ANÁLISE DE DIMENSIONAMENTO DO VOLUME ÚTIL DE RESERVATÓRIOS DE ÁGUA EM EDIFICAÇÕES MULTIFAMILIARES

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO

ANÁLISE DE DIMENSIONAMENTO DO VOLUME ÚTIL DE RESERVATÓRIOS DE ÁGUA EM EDIFICAÇÕES MULTIFAMILIARES

marcia cristina lima rocha

Resumo

O emprego do sistema de distribuição indireto de água para abastecimento de residências, método comumente utilizado no Brasil, compreende a reservação da água por meio de um reservatório superior. O volume deste reservatório é dimensionado a partir de valores empíricos da provável população da edificação e o seu consumo de água . Estes valores são estabelecidos pela literaturas ou pelas normas das cidade, sendo eles, em sua maioria, obsoletos pois não levam em consideração mudanças recentes relacionadas ao consumo de água, como a busca por edificações mais sustentáveis e aumento da consciência da população acerca do uso racional da água, dando margem à superdimensionamento de reservatórios. O problema decorrente do superdimensionamento do reservatório é a indução de superdimensionamento de outros sistemas da edificação tais como a bomba de recalque, a estrutura para suportar as cargas do reservatório e as tubulações. Para uma maior otimização do volume de um reservatório o projetista necessita analisar todos os aspectos da edificação que possam influenciar no consumo final. O presente trabalho busca investigar, a partir de referencial teórico e de dados colhidos em prédios residencias de Mossoró, leitura de hidrômetros e levantamento do número de moradores, qual a provável influência de algumas particularidades presentes em edifícios multifamiliares sobre o dimensionamento de reservatórios de água. As características estudadas são: classe econômica, a qual está fortemente ligada ao perfil de consumo; medição por hidrômetro individualizado, pois age justamente na conscientização de consumo e na identificação mais rapidamente de perdas por vazamentos; dispositivos economizadores de água, os quais utilizam menor volume de água no seu funcionamento; e o aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinza, pois dispensa a utilização de água potável em alguns aparelhos sanitários. Estas considerações também terão influência na otimização da potência da bomba utilizada para elevar o água de um ponto a outro. Baseado no estudo teórico e no estudo prático, realizado em edificações multifamiliares de Mossoró, verificou que estas características possuem influencia na otimização do dimensionamento de volume útil de reservatórios e ,consequentemente, na otimização do dimensionamento da bomba.

Palavras-chave: Volume Útil. Reservatórios. Bombas. Consumo de água.

Introdução

Diante do presente cenário na área da construção civil, em que o mercado se torna cada vez mais competitivo e capitalista, irá se destacar aquele profissional que está sempre buscando meios de otimizar ao máximo sua construção prezando pela sua qualidade, eficiência e segurança, porém evitando desperdício de materiais, de tempo ou gastos desnecessários com superdimensionamentos. Daí a importância de um bom planejamento nas fases iniciais do projeto de forma que, além da utilização de normas como embasamento teórico, sejam também utilizados dados e características da edificação e região na qual será estabelecida.

Nos projetos de instalações hidráulicas prediais de água fria, no tocante à dimensionamento de reservatórios, leva-se em consideração apenas a estimativa da população e do consumo per capita, deixando de ponderar alguns parâmetros importantes que influenciam diretamente no consumo de água, como: mudança do perfil de consumo, utilização de dispositivos sanitários que consumam menor volume de água, reutilização de água da chuva e reúso de águas cinzas, e medição individualizada. A consideração de tais parâmetros é muito importante uma vez que a minimização do volume final de água consumida influirá no dimensionamento do reservatório de água e, consequentemente, na potência da bomba d’água requerida para o sistema de bombeamento e no gasto energético mensal da mesma, nos projetos de fundação, estruturas e sistema de recalque da edificação.

É notório a crescente preocupação da população no que tange à utilização racional dos recursos hídricos nos últimos anos. Este fato é devido à importância da água para a manutenção e desenvolvimento das necessidades pessoais e econômicas da população, atrelado à sua escassez que é cada vez mais perceptível. Surge a partir daí uma intensificação de politicas públicas para o uso racional da água, criação de dispositivos hidráulicos que garantam menos desperdício e a prática de conscientização por parte de instituições públicas e privadas.

Dados mais atuais do SNIS (Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento) comprovam que o perfil de consumo de água da população brasileira vem se modificando, onde se observa uma diminuição do consumo per capita ao longo dos anos. Em 2014 o consumo per capita médio de água no país era de 162 litros por habitante ao dia, 2,6% menor que o consumo médio per capita observado em 2013. Devendo-se destacar que existe uma discrepância destes valores ao se analisar regiões diferentes do Brasil. O Nordeste, por exemplo, apresentou variação de consumo per capita de 118,9 litros por habitante ao dia, diferente do Sudeste, o qual apresentou  187,9 litros por habitante ao dia.

Analisando a realidade de Mossoró que, por se tratar de uma cidade média, segundo a literatura deveria exibir um consumo médio de 200 litros por habitante ao dia, apresentou em 2013 um consumo médio per capita de 110 litros por habitante ao dia diferente também do valor apresentado em 2011 de 126,4 litros por habitante ao dia. Desta forma, o parâmetro “perfil de consumo” deve ser revisto, considerando margens de segurança para um abastecimento adequado, de modo que o projetista consiga dimensionar o reservatório de água com maior precisão e, por conseguinte, os demais sistemas.  

 Além desta mudança no perfil de consumo de água, é evidente também o crescente investimento das empresas em novas tecnologias que possibilitem aparelhos sanitários mais econômicos, que utilizem menor volume de água, além de dispositivos com vedação mais resistente e durável, reduzindo drasticamente as perdas de água no sistema. Destaca-se também nas edificações multifamiliares mais recentes a medição individualizada de água, a qual é considerada como a forma mais eficaz para reduzir o consumo nos apartamentos, além de deixar a conta mais justa. Este é um sistema bastante eficaz de medição pois atua diretamente na conscientização de consumo das pessoas, 

 Outro parâmetro relevante é a existência de sistema de aproveitamento de água das chuvas e reúso de águas cinzas para utilização em bacias sanitárias. Os sistemas de aproveitamento de água das chuvas são mais comum em cidades com chuvas regulares, contribuindo para diminuição do volume do reservatório de água e, consequentemente, a diminuição da estrutura para comportá-lo, uma vez que a água será armazenada em um reservatório específico.

A otimização do volume do reservatório de água a partir do estudo de tais parâmetros influenciará na escolha da bomba, uma vez que um volume menor de água  requer uma potência menor para elevar a água do reservatório inferior ao superior.  Em decorrência desta redução de potência da bomba surge também a economia mensal de energia.

Diante disto, o presente trabalho busca analisar, por meio de pesquisas bibliográficas e levantamento de dados reais de consumo de água nas edificações multifamiliares de Mossoró, a contribuição dos parâmetros medição individualizada, reutilização da água da chuva, utilização de aparelhos econômicos e classe social, na obtenção de um dimensionamento de reservatório mais otimizado e, a partir disto, no dimensionamento da bomba em conformidade com este reservatório, fazendo um comparativo destes valores com os valores dos dimensionamentos teóricos. O trabalho também tem por finalidade encontrar o percentual de economia de energia decorrente da utilização de bombas menos potentes, obtidas pela otimização dos reservatórios de água.

Método do pesquisa

QUESTÃO DA PESQUISa

A questão da pesquisa que orienta este trabalho é: Quais parâmetros característicos de edifícios multifamiliares possuem influência significativa no dimensionamento otimizado de reservatórios de água e de bombas em edificações multifamiliares? 

PREMISSA

A premissa deste trabalho é que a legislação atual, que regulamenta o dimensionamento de reservatórios de água de edificações, por não considerar as características de consumo das mesmas, deixa margem para dimensionamento não otimizado em edificações multifamiliares, superdimensionando os demais sistemas decorrentes destes.

Área de estudo

O trabalho restringe-se a averiguação de edifícios multifamiliares da cidade de Mossoró-RN.

LIMITAÇÕES

O trabalho restringiu-se ao estudo de quatro características que podem influenciar diretamente no consumo de água em uma edificação, analisando o potencial de influencia de cada uma sobre consumo. As características estudadas estão listadas à seguir:

  • Medição individualizada;
  • Aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinza;
  • Dispositivos economizadores de água;
  • Classe social.

O análise destes parâmetros se dá em duas fases: investigação dos dados bibliográficos referentes à cada característica estudada, e o levantamento dos dados reais de cada prédio, número de moradores e volume consumido no período da pesquisa, com o intuito de confirmar o estudo teórico através do estudo prático. As informações que foram coletadas em cada edifícios são:

  • Número de moradores de cada apartamento;
  • Número de unidades habitacionais;
  • Número de quartos por unidade habitacional;
  • Leitura do hidrômetros;
  • Volume do reservatório;
  • Quais parâmetros abordados no trabalho, influentes no consumo de água, estão presentes no edifício.

Estrutura do trabalho

A estrutura deste trabalho está embasada nas etapas que são listadas a seguir e detalhadas nos subitens posteriores:

  • Análise bibliográfica;
  • Estudo da influência teórica de cada característica;
  • Levantamento de dados e análise empírica de edificações multifamiliares;
  • Determinação dos volumes do reservatório ideal e do reservatório teórico para as edificações estudadas;
  • Determinação da bomba ideal e da bomba teórico para as edificações avaliadas;
  • Discussão dos resultados obtidos;
  • Conclusões e Recomendações.

Análise Bibliográfica

A realização da análise bibliográfica caracterizou-se como a primeira etapa do trabalho. Nesta análise teórica foram estudadas características peculiares de edificações que possuam considerável influência sobre o consumo de água das mesmas e que seriam passíveis de estudo para otimização de reservatórios de água e bombas.  As quatro características pesquisadas são:

  • Medição individualizada;
  • Aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinza;
  • Utilização de dispositivos sanitários economizadores de água;
  • Padrão econômico dos moradores da edificação.

Estudo da capacidade influência teórica de cada característica 

A obtenção da capacidade de influência teórica de cada característica sobre o consumo de água foi possível em decorrência da análise bibliográfica. A partir desta capacidade de influência realizou-se a comparação com os resultados reais levantados no estudo prático do consumo nas edificações estudadas.

Levantamento de dados e análise empírica de edificações multifamiliares

Nesta etapa foram selecionados os edifícios que seriam visitados em conformidade com a presença de características estudadas na análise bibliográfica. Na visita a cada edifício foram levantados os dados necessários para o dimensionamento do reservatório ideal, capaz de atender o consumo e população existente no período estudado, e do reservatório teórico calculado com base na literatura.

A finalidade desta etapa prática foi selecionar edificações com diferentes características de consumo para, a partir daí, efetuar a comparação entre elas. Desta forma, foram escolhidas por conveniência três edifícios residencias de Mossoró a partir da autorização dos síndicos para posteriores visitas e levantamento de dados.

