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AVALIAÇÃO ECONÔMICA DOS SISTEMAS DE REÚSO DE ÁGUA EM EMPREENDIMENTOS IMOBILIÁRIOS

José Carlos Mierzwa (1) Professor Pesquisador do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária Universidade de São Paulo - EPUSP. Coordenador de Projetos do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água – CIRRA. Ivanildo Hespanhol Professor Titular do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - EPUSP. Diretor do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água - CIRRA Beatriz Vilella Benitez Codas Mestre em Engenharia Hidráulica e Sanitária pela Escola Politécnica – USP. 1996 a 2001. Licenciatura em Matemática Plena pelas Faculdades Associadas Ipiranga – FAI, 1997 a 1999. Engenheira Civil pela Universidade Mackenzie. 1990 a 1994. Professora das disciplinas Hidráulica, Projetos e Calculo Diferencial e Integral, do curso de Engenharia Ambiental. Sócia-diretora da GEASANEVITA Engenharia Ltda.. José Orlando Paludetto Silva Doutorando em Engenharia Hidráulica e Sanitária pela Escola Politécnica – USP desde 2004. Mestre em Engenharia Hidráulica e Sanitária pela Escola Politécnica – USP. 1997 a 2002. Engenheiro Químico pela Universidade Mackenzie. 1990 a 1994. Sócio-diretor da GEASANEVITA Engenharia Ltda.. Ricardo Lazzari Mendes Doutorando em Engenharia Hidráulica e Sanitária pela Escola Politécnica – USP. Desde 2005. Mestre em Engenharia Hidráulica e Sanitária pela Escola Politécnica – USP. 1997 a 2001. Engenheiro Civil pela Universidade de São Paulo. 1992 a 1996. Professor dos cursos de Engenharia Ambiental (Oswaldo Cruz) e Civil (Unicastelo). Sócio-diretor da GEASANEVITA Engenharia Ltda.

Dirección (1): Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica – USP. Av. Prof. Almeida Prado, 83 – Butantã – São Paulo/SP, CEP – 05508-900 – Brasil - Telefone: (+55) 011 3091-5329 / (+55) 011 3039-3283 – Fax: (+55) 011 3091-5423 - e-Mail: mierzwa@usp.br RESUMO O setor imobiliário é crescente com novos empreendimentos que surgem a todo o momento. Estes empreendimentos podem ser verticais: como edifícios, e horizontais: no caso de loteamentos. Para ambos os casos, a infra-estrutura de saneamento existente ou não atende a demanda satisfatoriamente ou apresentam um alto custo de tarifas. Como alternativa a esta condição surgem as propostas de reutilização dos efluentes com tratamentos próprios. O presente trabalho apresenta alternativas de tratamento dos efluentes no próprio empreendimento, com possibilidade de reúso de água cinza ou esgoto sanitário nos diversos pontos de utilização conforme as exigências de qualidade. Para cada uma dessas alternativas são comparados os custos de investimentos, as tarifas da concessionária e a tarifa de operação e manutenção própria do empreendimento. Em todos os casos, os resultados indicam economias significativas dos sistemas com reúso em termos de contas mensais e tempo de retorno de investimento, que variou entre 1 a 2 anos, além do benefício ambiental proporcionado pela prática do reúso. PALAVRAS CHAVE: reúso, empreendimento imobiliário, água cinza, estudo econômico, uso racional da água

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INTRODUÇÃO

O Brasil possui um quadro atual no setor de saneamento básico de falta de investimentos suficientes para o atendimento adequado da população. Os municípios e, até mesmo, os estados não apresentam condições de atender as demandas exigidas pelos novos empreendimentos imobiliários. Em grandes centros urbanos, os empreendimentos imobiliários podem ser verticais: como edifícios, e horizontais: no caso de loteamentos com residências unifamiliares. Empreendimentos imobiliários horizontais vêm atender uma necessidade de moradia, lazer e convivência com segurança. Já os verticais, em geral, localizam-se nas áreas centrais dos municípios trazendo novos usos e serviços, como, por exemplo, os centros de lazer, piscinas e quadras esportivas, entre outros r têm uma característica peculiar pois apresentam um alto consumo de água e geração de efluentes. Comparando a situação atual do saneamento com a velocidade de implantação desses novos empreendimentos, chegamos a condições críticas para o atendimento dos serviços de saneamento pelas concessionárias locais. Diante desse cenário, os empreendimentos têm que se adequar, muitas vezes, estudando alternativas de sistemas de água e esgoto. Nesse momento, avalia-se a prática do reúso de água a partir de efluentes tratados, para reduzir a demanda de água e o lançamento de esgotos para o ambiente. Com base na estratégia definida para tratamento e distribuição de água e coleta e tratamento de esgotos, é usual que o empreendedor faça o investimento necessário para implantação do sistema doando-o para ser operado pela concessionária local. A partir da doação a concessionária passa a cobrar tarifas de água e esgoto dos proprietários. Esta sistemática começa a ser reavaliada pelos empreendedores, considerando a opção dos futuros proprietários serem responsáveis pela operação destes sistemas. Além das questões tarifárias, as concessionárias nem sempre tem capacitação técnica e disponibilidade de pessoal para operar esses novos sistemas de tratamento para garantia da qualidade de tratamento para o reúso. Esse estudo foi desenvolvido para subsidiar a tomada de decisão sobre a transferência ou não dos sistemas de tratamento de água e esgotos em empreendimentos imobiliários, para as concessionárias, sendo baseado na experiência de projetos desenvolvidos no setor e informações de literatura. Para isso, foram caracterizados dois tipos de empreendimentos, horizontal e vertical, e para cada um deles foram estudadas opções de tratamento, disposição e reúso dos efluentes com seus custos de investimento e operação.

