Desenvolvimento do Sistema de Informações Geográficas (SIG) em projetos de uso racional de água em plantas industriais.

Danilo VIEIRA (1) Eng. °Ambiental FTC 2009, Pesquisador Junior da TECLIM. Tiago BATISTA Graduando do curso de Geografia da Universidade Católica de Salvador. Pesquisador estagiário da TECLIM. Asher KIPERSTOK Eng.º Civil, Technion, 1974; Mestrado em Engenharia Química, UMIST, Inglaterra, 1994; Doutorado em Engenharia Química, UMIST, 1999; Professor do Programa em Engenharia Industrial da Escola Politecnica da UFBA. Coordenador da Rede de Tecnologia Limpa TECLIM. Karla Patricia OLIVEIRA-ESQUERRE. Eng.a Química, UFAL, 1998; Mestrado em Engenharia Química, UNICAMP, 2000: Doutorado em Engenharia Química, UNICAMP, 2003; pós-doutorado em Engenharia Sócio-Ambiental, University of Hokkaido, Japão, 2005. Professora do Programa em Engenharia Industrial da Escola Politecnica da UFBA Ricardo KALID Eng.º Químico, UFBA, 1988; Mestrado em Engenharia Quimica, UFBA, 1991; Doutorado em Engenharia Química, USP, 1999; Professor do Programa em Engenharia Industrial da Escola Politécnica da UFBA. Pesquisador Sênior do TECLIM. Endereço(1): Rua Aristides Novis,02; Federação – Salvador – BA – Brasil – CEP: 40210-6300– Tel: +55(71)3283- 9892 – e-mail: dsvl85@gmail.com

RESUMO

A utilização do uso da água em unidades industriais é de fundamental importância para sua produtividade. A maneira como ela vem sendo utilizada e seu desperdício, bem como a geração de efluentes, passou a ser tratado como prioridade por parte das indústrias, na tentativa de reutilizá-la e minimizar os efluentes lançados em corpos receptores. É nesse sentido que a técnica do geoprocessamento aparece para agilizar os estudos através de ferramentas de um Sistema de Informações Geográficas (SIG), dando suporte para criação de oportunidades para uso mais racional da água em plantas industriais. O geoprocessamento é uma ferramenta de trabalho atuante em diversas profissões, realizando análises complexas do espaço e fornecendo um banco de dados especifico com informações precisas sobre os estudos desenvolvidos, unindo informações espaciais e alfanuméricas, todas elas georreferenciadas. Esse método permite um melhor detalhamento das informações pretendidas, representando espacialmente a área industrial em estudo, focando para as correntes de produção e de geração de efluentes nas unidades industriais. A técnica do geoprocesssamento atuou no intuito de responder de forma mais rápida e confiável às demandas dos projetos de reuso, reciclo e de eco-eficientização das operações no ambiente de chão-de-fábrica, alémdisso, permite o mapeamento de futuras instalações nas indústrias. Portanto o SIG se apresenta como importante instrumento de gestão de águas e efluentes.

PALAVRAS-CHAVE: Geoprocessamento, SIG, GIS, banco de dados, tecnologia limpa, produção limpa, água e indústria. SITUAÇÃO PROBLEMA

Em um país como o Brasil, com dimensão continental e com carência de informações adequadas para tomadas de decisões sobre os diversos problemas estruturais, a técnica do geoprocessamento apresenta um enorme potencial tecnológico para aquisição de conhecimentos também em níveis locais, os inserindo num contexto definido pelo tipo de trabalho proposto.

