 𝑒𝑎−𝑏(𝑡−𝑡0) Onde: 𝐾 = 2. 𝑃0. 𝑃1. 𝑃2 − (𝑃1) 2(𝑃0 + 𝑃2) 𝑃0𝑃2 − (𝑃1)2 𝑏 = − 1 0,4343. 𝑑 𝑙𝑜𝑔 𝑃0(𝐾 − 𝑃1) 𝑃1(𝐾 − 𝑃0) 𝑎 = 1 0,4343 𝑙𝑜𝑔 𝐾 − 𝑃0 𝑃0 Para aplicação do método logístico, é preciso conhecer três pontos da curva igualmente espaçados: P0, t0; P1, t1; P2, t2, onde P0 < P1 < P2 e P0. P2 < P1² Exemplo 1 Com base nos dados censitários de uma determinada cidade, elaborar a projeção populacional para os próximos 10, 20 e 30 anos. Dados: Ano População (hab) 1990 27.373 2000 35.219 2010 41.558 Resolução: a) Projeção aritmética Calculando a taxa de crescimento Ka: Ka = P2 − P0 t2 − t0 ; 41.558 − 27.373 2.010 − 1.990 = 709,25 P2020 = P0 + Ka × (t − t0) ∴ 27.373 + 709,25 × (2020 − 1990) P2020 = 48.650 ℎ𝑎𝑏 P2030 = P0 + Ka × (t − t0) ∴ 27.373 + 709,25 × (2030 − 1990) P2030 = 55.743 ℎ𝑎𝑏 P2040 = P0 + Ka × (t − t0) ∴ 27.373 + 709,25 × (2040 − 1990) 𝑃2040 = 62.835 ℎ𝑎𝑏 b) Projeção geométrica Calculando a taxa de crescimento Kg: Kg = lnP2 − lnP0 t2 − t0 = ln41.558 − ln27.373 2.010 − 1.990 = 0,02088 P2020 = 27.373 × e 0,02088×(2020−1990) = 51.211 hab P2030 = 27.373 × e 0,02088×(2030−1990) = 63.102 hab P2040 = 27.373 × e 0,02088×(2040−1990) = 77.755 hab c) Crescimento logístico Verificação do atendimento das condições para utilização da equação do crescimento logístico: - Dados censitários equidistantes no tempo: OK (espaçamento entre os dados de 10 anos). - P0 < P1 < P2 → 27.373 hab < 35.219hab < 41558 hab OK - P0 x P2 < P1 2: 27.373 x 41.558 < 35.2192 1.137.567.134 < 1.240.377.961 OK Calculando o coeficiente de saturação K: K = 2 × P0 × P1 × P2 − P1 2 × (P0 + P2) P0 × P2 − P1 2 = 2 × 27.373 × 35.219 × 41.558 − 35.2192 × (27.373 + 41.558) 27.373 × 41.558 − 35.2192 = 52.257 a = 1 0,4343 . log (52.257 − 27.373) 27.373 = −0,0953 b = −1 0,4343 × 10 × log [ 27.373 × (52.257 − 35.219) 35.219 × (52.257 − 27.373) ] = 0,0631 P2020 = 52.257 1 + e(−0,0953−0,0631(2020−1990) = 45.963 hab P2030 = 52.257 1 + e(−0,0953−0,0631(2030−1990) = 48.708 hab P2040 = 52.257 1 + e(−0,0953−0,0631(2040−1990) = 50.307 hab Gráfico 3 – Comparação gráfica dos resultados. Fonte: Gráfico elaborado pela autora. Vale atentar que os primeiros três dados são iguais para todos os métodos, pois tratam-se de informações consolidadas pelo censo demográfico. A curva de melhor ajuste aos dados observados pode ser selecionada por meio da comparação entre o dado real atual e os dados estimados por cada método. Por exemplo, os dados censitários foram dos anos 1990, 2000 e 2010, e deste ano para a frente, tratam-se de estimativas. Vale a comparação do número de habitantes do ano presente (no caso, 2019) com as estimativas obtidas em cada método, observando qual mais se aproxima da realidade. A desvantagem desta análise é que, na maioria dos casos, esse dado de população presente terá que ser realizado pelo próprio interessado no projeto do sistema de abastecimento de água, uma vez que censos demográficos ocorrem em intervalos pré- determinados. 4. Determinação das vazões Uma vez definidos o valor médioper capita e a estimativa da população, inicia-se o processo de determinação das vazões de projeto. De forma prática, tem-se a vazão média de água demandada por uma comunidade multiplicando-se o número de habitantes pelo consumo médio per capita. Todavia, há de se considerar que ocorrem variações de vazões em função do tempo (ao longo do dia, do mês e do ano) cujo sistema de abastecimento deve ser capaz de atender, isto é, se apenas a vazão média for considerada, o sistema irá falhar