Determinação dos volumes do reservatório ideal e do reservatório teórico para as edificações estudadas

Com todos os dados necessários obtidos na etapa anterior, calculou-se nesta etapa o reservatório ideal e o reservatório teórico para cada edificação. O volume do reservatório ideal foi calculado pela multiplicação do número real de pessoas pelo consumo de água por pessoa ao dia verificado pela leitura dos hidrômetros individuais de cada unidade habitacional ou dos hidrômetros gerais. Por outro lado, o volume do reservatório teórico foi calculado pela multiplicação entre a quantidade teórica de pessoas e o consumo por pessoa ao dia convencionados pela literatura. 

Determinação da bomba ideal e da bomba teórico para as edificações avaliadas 

A seguir, baseado nos volumes dos reservatórios ideais e teóricos calculados na etapa anterior, foi calculado a potência da bomba ideal  e da bomba teórica para cada edificação. Para obtenção destas potências considerou-se o tempo de funcionamento para a bomba em cada 24 horas de 4,5 horas, dividido em três períodos de 1 hora e 30 minutos. Com base na potência da bomba calculada foi possível estimar a economia de energia alcançada a partir da utilização da bomba ideal.

Discussão dos resultados obtidos 

A partir do dimensionamento dos reservatórios e das bombas ideais baseados nas informações levantadas em campo, e do dimensionamento dos reservatórios e bombas teóricas baseados em valores estipulados pela literatura, foi realizada a análise comparativa dos resultados encontrados. Nesta análise foi possível averiguar a influência de cada característica no volume final do reservatório e, consequentemente, na potência da bomba requerida, e se esta característica pode ser utilizada para otimização de projetos de reservatórios e bombas.

Exposições das conclusões e recomendações

Por meio das análises comparativas entre os valores ideais e teóricos para reservatórios e bombas foi possível concluir sobre a influência de cada característica estudada sobre o consumo de água do prédio, e se estas características podem ser consideradas no projeto visando a otimização do volume útil do reservatório e, consequentemente, da bomba. A partir desta análise foi feito uma avaliação dos critérios de dimensionamento de reservatórios sugeridos pelas normas vigentes e pela literatura, e em seguida foram apontadas algumas recomendações referentes à estes critérios.

OBJETIVO

Objetivo principal

Avaliar quais possíveis características de edifícios multifamiliares da cidade de Mossoró, relacionadas diretamente ao consumo de água, podem ser levadas em consideração de modo que se tenha um dimensionamento mais otimizado do volume útil do reservatório e da bomba requerida para o seu funcionamento.

Objetivos secundários

Os objetivos secundários estão dispostos a seguir:

  • Apresentação dos sistemas de abastecimento predial e procedimento para estimativa do volume útil do reservatório;
  • Apresentação dos procedimentos para o cálculo de bombas;
  • Abordagens das características que exercem influência no consumo de água de uma edificação;
  • Apresentação dos valores percentuais do potencial de otimização de cada característica sobre o consumo de água e, consequentemente, sobre o volume do reservatório e a potência da bomba;
  • Identificação da economia mensal de energia decorrente da utilização de bombas com menor potencia .

revisão de literatura

Aspectos Gerais 

Objetivos de uma instalação predial de água fria

O projeto de instalação predial de água fria deve garantir ao usuário as condições mínimas necessárias de habitabilidade, higiene e conforto. A norma NBR 5626:1998 da Associação Brasileira de Normas técnicas surge com a finalidade de auxiliar o projetista na elaboração de projetos que assegurem tais condições,pois nela são fixadas as exigências técnicas mínimas relacionadas à higiene, segurança e conforto dos usuários.

O projeto do sistema predial de água fria deve assegurar o fornecimento ininterrupto de água e em quantidade suficiente em todos os pontos de consumo, para o caso de interrupção do fornecimento de água por parte do sistema público de abastecimento, limitar os valores de pressões e velocidades em conformidade com a norma técnica possibilitando, assim, o funcionamento adequado da instalação e reduzindo ao máximo a possibilidade de possíveis ruídos e vazamentos nas tubulações, e, por fim, salvaguardar a qualidade da água durante a distribuição e reservação da mesma.

Todavia, em muitos casos, estas condições deixam de ser cumpridas tanto por parte da concessionaria de abastecimento público, a qual fornece água com pressão abaixo da requisitada por norma influenciando negativamente no bom funcionamento das peças de utilização, como por parte projetista que sacrifica a instalação utilizando materiais de baixo custo e sem qualidade, ou subdimensionando as tubulações.

Abastecimento de água às edificações

O sistema de abastecimento de água potável das cidades é constituído pelas adutoras, que levam a água dos mananciais às estações de tratamento e, em seguida, aos reservatórios principais; pelas linhas alimentadoras, que abastecem os reservatórios secundários e as linhas distribuidoras; e pelas linhas distribuidoras: que fornecem água às derivações para o abastecimento de residências, estabelecimentos comerciais, estabelecimentos industriais e locais públicos.

Segundo a NBR 5626 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1998, p.8) o abastecimento das instalações prediais de água fria deve, preferencialmente, ser feito pela rede pública de abastecimento de água devido ao padrão de potabilidade da água fornecida por ela, o que muitas vezes não é garantido pelas outras fontes de abastecimento, como poços ou redes privadas de água. Porém, na ausência de atendimento pela rede pública se faz necessário recorrer à utilização de poços, onde a norma técnica exige a prévia consulta ao órgão público responsável pela administração dos recursos hídricos.

A norma ainda evidencia que é permitido a utilização de água não potável para fins que não requeiram potabilidade, como limpeza de bacias sanitárias/mictórios e combate a incêndio, desde que não existam ligações cruzadas entre as tubulações de água potável e de água não potável; ou seja, estas devem ser completamente independentes (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1998, p.9).

Sistema de distribuição 

Existem diversos tipos de sistemas de distribuição de água na rede interna da edificação: sistema direto, sistema indireto com bombeamento, sistema indireto sem bombeamento, sistema indireto hidropneumático e sistema misto. A escolha do tipo de sistema de distribuição está sujeito às condições de pressão e à continuidade no fornecimento da água pela rede pública .

Sistema direto 

No sistema direto de distribuição o abastecimento é feito diretamente da rede pública, ou seja, o fornecimento de água à rede interna é feita diretamente pelo alimentador predial, sem a necessidade de reservatórios. Este tipo de sistema de distribuição contribui para uma otimização de espaço e do consumo de energia elétrica, além de permitir a minimização do carregamento estrutural final. Mas vale salientar que este sistema só poderá ser utilizado quando a rede pública de abastecimento oferecer garantias suficientes de regularidade no abastecimento e atendimento de pressão e vazão requeridas. O sistema direto não é muito comum no Brasil, pois não temos a garantia da presença destas características simultaneamente.

Para Botelho e Ribeiro Jr. (2011, p. 3) apesar deste sistema se mostrar bastante econômico por dispensar a utilização de reservatório, esta economia é irrisória e perigosa, pois em caso de uma possível interrupção no fornecimento de água o usuário deste sistema perceberá de imediato a falta de água. Além disto, também observam que devido á constantes variações de pressão da rede pública, as tubulações internas poderão sofrer por fadiga, comprometendo a segurança da instalação. A figura 1 apresenta o modelo de distribuição direta de água.

Sistema diretoSistema diretoCreder (2006)

Sistema indireto

O abastecimento por meio do sistema indireto é caracterizado pela presença de reservatório, o qual permite que a rede pública seja dimensionada para atender a uma descarga média e não para uma descarga máxima, pela garantia da estabilidade no nível de pressão na rede interna e pela regularidade do abastecimento. O sistema indireto ainda pode ser subdividido em três sistemas: o método com bombeamento, método sem bombeamento e o hidropneumático.

Sistema indireto sem bombeamento  

Neste sistema a pressão da água proveniente da rede pública é suficiente para abastecer um reservatório localizado na parte superior do edifício, no qual a partir dele a água é distribuída por gravidade para os pontos de utilização do prédio. Usualmente, neste tipo de sistema, a pressão fornecida pela rede deve ser suficiente pra alcançar um reservatório de uma edificação com pelo menos três pavimentos.

Sobretudo, vale mencionar que esta pressão pode variar numa mesma cidade e em períodos diferentes do dia. E de fato, a escolha deste método dependerá da pressão da rede pública. Em Mossoró, a diferença de pressão entre os bairros é enorme. No conjunto Vingt Rosado, antes de serem instalados válvulas redutoras de pressão na rede pela CAERN com o intuito de minimizar os vazamentos, a pressão era aproximadamente 45 m.c.a., sendo capaz de elevar a água a uma altura de um prédio de 15 andares.
Já o Bairro Aeroporto II apresenta uma pressão de 1,75 m.c.a., valor muito inferior à pressão mínima exigida por norma. Para as condições da realidade de abastecimento do Brasil o sistema indireto sem bombeamento é mais comum em residências com um ou dois pavimentos. A figura 2 ilustra o método indireto sem bombeamento.

Sistema indireto sem bombeamentoSistema indireto sem bombeamentomacyntire (1990)

Sistema indireto com bombeamento 

Quando não existir pressão suficiente na rede para levar água ao reservatório superior sem o auxilio de bombas e/ou não existir regularidade no abastecimento por parte da concessionária se faz necessário empregar o método indireto com bombeamento, o qual consiste em um reservatório inferior abastecido pela rede pública que, por sua vez, abastece um reservatório superior por meio de bombeamento, Este tipo de configuração é mais conveniente, pois pode atenuar problemas relacionados á pressão e descontinuidade no serviço de fornecimento de água, sendo comumente encontrado o Brasil, especialmente em edificações multifamiliares. 

Em muitas residências  térreas de Mossoró é comum  a utilização apenas de uma bomba de sucção localizada imediatamente após o hidrômetro, a qual bombeia a água da rede diretamente para um reservatório superior. Em vista disto, a bomba suga a água que vem diretamente da rede pública e com baixa pressão, prejudicando o abastecimento de água às outras residências, como explica o Gerente de Desenvolvimento Operacional e Controle de Perdas da CAERN. Este tipo de configuração e proibida e passível de multa referente a 20 vezes o valor do consumo de água do imóvel no mês, conforme Decreto 8.079/81 e Resolução 09/2011 da CAERN. A figura 3 demonstra o sistema indireto com bombeamento.

Sistema indireto com bombeamentoSistema indireto com bombeamentomacyntire (1990)

Sistema indireto Hidropneumático 

Botelho e Ribeiro Jr. (2011, p. 6) descrevem que o sistema hidropneumático é um modelo que baseia-se na utilização de um equipamento para pressurização de água a partir de um reservatório inferior alimentado diretamente pela rede pública. Sua utilização é recomendada quando existe deficiência de pressão em determinado ponto da instalação, e que por sua vez não é conseguida pelo sistema convencional (pressão por gravidade). Esta ocorrência é percebida nos pontos de utilização do último pavimento, nos pontos de utilização imediatamente abaixo do reservatório superior ou quando não convém construir um reservatório superior.

Apesar de ser uma boa alternativa para casos de pressões insuficientes nas peças de utilização este sistema possui custo extremamente alto, necessitando de manutenção. Outro fator desfavorável é a necessidade de gerador alternativo, pois em caso de interrupção de energia elétrica o sistema fica inoperante. A figura 4 ilustra o método hidropneumático.