O intenso uso da água em unidades industriais e a continua geração de efluentes, agride diretamente o meio ambiente, e conseqüentemente a produção industrial. A forma como essa água é utilizada e a falta de monitoramento do seu uso passou a ser prioridade nos estudos industriais, na tentativa de maximizar a produtividade com a otimização do uso da água e a minimização de efluentes. A geração de efluentes, vazamentos não localizados e monitorados, quantidade de água necessária para determinada unidade produtiva, conhecimento sobre áreas de acúmulos de água na área industrial, distancia entre equipamentos, a falta ou monitoração dos medidores de vazão, também se apresentam como desafios a serem superados com o apoio de tecnologias que auxiliam na elaboração de projetos. A realização de um projeto que se comprometa com a otimização do uso da água em indústrias, apresentando também um aplicativo SIG capaz de representar espacialmente a área estudada, identificando as fontes produtoras e consumidoras de água e auxiliando as outras atividades proposta para os estudos, são encaradas como os principais problemas a serem solucionados. São atividades que incluem a capacitação permanente dos funcionários, através dos conceitos de Produção Limpa e a construção e implantação do Balanço Hídrico e de um Banco de Idéias digital, considerando aspectos culturais, ambientais e econômicos na avaliação do potencial/ dificuldade de uma oportunidade. Um sistema de Informação Geográfica (SIG) difere dos demais sistemas pela sua capacidade de estabelecer relações espaciais entre elementos gráficos e alfanuméricos. O usuário é capaz de procurar informações e associá-las às entidades gráficas e vice- versa. Para que o SIG cumpra suas finalidades, há a necessidade de dados. A aquisição de dados em um SIG deve partir de uma definição clara dos parâmetros, indicadores e variáveis, que serão necessários ao projeto a ser implementado. SOLUÇÃO TÉCNICA DESENVOLVIDA

A construção da plataforma de sistema de informação geográfica no processo de reuso da água em indústrias é organizada em três etapas: Representação espacial; Inserção da empresa no ciclo hídrico regional e a criação de banco de dados. Foi adotada uma representação vetorial do espaço industrial, onde as unidades espaciais são definidas como trechos que envolvem fluxos de águas, cuja configuração é delimitada pelos equipamentos e construções em função dos pontos onde existem possibilidades de alterações quanto ao reuso da água decorrentes da configuração física do espaço (CARVALHO, 2009). Os dados vetoriais georreferenciados são representados por pontos que estão associados a um sistema de coordenadas geográficas métrico (x, y) - UTM, utilizando o DATUM SAD 69 para vetorização, onde uma seqüência de pontos representa uma linha e que a primeira e ultima coordenada são iguais, definindo um polígono. Cada elemento tem uma representação gráfica que pode ser: pontos que podem representar poços ou medidores; linhas que podem representar caminhos e linhas de água; polígonos que podem representar limites, edificações e equipamentos, bem como a área verde remanescente. As correntes dos estudos do BH desenvolvido nas unidades de produção foram todas cadastradas, inserindo informações prioritárias desse estudo num banco de dados criado para ser constantemente atualizado, acompanhando a dinâmica da produção. Os cadastros das correntes e medidores que não haviam sido antes cadastrados foram feitos com o auxilio de GPS, em campo, configurado para UTM e SAD 69 zona 24 S. Todas as informações coletadas e obtidas foram georreferenciadas e combinadas com outras informações pertinentes ao estudo do Balanço Hídrico, criando um Banco de Dados proposto para ser constantemente atualizado. Aliado a essas informações, foram cruzadas com informações das características hidrológicas da região, inserindo-as num contexto real. 1ª Etapa

A primeira etapa refere-se à reprodução do espaço geográfico a ser analisado por uma representação cartográfica onde o SIG irá ditar procedimentos e especificações técnicas para analise. A representação do ambiente industrial necessita ser dividido em três partes: levantamento de plantas cartográficas, área global e unidades produtivas. Cada uma dessas etapas tem processos e objetivos de estudo a fim de refletir tanto as características do ambiente, quanto os aspectos envolvidos no conhecimento ambiental da área. O primeiro passo é

conhecer o objeto em estudo através de materiais analógicos e digitais da área de interesse, tal como plantas e mapas, que definirão as áreas e subáreas para confecção dos balanços hídricos global e por áreas. A plataforma criada deve conter uma projeção cartográfica, estabelecida no início dos processamentos. O segundo passo é confeccionar a área global onde a imagem terá que ser digitalizada e depois vetorizada. A digitalização da fotografia foi oriunda de um levantamento aerofotogramétrico realizado sobre a região. Esta foi georreferenciada a partir dos dados de coordenadas obtidos em uma imagem do Satélite IKONOS e confirmação em campo com GPS. A vetorização dessa área aconteceu utilizando como base o plano diretor da região, que já em forma de vetores apenas precisou ser georreferenciado. Os objetos vetorizados são aqueles de uso comum para toda indústria, como: ruas, limites, talude e áreas entornam da unidade (LTC,) O terceiro passo é confeccionar as unidades produtivas. Já com a imagem de toda área digitalizada, o necessário foi vetorizar e detalhar todas as subáreas. Nesse caso os objetos vetorizados são aqueles de uso especifico de cada unidade, como: equipamentos e edificações. Os resultados são vistos na Figura 2. 2ª Etapa