em ocasiões de pico diários, mensais ou anuais. Para dimensionar essas variações, utiliza-se coeficientes de reforço para o dia de maior consumo (k1) e para hora de maior consumo (k2). As variações de vazão temporais podem ser mensais, diárias, horárias e instantâneas, contudo, para efeito de cálculo, são mensuradas apenas as vazões máximas horárias e diárias. a) Variações mensais: ao longo de um ano ocorrem variações de consumo sazonais, principalmente influenciadas por variações climáticas (temperatura e precipitação), o que resulta em valores mais elevados para determinados meses do ano, essencialmente, meses de verão. Figura 1 – Variação do consumo de água durante os meses do ano. Fonte: Tsutiya, 2014 (adaptado). b) Variações diárias: é de interesse do projeto mensurar a vazão máxima diária, a fim de que o sistema seja capaz de atender o dia do ano que apresente maior demanda. Para isso, utiliza-se a relação entre o maior consumo diário verificado e a vazão média diária anual, também conhecida como coeficiente do dia de maior consumo (k1): k1 = vazão média do dia de maior consumo vazão média diária anual K1 pode variar entre 1,2 e 2,0 dependendo das condições locais, sendo 1,2 o valor usualmente utilizado, porém, vale sempre conferir normas locais para a tomada de decisão de que valor adotar. c) variações horárias: ainda no dia de maior consumo no ano haverá um horário de maior demanda. No intuito de mensurar essa vazão máxima, utiliza-se o coeficiente da hora de maior consumo (k2), que é a relação entre o máximo consumo horário verificado no dia de maior consumo e o consumo médio horário do dia de maior consumo. k2 = maior vazão horária do dia vazão média média horária do dia Figura 2 – Variação do consumo de água durante 24 horas. Fonte: Tsutiya, 2014 (adaptado) Usualmente, utiliza-se para K2 o valor de 1,5, porém, de forma análoga à K1, é sempre interessante verificar normas locais antes de se adotar algum valor ao coeficiente. Diante do exposto acima, fica claro que, além da vazão média, é preciso calcular a vazão máxima diária e a vazão máxima horária. Seguem abaixo as três formulações: - Vazão média: Q = P × q 86.400 Em que: Q = vazão média anual, em L.s-1; P = população da área abastecida; e q = consumo médio diário per capita, em L.hab-1.d-1. - Vazão máxima diária: Q = k1 × P × q 86.400 Em que: Q = vazão média anual, em L.s-1; P = população da área abastecida; q = consumo médio diário per capita, em L.hab-1.d-1; e k1 = coeficiente do dia de maior consumo. - Vazão máxima horária: Q = k1 × k2 × P × q 86.400 Em que: Q = vazão média anual, em L.s-1; P = população da área abastecida; q = consumo médio diário per capita, em L.hab-1.d-1; e k1 = coeficiente do dia de maior consumo. k2 = coeficiente da hora de maior consumo. Um aspecto importante das diferentes vazões consideradas no projeto é que, para cada unidade do sistema de abastecimento, uma vazão é utilizada em seu dimensionamento. Os componentes a montante do reservatório de distribuição devem atender à vazão do dia de maior consumo do ano, enquanto a rede de distribuição deve ser dimensionada para a vazão máxima horária. Seguem abaixo as expressões de cálculo de vazões para cada componente do sistema: - Vazão de captação, incluindo adutora de água bruta Q = ( P × q × k1 86.400 + 𝑄𝑠𝑖𝑛𝑔) × 𝐶𝐸𝑇𝐴 Onde: P = população da área abastecida; q = consumo médio diário per capita, em L.hab-1.d-1; k1 = coeficiente do dia de maior consumo; Q𝑠𝑖𝑛𝑔 = vazão singular para