Sistema indireto HidropneumáticoSistema indireto Hidropneumáticomacyntire (1990)

Sistema Misto 

O sistema misto de distribuição é resultado da combinação de dois sistemas, geralmente o sistema direto e o indireto. É usualmente utilizado no Brasil, especialmente em residências, devido às deficiências das redes abastecimento de água, pela vantagem técnica e econômica, e por atender melhor às instalações. É bastante empregado também em edifícios com áreas condominiais amplas, compostas por jardins, piscinas e calçadas, as quais não são alimentadas pelo reservatório do prédio, mas pelas tubulações ligadas diretamente à rede pública.

Botelho e Ribeiro Jr. (2011, p.7 e 8) destacam:

Considerando que a pressão na rede pública é normalmente superior àquela que se obtém a partir do reservatório superior, no caso de residências térreas, os pontos de utilização ligados diretamente à rede pública terão maior pressão.

Uma outra questão a se considerar é que este sistema propicia não somente uma redução do volume de água a ser reservada, como também do consumo proveniente do reservatório superior, o que vem a ser útil em situações de baixa pressão na rede pública ou descontinuidade do abastecimento.

Vale ressaltar que o sistema misto, admitindo a combinação do sistema indireto por gravidade com sistema direto, só é apropriando quando apenas alguns pontos de utilização localizados no térreo, como torneiras de jardim, torneiras de pia de cozinha e tanques, sejam alimentados pelo sistema direto. Além destes, também é aconselhável uso do sistema direto em pontos de filtro de água, pois a probabilidade de contaminação da água vinda diretamente da rede pública é menor que a probabilidade de contaminação proveniente da reservação.

A NBR 5625 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1998, p. 9) aponta que “A adoção do tipo direto para alguns pontos de utilização e do indireto para outros, explorando-se as vantagens de cada tipo de abastecimento, constitui, em muitos casos, a melhor solução.”

Sistema mistoSistema mistomacyntire (1990)

Dimensionamento do volume do reservatório

O dimensionamento do reservatório é requerido quando o método de distribuição referir-se ao sistema indireto por gravidade, comumente utilizado nas edificações brasileiras. Portanto, é imprescindível que o projetista conheça as recomendações da NBR 5626, que trata das instalações prediais de água fria, e as normas da cidade na qual a edificação será construída. De forma que, ao final, se tenha um dimensionamento adequado, em conformidade com o demanda de consumo da edificação e o padrão de potabilidade exigida.

Acerca das definições da forma e dimensões dos reservatórios, a NBR 5626 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1998, p.10) evidencia que:

A capacidade dos reservatórios de uma instalação predial de água fria deve ser estabelecida levando-se em consideração o padrão de consumo de água no edifício e, onde for possível obter informações, a frequência e duração de interrupções do abastecimento. 

O volume de água reservado para uso doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para 24 h de consumo normal no edifício, sem considerar o volume de água para combate a incêndio. No caso de residência de pequeno tamanho, recomenda-se que a reserva mínima seja de 500 L. 

 Para o volume máximo de reservação, recomenda-se que sejam atendidos dois critérios: garantia de potabilidade da água nos reservatórios no período de detenção médio em utilização normal e, em segundo, atendimento à disposição legal ou regulamento que estabeleça volume máximo de reservação. 

  Reservatórios de maior capacidade devem ser divididos em dois ou mais compartimentos para permitir operações de manutenção sem que haja interrupção na distribuição de água. São excetuadas desta exigência as residências unifamiliares isoladas.

Para o dimensionamento do reservatório de água de um prédio necessita-se determinar o consumo de água total de sua população. Este consumo fundamenta-se na utilização de grandezas que foram estabelecidas empiricamente: população e consumo per capita. Para um volume de água mais próximo da realidade da edificação seria imprescindível conhecer a quantidade exata de moradores do mesmo. Entretanto, estimar a população do prédio nas fases de projeto nem sempre é possível; por este motivo os projetistas baseiam-se em tabelas fornecidas pela literatura ou pelas normas de cada cidade, se estas existirem. A tabela 1 estipula a população de acordo com a natureza do local. 

Taxa de ocupação de acordo com a natureza e local

Natureza do localTaxa de ocupação
Prédio de apartamentosDuas pessoas por dormitório e 200 à 250 L/pessoa/dia
Prédio de escritórios de uma só entidade locadoraUma pessoa por 7 m² de área
Prédio de escritórios de mais de uma só entidade locadoraUma pessoa por 5 m² de área
Segundo o código de obras do RJ6 litros por m² de área útil
 RestaurantesUma pessoa por 1,50 m² de área
Teatro e cinemasUma cadeira para cada 0,70 m² de área
Lojas(pavimento térreo)Uma pessoa por 2,5 m² de área
Lojas(pavimento superiores)Uma pessoa por 5 m² de área
SupermercadosUma pessoa por 2,5 m² de área
Shopping centerUma pessoa por 5 m² de área
Salões de hotéisUma pessoa por 5,5 m² de área
MuseusUma pessoa por 5,5 m² de área

macyntire (1990)

A tabela 2 apresenta a estimativa de consumo por pessoa ao dia de acordo com o tipo de ocupação da edificação.

Estimativa de consumo diário de água por pessoa

Tipo de prédioUnidadeConsumo L/dia
1. Serviço doméstico      
    Apartamento em geral per capita200 a 250
    Residências per capita250
    Residências populares e rurais per capita120 a 150
    Alojamentos provisórios de obra per capita80
    Apartamento de zelador 600 a 1000
2. Serviço público  
    Edifícios de escritório e comerciais por ocupante efetivo50 a 80
    Escola, internato per capita150
    Escola, externato per capita50
    Escola semi-internatos per capita100
    Hospitais e casas de saúde por leito250
    Hotéis com cozinha e lavanderia por hóspede250 a 350
    Hotéis sem cozinha e lavanderia por hóspede120
    Lavanderias por kg de roupa seca30
    Quartéis por soldado150
    Cavalariças por cavalo100
    Restaurantes por refeição25
    Mercados por m² de área5
    Garagens e postos de serviços para automóveis por automóvel100 a 150
     por caminhão200
    Rega jardim por m² de área1,5
    Cinemas, teatros por lugar2
    Igreja por lugar 2
    Ambulatórios per capita25
    creches per capita50
3. Serviço industrial  
    Fábricas (Uso pessoal) por operário70 a 80
    Fábricas com restaurante por operário100
    Usinas de leite por litro de leite5
    Matadouros por animal abatido (de grande porte)300
    Matadouros Idem de pequeno porte150
4. Piscinas domiciliaresLâmina d’água de 2 cm, por dia

macyntire (1990)

Para o cálculo do volume do reservatório utiliza-se as equações 1 e 2:

Cd = P x C…………………………………………………………………………………………(1) 

       

 V = Cd + I…………………………………………………………………………………………(2)

             


Sendo:

Cd – Consumo diário (Litros/dia)

P –  População abastecida (habitantes)

C – Consumo per capita (Litros/hab.dia)

V – Volume do reservatório (Litros)

I – Reserva técnica de incêndio (Litros)

Dimensionamento e escolha da bomba

O sistema de bombeamento é um artifício utilizado para provocar o deslocamento um líquido entre duas posições, a partir da conversão de energia mecânica em energia hidráulica. A respeito do bombeamento de água em instalações elevatórias a NBR 5626 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1998, p.17) expõe as seguintes informações:

Em instalações elevatórias, do tipo de abastecimento direto, o consumo de energia elétrica pode ser minimizado mediante o aproveitamento racional das condições de pressão da água disponível na fonte de abastecimento. No caso de abastecimento a partir de rede pública, as informações necessárias podem ser obtidas junto à concessionária (ver 5.1.3.2).

O consumo de energia em instalações elevatórias pode ser minimizado através de uma correta escolha da bomba, observando-se o tipo e características de desempenho segundo os condicionantes de projeto. Ainda no que concerne à economia de energia, deve-se considerar que o consumo de energia elétrica nos motores de bombas hidráulicas é função da potência demandada e do tempo de utilização. No cômputo da potência, deve-se ter em conta que na partida os motores elétricos demandam uma corrente elétrica superior à de regime, daí decorrendo uma maior potência consumida e, portanto, consumo de energia superior quando comparado com a situação de regime.




Para o dimensionamento da potência da bomba emprega-se a equação 3:

P=(9,8*Q*H)/n (kW)……………………………………………………………………………..(3)

Onde:

P – Potência da bomba (kW)

Q – Vazão da bomba (m3/s)

H – Altura manométrica (m)

n – Rendimento da bomba

A vazão da bomba (Q) é calculada pela divisão do consumo diário do prédio  pelas horas de funcionamento da bomba. Análises empíricas sugerem, para prédios de apartamentos e hotéis, a adoção para o tempo de funcionamento de três períodos de 1 hora e 30 min para a bomba em cada 24 horas, ou seja 4,5 horas. A altura manométrica (H) é dada pela soma entre o desnível geométrico (altura estática de sução mais altura estática de recalque) e a somatória das perdas de carga.

O rendimento da bomba (n) pode variar de 30% a 80%, a depender do tipo da bomba, da sua qualidade e das circunstâncias de vazão e altura manométrica nas quais ela é empregada. O rendimento da bomba pode ser obtido nos gráficos de catálogos de fabricantes de bombas (macyntire, 1990, p. 29).

A escolha da bomba por meio de catálogos de fabricantes é feita através da combinação entre vazão de descarga (Q) e altura manométrica(H), plotando o valor da vazão Q(m3/h) no eixo das abscissas e a altura manométrica (H) no eixo das ordenadas. A figura 6 apresenta o gráfico de um catálogo KSB para escolha de bomba do modelo Megaline.

Gráfico para escolha de bombaGráfico para escolha de bombaKSB Megaline

Características de Consumo

A NBR 5626 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS,1998, p.10) afirma que no dimensionamento da capacidade do reservatório de uma edificação deve-se levar em consideração o padrão de consumo de água. Estudos estão sendo realizados com o intuito de  encontrar uma correlação entre o consumo de água de uma edificação e fatores que possam influenciá-lo.

O consumo doméstico compreende o consumo dentro da edificação e fora da edificação. Este último está basicamente relacionado com a rega de gramados e jardins podendo, inclusive, ultrapassar o valor do consumo dentro da edificação à depender das características socioeconômicas da população. Em algumas cidades de estados norte-americanos, Califórnia e Colorado, o consumo para estes fins pode variar entre 300 a 600 L/hab.dia (Twort et al., 2000). 

Já o consumo dentro da edificação está relacionado com as necessidades de higiene da população destacando-se, principalmente, o consumo das válvulas ou caixas de descargas nos aparelhos sanitários, devido ao elevado consumo de água por acionamento.

Alguns autores propõem que a demanda doméstica de água está vinculado com as seguintes classes:

  • Características físicas: temperatura e umidade do ar, intensidade e frequência de precipitações;
  • Condições de renda familiar;
  • Características da habitação: área do terreno, área construída do imóvel, número de habitantes etc.;
  • Característica do abastecimento de água: pressão da rede, qualidade da água etc.;
  • Forma de gerenciamento do sistema: micromedição. tarifas etc.;
  • Característica culturais da comunidade.

Outros fatores que também possuem influência evidente na demanda de água de uma edificação serão estudadas neste trabalho: medição individualizada em edificações multifamiliares, utilização de dispositivos sanitários que utilizem menor volume de água, aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinza, e classe social.

