Estudo do desperdício de água

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO – UFERSA
CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
Trabalho de Conclusão de Curso (2019)
ESTUDO DO DESPERDÍCIO DE ÁGUA DAS
INSTALAÇÕES DA UFERSA CAMPUS ANGICOS
Cláudio Rafael da Silva
Resumo
O intuito deste trabalho é detectar os índices de desperdício e perda de água em
instalações dos bebedouros e blocos de aulas. Este desperdício representa grande parte
das perdas em sistemas de abastecimento de água por parte das intuições públicas,
tornando-se uma preocupação constante tanto para as companhias de saneamento
como para a sociedade. Além do aspecto financeiro, existe também uma preocupação
social e ambiental, um vez que a região do sertão central sofre com grave escassez
hídrica. Para tanto, identificamos possíveis perdas de água nas instalações dos blocos
da UFERSA-Angicos por meio de análises de série histórica das contas de água, leituras
do hidrômetro e análises in loco. É digno de nota o fato de, em meados de janeiro de
2019, momento da coleta de dados, a universidade possuía um único hidrômetro para
todo campus. O segundo foi inaugurado junto com o restaurante universitário, no final
de janeiro de 2019. A vazão noturna foi medida em só um hidrômetro, subsidiados
pela análise da série histórica de contas. Essa medição pode comprovar que algum
bloco possui grandes possibilidades de ocorrência de vazamentos, não apresentando,
entretanto, dados conclusivos nos demais blocos.
Palavras-chave: desperdício de água, bebedouros, campus universitário .
1 INTRODUÇÃO
A cada segundo são utilizados, em média, 2,083 milhões de litros de água no Brasil.
Desde 1931, o consumo vem crescendo: naquela época eram utilizados apenas 131 mil litros
por segundo – 6,3% do uso atual. Além disso, o uso da água deverá crescer 24% até 2030,
superando a marca de 2,5 milhões de litros por segundo (ASCOM-ANA, 2019) . Estes
números são alarmantes.
Muitas cidades hoje estão em risco de ficar sem água, com a disponibilidade de
água agora citada como um dos maiores riscos para a continuidade e o crescimento das
economias. Os casos mais recentes que fizeram as manchetes internacionais são Chennai
(Índia) e Cidade do Cabo (África do Sul). Uma grave escassez de água está atingindo
muitas cidades: já existem cerca de 1,2 bilhão de pessoas em todo o mundo, ou quase um
quinto da população mundial, vivem em áreas de escassez hídrica, e 500 milhões de pessoas
estão se aproximando dessa situação (ABOELNGA, 2019).
No entanto, atualmente no semiárido brasileiro as chuvas registradas no período
de janeiro a maio de 2019 ficaram acima da média – em 12,1% em relação aos últimos sete
anos – de acordo com a EMPARN, Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do
Norte (EMPARN, 2019)
1
Apesar disto, o dário oficial do Estado, o decretou, por mais 180 dias, situção
de emergência por causa dos efeitos da ceca em 148 dos 167 munícipios estado. O total
representa 88% dos municípios potiguares. Esse foi o 13o decreto seguido em razão dos efeitos
da estiagem, considerada a mais severa história do estado.Considerando as informações do
Instituto de Gestão das Águas do Estado do Rio Grande do Norte (IGARN), a situação
hídrica atual do Rio Grande do Norte continua extremamente crítica, pois, dos 46 (quarenta
e seis) reservatórios monitorados no segundo semestre do ano de 2018, 7 (sete) se encontram
em volume morto (BEZERRA, 2019).
Houve-se, em 2018, a necessidade de se realizar rodízio em uma parte das cidades do
estado potiguar, inclusive na cidade de Angicos. A região central ficou sem abastecimento
de água nas quartas e quintas-feiras desse período (CAERN, 2019).
Posteriormente, a CAERN publicou a Resolução No 01/2018-CA que reajusta em
4,36% a Tarifa Mínima e os consumos excedentes. No entanto, devido a situação crítica de
escassez hídrica nos reservatórios, este reajuste não garante a manutenção da segurança
hídrica do estado do RN (CAERN, 2018).