consumidores diferenciados (grandes indústrias, comércios etc.), isto é, que não se encaixam no método de cálculo do consumo per capita. C𝐸𝑇𝐴 = Consumo inerente ao funcionamento da ETA. - Vazão da ETA até o reservatório Q = ( P × q × k1 86.400 + 𝑄𝑠𝑖𝑛𝑔) Onde: P = população da área abastecida; q = consumo médio diário per capita, em L.hab-1.d-1; k1 = coeficiente do dia de maior consumo; e Q𝑠𝑖𝑛𝑔 = vazão singular para consumidores diferenciados (grandes indústrias, comércios etc.), isto é, que não se encaixam no método de cálculo do consumo per capita. - Vazão do reservatório até a rede Q = ( P × q × k1 × k2 86.400 + 𝑄𝑠𝑖𝑛𝑔) Onde: P = população da área abastecida; q = consumo médio diário per capita, em L.hab-1.d-1; k1 = coeficiente do dia de maior consumo; k2 = coeficiente da hora de maior consumo; e Q𝑠𝑖𝑛𝑔 = vazão singular para consumidores diferenciados (indústrias, comércios etc.), isto é, que não se encaixam no método de cálculo do consumo per capita. Exemplo 2 Calcular as vazões de dimensionamento de um sistema de abastecimento de água para atender uma demanda de início de plano de 55.000 habitantes e fim de plano de 62.000 habitantes, sabendo que: Demanda per capita = 160 L/hab.dia; Consumo da ETA = 3% ; k1 = 1,2 ; k2 = 1,5 ; Qsing = 5,0 L/s. Resolução: - Vazão de captação: Q = ( P × q × k1 86.400 + 𝑄𝑠𝑖𝑛𝑔) × 𝐶𝐸𝑇𝐴 𝑄𝐼𝑃 = ( 55.000 × 160 × 1,2 86.400 + 5,0) × 1,03 = 𝟏𝟑𝟏, 𝟎𝟒 𝑳/𝒔 𝑄𝐹𝑃 = ( 62.000 × 160 × 1,2 86.400 + 5,0) × 1,03 = 𝟏𝟒𝟕, 𝟎𝟔 𝑳/𝒔 - Vazões da ETA ao reservatório: 𝑄 = ( P × q × k1 86.400 + 𝑄𝑠𝑖𝑛𝑔) 𝑄𝐼𝑃 = ( 55.000 × 160 × 1,2 86.400 + 5,0) = 𝟏𝟐𝟕, 𝟐𝟐 𝑳/𝒔 𝑄𝐹𝑃 = ( 62.000 × 160 × 1,2 86.400 + 5,0) = 𝟏𝟒𝟐, 𝟕𝟖 𝑳/𝒔 - Vazão do reservatório até a rede: Q = ( P × q × k1 × k2 86.400 + 𝑄𝑠𝑖𝑛𝑔) 𝑄𝐼𝑃 = ( 55.000 × 160 × 1,2 × 1,5 86.400 + 5,0) = 𝟏𝟖𝟖, 𝟑𝟑 𝑳/𝒔 𝑄𝐹𝑃 = ( 62.000 × 160 × 1,2 × 1,5 86.400 + 5,0) = 𝟐𝟏𝟏, 𝟔𝟕 𝑳/𝒔 Exemplo 3 Calcular as vazões máximas diária e horária para dimensionamento de um sistema isolado de abastecimento de água, com o objetivo de atender um condomínio residencial de 750 casas e 10.000m² de área verde irrigável. Considerar um número médio de 4 pessoas por unidade habitacional, uma demanda per capita de 200L/hab.dia, um consumo médio de 1,0L/s.ha para irrigação e K1 = 1,2 e K2 =1,5. Resolução: O primeiro ponto a se observar é que, nesse caso, não é necessário realizar estudos de projeção de população, visto que o número de lotes de um condomínio residencial é pré-determinado, logo, sua população é facilmente estimada. O segundo ponto é que, pelo mesmo motivo, também não há necessidade de se considerar horizontes de projeto, isto é, a população de início e fim de plano é a mesma. Nesse caso, a vazão singular, isto é, aquela cujo valor não é obtido pela aplicação da demanda per capita é a vazão demandada para irrigação. No presente exemplo, estima-se um consumo médio de 1 L/s para cada hectare (1 L/s.ha) para atender à demanda de irrigação. População de projeto = 750 x 4 = 3.000 hab - Vazão máxima diária: Q = k1 × P × q 86.400 + 𝑄𝑠𝑖𝑛𝑔 𝑄𝑚á𝑥 𝑑𝑖á = 1,2 × 3000 × 200 86.400 + (1,0 𝑙 𝑠. ℎ𝑎 × 1,0ℎ𝑎) = 𝟗, 𝟑 𝑳/𝒔 - Vazão máxima horária: 𝑄𝑚á𝑥 ℎ𝑜𝑟 = 1,2 × 1,5 × 3000 × 200 86.400 + (1,0 𝑙 𝑠. ℎ𝑎 × 1,0ℎ𝑎) = 𝟏𝟑, 𝟓𝑳/𝒔 4. Perdas em sistemas de abastecimento De acordo com a NBR 12221/92, para o cálculo da demanda de água, deve-se considerar, além do consumo das ligações, a estimativa de perdas no sistema. Conceitualmente, índice de perdas na distribuição de água é a diferença entre o volume fornecido (macromedição) e o volumecalculado