Classe social

Existe uma relação expressiva entre o consumo per capita de água e as condições socioeconômicas da população abastecida. Dados do Banco Mundial confirmaram que o consumo per capita de água é maior em países de maior Produto Interno Bruto (PIB). Estes dados constataram que o consumo per capita médio para os países de renda alta é de 305 L/hab.dia e para os países de renda média é de 215 L/hab.dia (FERREIRA; MARTINS,
2005).

Segundo Léo Heller e Valter Lúcio (2010, p. 133), este fato está relacionado com as atividades de conforto e lazer presentes na realidade destas famílias: uso de piscinas, duchas, máquinas de lavar roupa, maquinas de lavar louça, lavagens de carros e etc. Além de tudo, o consumidor da classe baixa estará mais preocupado em economizar água, a fim de reduzir o valor a ser pago pelo consumo, do que os consumidores de classes média e alta.

O padrão da edificação, ou classe econômica, possui peso relevante no dimensionamento de um reservatório, pois a cultura e os tipos de aparelhos utilizados variam de acordo com o poder aquisitivo da população. Apesar disto, a literatura e as normas vigentes de muitas cidades não fazem distinção dos consumos per capita de água para classes econômicas diferentes, ou seja, não levam em consideração as diferenças socioeconômicas nos projetos hidráulicos. 

A partir de estudos realizados  em nove bairros de Belo Horizonte e Contagem – MG, acerca da relação entre classes econômicas – alta, média alta, média, média baixa e baixa – e  consumo domiciliar verificou-se uma forte correlação entre fatores como renda per capita de uma população e o seu consumo de água (R²=0,942) (Heller; Pádua, 2010, p. 134). A figura 7 apresenta por meio de gráfico a correlação entre consumo per capita de água e renda familiar.

Consumo domiciliar per capita de água em função da renda familiar( Belo Horizonte e Contagem – MG)Consumo domiciliar per capita de água em função da renda familiar( Belo Horizonte e Contagem - MG)Heller e Pádua (2010)

Ao confrontar a NBR 5626 de setembro de 1998, que trata das instalações Prediais de Água fria, com a NBR 7229 de setembro de 1993 que trata de projeto, construção e operação de tanques sépticos, percebe-se que ambas utilizam uma estimativa populacional e uma vazão como parâmetros de projeto. Sendo que a primeira utiliza o consumo per capita da população e a segunda utiliza a contribuição de esgoto por pessoa.

A incoerência entre as duas normas está no fato da NBR 7229, diferentemente da NBR 5626, apresentar padrões de contribuição  de esgoto diferentes de acordo com o padrão econômico da edificação (alto, médio ou baixo), o que contribui para um projeto de esgotamento mais exato. Mas vale destacar que a NBR 7229 adota a contribuição de despejo como sendo 80% do consumo de água. Apesar desta ligação existente entre as duas normas, a NBR 5626 não considera o fator “padrão econômico” como influenciador no consumo, fato não observado na NBR 7229.

A tabela 3 apresenta a contribuição diária de esgoto segundo a NBR 7229.

Parâmetros para projeto de tanques sépticos

PrédiosUnidadeContribuição de esgoto(C)Lodo Frasco(Lf) 
1. Ocupantes permanentes   
– Residência   
    padrão altoPessoa1601
    padrão médio
Pessoa
130
1
    padrão baixo
Pessoa
100
1
– Hotel(exceto lavanderia e cozinha)
Pessoa
100
1
– Alojamento provisório
Pessoa
80
1

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1993, p. 4)

Fontes alternativas: Aproveitamento de água da chuva e Reúso de água cinza 

Segundo o Manual “Água – Conservação, Uso Racional e Reúso” (2009, p. 41):

Fontes alternativas de água são aquelas que não estão sob concessão de órgãos públicos ou que não sofrem cobrança pelo uso, bem como aquelas que fornecem água com composição diferente da água potável fornecida pelas concessionárias. Dentre as fontes opcionais à água potável, normalmente disponibilizadas, destacam-se, principalmente, a água cinza, captação direta, a água subterrânea e a água de chuva. 

Apesar do custo excedente com a implantação destes sistemas, o aproveitamento de água da chuva e o reúso de água cinza apresentam muitas vantagens, pois atuam na redução da demanda de água potável do sistema público de abastecimento, além de contribuírem para a diminuição de custos com água potável, uma vez que esta água que outrora seria perdida ou descartada agora será utilizada para realização de atividades que não exijam potabilidade.

Devido ao não atendimento da potabilidade requerida, o sistema somente poderá ser utilizado na alimentação de descargas de bacias sanitárias, de máquinas de lavar roupa e na rega de jardins. Apesar desta restrição, a economia de água na edificação poderá chegar à 40% do consumo de água potável. A figura 8 representa os percentuais de consumo de água em algumas peças hidrossanitária.

Consumo de água nas peças hidrossanitáriasConsumo de água nas peças hidrossanitáriasGonçalves e Jordão (2006)

Para a implantação de ambos os sistemas faz-se necessário averiguar se os mesmos serão viáveis economicamente, considerando o índice pluviométrico médio da região para o caso de aproveitamento de água da chuva, ou a demanda e a qualidade das águas servidas para o reúso de águas cinzas, pois estes necessitam de um sistema de captação, condução, tratamento, reservação e distribuição totalmente isolado do sistema predial de água fria por não atenderem os padrões de potabilidade exigidos por norma.

Outra vantagem importante decorrente da adoção destes sistemas está relacionado com a redução do volume do reservatório de água potável ligado  concessionária, uma vez que a água da chuva ou a água servida será obrigatoriamente armazenada em um reservatório específico. A figura 9 mostra o esquema de um sistema de aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinza.

Sistema de aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinzaSistema de aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinzaPROSAB – Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (2009)

Aproveitamento de água da chuva

 O método de aproveitamento de águas pluviais para fins domésticos é bastante antigo, mas o seu uso foi diminuindo gradativamente com o tempo, especialmente devido à implementação dos sistemas públicos de abastecimento. Entretanto, diante da situação atual em que vivemos, marcadas por crises hídricas e escassez de água, os sistemas de aproveitamento de água da chuva estão voltando a ser realidade, especialmente nos grandes centros urbanos e nos países desenvolvidos.

A relevância do uso de água das chuvas em algumas atividades é tal que ela já integra a gestão urbana dos recursos hídricos. A exemplo disto, destaca-se um projeto de lei do senado n° 324 de 2015 que ainda está em tramitação, o qual “obriga que novas edificações, residenciais, comerciais, industriais, públicas ou privadas, tenham incluído no projeto técnico da obra item referente a captação e aproveitamento de águas pluviais e o seu reúso para fins não consuntivos em áreas comuns..” (Senado, 2015)

A técnica de aproveitamento das águas pluviais consiste em coletar a água das áreas impermeáveis, como telhados e lajes, conduzi-la por meio de tubulações à unidade de tratamento, responsável por conferir a qualidade requerida para determinado uso e, finalmente, armazená-la em reservatório específico. A partir do armazenamento a água poderá ser utilizada para fins não-potáveis: rega de jardins, descarga de aparelhos sanitários, lavagem de pisos, torres de resfriamento de sistemas de ar condicionado, lavagem de roupas etc. A figura 10 apresenta um típico sistema de captação de água da chuva em uma edificação.

Sistema de aproveitamento de água da chuvaSistema de aproveitamento de água da chuvaD2F Engenharia (2015)

Dentre as vantagens obtidas pela adoção deste método destacam-se, a preservação de água, a educação ambiental e a não utilização de água potável para fins não potáveis. Como consequência positiva para o consumidor evidencia-se o decréscimo dos custos mensais das contas de água, e para o meio ambiente destaca-se a redução da quantidade de água captada, conservação dos mananciais, controle de enchentes e recarga do lençol freático. 

Por meio do aproveitamento de águas pluviais é possível também economizar energia, e portanto dinheiro, já que custo energético com a operação de uma estação de tratamento de água que compreende o bombeamento e as operações relacionadas à distribuição entre reservatórios equivale de 25% a 45% do custo total de operações do sistemas de abastecimento.

Reúso de água cinza

É classificada como água cinza para reúso a água residuária resultante do uso doméstico, exceto aquela oriunda de bacias sanitárias (águas negras) devido à presença de coliformes fecais. Na visão de alguns autores a pia da cozinha também não devem ser reutilizadas já que nela estão presentes gorduras e óleos. Desta forma, a água cinza deve ser proveniente, unicamente, do uso de lavatórios, tanques, chuveiros, banheiras e máquina de lavar roupa. 

Este método de conservação torna-se vantajoso se implementado em edifícios residenciais uma vez que a contribuição de efluentes para água cinza é bem maior, umas vez que a maior parte do consumo de água em uma residência compreende às atividades de higiene. Por outro lado, em edifícios comerciais a oferta de água cinza será bem menor pois o contribuição de efluentes estará associando apenas aos lavatórios, não sendo tão vantajoso se comparada com os os prédios residenciais. Assim, a viabilidade econômica deste sistema será maior à medida que as unidades de contribuição aumentam. 

Ao compará-lo com o sistema de tratamento de águas pluviais, o sistema de tratamento de águas cinzas é bem mais complexo em consequência da concentração de poluentes e organismos patogênicos em quantidade suficiente para causar risco a saúde. Por isso a necessidade de se fazer um estudo para averiguar quais os tratamentos necessários, seja ele físico-químico ou biológico. A figura 11 esquematiza o sistema de reúso de águas cinzas.

Sistema de reúso de água cinza de uma residênciaSistema de reúso de água cinza de uma residênciaLiter (2017)

A reutilização de águas residuárias contribui para a obtenção de diversos impactos ambientais positivos. Dentre eles destacam-se: Uso sustentável dos recursos hídricos, diminuição da poluição dos mananciais, incentivo ao uso racional e preservação da água potável, além de aliviar a demanda do abastecimento público de água e tratamento de esgotos devido à utilização múltipla da água aduzida. 

Diante deste fatos, algumas cidades estão adotando leis de incentivo para para estimular o reúso de água nos condomínios. A prefeitura de São Paulo, por exemplo, aderiu à estas leis, concedendo a condomínios que adotam práticas de recirculação da água, benefícios como descontos em impostos, desconto no custo por metro construído ou uma licença para construir mais do que o permitido no local. “Queremos dar benefícios reais para quem fizer reúso, em vez de um selo verde para o empreendedor fazer marketing”, diz Daniel Montandon, diretor do departamento responsável pela revisão da Lei de Zoneamento (Zorowich, 2016).

Dispositivos economizadores de água

De acordo com a PROSAB (Programa de Pesquisas em Saneamento Básico) – Uso Racional de Água em Edificações (Vitória-ES, 2006, p.267-268):

A quantidade de água potável consumida em aparelhos sanitários é função de um grande número de variáveis que, num largo panorama,
vão do local e da época do ano em que se dá o uso, passam pelo tipo de instalação predial e tecnologias envolvidas e chegam ao campo da cultura humana e correspondentes hábitos. 