Portanto, é importante buscar maneiras de se evitar o desperdício de água. Em
uma observação inicial, percebi que diversas torneiras e equipamentos de jardinagem do
campus Angicos da Universidade Federal Rural do Semiárido (Ufersa) desperdiçam água.
Decidi então fazer uma investigação mais a fundo, em busca de outros pontos de perda,
em especial, nas perdas causadas por falhas estruturais.
Neste trabalho constam os resultados das investigações feitas em hidrômetros
instalados no campus e investigações sobre o estado de conservação das estruturas físicas.
O objetivo deste trabalho é detectar o desperdício de água causado por falhas
estruturais, ou seja, defeitos nos equipamentos, no campus da Ufersa-Angicos. Para isso,
temos os seguintes objetivos específicos:
• Identificar, por meio de análise da série histórica das contas de água, o consumo
comum de água no campus;
• Detectar, por meio de análise matinal sequencial no hidrômetro, a existência de
vazamentos;
• Detectar vazamentos em bebedouros instalados nos blocos de aulas, restaurante
universitário e laboratório.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 Fundamentação teórica
2.1.1 Consumo de água em instituições de ensino
De acordo com Matos e Lopes (2016 apud GONçALVES et al., 2005) , na grande
maioria das edificações públicas, como creches, escolas e universidades, onde o usuário não
é responsável diretamente pelo pagamento da conta de abastecimento de água, ocorre uma
tendência a um maior desperdício de água. Em suma, alguns programas educacionais de
até mesma conscientização e avaliação vêm sendo desenvolvidos de forma a reduzir do
consumo de água nessas edificações.
2
Conforme estudo elaborado por Santana e Kiperstok (2010), o consumo de água
está diretamente relacionado aos usos específicos (laboratórios, restaurantes, banheiros
etc.), tipologia das edificações, à quantidade de pessoas que frequentam o edifício, ao
processo construtivo das suas instalações hidráulicas, patologias e condição de manutenção
das mesmas.
Além do mais, Gonçalves et al. (2005), discursa sobre a variabilidade no consumo
mensal ao longo do período letivo, o que pode induzir a conclusões precipitadas a respeito
do consumo. Como a população das escolas mudam ao longo do semestre, resultados
obtidos podem ser significativamente diferentes, a depender dos meses considerados para a
delimitação do consumo histórico.
Para Tomaz (2000), o consumo médio de água para escolas e universidades varia
de 10 a 50 litros/dia por aluno, e 210 litros/dia por funcionário, sendo que este consumo é
distribuído em diversos usos, variando conforme a tipologia da edificação.
Em decorrência dessa pesquisa as principais fontes de vazamentos em instalações
prediais estão localizadas em torneiras, bacias sanitárias, ou seja, em banheiros. Gonçalves
et al. (2005) afirma que muitas perdas ocorrem devido ao mau uso dos insumos. Os
vazamentos dos registros de torneiras e chuveiros são, geralmente, de pequena magnitude
por serem gotejamentos, e ainda o autor ressalta também que um mesmo aparelho sanitário
pode apresentar vazamentos em mais de um de seus componentes (exemplo: flexível e
bica da torneira de um lavatório, entre outros) tendo uma magnitude de perda maior que
torneiras e chuveiros.
Tendo em vista que as escolas e universidades são exemplos de instituições que
pertencem ao setor público, onde são contabilizados maiores consumos e desperdícios de
água, mostra-se cada vez mais importante o incentivo à conservação de água nessa tipologia
de edificações (FASOLA et al., 2011).
2.1.2 Previsão de consumo de água
Segundo Nucci et al. (1983) e Narchi (1989), a demanda urbana de água corresponde
à quantidade total de água necessária para as diversas intenções de utilização em uma área
demarcada. Santana e Kiperstok (2010) sugere ainda que um dos motivos da diferença
notável no consumo de água é causado pela desigualdade social, já que moradias de alta
renda apresentaram consumo de água per capita significativamente maior.