a partir da leitura dos hidrômetros instalados nos consumidores finais (micromedição). Essa diferença pode ser gerada por dois principais fatores: perdas reais e perdas aparentes. As perdas reais, também denominadas perdas físicas, referem-se à água que foi tratada, mas que não chegou ao consumidor final devido a vazamentos e extravasamentos em componentes do sistema: tubos, conexões e reservatórios etc. De forma análoga a uma indústria de bens de consumo, é o produto que foi produzido, saiu da fábrica, e se perdeu antes de chegar ao cliente, logo não foi faturado. As perdas aparentes, ou não-físicas, referem-se à água que foi entregue, porém não foi faturada devido a problemas de medição, fraudes, roubo de água, má gestão da concessionária etc. A metodologia mais utilizada para se obter uma visão sistêmica de todo o processo de distribuição de água é o balanço hídrico proposto pela International Water Association (IWA), que viabiliza a distribuição do volume total de entrada de água no sistema nos diferentes tipos de consumo (faturado e não faturado) e perdas (aparentes e reais). Tabela 3 – Balanço Hídrico Água que entra no sistema (inclui água importada) Consumo autorizado Consumo autorizado faturado Consumo faturado medido Água faturada Consumo faturado não medido (estimativas) Consumo autorizado não faturado Consumo não faturado medido (usos próprios, caminhão-pipa etc.) Água não faturada Consumo não faturado não medido Perdas de água Perdas aparentes Uso não autorizado (fraudes e falhas de cadastro) Erros de medição Perdas reais Vazamentos e extravasamentos nos reservatórios de adução ou distribuição Vazamentos nas adutoras e/ou redes de distribuição Vazamentos em ramais até o ponto de medição do consumidor final Fonte: IWA, 2000 (adaptado) Uma vez explanadas as definições de perdas de água, seguem abaixo as definições de consumo autorizado: Consumo autorizado faturado medido É o volume de água registrado em hidrômetros, viabilizando a medição e faturamento por parte da concessionária. Consumo autorizado faturado não medido É o volume de água que foi faturado pela concessionária, mas sem a utilização de medições registradas em hidrômetros. Pode ser realizado com base na média de consumo que o cliente apresenta em seu histórico, ou cobrança de consumo mínimo. Consumo autorizado não faturado medido É o volume utilizado pela própria companhia de saneamento, fornecimento a caminhões pipa etc. Consumo autorizado não faturado não medido Utilizado em combates a incêndios, lavagens de rua, regas de espaço público etc. O balanço hídrico apresentado é empregado como uma ferramenta de gestão capaz de auxiliar na identificação e quantificação de perdas de uma forma ampla e geral. No entanto, a quantificação das perdas também pode ser realizada através do cálculo de indicadores, bastante utilizados como parâmetros de eficiência de um sistema de abastecimento urbano. 4.1 Índices de perdas A quantificação das perdas reais e aparentes é realizada através de alguns indicadores. O mais empregado é o indicador percentual (IP), que relaciona o volume total perdido (reais mais aparentes) com o volume total fornecido ao sistema. Contudo, há algumas controvérsias sobre sua eficiência como parâmetro de comparação entre dois sistemas diferentes, uma vez que sistemas que apresentam o mesmo volume perdido podem apresentar valores de IP bem distintos em função do volume de demanda per capita. No entanto, como um parâmetro de evolução