A adoção de dispositivos economizadores de água é crescente com o passar do tempo. Até meados da década de 80 as descargas de bacia sanitária eram responsáveis por grande parte do consumo de água numa residência, chegando a consumir até 25 litros em um único acionamento. Em consequência da escassez e alto custo da água surgiram programas de desenvolvimento de alternativas para diminuição deste consumo. No Brasil, destaca-se o ITP – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, o qual através de estudos desenvolveu bacias sanitárias com consumo de 4 a 5 litros de água por descarga.

Além das bacias sanitárias que demandam baixo volume de água para o seu adequado funcionamento, existem no mercado descargas com acionamento duplo, que consiste em dois volumes de água disponíveis os quais serão utilizados de acordo com a necessidade.   

 Com relação as torneiras a PROSAB – Uso Racional de Água em Edificações (Vitória-ES, 2006, p.292) afirma que:

O consumo de água na torneira é proporcional à sua vazão de escoamento e ao tempo de utilização pelo usuário, mas tanto o valor da vazão da água usada como da freqüência de uso do aparelho são muito diversificados. Para cada uso da água é necessário ajustar o valor da vazão de modo a se obter resultados satisfatórios para os usuários e as torneiras de modo geral possuem dispositivo para regular o valor da vazão à necessidade.

A economia de água nas torneiras pode ser possibilitada pela instalação de arejadores na saída de água, os quais permitem a entrada de ar por orifícios laterais durante a passagem de água por ele, oferecendo ao usuário a sensação de maior vazão.  A redução do consumo pode ocorrer também através da diminuição da seção transversal da saída da torneira por meio de telas ou peças vazadas.  

Medição Individualizada em Condomínios Residenciais 

O sistema de medição individualizada consiste na instalação de um hidrômetro para cada unidade habitacional, possibilitando a medição individual do que foi realmente consumido em cada apartamento e, consequentemente, a cobrança justa na conta de água.

O presidente em exercício, Michel Temer, sancionou em 12 de julho de 2016 a lei 13312 que torna obrigatória a utilização de hidrômetros individuais para medição do consumo de água nas novas edificações multifamiliares. Esta lei altera a Lei 11.445, de 2007, que estabelece diretrizes nacionais para o saneamento básico. A lei 13312 em seu art. art. 2º, § 3º estabelece que “As novas edificações condominiais adotarão padrões de sustentabilidade ambiental que incluam, entre outros procedimentos, a medição individualizada do consumo hídrico por unidade imobiliária (NR)”

O investimento para a aquisição do sistema varia de acordo com a quantidade de tubulações que alimentam o prédio, variando de R$ 600,00 a R$ 1100,00 por apartamento. Apesar do custo elevado, a adoção do sistema de medição individualizada garante muitos benefícios para o condomínio e para o meio ambiente, tais como: controle do consumo de cada apartamento, uso racional da água e, consequentemente, a diminuição dos efluentes de esgoto, maior facilidade em constatar a ocorrência de vazamentos e perdas de água de difícil percepção, e diminuição da energia elétrica consumida, uma vez que a potência da bomba necessária para recalcar água ao reservatório superior será menor.

A CAERN (Companhia de Água e Esgoto do Rio Grande do Norte), apresenta na resolução Nº 09/2009-D instruções de serviços para implementação de medição individualizada de água em edificações multifamiliares horizontais ou verticais. Esta resolução determina que para as edificações onde a leitura dos hidrômetros é feita de forma direta, estes deverão ser instalados concentrados em um único local, de preferencia, no térrea do edifício. Já para as edificações que fazem a leitura à distância, os hidrômetros poderão ser alocados em shafts ou compartimentos que possibilitem o fácil acesso à eles em possíveis manutenções (Nunca devem ser instalados no interior de apartamentos), com boa iluminação e caixas de proteção que permitam fácil leitura.

A resolução Nº 09/2009-D ainda trás as seguintes instruções:

Para definição do local para instalação dos hidrômetros em apartamentos, os Projetistas e Incorporadoras deverão observar os seguintes detalhes de projeto e construção: – Shaft por onde devem descer as tubulações em áreas não privativas e de fácil acesso e previsão para implantação do processo de leitura à distância; – Construção de mureta para instalação das caixas de proteção; ver detalhe construtivo do Anexo IV. 

Quando houver dificuldade de acessibilidade para leitura, a CAERN poderá definir a utilização de hidrômetros pré-equipados, ficando a sua aquisição e do sistema para transmissão da leitura, a cargo do condomínio ou incorporadora. 

Os hidrômetros serão instalados, preferentemente, na posição horizontal, ficando nivelado nos dois sentidos. Neste caso, os hidrômetros com relojoaria a 45°, dão melhor condição de leitura, sem necessidade de incliná-los ou verticalizá-los .

O emprego da medição individualizada atua diretamente na conscientização de consumo das pessoas, pois é um método bastante eficiente para controlar o volume de água que cada apartamento consome, de forma justa. Devido a isto, o parâmetro “medição individualizada” detém grande contribuição para um menor volume de água nos reservatórios, devendo ser levado em consideração no dimensionamento. A figura 12 apresenta um sistema de medição individualizada de uma edificação multifamiliar.

Sistema de medição individualizadaSistema de medição individualizadaCONSERGEL (2011)

A figura 13 mostra claramente a diminuição acentuada no consumo de água em 44% após a implantação do sistema de medição individualizada em prédios de apartamentos populares em Salvador-BA. Segundo a PROSAB, o sistema foi instalado “para eliminar conflitos entre os condôminos em decorrência do pagamento das taxas condominiais, nas quais a conta de água e esgoto representa cerca de 90%” (PROSAB , 2009, p. 320).

Variação do consumo mensal de água do Condomínio dos Comerciários (Salvador-BA)Variação do consumo mensal de água do Condomínio dos Comerciários (Salvador-BA)PROSAB (2009)

Sistema de Telemetria em leitura de hidrômetro  

A telemetria é um sistema de monitoramento baseado na utilização de instrumentos que permitem fazer a leitura de todos os hidrômetros de uma edificação à distância por meio de ondas de rádio frequência, dispensando a necessidade de acesso físico aos hidrômetros. Este sistema garante agilidade, confiabilidade na geração de contas, segurança e economia.

Todas as informações e dados referentes ao consumo são armazenados em nuvem no servidor da empresa responsável pela medição e enviados à portaria do prédio onde serão geradas as contas individuais dos apartamentos. Além disto, o sindico do prédio terá acesso à gestão de consumo via web, onde poderá averiguar o consumo de determinado apartamento, além de identificar com precisão qual unidade habitacional possui vazamentos. As figuras 7, 8 e 9 mostram alguns instrumentos da empresa brasileira TECMETRA, especializada em soluções de individualização, utilizados no sistema de telemetria.

Medidor volumétricoMedidor volumétricoTECMETRA (2016)

Receptor usado para leitura do medidor fixo ou remoto em residências, condomínios, escritórios, indústrias e pequenos comércios.Receptor usado para leitura do medidor fixo ou remoto em residências, condomínios, escritórios, indústrias e pequenos comércios.TECMETRA (2016)

Emissor de rádio compacto dedicado a leitura remotaEmissor de rádio compacto dedicado a leitura remotaTECMETRA (2016)

Tipos de Hidrômetros

O hidrômetro é um aparelho de precisão instalado nas residências, pela empresa de saneamento, para medição de volume de água que é distribuído para o estabelecimento. O seu emprego, além de possibilitar a computação do valor a ser pago pelo cliente, de acordo com o volume consumido de água, ainda consegue determinar as perdas reais, vazamentos no sistema, e a perdas aparentes, quando existe a distribuição de água para os usuários porém este volume não é faturado.

É evidente que a utilização de hidrômetros individuais em unidades consumidoras remete em uma economia efetiva no consumo de água. Mas, outro fator que não pode ser deixado de lado é a escolha correta do hidrômetro, em conformidade com a aplicação e o perfil de consumo do cliente que irá utilizá-lo.

Segundo Coelho (2009, p. 5):

Os critérios de seleção dos hidrômetros a utilizar nos sistemas de abastecimentos diversos devem basear-se num estudo técnico/econômico, onde analisa-se o balanço benefício/custo ao longo da vida útil do aparelho, não apenas no custo de aquisição. Assim ao selecionarmos um tipo de hidrômetro para um determinado grupo de clientes devemos ter em conta que o aparelho apresente realmente a melhor alternativa considerando aspectos econômicos e técnicos. 

Com o advento do desenvolvimento tecnológico aliado à crescente preocupação com a racionalidade da água, surgem no mercado inúmeros tipos de hidrômetros desde os mais robustos, para medição de altas vazões, aos mais precisos, para medição baixas vazões. Porém, muitas concessionárias do Brasil ainda insistem em instalar nas residências modelos de hidrômetros antigos, os quais não possuem precisão suficiente para medir as baixas vazões, e que ocasionam perdas por submedição. (Coelho, 2009 p. 6). Os hidrômetros mais encontrados no mercado, para uso comercial ou industrial são: hidrômetro taquimétrico, hidrômetro volumétrico, hidrômetro monojato, hidrômetro multijato, hidrômetros úmidos e secos, hidrômetros magnéticos, e hidrômetro mecânico.

Estudo de caso – Conjunto residencial Fernando Ferrari

O residencial Fernando Ferrari, situado na cidade de Porto Alegre, foi alvo de um projeto financiado pelo DMAE, Departamento Municipal de água e esgoto de Porto Alegre, no qual se instalou um sistema de medição individualizada par 1332 unidades habitacionais e 4 unidades comerciais. Para o controle de consumo mensal de cada apartamento foi instalado o sistema de telemetria, o que faz a leitura de todos os hidrômetros por meio de rádio frequência. O residencial é constituído de constituído de 23 prédios com três pavimentos e um térreo cada como mostra a figura 17.

Condomínio Fernando FerrariCondomínio Fernando FerrariSchmidt (2011)

A partir da instalação do sistema de medição individualizada, o qual ocorreu em 2009, realizou-se uma análise comparativa entre os valores de consumo observados antes na instalação e após a instalação. A constatação obtida através deste comparativo, foi a redução da demanda de água em 24,59% até 2010, o correspondente a redução de 15998 m³/ mês para 12065 m³/mês. 

A implantação deste sistema contribuiu para o aumento da consciência dos moradores sobre a economia de água, controle de vazamentos e diminuição da inadimplência por parte dos moradores.

Evolução consumo no Residencial Fernando FerrariEvolução consumo no Residencial Fernando FerrariSchmidt (2011)

Por meio da análise do gráfico se percebe que a medição individualizada, aliada a utilização de medição de consumo por rádio frequência, é fundamental para a redução do consumo de água de uma edificação. 

metodologia

Coleta de dados

Para a realização deste trabalho se fez necessário escolher alguns edifícios que abrangessem pelo menos uma das características estudadas na pesquisa, que estivessem com elevado índice de ocupação no período estudado, e que permitissem o acesso ao prédio para leitura dos hidrômetros e levantamento do número de moradores. Os prédios selecionados para estudo foram escolhidos por conveniência, através de contato com moradores e síndicos.