A segunda etapa refere-se à Inserção da empresa no ciclo hídrico regional que fornece informações específicas, como as fontes fornecedoras de água (por exemplo: rios, lagoas, poços e mar) e os sistemas de disposição de efluentes, os quais são representados no SIG visando à definição de estratégias eficientes para aplicação das oportunidades de reuso/reciclo de água. Um banco de dados é elaborado no Excel e após compilação, tratamento e análise dos dados, é criado um caminho de comunicação entre o banco e a interface espacial do software do SIG que será discutido a diante. Para a realização desta etapa foi necessário buscar outros materiais da área de interesse (plantas e mapas) mais especificas sobre os recursos hídricos. Inicialmente trabalhou-se com um shapefile criado no ArcGIS (bases cartográficas) onde continha informações relacionadas à gestão dos recursos hídricos no estado da Bahia como: isoietas hidrografia, territórios de Identidade Imagem, dados de monitoramento de estações fluviométricas, pluviométricas e climatológicas, além de outorgas – superficial e subterrânea . Abaixo segue a figura 1, destacando a área industrial em estudo, um ponto de coleta determinado e um dos rios envolvidos no processo de produção industrial.

Figura 2. Visualização espacial, destacando um dos rios que contribuem para a produção industrial e o seu respectivo ponto de coleta.

Os dados inseridos no contexto regional descrevem as características especificas da área em estudo, bem como o seu entorno, compreendendo com mais clareza quais os principais recursos hídricos envolvidos no processo de produção industrial e todos os atributos desses recursos relevantes para o estudo. Esse método beneficia a tomada de decisões para a otimização do reuso/ reciclo da água nas unidades industriais, pois é devida a contextualização regional que passamos a entender o uso local de um determinado recurso hídrico, alem de obter através do SIG um conhecimento detalhado e localizado sobre uma determinada unidade industrial, podendo compreender com maior precisão a sua complexidade produtiva.

As informações a serem computadas dessas análises fornecem dados que especificam algumas propriedades das águas, como por exemplo o nível de coliformes fecais encontrados em um determinado ponto de coleta, ou a quantidade de oxigênio dissolvidos na água. 3ª Etapa

A terceira etapa refere-se à criação de banco de dados onde a proposta foi associar o banco de dados referente a cada ponto-fonte e ponto-consumidor para obter respostas imediatas em relação as correntes (através de consultas) e a sua distância em relação às demais que apresentassem características semelhantes. No primeiro momento foram apresentadas características geográficas da área de estudo que descrevem os atributos e demonstra todas as unidades que compõem o objeto em estudo, bem como seus pontos críticos operacionais. Ainda foi possível fornecer tanto informações qualitativas, quanto quantitativas (inter-relacionadas, ou não) para cada atributo identificado, seja da própria área industrial, ou do seu entorno. Com a imagem georreferenciada facilitou a criação de temas dos equipamentos de grande representatividade, que possuíam correntes a serem trabalhadas (tanques, torres), e ainda a delimitação de todas as unidades. A plataforma disponibiliza a sua localização de cada categoria estudada, possibilitando a realização de consultas por localização direta das correntes, relação com vizinhança, localização por distâncias das outras, localização de equipamentos adjacentes, localização das unidades mais próximas por união espacial, entre outros. Estabeleceu ainda a inserção das empresas no cenário hídrico regional. Um Banco de Dados estruturado para projetos industriais utilizando o SIG apresenta todos os seus dados georreferenciados, representando um conjunto de fenômenos da realidade da empresa inserido e localizado no espaço. As associações feitas no banco de dados para projetos industriais demonstram os atributos selecionados de todos os elementos pertinentes à pesquisa em desenvolvimento, relacionando distintas características para um mesmo equipamento, por exemplo, contribuindo na adoção de uma estratégia de intervenção necessária para a melhoria de um determinado equipamento, ou processo produtivo. Os resultados parciais obtidos proporcionarão atender aos objetivos propostos no projeto, permitindo realizar consultas e obter respostas imediatas em relação a qualquer informação comparativa. Isto auxiliará na definição das melhores possibilidades de reuso/reciclo de água para as correntes trabalhadas, além de subsidiar a tomada de decisão em demais aplicações. Foram cadastradas até agora 100 correntes e 70 medidores, além de equipamentos e edificações para auxiliar na localização espacial. Abaixo na figura2 temos a representação de uma área industrial totalmente vetorizada e na figura 3 temos o banco de dados desta mesma área, isso demonstra um dos poucos exemplos práticos da aplicação dessa ferramenta nos estudos industriais.