para um único sistema, ele se apresenta como uma boa opção. Isto é, comparar o IP de um sistema de abastecimento em diferentes pontos no tempo é uma boa ferramenta para sua gestão de perdas. IP(%) = volume perdido volume produzido ∙ 100 O indicador que pode ser uma boa opção para comparação de sistemas distintos é o Índice de Perdas por Ligação, porém, sugere-se que sua aplicação seja realizada nos casos em que a densidade de ramais for superior a 20 unidades/km. IPL = volume perdido anual No de ligações x 365 ( L ligação dia ) O indicador que dá ideia da ineficiência do sistema, em termos econômicos, é o Índice de Perdas de Faturamento, dado em porcentagem, que é expresso por: IPf = volume (produzido + importado de serviço) − volume faturado volume de água (produzido + importado de serviço) O Índice de Perdas de Faturamento não é um bom parâmetro de desempenho do sistema, por não apresentar sensibilidade para variações nos níveis de consumo, níveis de pressão, densidade de ligações e variações no tempo de abastecimento médio (horas/dia). No entanto, retrata o impacto financeiro causado pelas perdas totais de água (reais e aparentes). Outro índice bastante utilizado é o de perda de água por extensão de rede (IPe), representado pela equação a seguir: IPe = volume perdido anual Extensão de rede x 365 ( m3 km de rede dia ) Assim como consumo per capita, os dados de perdas de água no Brasil podem ser consultados no portal do SNIS – Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento, ferramenta desenvolvida pelo Ministério das Cidades em resposta a Lei 11.445 de 2007 (vide Capítulo I deste Manual). Os indicadores fornecidos pelo portal advêm de dados coletados em empresas prestadoras do serviço de saneamento estaduais, regionais e municipais. Os dados históricos de cada localidade permitem a inferência de tendências de diversos parâmetros de dimensionamento, dentre eles, índices de perdas. A partir desses dados, também é possível elaborar rankings e comparações entre cidades e estados, como foi feito pelo estudo “Perdas de água 2019 (SNIS 2017): Desafio para disponibilidade hídrica e avanço da eficiência do saneamento no Brasil” realizado por GO Associados e divulgado pelo Instituo Trata Brasil. Abaixo, encontra-se exposto os rankings de cidades de acordo com seu respectivo índice de perda na distribuição. Quadro 1 – Melhores Índices de perda na distribuição em porcentagem Fonte: GO Associados, 2019. Quadro 2– Piores Índices de perda na distribuição em porcentagem Fonte: GO Associados, 2019. 5. Apontamentos finais Como citado no início desde capítulo, o dimensionamento das vazões é o passo inicial de um projeto de saneamento, o que implica, portanto, que a base desse tipo de projeto é o estudo do histórico de dados demográficos da população e de saneamento. Ao longo deste capítulo, é importante atentar-se ao quão dependente o cálculo da demanda de vazões é de projeções. É preciso projetar a população, a demanda per capita e as perdas. Quando o sistema de distribuição tem como objetivo atender condomínios e loteamentos, essa tarefa se torna mais fácil, uma vez que se tem um limite determinado, neste caso, a quantidade de lotes, ou de habitações. Porém, quando o sistema é dimensionado para atender uma cidade, comunidade ou bairro, o grau de complexidade aumenta vertiginosamente. Neste caso, estudos demográficos são de grande valia para que as projeções e progressões de dados sejam feitas de forma assertiva, viabilizando