O levantamento dos dados se deu em três prédios de Mossoró, os quais foram selecionados em conformidade com as características de interesse da pesquisa: medição individualizada, classe social da edificação, aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinza, e dispositivos economizadores de água. Depois de selecionados os edifícios, algumas informações associadas a eles foram colhidas na visita ou através de contato direto com administradoras, construtoras e síndicos:

  • Distribuição da quantidade de moradores por unidade habitacional;
  • Número de unidades habitacionais;
  • Número de quartos por unidade habitacional;
  • Volume dos reservatórios de água;
  • Leitura dos hidrômetros;
  • Certificação da presença dos parâmetros estudados na pesquisa.

Era fundamental para este trabalho selecionar pelo menos um edifício para cada um dos parâmetros analisados, entretanto não foram encontradas em Mossoró edificações que abrangessem o parâmetro ” reúso de água cinza e aproveitamento de água da chuva” 

O objetivo desta coleta de dados foi, a partir de valores reais de consumo de água e números de moradores em edificações multifamiliares na cidade de Mossoró, encontrar o volume do reservatório de água ideal para cada uma para o período em que foi feito a coleta de dados. Além disto, fazer uma análise comparativa destes valores com os volumes dos reservatórios teóricos, fundamentado em valores prescritos pelas literaturas que tratam das instalações hidráulicas prediais.

Edificações estudadas

Spazio Di Zurick Residencial

O residencial Zurick localiza-se no bairro Nova Betânia. Construído pela empresa MASSAI Construções e Incorporações dispõe de 12 pavimentos com três apartamentos por pavimento, totalizando 36 apartamentos, os quais possuem dois quartos, sendo um suíte. A figura 17 exibe a fachado da edificação.

Fachada lateral do Spazio Di Zurick ResidencialFachada lateral do Spazio Di Zurick ResidencialAutor (2016)

As características relacionadas ao consumo de água do edifício são listadas a seguir:

  • Condomínio de padrão médio;
  • Apartamentos com 50 m²;
  • Hidrômetros individualizados para controle de consumo;
  • Vaso sanitário com caixa acoplada;
  • Dois quartos por apartamento;
  • Volume do reservatório projetado dentro dos parâmetros estabelecidos pela literatura.

O medição do consumo mensal de água dos 36 hidrômetros é feita por uma funcionaria do prédio de forma manual. Os hidrômetros estão dispostos em painéis fechados em todos os pavimentos do prédio, sendo três hidrômetros por painel como mostra a figura 18.

Painéis com hidrômetros individualizados do Residencial ZurickPainéis com hidrômetros individualizados do Residencial ZurickAutor (2016)

Para o levantamento da quantidade de moradores existente em cada apartamento não foi necessário o contato direto com os moradores do prédio, pois esta lista foi fornecido pela portaria do edifício. No quadro 1 estão dispostos a distribuição da quantidade de pessoas por apartamento, o total de moradores do edifício e a média de pessoas por quarto. 

Quantidade de moradores por apartamento do Residencial Zurick

APARTAMENTONº DE MORADORES APARTAMENTONº DE MORADORES
1010 7014
1023 7023
1033 7030
2011 8012
2021 8020
2030 8030
3012 9010
3024 9021
3031 9032
4012 10013
4020 10020
4032 10032
5015 11010
5023 11020
5031 11035
6012 12014
6020 12022
6035 12030
TOTAL DE MORADORES63 MÉDIA DE MORADORES/ DORMITÓRIO1,31

Autor (2017)

De acordo com a lista de moradores dos 36 apartamentos do prédio, nove apartamentos estavam desocupados no momento da pesquisa. Entretanto, também foram desconsideradas as leituras de consumo dos apartamentos 1203, 901 e 602 pois estes apresentaram valores muito baixos e incompatíveis com qualquer realidade de consumo e população, sendo muito provável que  estavam desocupados. Desta forma, baseando nos 24 apartamentos ocupados verificou-se uma média de 1,31 moradores por quarto. O quadro 2 apresenta a leitura dos hidrômetros, o consumo total no período referente à 96 dias, consumo por dia e o consumo por pessoa ao dia, para cada apartamento.

Leituras e médias de consumo de água do Residencial Zurick

APARTAMENTONº DE MORADORESLEITURA 1 19/09/2016 (L)LEITURA 2 23/12/2016 (L)CONSUMO PERÍODO DE 96 DIAS(L)CONSUMO (L/dia)CONSUMO (L/ hab.dia) 
102315400018800034000354,2118,1
103338500041200027000281,393,8
201138700039900012000125,0125,0
202115300016300010000104,2104,2
301239600041700021000218,8109,4
302451500057900064000666,7166,7
303132100033300012000125,0125,0
401253500057200037000385,4192,7
403228600031900033000343,8171,9
50151657000173200075000781,3156,3
502324100027900038000395,8131,9
503124900026500016000166,7166,7
601241400045300039000406,3203,1
603536900041900050000520,8104,2
701437700044400067000697,9174,5
702345400048300029000302,1100,7
801217500018600011000114,657,3
9021129000138000900093,893,8
903223900027200033000343,8171,9
1001339900043800039000406,3135,4
1003229000031300023000239,6119,8
110351215000130000085000885,4177,1
1201461200066000048000500,0125,0
1202220700022900022000229,2114,6

Autor (2017)

Como mostrado no quadro 2, é possível verificar neste prédio o consumo real de cada apartamento, em virtude da existência de medição individualizada de água. Através da análise de consumo dos 24 apartamentos ocupados foram calculados o consumo diário médio por apartamento e o consumo diário médio por pessoa, como retratado no quadro 3.

Consumo diário real por apartamento e por morado

CONSUMOS 
Consumo diário médio
por apartamento (L/dia)
363,7
Consumo diário médio
por morador (L/hab.dia)
134,9

Autor (2017)

Verifica-se nesta edificação um consumo médio diário por pessoa abaixo do consumo estabelecido pelas literaturas de 200 L/hab.dia. Este fato pode ser justificado pela utilização de hidrômetros individualizados, os quais influem diretamente na conscientização de consumo, pela existência de vasos com caixa acoplada nos apartamentos, e pelo padrão médio da edificação.

Dorian Jorge Freire

O Residencial Dorian Jorge Freire, assim como o anterior, também localiza-se no bairro Nova Betânia. É um empreendimento do grupo SF Construções, o qual é constituído por 15 pavimentos com duas unidades habitacionais em cada pavimento. Desta forma, o edifício possui 30 apartamentos com três quartos, sendo um suíte. A fachada frontal do prédio está ilustrada na figura 19.

Fachada do Residencial Dorian Jorge FreireFachada do Residencial Dorian Jorge FreireFlickr (2015)

A partir do levantamento feito em campo foram obtidas as seguintes características:

  • Condomínio de padrão alto;
  • Medição de consumo por hidrômetro individualizado;
  • Vaso sanitário com caixa acoplada;
  • Apartamento com 125 m²;
  • 30 apartamentos com três quartos;
  • Ampla área condominial;
  • Volume do reservatório projetado dentro dos parâmetros estabelecidos pela literatura.

A controle do consumo por apartamento na edificação é feito por intermédio de painéis distribuídos ao longo dos pavimentos, existindo para cada apartamento um painel com um hidrômetro individual. Desta maneira, cada pavimento do residencial é constituído de dois painéis. Segundo a sindica do residencial a leitura do volume mensal consumido dos 30 hidrômetros é feita de forma manual por um funcionário. A figura 20 apresenta a disposição do hidrômetro de um apartamento da edificação.

Painel com hidrômetro individual do Residencial Dorian Jorge FreirePainel com hidrômetro individual do Residencial Dorian Jorge FreireAutor (2016)

A verificação do número de moradores em cada apartamento foi obtido por meio do contato com a síndica do referido edifício. No quadro 4 estão expostos a distribuição do número de moradores por apartamento, o total de moradores do edifício e a média de pessoas por quarto. 

Distribuição por apartamento dos moradores do Residencial Dorian Jorge Freire

APARTAMENTONº DE MORADORES APARTAMENTONº DE MORADORES
1011 9012
1024 9023
2014 10013
2023 10024
3012 11012
3022 11024
4014 12010
4025 12022
5014 13012
5023 13021
6013 14010
6023 14021
7012 15010
7025 15023
8010   
8022   
TOTAL DE MORADORES74
MÉDIA DE MORADORES/  0,95

Autor (2017)

É possível averiguar a partir do quadro 4 que os apartamentos com maior taxa de ocupação são o 402 e o 702, com cinco moradores cada. Contudo, a média geral de moradores por apartamento ficou em torno de 2,85, gerando uma média de de menos de um morador por quarto. Dos 30 apartamentos existentes no edifício, 4 estavam desocupados no período de levantamento de dados. 

No quadro 5 são apresentados as leituras dos hidrômetros de cada apartamento, o consumo de água total no período estudado de 93 dias, o consumo diário por apartamento e o consumo por pessoa ao dia.

Leituras e médias de consumo do residencial Dorian Jorge Freire

APARTAMENTONº DE MORADORESLEITURA  1 (L) 22/09/2016 LEITURA 2 (L) 23/12/2016NO PERÍODO DE 93 DIAS (L)CONSUMO (L/dia)CONSUMO (L/ hab.dia) 
101160100061900018000193,5193,5
10241466000152500059000634,4158,6
2014142800015520001240001333,3333,3
2023982000103000048000516,1172,0
301286700090000033000354,8177,4
30221369000140500036000387,1193,5
40141298000134200044000473,1118,3
40251453000153600083000892,5178,5
50141161000120500044000473,1118,3
50231042000107600034000365,6121,9
60131079000114800069000741,9247,3
60232098000214400046000494,6164,9
701264200068200040000430,1215,1
702565300068700034000365,673,1
802265900069100032000344,1172,0
901277700079800021000225,8112,9
90231311000134900038000408,6136,2
1001388800092300035000376,3125,4
100241569000166000091000978,5244,6
1101293900097400035000376,3188,2
110241213000127400061000655,9164,0
1202280400084100037000397,8198,9
130121240000127900039000419,4209,7
1302111510001157000600064,564,5
1402128100029400013000139,8139,8
150231202000123700035000376,3125,4

Autor (2017)

A medição individualizada de água nos apartamentos possibilitou verificar o que realmente foi consumido nas unidades habitacionais, desconsiderando a parcela de água consumida para outros fins como manutenção das áreas condominiais coletivas. As médias dos consumos diários por apartamento e por morador estão dispostas no quadro 6.

Consumo diário real por apartamento e por pessoa

CONSUMOS 
Consumo diário médio
por apartamento (L)
477,7
Consumo diário médio por morador (L/hab.dia)167,2

Autor (2017)

Apesar do resultado encontrado para o consumo por pessoa ao dia referir-se à uma edificação com alto padrão, nota-se que este valor é inferior àquele proposto pela literatura de 200 L/ hab.dia, ressaltando a importância dos hidrômetros individualizados na economia de água, e do emprego de dispositivos economizadores, com é o caso dos vasos sanitários com caixa acoplada.

Residencial Fausto Guilherme

O condomínio Fausto Guilherme é uma construção e incorporação da empresa REPAV (Rosário Edificações e Pavimentação Ltda), localizado no Bairro Alto de São Manoel. É constituído por vinte e três pavimentos, sendo um pavimento térreo, dois subsolos destinados à garagem e vinte pavimentos de apartamentos, com três apartamento por pavimento, totalizando  sessenta unidades habitacionais.