OBJETIVO O objetivo desse estudo é apresentar as informações necessárias para a comparação de três hipóteses de soluções para os sistemas de saneamento (água e esgoto) de dois tipos de empreendimentos, horizontal e vertical, considerando os valores de vazão, a parcela das vazões de reúso e um estudo econômico comparativo de custos. VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO O empreendimento horizontal possui 2.690 lotes de aproximadamente 300 m2, sendo considerados 4 habitantes por residência. O empreendimento vertical possui 145 unidades de aproximadamente 100 m2, sendo considerado 4 habitantes por apartamento. O cálculo da população de projeto está apresentado na Tabela 1. Para a composição dos consumos per capta de cada uso, foram utilizadas vazões unitárias de usos por aparelhos hidro-sanitários e feitas às composições necessárias baseados nas utilizações usuais de cada aparelho. Após a composição dos consumos e freqüências foi possível obter a estimativa

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do uso diário de água por atividade. As Tabelas 2 e 3 apresentam os diferentes usos e freqüências em residências de empreendimentos horizontal e vertical. Tabela 1 – População de projeto

Empreendimento Nº de unidade Hab. por unidade Nº de Habitantes Horizontal 2.690 4 10.760

Vertical 146 4 582 Tabela 2 – Composição de Consumos Empreendimento Horizontal

Uso Freqüência Consumo específico

Consumo diário por lote (l/dia)

Distribuição (%)

Bacia sanitária 4 vezes/d.hab. 6 L/uso 258.240 7% Banho (ducha) 10 min/d.hab 18 L/min 1.936.800 55% Lavatório 5 min/d.hab 10 L/min 538.000 15% Cozinha (pia) 15 min/dia 8 L/min 322.800 9% Outros usos 15 min/dia 8 L/min 322.800 9% Irrigação 2 L/m2 150 m2 115.286 3%

Total 3.493.926 100% Tabela 3 – Composição de Consumos Empreendimento Vertical

Uso Freqüência Consumo específico

Consumo diário por lote (l/dia)

Distribuição (%)

Bacia sanitária 4 vezes/d.hab. 6 L/uso 14.016 8% Banho (ducha) 10 min/d.hab 18 L/min 105.120 61% Lavatório 5 min/d.hab 10 L/min 29.200 17% Cozinha (pia) 15 min/dia 8 L/min 17.520 10% Outros usos 5 min/dia 8 L/min 5.840 3% Irrigação 2 L/m2 450 m2 129 0%

Total 171.825 100% Verifica-se que a distribuição de consumos para os dois tipos de empreendimentos é semelhante, considerando ambos de alto padrão e com maior emprego de irrigação e outros usos no empreendimento horizontal. O consumo unitário do empreendimento horizontal é de 325 L/hab.dia e o empreendimento vertical o consumo é de 294 L/hab.dia. Baseado nos consumos unitários por aparelhos hidro-sanitários, foi possível calcular as vazões de água potável, não potável, esgoto bruto e água cinza. Os consumos de água potável são sempre abastecidos pela estação de tratamento de água ou poços. Nesse estudo foi considerada a rede pública da concessionária local para abastecimento. Como consumos potáveis foram considerados os chuveiros, misturador de cozinha e de banheiro. Os consumos não potáveis são os abastecidos com água de reúso proveniente dos tratamentos dos efluentes. Foram considerados como consumos não potáveis aqueles provenientes do vaso sanitário, irrigação e outros usos como lavagem de piso. No estudo das alternativas de tratamento para reúso foram estudadas duas opções: tratamento da água cinza e do esgoto bruto. Água cinza é o efluente que não possui contribuição da bacia sanitária, ou seja, o esgoto gerado pelo uso de banheiras, chuveiros, lavatórios, máquinas de lavar roupa e pias de cozinha. Mesmo tendo baixa carga orgânica, deve-se considerar que a água cinza contenha diversas contaminações pela grande utilização de uso dos aparelhos hidro-sanitários. Portanto, na alternativa de aproveitamento da água cinza, haverá também uma estação de tratamento desse efluente.