um estudo de demandas de vazão mais preciso. QUADRO ESQUEMÁTICO QUADRO RESUMO Vazão de demanda É a vazão de dimensionamento do sistema de abastecimento de água que, na verdade, se apresenta em distintos valores, visto que é necessário considerar a sua variação ao longo de um período (dia, mês, ano). Consumo per capita É obtido através da divisão do volume total de água distribuído pela população beneficiada, o que gera um valor médio de demanda de água por pessoa por dia. Previsão de população Estudo necessário para viabilizar que o sistema atenda à comunidade durante todo o horizonte de projeto considerado.Variações de vazão No dimensionamento do sistema de abastecimento, além da vazão média de demanda, são utilizadas suas respectivas variações, sendo elas a máxima diária e máxima horária, garantindo que a população seja atendida nos horários de pico. Perda de água Desafio enfrentado pelas concessionárias brasileiras, divide-se em físicas e aparentes e exige, para seu controle, uma gestão eficiente, utilizando ferramentas como o balanço hídrico e índices de perda. QUESTÕES 1. (EMBASA– ENGENHEIRO CIVIL – UnB/CESPE – 2009) Quanto ao consumo de água em sistemas públicos urbanos de abastecimento, julgue os próximos itens. (A) No dimensionamento de um sistema público de abastecimento de água, o coeficiente do dia de maior consumo, k1, leva em conta as variações de consumo que ocorrem ao longo do dia e varia entre 1,4 e 1,7. (B) O dimensionamento de todas as unidades de um sistema público urbano de abastecimento de água situadas após o reservatório de distribuição é feito com base nas vazões obtidas mediante a aplicação acumulada dos coeficientes k1 e k2, relativos ao dia e à hora de maior consumo, respectivamente. Alternativa A: INCORRETA. K1 refere-se à variação de vazão no dia de maior consumo do ano, e pode variar entre 1,2 e 2,0. Alternativa B: CORRETA. A vazão de dimensionamento após o reservatório é a máxima horária, isto é, a vazão média multiplicada por k1 e k2. 2. (CESP – ENGENHEIRO CIVIL – VUNESP – 2009) O sistema de abastecimento de água de uma comunidade deve ser projetado, construído e operado de forma a evitar (A) a utilização de sistemas de recalque nas redes de distribuição. (B) o aproveitamento de águas subterrâneas, devido à maior possibilidade de contaminação. (C) a distribuição em anel fechado, que pode gerar contrapressões no sistema. (D) o processo de decantação, na fase de captação junto aos mananciais. (E) a ocorrência de doenças de transmissão hídrica ou de origem hídrica. Alternativa A: INCORRETA. Alternativa B: INCORRETA. Alternativa C: INCORRETA. Alternativa D: INCORRETA. Alternativa E: CORRETA. 3. (UFPA – ENGENHEIRO SANEAMENTO – DAVES – 2008) Uma fazenda possui uma sede onde moram 12 pessoas, possui ainda 4 casas de trabalhadores, onde 6 pessoas moram em cada casa. Admitindo-se que o consumo per capita de água da sede é de 150 l/hab.d e o consumo per capita de água da casa de trabalhadores é de 100 l/hab.d, o consumo total diário de água na fazenda é de: (A) 2.400 l/d. (B) 2.200 l/d. (C) 4.200 l/d. (D) 300 l/d. (E) 540 l/d. Resolução: (12 × 150) + (4 × 6 × 100) = 4.200 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑎 Resposta: C 4. (UFPA – ENGENHEIRO SANEAMENTO – DAVES – 2008) Para uma vazão máxima de 0,20 l/s e um per capita de 100 l/hab.d é possível, com uma única torneira, atender a uma população de aproximadamente: (A) 350 hab. (B) 75 hab. (C) 152 hab. (D) 55 hab. (E) 173 hab. Resolução: (0,2 × 60 × 60 × 24) = 17.280 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑 ÷ 100 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 ℎ𝑎𝑏. 