Figura 2. Resultado do trabalho. É apresentada a vetorização de uma subárea através de polígonos que representam os layers obtidos a partir do Plano Diretor da empresa.

Figura 3. Resultado do trabalho. É apresentado o banco de dados para realização de consultas com as características geográficas da área de estudo obtidas a partir do Plano Diretor da empresa.

As associações que estão disponíveis no SIG permitem o estudo da logística dos projetos de reuso, reciclo e minimização do uso da água em unidades industriais, permitindo ainda a verificação preliminar da instalação de sistemas alternativos para fornecimento de água e disposição de efluentes, possibilitando uma avaliação mais precisa do ponto de vista logístico, em um tempo inferior ao exigido para coleta de dados analógicos, ou seja, na planta. A plataforma de SIG elaborada permite a constante atualização de todos os seus dados, bem como a adição de novos, sendo possível acompanhar a dinâmica industrial, inserindo a indústria no cenário hídrico regional com informações precisas do complexo hídrico que abastece a produção, tais como a qualidade da água. A implantação de um Banco de Dados e a inserção da empresa no ciclo hídrico regional compõem uma das etapas da metodologia desenvolvida pela Rede de Tecnologias Limpas – TECLIM que tem como objetivo contribuir para o uso racional de água e de energia e para a minimização da geração de efluentes em indústrias. RESULTADOS OBTIDOS

Por meio da localização espacial georreferenciada, o SIG disponibiliza uma visão no qual todas as informações disponíveis são inter-relacionadas com a posição geográfica e compõem um banco de dados, apresentando características específicas de cada corrente aquosa, seja fornecedora, seja consumidora de água. Além disso, a ferramenta torna mais confiável a estimativa da contribuição da água de chuva para o sistema de efluentes da empresa. A partir desse banco de dados o usuário pode buscar informações para responder algumas questões do tipo: “Qual área da indústria tem maior vazão?” A resposta está na consulta de todos os pontos cadastrados onde podemos selecionar as vazões e criar uma legenda com intervalo. A inserção do SIG em estudos de otimização industrial mostrou-se importante para apoiar os aspectos de logística e como mecanismo de apoio a gestão do uso de água e à tomada de decisões. [4] Como resultado da aplicação do SIG em projetos de uso racional de água em plantas industriais, pode mos destacar a representação digital georreferenciada e detalhada de toda a área e suas subáreas industriais, as tubulações, medidores de vazão entre outras características da industria, bem como a elaboração de um banco de dados com variadas informações combinadas para detalhar uma determinada área industrial, ou um especifico equipamento, por exemplo. Outro fundamental resultado obtido foi o mapeamento de toda área e sua complexidade produtiva, identificando pontos críticos que precisam ser reavaliados. Entretanto, como os dados não são estáticos, eles apenas representam ao comportamento do uso da água em tempos específicos. Desta forma, há a necessidade de constante atualização das informações como forma de garantir a qualidade e a confiança nas mesmas. REFERÊNCIAS

1. CARVALHO, E. (2009). SIG como uma ferramenta de apoio a gestão do uso industrial da água

e geração de efluentes. 25º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental.

2. GONÇALVES, M.F. (2009). Relatório Parcial da Aplicação do Sistema de Informações Geográficas (SIG) na RLAM

3. GEOLAB. Laboratório de Geoprocessamento da UDESC. Disponível em <http://www.geolab.faed.udesc.br/sites_disciplinas/geoprocessamento_aplicado_ao_planejamento/docs/Introducaogeo.pdf>. Acesso em 25/02/2010

4. LTC. Modulo Geoprocessamento. Laboratório de Topografia e Cartografia da UFES. Aulas 2009/2 Disponível em < http://www.ltc.ufes.br/geomaticsee/Modulo%20Geoprocessamento.pdf >. Acesso em 26/02/2010