A SABESP (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo) e IPT
(Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo)propuseram modelos de previsão de
consumo de água, de forma a reduzir os sub e superdimensionamentos de hidrômetros,
que estimam o consumo de água dos grandes consumidores conforme a tabela 1 (TSU-
TIYA, 2004). Esses modelos permitem que se estime o consumo de água baseando-se,
principalmente, em parâmetros de fácil obtenção (GONçALVES; ALVIM, 2007).
Embora que Heller (2016) discordem, ainda que o uso de tabelas possa permitir a
estimativa do consumo per capita para alguns casos, é questionável sua validade na previsão
das demandas reais para projetos de sistemas de abastecimento de água, dada a variação
desses consumos com os fatores como o clima, topografia, economia, etc. (HELLER, 2016).
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Tabela 1 – Previsão de consumo médio de água.
Fonte: Tsutiya (2004).
Tabela 2 – Valores adotados para a estimativa do volume perdido nos vazamentos nos
pontos de consumo.
Fonte: Gonçalves et al. (2005).
2.2 Metodologia
Seguiremos esta metodologia para estimar a perda diária, por desperdício, nos
bebedouros do campus: visitou-se cada um dos quatro bebedouros em horários diversos ao
longo de um dia (24 horas) e analisou-se o vazamento a olho nu e classificou-se de acordo
com a tabela 2.
A análise dos dados colhidos seguirá a seguinte metodologia:
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Tabela 3 – Estrutura tarifária de 2018 de cobrança de consumo de água.
Fonte: Caern (2018)
1. Foi-se considerado que, entre as observações, o gotejamento seria mantido, isto é, se
um dado bebedouro foi-se observado às 7h00 e às 11h00, e na primeira observação
constatou-se “gotejamento rápido”, iremos considerar que este gotejamento ocorreu
das 7h00 às 11h00.
2. Para o caso da última observação da coleta de dados, será considerado que esse
gotejamento irá se manter até o horário da observação do dia anterior. Isto é, se o
bebedouro 2 estava com “gotejamento lento” às 9h do dia 7, e temos dados sobre este
bebedouro às 11h00 do dia 6, então iremos considerar que o bebedouro 2 apresentou
“gotejamento lento” das 9h00 às 11h00.
3. Para estimar o desperdício, em litros, de um período entre as análises, faremos o
cálculo
Dm = Vm · t, (1)
onde Dm é o desperdício mínimo (em litros) e Vm é a vazão mínima (segundo a tabela
2 em litros por hora, e t é a duração deste período, em horas. Usaremos também o
cálculo
DM = VM · t (2)
para estimar o desperdício máximo (em litros), onde VM é a vazão máxima (ainda
seguindo a tabela 2).
4. Para estimar o gasto financeiro, utilizaremos a tabela 3, observando a linha “classe
pública”. Suporemos que a franquia já foi consumida.
Com isso, Gonçalves e Alvim (2007) destacam que o primeiro passo para se ter
conhecimento sobre o nível de perdas no seu sistema de abastecimento é saber o volume
disponibilizado e o volume utilizado. As definições e classificações desses volumes são
encontradas no DTA A2 (Documento Técnico de Apoio, editado pelo PNC- DA). A relação
entre o volume disponibilizado e o utilizado resulta no Índice de Perdas na Distribuição.
Normalmente esse índice é representado pela equação 3:
IPA = Volume disponibilizado − Volume utilizadoVolume disponibilizado . (3)
Portanto pela facilidade de cálculo, este índice de perdas é amplamente adotado
no Brasil, porém, não deve ser utilizado isoladamente para medir desempenho. Entretanto,
a título de análise preliminar, pode-se considerar a avaliação descrita na tabela 4.
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Tabela 4 – Índices de medição de qualidade de gerenciamento.
IPD > 40% Sistema com mau gerenciamento;
25% < IPD < 40% Sistema com gerenciamento de nível
intermediário
IPD < 25% Sistema com bom gerenciamento.
Fonte: Gonçalves e Alvim (2007).
A falta de outros indicadores de perdas, os valores de IPD apresentados acima
servem como uma primeira avaliação. Deve-se lembrar de que o IPD leva em consideração
todas as perdas de água no sistema, não expressando se há predominância de perdas reais
ou aparentes, o que impede o indicativo das condições da infraestrutura do sistema.