𝑑 = 172,8 ℎ𝑎𝑏 Resposta: E 5. (ENGENHEIRO CIVIL E/OU SANITARISTA – SAAE GUARULHOS – GSA CONCURSOS – 2011) O consumo de água por parte de uma população varia de região para região, de cidade para cidade e dentro de uma mesma cidade pode variar muito de um setor de distribuição para outro. Abaixo estão os principais fatores que influenciam na quantidade de água a ser distribuída por pessoa e por dia. Assinale a alternativa que não condiz com um desses fatores. (A) Hábitos da população. (B) Frequência de incêndios. (C) Padrão de vida. (D) Peso do indivíduo. Alternativa A: CORRETA. Os hábitos de consumo de água de uma população influenciam o volume do recurso por ela demandada, a exemplo da frequência e duração de banhos, lavagens de bens como carros e casa etc. Alternativa B: CORRETA. Incêndios aumentam a demanda de água de uma determinada cidade para que seu combate seja realizado. Alternativa C: CORRETA. Quanto mais alto o padrão, maior o consumo. Casas maiores, piscinas e jardins aumentam a demanda de água. Alternativa D: INCORRETA. O peso corporal de seus habitantes não influencia na quantidade de água consumida em uma comunidade. 6. (TÉCNICO EM SANEAMENTO – UFPR – ITAIPU BINACIONAL – 2017) O sistema de abastecimento de água de Foz do Iguaçu é concedido à Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR) e abastece 96.237 economias em 78.287 ligações, com taxa de ocupação 2,7 habitantes/residência (IBGE, 2010). O volume médio de captação é 2.201.956 m3 por mês, o volume produzido médio mensal (que sai da ETA) é de 2.097.099 m3 e o micromedido (medidos por hidrômetros) é de 1.501.662 m3 por mês (considerando 1 mês de 30 dias), distribuídos por meio de 1.424.642 m de rede (SNIS, 2015). Na distribuição há perdas de água, também chamadas de volumes não contabilizados, relacionadas a diferentes fatores físicos ou não. Uma das formas de representar as perdas é em %, denominada índice de perdas. Assinale a alternativa correta. (A) O índice de perdas (IP) é de 28,4% e o per capita efetivo é de 192,5 L/hab dia. (B) O índice de perdas (IP) é de 28,4% e o per capita efetivo é de 221,38 L/hab dia. (C) O índice de perdas (IP) é de 28,4% e o per capita efetivo é de 342,17 L/hab dia. (D) O índice de perdas (IP) é de 31,8% e o per capita efetivo é de 192,5 L/hab dia. (E) O índice de perdas (IP) é de 31,8% e o per capita efetivo é de 342,17 L/hab dia. Resolução: O índice de perdas é calculado dividindo-se a perda, isto é, o volume distribuído total menos o valor micromedido pelo volume distribuído total 𝐼𝑃 = 2097099 − 1501662 2097099 = 28,4% O per capita efetivo é calculado pela divisão do valor micromedido pelo número de economias, multiplicado pela quantidade de habitantes por residência. 𝑞𝑒 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑛º 𝑑𝑒 𝑒𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎𝑠 × 𝑛º ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑔𝑎çã𝑜 × 𝑛º 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖çã𝑜 7. (TÉCNICO EM SANEAMENTO – UFPR – ITAIPU BINACIONAL – 2017) Em um município localizado no oeste do Paraná, foi instalada em 2005 uma estação de tratamento de água (ETA) compacta, com capacidade de produção total de água tratada de 25 L/s, mas atualmente operando com 17 L/s. No município está sendo implantado um loteamento, cuja