Possui cinco tipos de apartamentos que se distinguem pela área construída e pela quantidade de quartos. Os apartamentos com dois quartos são denominados T2-A com 63,78 m², T2-B com 63,02 m² e o T2-C com 63,57 m². Já os apartamentos com três quartos são intitulados de T3-A com 84,00 m² e T3-B com 84,77 m². A figura 21 mostra vista lateral do prédio.

Fachada – Residencial Fausto GuilhermeFachada - Residencial Fausto GuilhermeREPAV Construtora

Na pesquisa de campo foram levantadas as seguintes informações sobre a edificação:

  • Condomínio de padrão médio;
  • Medição de consumo por hidrômetro geral;
  • Vaso sanitário com caixa acoplada;
  • 30 apartamentos com três quartos;
  • 30 apartamentos com dois quartos;
  • Ampla área condominial;

Apesar de ser uma construção recente o controle de consumo de água no condomínio é feito por um hidrômetro geral. Desta forma, no consumo medido no período de pesquisa, além do consumo nas unidades habitacionais, também está incluso o consumo condominial, que abrange a limpeza e manutenção do salão de jogos, academia, salão de festa com copa, salão de apoio de lazer, banheiros e piscinas e rega das áreas verdes. Todavia, a construtora REPAV informou em seu site que existe previsão para instalação de medidores individuais de água e gás.

Hidrômetro geral para medição de consumo de água do Residencial Fausto GuilhermeHidrômetro geral para medição de consumo de água do Residencial Fausto GuilhermeAutor (2016)

A quantidade de moradores por apartamento foi fornecida pela síndica do condomínio. No período de estudo o prédio apresentou uma elevada taxa de ocupação, com apenas quatro apartamentos desocupados. Os apartamentos que apresentaram maior taxa de ocupação foram o 302 e o 503, com cinco e seis moradores, respectivamente. Porém, a média global é de 2,8 pessoas por apartamento, gerando uma média de pessoas por dormitório de 1,12. O quadro 7 apresenta a distribuição dos moradores por apartamento, o total de moradores do edifício e a media de pessoas por quarto.

Distribuição por apartamento dos moradores do Residencial Fausto Guilherme

APARTAMENTONº DE MORADORES APARTAMENTONº DE MORADORES
1014 11013
1023 11024
1034 11034
2011 12012
2023 12024
2033 12034
3013 13012
3025 13023
3034 13034
4012 14013
4024 14024
4033 14034
5013 15011
5022 15023
5036 15034
6013 16012
6023 16021
6032 16032
7012 17012
7022 17020
7031 17030
8011 18013
8022 18020
8032 18032
9011 19013
9024 19023
9034 19032
10011 20012
10023 20020
10032 20033
TOTAL DE MORADORES157 Média de moradores/ dormitório1,12

Autor (2017)

O quadro 8 mostra a leitura inicial e final do hidrômetro e o consumo de água no condomínio quantificado no período de setembro à dezembro de 2016.

Leitura do consumo de água no Residencial Fausto Guilherme

LEITURA DE CONSUMO (LITRO)
                                                                      LEITURA 1 
 VOLUME (L)               3897000 L
 DATA                          15/09/2016
                                                                      LEITURA 2
 VOLUME (L)               6672000 L
 DATA                          27/12/2016
 TOTAL EM DIAS                                                                                                    103 dias
CONSUMO NO PERÍODO                                                                                    2.775.000 L

Autor (2017)

Baseado no volume de água consumido no período da pesquisa e no número real de moradores do edifício, pôde-se determinar o consumo médio de água real por dia e o consumo médio real por pessoa ao dia, como exposto no quadro 9.

Consumo real por dia e por morador no Residencial Fausto Guilherme

CONSUMO
 CONSUMO MÉDIO POR DIA (L/dia)                                                                                  26941,7 
CONSUMO MÉDIO POR MORADOR POR DIA (L/hab.dia)                                                   171,6 

Autor (2017)

Nesta edificação, observou-se que o consumo médio real por morador ao dia está abaixo do valor de 200 L/ hab.dia estabelecido pelas literaturas que tratam de instalações hidrossanitárias. Este fato pode ser justificado pela existência de vasos com caixa acoplada e pelo pelo padrão médio da edificação.

Cálculo dos reservatórios IDEAL e TEÓRICO 

Com base na média real de moradores por dormitório e no volume médio real de água consumido por morador ao dia, obtidos na etapa prática, foi possível estimar o volume do reservatório de água ideal  para cada prédio analisado, isto é, o volume mais otimizado capaz de atender as necessidades da população no período em que foi efetuado o estudo. Por outro lado, a partir do consumo per capita e da média de moradores por dormitório teóricos, estabelecidos pelas literaturas que tratam de instalações hidrossanitárias, pôde-se encontrar o volume do reservatório teórico para cada prédio, simulando o possível volume que um projetista dimensionaria.

Para o cálculo do reservatório teórico, baseado em dados da literatura, empregou-se a média de duas pessoas por quarto em todas os apartamentos (Macintyre, 1990, p.13). Desta forma, a população teórica total para cada prédio foi prevista pela multiplicação entre a média de duas pessoas por quarto e a quantidade de quarto. 

Já para o cálculo do reservatório ideal utilizou-se a média real de pessoas por quarto, calculada a partir dos apartamentos ocupados, para cada edificação. Logo a população real de cada edificação foi calculada pela multiplicação entre a média real de pessoas por quarto e quantidade total de quartos existentes em todo o prédio, ou seja, considerou-se que nos apartamentos desocupados existia uma quantidade de moradores equivalente à população média real dos apartamentos ocupados. A equação 4 foi utilizada para a estimativa da quantidade real e teórica para os edifícios estudados:

População = nº pessoas/quarto * n° de quartos…………………………………..(4)

Com a previsão das populações reais e teóricas e o consumo per capita médio real e teórico realizou-se o cálculo dos reservatórios ideais e teóricos. O dimensionamento dos reservatórios teóricos decorreu da multiplicação entre o valor de consumo per capita de 200 L/ hab.dia, correspondente à estimativa de consumo diário de água em apartamentos, e a população teórica (Macintyre, 1990, p.13). Já o dimensionamento dos reservatórios ideais de cada edificação se deu pela multiplicação entre as populações reais  e os consumos médios por pessoa ao dia obtidos pelas leituras dos hidrômetros. A equação 5 foi utilizada para o dimensionamento dos reservatórios ideais e teóricos considerando o volume de reservação, estabelecido pela NBR 5626, para o período mínimo de 24 horas:

Cd= P* C……………………………………………………………………………………………(5)


Onde:

Cd – Consumo diário;

P – População;

C – Consumo per capita médio.

  Dimensionamento das bombas IDEAL e TEÓRICA

Calculou-se a potência das bombas ideal e da bomba teórica a partir do volume dos reservatórios de água encontrados no item anterior. Estas potências foram dimensionadas utilizando a equação 6:

P=(9,8*Q*H)/η…………………………………………………………………………………….(6)

Onde:

P – Potência da bomba(kW)

Q – Vazão de descarga(m3/s)

H- Altura manométrica (m) 

ɳ – Rendimento da bomba.

Para o dimensionamento das bombas ideal e teóricas foram adotadas as seguintes recomendações:

  •  Consideração do tempo diário de funcionamento da bomba de 4,5 horas divididas em três períodos de 1 hora e 30 min;
  • Consideração da altura manométrica como sendo equivalente a altura geométrica da edificação (altura de sucção mais altura de recalque) somada às perdas de carga no sistema de recalque. Devido à impossibilidade de acesso ao projeto de instalações hidrossanitárias de cada prédio, para fins de cálculo, utilizou-se para os valores de perdas de carga (J) o equivalente à 20% da altura geométrica; 
  • Estimativa de rendimento da bomba igual a 0,50.

Para o cálculo da vazão de descarga (Q) para o reservatório ideal e o teórico considerou-se que a bomba seria utilizada por três período de 1 hora e 30 min. ao longo do dia, valor adotado por projetistas para prédios de apartamento. A vazão de descarga é calculada pela equação 7:

Q = Cd/4,5 (m3/h)……………………………………………………………………………….(7)

Já a altura manométrica (H) foi determinada a partir da altura geométrica de cada edificação, considerando um pé direito de três metros em cada pavimento, e das perdas de carga. A equação 8 foi utilizada para o calculo da altura manométrica:

H = [(Quantidade de pavimentos +térreo)*3 + J]………………………………………(8)

rEsultados e DISCUSSÃO

Cálculo dos Reservatórios ideal e teórico

Os dados necessários para o dimensionamento de um reservatório de água se resumem à quantidade de moradores e ao consumo per capita referente a esta população. Os dados para o cálculo dos reservatórios teóricos, população e consumo per capita são obtidos nas literaturas ou na própria legislação da cidade. Em contrapartida, os dados para o cálculo do reservatório ideal são aqueles levantados no estudo prático através da análise de campo. Para este trabalho, os dados teóricos foram extraídos de literaturas relacionadas à instalações hidrossanitárias. 

No quadro 10 são mostrados os dados necessários para a determinação da população real e teórica para cada prédio, bem como a diferença percentual entre estes dois valores.

Comparativo entre o número real e teórico de moradores

PrédioTotal de quartosPopulação média
teórica por dormitório
População média
real por dormitório
Total teórico de
moradores
Total real de
moradores
Diferença (%)
Zurick7221,311449534,38
Fausto
Guilherme
15021,1230016843,93
Dorian Jorge9020,951808652,50

Autor (2017)

Analisando os valores das diferenças percentuais referentes à população ideal e a população teórica observa-se que o número real de pessoas levantados na pesquisa de campo para cada prédio encontra-se bem abaixo do número teórico de moradores. No quadro 11 estão dispostos os valores utilizados para o dimensionamento dos reservatórios ideais e teóricos, o volume destes e a diferença percentual entre o reservatório ideal e o teórico. 

Comparativo entre o volume do reservatório ideal e teórico

PrédioQuantidade
de moradores
Consumo
de água (L/hab.dia)
Volume
do reservatório
Consumo de água (L/hab.dia)Volume do reservatórioVolume do reservatórioDiferença(%)
TeóricoRealTeóricoRealTeóricoRealDiferença(%)
Zurick14495200,00134,952880012752-55,72
Fausto
Guilherme
300168200,00171,606000028866-51,89
Dorian Jorge18086200,00167,213600014297-60,29

Autor (2017)

É possível observar, a partir do quadro 11 que tanto a quantidade real de moradores como o consumo diário de água real destes, encontram-se abaixo dos seus respectivos valores teóricos, contribuindo para que o volume calculados para os reservatórios ideais seja inferiores aos volumes dos reservatórios teóricos.

Análise Comparativa entre os reservatórios ideal e teórico

A partir dos dados levantados em campo e dos dados extraídos de literaturas é conveniente fazer uma análise comparativa com a finalidade de compreender a dimensão das diferenças entre os valores ideais e teóricos. A figura 23 apresenta por meio de um gráfico a comparação entre a população teórica e a população real, bem como a diferença percentual entre estes dois valores.