2.2.1 Escolha dos blocos para análise.
A escolha dos blocos foi onde é o maior tráfego de pessoas nos setores do campus
UFERSA, localizado em Angicos, Rio Grande do Norte, no período de 25 de julho de
2019 a 31 do mesmo mês de 2019. A observação nos bebedouros e outros equipamentos
concentrou-se numa proposta de vazamento nos aparelhos.
Figura 1 – Bloco de aulas 1.
Fonte: Costa (2019).
3 RESULTADOS
3.1 Análise do desperdício nos bebedouros
O desperdício de água através dos quatro bebedouros, instalados no campus,
setorizzados nos blocos de sala de aula, restaurante universitário e labiratório de física.
Considerando em um mês nas tardes e noites, durante os dias 24 de julho até 31 desse
mesmo mês, desperdiçou para o desperdício mínimo 455,44 litros e desperdício máximo de
869,44 litros. Em termos da tarifa da CAERN, de acordo com as faixas de consumo na classe
pública, o custo para o desperdício mínimo e máximo foi R$5,04 e R$9,61 respectivamente.
Esses dados de acordo com a tabela 3.
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Figura 2 – Bebedouro do bloco de aulas.
Fonte: Autoria própria (2019).
3.2 Medição da vazão noturna
Para o indicio de estimativa de perdas e vazamentos nas instalações nos blocos
foram feitas algumas medições e observações de vazão noturna no período entre 6h e 7h da
manhã, ou como alternativa, aos domingos logo pela manhã, pois deve ser considerado um
horário em que não tenha pessoas ocupando o bloco.
Para a medição de vazão noturna faz-se uma leitura do hidrômetro e, após uma
hora, uma nova leitura, verificando o consumo durante esse período que deve, em princípio,
ser baixo. Caso seja alto, é uma indicação de vazamento na edificação. Matematicamente,
esta medição é calculada como
Qnot = Q7 − Q6, (4)
onde Q7 é a leitura do hidrômetro às 7h00 e Q6 é às 6h00. A partir deste consumo,
dividimos Qnot por 1 hora para obter a vazão (em m3/h).
Obtemos, então, os resultados, descritos na figura 3.
Já para o mês de fevereiro obtivemos os resultados apresentados na figura 4.
3.3 Série histórica do consumo de água do campus Angicos
Para possibilitar análise da série histórica de contas de água da UFERSA-Angicos,
a prefeitura disponibilizou as contas de água da CAERN, que estão sendo registradas
desde 2009. Contudo, de forma a obter resultados mais conservadores, foi estabelecido um
horizonte de 24 meses. Dessa forma foram trabalhadas as planilhas do qual foi elaborada
de 2017, 2018 e uma analise entre os meses de janeiro e fevereiro do ano 2019 de modo a
obter dados para a comparação com as medições realizadas no ano de 2017 e 2018.
Os consumos mensais estão dispostos nas figuras 5 e 6.
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Figura 3 – Vazão noturna detectada no campus vazio em janeiro de 2019, em m3/h.
Fonte: Autoria própria (2019).
Figura 4 – Vazão noturna em fevereiro, em m3/h.
Fonte: Autoria própria (2019)
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Figura 5 – Consumo de água no ano de 2017.
Fonte: Autoria própria (2019).
Figura 6 – Consumo de água no ano de 2018.
Fonte: Autoria própria (2019).
3.4 Discussões
Após esses procedimentos, foi desenvolvida uma planilha resumo com as informações
pertinentes de forma a facilitar a análise dos dados. Para o hidrômetro, podem-se observar
valores que estão destacados do qual correspondem aos valores acima da faixa de consumo
médio. Esse dado foi medido por um funcionário de uma empresa terceirizada a qual presta
serviços para ao campus, José Estevam da Rocha, conhecido como “Doquinha”. Com isso,
percebeu-se que o dia 13 no domingo foi o dia em que mais consumiu água no mês de
janeiro com um volume de dois metros cúbicos de água. Ressalta-se que esse período o
campus estava sem aulas. Ao todo, foi-se consumido um volume de cinco metros cúbicos de
água em janeiro de 2019. O motivo desse consumo além da média é desconhecido. Digno
de nota, é que esses dados foram coletados em apenas uma hora, para o campus vazio.