estimativa é de 1.600 habitantes. O consumo per capita total, considerando as perdas, é de 120 litros por habitante por dia. Nos dias de maior consumo, o coeficiente relativo K1 é de 1,2, e nas horas de maior consumo o coeficiente K2 é de 1,5. Para avaliar essa nova condição de operação, será necessário verificar qual é a população atualmente atendida pela ETA e avaliar se a capacidade de projeto (produção) atenderá à população total. O sistema de abastecimento não atende consumidores pontuais, como indústrias. (Desconsidere o uso da água nas operações de limpeza da ETA). Considerando os dados apresentados, assinale a alternativa correta. (A) A ETA atende atualmente uma população de 6.800 habitantes e tem capacidade de atender 10.000 habitantes. Mesmo considerando a ampliação do sistema de distribuição, a ETA terá capacidade de atendimento (B) A ETA atende atualmente uma população de 6.800 habitantes e tem capacidade de atender 15.000 habitantes. Mesmo considerando a ampliação do sistema de distribuição, a ETA terá capacidade de atendimento. (C) A ETA atende atualmente uma população de 10.200 habitantes e tem capacidade de atender 15.000 habitantes. Mesmo considerando a ampliação do sistema de distribuição, a ETA terá capacidade de atendimento. (D) A ETA atende atualmente uma população de 10.200 habitantes e tem capacidade de atender 18.000 habitantes. Mesmo considerando a ampliação do sistema de distribuição, a ETA terá capacidade de atendimento. (E) A ETA atende atualmente uma população de 12.240 habitantese tem capacidade de atender 18.000 habitantes. Mesmo considerando a ampliação do sistema de distribuição, a ETA terá capacidade de atendimento. Resolução: Para a vazão de 17 l/s 17 𝐿 𝑠 = 1.468.800 𝐿 𝑑 1.468.800 𝐿 𝑑 = 𝑛º ℎ𝑎𝑏 × 120 𝑙 ℎ𝑎𝑏. 𝑑 × 1,2 × 1,5 ∴ 𝑛º ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 = 6.800 Para a vazão de 25 l/s 25 𝐿 𝑠 = 2.160.000 𝐿 𝑑 2.160.000 𝐿 𝑑 = 𝑛º ℎ𝑎𝑏 × 120 𝑙 ℎ𝑎𝑏. 𝑑 × 1,2 × 1,5 ∴ 𝑛º ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 = 10.000 Resposta: A 8. (AUDITOR ESTADUAL DE INFRAESTRUTURA – TCM/BA – CESPE – 2018) Um sistema de abastecimento está sendo projetado para atender duas redes A e B. O sistema, representado na figura a seguir, conta com um reservatório para regularização das vazões. A vazão média requerida para o sistema é de 200 L/s, sendo 100 L/s para cada rede. Os coeficientes do dia de maior consumo e hora de maior consumo são, respectivamente, 1,2 e 1,5. Nessa situação hipotética, as vazões de projeto, em L/s, dos segmentos 1 e 2 são, respectivamente, iguais a (A) 200 e 200. (B) 200 e 240. (C) 240 e 240. (D) 240 e 360. (E) 360 e 360 Resolução: Como mencionado neste capítulo, a vazão de dimensionamento entre a ETA e o reservatório é a máxima diária, considerando apenas o coeficiente 𝐾1. Já a vazão a ser considerada após o reservatório é a máxima horária, isto é, deve ser aplicado tanto 𝐾1 quanto 𝐾2. Resposta: D E aí, gostou do e-book?! O conteúdo dele foi retirado do livro Saneamento Básico – Coleção Manuais de Engenharia Civil (Volume 7) Se quiser adquirir o livro é só clicar aqui! Para adquirir a coleção completa clique aqui! https://www.editora2b.com.br/livro/saneamento-basico-colecao-manuais-de-engenharia-civil-para-concursos-volume-7?utm_source=Ebook&utm_medium=cpp https://www.editora2b.com.br/livro/combo-colecao-manuais-de-engenharia-civil-para-concursos-volume-1-2-3-4-5-6-e-7?utm_source=Ebook&utm_medium=cpp
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