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Já o esgoto bruto é aquele proveniente especificamente dos vasos sanitários, concluindo como vazões finais de dimensionamento, os valores apresentados no Tabela 4. Tabela 4 – Vazões de dimensionamento (L/dia)

Consumos Geração de efluentes Usos Vazão de

abastecimento Potável Não potável Vazão de esgoto Água cinza Esgoto

bruto Vertical 171.825 151.840 19.985 137.460 118.215 19.244 Horizontal 3.493.926 2.797.600 696.326 2.810.801 2.417.289 393.512

CARACTERIZAÇÃO DAS OPÇÕES Para o desenvolvimento dos estudos de avaliação econômica dos sistemas, foram escolhidos dois empreendimentos, um horizontal e outro vertical, como modelo. Para cada um deles são apresentadas na Tabela 5 as opções estudadas. Tabela 5 – Opções Estudadas

Empreendimento Opção

1 - Sem reúso Lançamento de todos efluentes na rede da concessionária

2 - Sem reúso Com ETE e lançamento de todos efluentes no corpo receptor

Horizontal

3 - Com reúso Com ETE e lançamento no corpo receptor

1 - Sem reúso Lançamento de todos efluentes na rede da concessionária Vertical

2 - Com reúso Reúso de água cinza e lançamento de esgoto na rede da concessionária

Para o Empreendimento Horizontal foram estudadas 3 alternativas:

• Empreendimento Horizontal - Opção 1: o empreendimento entra apenas com a infra-estrutura de distribuição de água e coleta de esgoto e faz a doação total para a concessionária, pagando tarifa local (Figura 1). Sabe-se que a vazão de água não é a mesma de esgoto lançado, porém as concessionárias cobram como se fosse. Nessa opção também está contemplada a situação do empreendimento construir a ETE e doar para Concessionária e os proprietários deverão pagar tarifa local.

Figura 1: Fluxograma para o Empreendimento Horizontal - Opção 1

• Empreendimento Horizontal - Opção 2: O empreendimento entra com a infra-estrutura de distribuição de água e coleta de esgoto e constrói a Estação de Tratamento de Águas Cinza (ETAC), conforme ilustra a Figura 2. A infra-estrutura de água e esgoto tem que ser dobrada, pois será construída uma linha dupla de água uma potável e outra de reúso, e as

Concessionária Água Esgoto

3.494 m3/dia 3,494 m3/dia

Empreendimento Vertical Opção 1

Concessionária

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redes de esgoto serão duplas, uma para esgoto bruto e outra para água cinza, além de reservatórios e elevatórias de reúso. A ETAC tratará a água cinza. Nessa alternativa o valor a ser pago é a tarifa de água potável para concessionária, a tarifa com vazão diferenciada para esgoto bruto e o custo de operação da ETAC. O excedente da água cinza será lançado no corpo receptor sem custo adicional. Para podermos comparar nos custo de operação da ETAC foi transformado em tarifa.

Figura 2: Fluxograma para o Empreendimento Horizontal - Opção 2

• Empreendimento Horizontal - Opção 3: O empreendimento entra com a infra-estrutura de distribuição de água e coleta de esgoto e constrói a ETE. A infra-estrutura de água terá que ser dobrada, pois haverá uma rede de água potável e outra rede de água de reúso, a rede de esgoto será simples. Nesse caso a opção é pagar apenas a água potável da concessionária, tratar o efluente no empreendimento e lançar em corpo d’água apenas o excedente do reúso. São necessárias para a implantação do sistema de reúso mais obras de infra-estrutura como rede específica, reservatórios, entre outros. Nessa alternativa o valor a ser pago é a tarifa de água para concessionária, porém com uma vazão muito reduzida e o custo de operação da ETE. Para que o efluente possa ser reusado o nível de tratamento aumenta, aumentando o custo operacional. Para efetuar as comparações, os custos de operação da ETE foram transformados em tarifa.