Para o mês seguinte, teve um dia que a vazão foi anormal, num sábado do dia
2, a vazão chegou a acima de 25 metros cúbicos por hora, em um dia de campus vazio.
Nesse mês o volume total em uma hora foi de 31 metros cúbicos. Pois bem, pegando-seo
volume do dia 2, comparando com o balde de água mineral de 20 litros, é como se o campus
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consumisse em uma hora 1250 tambores de água mineral, e se entrasse no orçamento da
água mineral do campus, considerando que um garrafão custa de R$3,50 a R$4,50 em
Angicos-RN, então o campus gastaria em torno de R$ 5.63 para o preço de R$ 4,50.
Para as contas históricas durante os anos de 2017 e 2018, pode-se analisar que
com a expansão da universidade em novos cursos, consequentemente, o crescimento de
número de alunos, percebeu-se que o consumo da universidade vem aumentando em média
de 5920,958 metros cúbicos por mês.
Ainda, foi-se necessário comparar o consumo de água das contas da CAERN com o
proposto por Tsutiya na tabela 2, os resultados foram os seguintes: a vazão média mensal
nas contas de água da CAERN foi de 5920,958 m3/mês, enquanto que o da tabela 2 deu
uma vazão de 780,1375 m3/mês.
Relativamente é um valor esperado já que foi coletada uma medida com parâmetros
fáceis de se encontrar, como o numero de funcionários, bacias e a área total do campus. Na
medida em que se passa mais tempo, o consumo aumenta, com isso ficou acima de 30% da
faixa, ou seja, 46,8% da vazão das contas da CAERN. Portanto, de acordo com a tabela 1
de consumo de água de Tsutiya e com o IPA da equação 3, concluimos que o sistema está
com mau gerenciamento.
4 CONCLUSÃO
O campus da UFERSA - Angicos recebe uma grande quantidade de pessoas, que
frequentemente utilizam as instalações diariamente. Além disso, o campus recebe público
externo durante eventos e uma parte do consumo faturado é resultado de irrigação e
desperdícios. O fato de todos os blocos da universidade serem abastecidos de forma direta
pela concessionária, e possuir um único hidrômetro, acarreta que não podemos prever
perdas na rede de abastecimento de água de algumas instalações dos blocos. Recentemente,
no entanto, instalou-se um hidrômetro no restaurante universitário.
O monitoramento dos consumos é fundamental para a manutenção adequada do
sistema de abastecimento e deve ser incorporada como uma atividade rotineira da prefeitura
da universidade. Assim, caso algum consumo excessivamente alto seja evidenciado, a equipe
de manutenção deverá ser acionada para apurar se de fato existe um vazamento ocorrendo.
A instalação de outros hidrômetros nos blocos pode ainda auxiliar no monitoramento da
rede.
A partir de análises feitas das contas de água e, posteriormente, medição de vazão
noturna e bebedouros, pode-se afirmar que foi possível detectar indícios de vazamentos
nos blocos.
Recomenda-se em trabalho posterior, realizar medições de pressão em pontos
críticos de blocos, como bacias, mictórios e torneiras de jardim, além de novas contas
de água contabilizadas e mudanças observadas no rearranjo da rede de abastecimento.
Devem-se observar os consumos elevados em relação à média calculada antes do mês no
qual a tarifa foi estabelecida. Além disso, devem-se certificar quais medidas que a prefeitura
da universidade precisa saber em caso de relatos de problema de vazamento.
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Referências
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Sanitária da Escola Politécnica da . . . , 2004. Citado 2 vezes nas páginas 3 e 4.
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	Resumo
	INTRODUÇÃO
	DESENVOLVIMENTO
	Fundamentação teórica
	Consumo de água em instituições de ensino
	Previsão de consumo de água
	Metodologia
	Escolha dos blocos para análise.RESULTADOS
	Análise do desperdício nos bebedouros
	Medição da vazão noturna
	Série histórica do consumo de água do campus Angicos
	Discussões
	CONCLUSÃO
	Referências