Comparação entre população ideal e teóricoComparação entre população ideal e teóricoAutor (2017)

Observa-se neste gráfico que a quantidade real de moradores de todas as  edificações estudadas é significativamente inferior a quantidade teórica de moradores, especialmente no prédio Dorian Jorge, onde a diferença entre os valores ideais e teóricos é superior a 50%. Apesar das diferenças percentuais entre as populações ideais e teóricas serem expressivas, tornando necessário a otimização do parâmetro “população”, a análise deste deve ser bastante criteriosa pois é evidente que a população de um edificação pode variar muito ao longo dos anos. A figura 24 aborda, através de um gráfico, a comparação entre a consumo per capita teórica e a consumo per capita real, bem como a diferença percentual entre eles.

Comparação entre consumo per capita ideal e teóricoComparação entre consumo per capita ideal e teóricoAutor (2017)

Semelhante à população, o consumo per capita real verificado em cada edificação foi inferior ao consumo teórico de 200 l/hab.dia. Através do gráfico observa-se também que as edificações com padrão mais elevado apresentam consumo por pessoa ao dia superior as edificações com padrão menor, corroborando o estudo bibliográfico que justifica a relevância da classe social para o estudo do padrão de consumo de uma edificação. 

O mesmo pode ser observado através da comparação entre prédios com medição de água individualizada e prédios com medição geral. Comparando o consumo per capita dos prédios Zurick e Fausto Guilherme, os quais possuem padrão econômico semelhante e método de medição diferente, verifica-se que o primeiro apresenta consumo de água inferior em aproximadamente 20%, devido a presença de medição individualizada de água. Reforçando o estudo teórico baseado na afirmação de que a medição individualizada de água é um parâmetro importante para promover a economia de água em uma edificação.

Na figura 25 é mostrado a comparação entre o volume do reservatório teórico e o volume do reservatório ideal referente ao volume de água realmente necessário para um dia de consumo do prédio, bem como as diferenças percentuais entre o valores ideais e teóricos.

Comparação entre volume do reservatório ideal e teóricoComparação entre volume do reservatório ideal e teóricoAutor

A diferença percentual entre os reservatórios ideais e teóricos mostrada no gráfico é bastante significativa. Os reservatórios ideais para os três prédios apresentaram volume inferior em mais de 50% do volume dos reservatórios teóricos. Este fato é devido ao menor número real de moradores, aliados à presença de medição individualizada de água ou à característica de padrão econômico inferior. 

cálculo das potências de Bombas IDEAL e TEÓRICA 

A bomba teórica refere-se àquela estabelecida para atender o reservatório dimensionado segundo os parâmetros estabelecidos em literatura. Ou seja, é a simulação do dimensionamento de  uma bomba que o projetista realizaria. Por outro lado, a bomba ideal é àquela mais otimizada possível, capaz de atender a demanda do prédio no período de estudo.

 Para cálculo da potência ideal e teórica de um mesmo prédio, fixando o valor do rendimento da bomba em 0,50 e a altura manométrica como sendo a altura do edifício somado as perdas de carga no sistema de recalque (20% da altura geométrica do edifício), apenas a vazão de descarga irá variar pois ela está diretamente relacionada ao volume dos reservatórios ideias e teóricos calculados anteriormente. O quadro 12 mostra todos os dados necessários para o calculo das bombas ideias e teóricas.

Dados para o dimensionamento das bombas ideais e teóricas

BOMBASDorian
Jorge Freire

Fausto GuilhermeZurick
TeóricaRealTeóricaRealTeórica Real Real
Consumo diário (L)360001427760000288662880012752
Altura
Manométrica
57,657,675,675,646,846,8
Descarga
mínima (L/h)
540021429000433043201913
Vazão de
descarga (L/h)
8000317313333641564002834
Vazão (m³/s)0,002220,000880,003700,001780,001780,00079
Potencia (kW)2,510,995,492,641,630,72
Diferença (%)60,3451,89
55,72

Autor (2017)

Como apresentado no quadro acima, a diferença percentual entre a potência ideal e a potência teórica para todos os prédios é superior a 50%. Inclusive, a diferença percentual entre os valores ideias e teóricos, tanto das bombas com dos reservatórios, mostrado no item anterior, coincidiram já que estes estão diretamente relacionados. Ou seja, à medida que ocorre a otimização do volume de um reservatório de um sistema predial, atrelado a ela surge a otimização da bomba necessária para a operação deste sistema. 

No quadro 13 estão elencados os valores de potências ideias e teóricas, o valor da tarifa cobrada pela COSERN (Companhia Energética do Rio Grande do Norte) para cada kW consumido, o consumo mensal de energia e o gasto mensal resultante deste consumo.

Consumo mensal de energia das bombas ideais e teóricas

Dorian Jorge FreireFausto GuilhermeZurick Zurick 
BombaTeóricaRealTeóricaRealTeórica Real
Potencia (kW)2,090,84,572,21,360,6
Potencia (cv)2,310,96,222,991,850,8
Tarifa (R$/kW)0,53990,53990,53990,53990,53990,5399
Consumo de
energia (kW)
33913474135622097
Gasto mensal
com energia
 R$                     207,43 R$        
82,26
 R$               453,75 R$       
218,30
 R$             134,83 R$         
59,70

Autor (2017)

A partir do quadro 13 é possível concluir que economia em decorrência da utilização das bombas ideias é bastante significativa, superior a 50%. Especificamente do residencial Dorian Jorge Freire a economia com energia observada chega a 60%. O quadro 14 apresenta a economia dos gastos mensal e anual com energia a partir do emprego das bombas ideias.

Economia mensal e anual em decorrência da utilização das bombas ideais

Prédio
Economia anualEconomia anual
TeóricaRealReal  
Zurick134,8359,70 R$         
75,13
 R$       
901,53
Fausto
Guilherme
453,75218,30 R$       
235,45
 R$   
2.825,42
Dorian Jorge207,4382,26 R$       
125,17
 R$   
1.501,99

Autor (2017)

Análise Comparativa entre as bombas IDEAL e TEÓRICA 

A partir do dimensionamento das bombas ideias e teóricas é possível analisar a redução no valor da potência da bomba em em decorrência da redução do volume útil do reservatório e, consequentemente, a redução do consumo de energia. A figura 26 apresenta a potência consumida por cada bomba, e a diferença percentual entre a potência das bombas ideais e teóricas.

Comparação entre potência das bombas ideais e teóricasComparação entre potência das bombas ideais e teóricasAutor (2017)

Para todas as edificações a potência das bombas ideais são inferiores em mais de 50% se comparadas aos seus respectivos valores teóricos. A partir desta análise comparativa, ratifica-se a informação de que o bombeamento de menor volume de água requer uma menor potência da bomba. A figura 27 mostra o consumo mensal de energia elétrica das bombas ideais e das bombas teóricas, e a diferença percentual entre estes valores.

Consumo de energia das bombas ideais e teóricasConsumo de energia das bombas ideais e teóricasAutor (2017)

Como observado da figura 27, a diferença percentual entre o consumo das bombas ideais e teóricas é exatamente igual a diferença percentual entre as potências mostrada na figura 26, já que o seu consumo enérgico está estreitamente relacionado a potência dissipada por ela. A figura 28 apresenta o custo com energia das bombas ideias e teóricas, e a diferença percentual entre eles.

Custo mensal decorrente da utilização das bombas ideais e teóricasCusto mensal decorrente da utilização das bombas ideais e teóricasAutor (2017)

A diferença percentual dos custos mensais em consequência da operação das bombas ideais, superior a 50%, também coincidiu com os valores observados nas figuras 26 e 27. A figura 29 mostra a economia mensal e anual obtida por meio da utilização das bombas ideais em cada edificação.

Economia mensal e anual por meio da utilização das bombas ideaisEconomia mensal e anual por meio da utilização das bombas ideaisAutor (2017)

A economia alcançada por meio da operação das bombas ideias é bastante representativa, especialmente observada a longo prazo como mostrado na figura 29. 

Conclusões e Recomendações

A partir da análise das três edificações estudadas neste trabalho constatou-se a ocorrência de um superdimensionamento do volume útil dos reservatórios teóricos, uma vez que o seu valor era superior em mais de 50% ao valor do volume útil dos reservatórios ideais. Esta diferença se deu pela estimativa da população e do consumo per capita. Desta forma, o estudo da otimização do volume útil de reservatórios deve partir destes dois parâmetros. 

O parâmetro “população” deve ser revisto com muita cautela. Apesar da população real ser inferior a população teórica nos três edifícios estudados aqui, o universo estatistifico analisado não é suficiente para afirmar que em todos os casos este fato ocorrerá. Além  disto,  a população de uma edificação é um parâmetro bastante flexível, podendo variar com muita frequência. Dormitórios que outrora não estavam ocupados poderão se tornar a medida que a família vai aumento.

No parâmetro “Consumo per capita” é fundamental a investigação de características e peculiaridades de cada prédio que possam influenciar no consumo de água. As quatro características apresentadas neste trabalho, medição individualizada, classe econômica, dispositivos economizadores, utilização de água da chuva e reúso de água cinza, são fundamentais para a obtenção de um reservatório de água mais otimizado, podendo ser utilizadas para obtenção de parâmetros que minimizem os desperdícios  causados pelos superdimensionamentos.

Por meio da análise dos resultados de consumo real, obtidos a partir da pesquisa de campo, constatou-se uma correlação entre o consumo da população e a classe econômica, e entre o consumo da população e a presença de hidrômetros individualizados. Edifício com padrão alto apresentou consumo maior que edifício com padrão elevado. Da mesma forma, uma edificação com sistema de medição individualizada apresentou consumo menor que edificação com apenas o medidor global.

Neste trabalho o sistema de reúso de água cinza e sistema de aproveitamento de água da chuva foram considerados como características significativas para a obtenção de um volume de reservatório mais otimizado, uma vez que este aliviará a demanda por água potável e consequentemente o volume a ser reservado. Este alívio de demanda ocorre pela obrigatoriedade de reservação deste água em reservatório independente ao reservatório de água potável. 

Como já mencionado, não foram estudadas edificações com aproveitamento de água da chuva e reúso de água cinza devido a dificuldade de encontrar edificações com estes sistemas em Mossoró. Provavelmente, este fato está relacionado ao custo alto de implantação e manutenção, e o à necessidade de regularidade de chuvas, no caso do sistema de aproveitamento de águas pluviais.

A premissa referente a este trabalho se mostrou plausível, uma vez que devido a não consideração das diferentes características das edificações na literatura, as quais influenciam no consumo de água, provocou o superdimensionamento dos reservatório teóricos.

Tendo em vista que o dimensionamento do volume útil do reservatório influirá em diversos outros sistema de um empreendimento como,  estruturas, sistema de recalque, tubulações e, além disto, a economia com água e com energia, devido a bomba. Diante desta ampla possibilidade de otimização dos sistemas de um empreendimento a partir da otimização do volume útil do reservatório, cabe ao projetista fazer uma análise das características da edificação na busca de parâmetros que induzam a projetos mais otimizados. 

Uma análise mais ampla, considerando uma amostra mais representativa de edificações, deve ser feita com o intuito de encontrar tais parâmetros para atomização de reservatórios. Uma reavaliação da norma 5626 e, consequentemente, das literaturas deveria ser feita de modo a considerar diferentes características de edificações.

feito

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