Figura 3: Fluxograma para o Empreendimento Horizontal - Opção 3 Para o Empreendimento Vertical foram estudadas 2 alternativas:

• Empreendimento Vertical - Opção 1: O empreendimento apenas faz as interligações necessárias de água e esgoto na concessionária local e paga tarifa local. Sabe-se que a vazão de água não e a mesma de esgoto lançado, porém a concessionária cobra igual, por isso simularemos está condição.

2.798 m3/dia Concessionária

Corpo Receptor

Água Potável Esgoto Bruto

Água Reúso Água Cinza

393 m3/dia

696 m3/dia 2.417m3/dia 1.721 m3/dia

Empreendimento Horizontal Opção 2

Esgoto Tratado ETEAC

Concessionária

2.798 m3/dia Concessionária

Corpo Receptor

Água Potável

Esgoto Água Reúso

696 m3/dia 2.811 m3/dia 2.114 m3/dia

Empreendimento Horizontal Opção 3

Esgoto Tratado ETE

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Figura 4: Fluxograma para o Empreendimento Vertical - Opção 1

• Empreendimento Vertical - Opção 2: O empreendimento implanta sua rede hidráulica

predial separando a água cinza proveniente de pias e chuveiros, separada da rede que capta os efluentes dos sanitários. A alimentação dos sanitários também será separada para recebimento de água cinza. Essa alternativa prevê um tratamento para a água cinza e o reúso dessa água para os sanitários. Nessa alternativa a economia será na compra da água que diminuirá o consumo, e continuará pagando os efluentes dos sanitários que continuarão sendo lançados na rede.

Figura 5: Fluxograma para o Empreendimento Vertical - Opção 2 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Foi realizado um estudo econômico para cada uma das opções dos empreendimentos, visando a comparação entre a alternativa normalmente utilizada com os serviços da concessionária local e a de reúso de efluentes. A alternativa de reúso minimiza a necessidade de água bruta e o lançamento de efluentes. Na Tabela 6 são apresentados os custos de investimento necessário para cada alternativa. As estações de tratamento de efluente consideradas neste estudo possuem processos similares, sendo que as estações para água cinza possuem custos um pouco inferiores às estações de esgoto bruto devido à carga orgânica menor. A infra-estrutura necessária para a implantação de reúso inclui a rede dupla de abastecimento, necessária para a água não potável, e a coleta separada da água cinza, incluindo as unidades complementares de bombeamento e reservação da água de reúso. Na comparação entre as alternativas foram calculadas, também, as tarifas para o tratamento dos esgotos em cada uma das opções Nesse cálculo foram avaliados os custos operacionais e de manutenção das estações. O modelo de cálculo considera os custos de energia elétrica, mão de obra, produtos químicos, disposição de lodo e manutenção.

Concessionária

Concessionária Água Esgoto

172 m3/dia 172 m3/dia

Empreendimento Vertical Opção 1

152 m3/dia Concessionária

Concessionária

Água Potável Esgoto Bruto

Água Reúso Água Cinza

19 m3/dia

20 m3/dia 118 m3/dia 98 m3/dia

Empreendimento Vertical Opção 2

Esgoto Tratado ETAC

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Tabela 6 – Valores de investimentos (R$) Alternativa ETE Infra-estrutura Total

Vertical Opção 1 - Concessionária Opção 2 - ETAC 93.000,00 74.110,00 167.110,00 Horizontal Opção 1 - Concessionária Opção 2 - ETAC 1.072.213,00 2.131.903,00 3.204.116,00 Opção 3 - ETE bruto 4.328.114,00 1.474.150,00 5.802.264,00

Para os valores da concessionária foram utilizadas as tarifas da cidade de São Paulo e escolhida a faixa de consumo de cada empreendimento. Finalmente é apresentado, na Tabela 7, o custo operacional de cada opção, variando-se as vazões e tarifas. Cabe ressaltar que a vazão de esgoto é tarifada em relação à vazão da água que é medida, sendo considerada a mesma. No caso de tratamento de efluentes no local poderá ser feita uma negociação com a concessionária para o pagamento diferenciado. Tabela 7 – Custo operacional de cada opção

Sistema Qágua (m3/dia)

Tarifa (R$/m3)

Q esgoto (m3/dia)

Tarifa (R$/m3)

Q ETE (m3/dia)

Tarifa (R$/m3)

Custo Operacional

(R$/ano) Vertical

Opção 1 5.155 4,13 5.155 4,13 - - 510.938,00Opção 2 4.555 4,13 2.947 4,13 600 0,77 377.322,00

Horizontal Opção 1 104.818 3,75 104.818 3,75 - - 9.433.599,00Opção 2 83.928 3,75 11.805 3,75 20.890 0,46 7.669.924,00Opção 3 83.928 3,75 - - 84.324 0,40 4.186.012,00

Analisando-se o investimento versos o custo operacional, foram comparadas as opções com objetivo de determinar o tempo de retorno do investimento. No empreendimento vertical, foram comparadas as opções 1 e 2. A primeira não tem custo de investimento enquanto a segunda possui um custo operacional mais baixo. Na Tabela 8 está apresentado o cálculo do retorno de investimento, considerando a relação direta entre os custos de investimento e o custo operacional anual. Tabela 8 - Tempo de retorno de investimento Empreendimento Vertical Estimativa de retorno Opção 1 Opção 2 Investimento - 167.110,00 Operação 510.938,00 377.322,00 Total 510.938,00 544.432,00

1,25 anos Tempo de Retorno 15,01 meses Para o empreendimento horizontal foram feitas duas análises. A opção 1 é comparada com a opção 2 e com a opção 3. O investimento da opção 2 é menor que o investimento da opção 3, porém o custo operacional da opção 3 é inferior a todas. Nas Tabelas 9 e 10, estão apresentados os comparativos entre as opções estudadas.

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Tabela 9 - Tempo de retorno de investimento Empreendimento Horizontal Estimativa de retorno Opção 1 Opção 2 Investimento - 3.204.116,00 Operação 9.433.599,00 7.669.924,00 Total 9.433.599,00 10.874.040,00

1,82 anos Tempo de Retorno 21,80 meses

Tabela 10 - Tempo de retorno de investimento Empreendimento Horizontal Estimativa de retorno Opção 1 Opção 3 Investimento - 5.802.264,00Operação 9.433.599,00 4.186.012,00 Total 9.433.599,00 9.988.276,00

1,11 Anos Tempo de Retorno 13,27 Meses CONCLUSÕES Na apresentação dos consumos nos dois tipos de empreendimentos, verifica-se um consumo per capta maior nos horizontais devido à irrigação. Na tabela de vazões potáveis e não potáveis esse maior consumo na irrigação dos empreendimentos horizontais se reflete num maior potencial de reúso da água, cerca de 20%, se comparado aos 12% do empreendimento vertical. Considerando a estação de tratamento e infra-estrutura necessária para adequação das instalações, o custo das instalações tratamento e reúso de água cinza é 45% maior que a infra-estrutura necessária para tratamento do esgoto bruto, devido ao fato de serem instalações duplas de abastecimento e coleta. A infra-estrutura é mais cara nos empreendimentos horizontais devido a maior extensão das redes, diferente dos empreendimentos verticais. Em relação as ETE, foi comparado o mesmo processo havendo uma economia na escala. As estações para água cinza têm um processo mais simplificado que as estações para esgoto, porém, quando considerado o tratamento de todos os efluentes como esgoto, o custo volumétrico unitário é reduzido. Na comparação da tarifas unitária, verifica-se o valor do custo operacional na estação própria é inferior à tarifa cobrada pela concessionária. Além disso, no caso de reúso, a vazão a ser paga com tarifas de concessionárias são menores. No cálculo do custo operacional, as alternativas com tarifas exclusivas das concessionárias resultaram em custos mais elevados que as alternativas com tarifas relativas as operações das estações próprias. No estudo econômico avaliou-se o custo operacional versos o investimento necessário para cada uma das alternativas. As alternativas com investimentos maiores apresentam custos operacionais menores. Cabe salientar que o estudo econômico aqui apresentado é orientativo, cabendo a cada caso particular um estudo detalhado das taxas de juros, financiamentos disponíveis e potencial de investimento de cada empreendedor. Em todos os casos, os resultados indicam economias significativas dos sistemas com reúso em termos de contas mensais, retorno do investimento inferior a 2 anos, além do fato de preservação do meio ambiente proporcionado pela prática do reúso. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. MIERZWA, J.C; HESPANHOL, I. Água na Industria – Uso Racional e Reúso. Oficina de Textos:

São Paulo, 2005. 144 p. 2. PIO, A.A.B.; DOMINGUES, A.F.; SARROUF, L.; PINA, R.S.; GUSMAN Jr., U. (Coordenadores)

Conservação e Reúso da Água em Edificações. ANA; SAS/ANA; FIESP; SindusCon-SP; COMASP. São Paulo, 2005. 150 p.

3. USEPA. Guidelines for Water Reuse. United State Environmental Protection Agency. EPA/625/R-04/108, September 2004. Disponível em http://www.epa.gov/nrmrl/pubs/625r04108/625r04108.pdf.