VIII-Mierzwa-Brasil-3
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: [email protected]
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
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
2
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
Horizontal
2.690
Vertical
146
Hab. por unidade
4
4
Nº de Habitantes
10.760
582
Tabela 2 – Composição de Consumos Empreendimento Horizontal
Uso
Bacia sanitária
Banho (ducha)
Lavatório
Cozinha (pia)
Outros usos
Irrigação
Freqüência
4
10
5
15
15
2
vezes/d.hab.
min/d.hab
min/d.hab
min/dia
min/dia
L/m2
Total
Consumo
específico
6
L/uso
18
L/min
10
L/min
8
L/min
8
L/min
150
m2
Consumo diário
por lote (l/dia)
258.240
1.936.800
538.000
322.800
322.800
115.286
3.493.926
Distribuição
(%)
7%
55%
15%
9%
9%
3%
100%
Tabela 3 – Composição de Consumos Empreendimento Vertical
Uso
Bacia sanitária
Banho (ducha)
Lavatório
Cozinha (pia)
Outros usos
Irrigação
Freqüência
4
10
5
15
5
2
vezes/d.hab.
min/d.hab
min/d.hab
min/dia
min/dia
L/m2
Total
Consumo
específico
6
L/uso
18
L/min
10
L/min
8
L/min
8
L/min
450
m2
Consumo diário
por lote (l/dia)
14.016
105.120
29.200
17.520
5.840
129
171.825
Distribuição
(%)
8%
61%
17%
10%
3%
0%
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.
3
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
Vazão de
Usos
abastecimento
Potável
Não potável
Vertical
Horizontal
171.825
3.493.926
151.840
2.797.600
19.985
696.326
Vazão de
esgoto
137.460
2.810.801
Geração de efluentes
Esgoto
Água cinza
bruto
118.215
19.244
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
Horizontal
2 - Sem reúso
3 - Com reúso
1 - Sem reúso
Vertical
2 - Com reúso
Lançamento de todos efluentes na rede da
concessionária
Com ETE e lançamento de todos efluentes no corpo
receptor
Com ETE e lançamento no corpo receptor
Lançamento de todos efluentes na rede da
concessionária
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 infraestrutura 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.
Empreendimento Vertical
Opção 1
Concessionária
Água
Concessionária
3
3.494 m /dia
Esgoto
3
3,494 m /dia
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
4
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.
Empreendimento Horizontal
Opção 2
Concessionária
Concessionária
Água Potável
3
2.798 m /dia
Água Reúso
3
696 m /dia
Esgoto Bruto
3
393 m /dia
Esgoto Tratado
Água Cinza
3
2.417m /dia
ETEAC
3
1.721 m /dia
Corpo Receptor
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.
Empreendimento Horizontal
Opção 3
Concessionária
Corpo Receptor
Água Potável
3
2.798 m /dia
Água Reúso
3
696 m /dia
Esgoto
3
2.811 m /dia
Esgoto Tratado
ETE
3
2.114 m /dia
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.
5
Empreendimento Vertical
Opção 1
Concessionária
Água
Esgoto
Concessionária
3
3
172 m /dia
172 m /dia
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.
Empreendimento Vertical
Opção 2
Concessionária
Concessionária
Água Potável
Esgoto Bruto
3
3
152 m /dia
19 m /dia
Água Reúso
Água Cinza
3
20 m /dia
3
118 m /dia
Esgoto Tratado
ETAC
3
98 m /dia
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.
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Tabela 6 – Valores de investimentos (R$)
Alternativa
ETE
Vertical
Opção 1 - Concessionária
Opção 2 - ETAC
Horizontal
Opção 1 - Concessionária
Opção 2 - ETAC
Opção 3 - ETE bruto
Infra-estrutura
Total
93.000,00
74.110,00
167.110,00
1.072.213,00
4.328.114,00
2.131.903,00
1.474.150,00
3.204.116,00
5.802.264,00
Para os valores da concessionária foram utilizadas as tarifas da cidade de São Paulo e escolhida a
faixa de consumo de cada empreendimento. Finalmente é apresentado, na Tabela 7, o custo
operacional de cada opção, variando-se as vazões e tarifas.
Cabe ressaltar que a vazão de esgoto é tarifada em relação à vazão da água que é medida, sendo
considerada a mesma. No caso de tratamento de efluentes no local poderá ser feita uma
negociação com a concessionária para o pagamento diferenciado.
Tabela 7 – Custo operacional de cada opção
Sistema
Qágua
(m3/dia)
Tarifa
(R$/m3)
Q esgoto
(m3/dia)
Tarifa
(R$/m3)
Custo
Operacional
(R$/ano)
Q ETE
(m3/dia)
Tarifa
(R$/m3)
-
-
510.938,00
0,77
377.322,00
Vertical
Opção 1
5.155
4,13
5.155
4,13
Opção 2
4.555
4,13
2.947
4,13
Opção 1
104.818
3,75
104.818
3,75
Opção 2
83.928
3,75
11.805
3,75
Opção 3
83.928
3,75
-
600
Horizontal
-
-
-
9.433.599,00
20.890
0,46
7.669.924,00
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
Investimento
Operação
510.938,00
Total
510.938,00
1,25
Tempo de Retorno
15,01
Opção 2
167.110,00
377.322,00
544.432,00
anos
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
Investimento
Operação
9.433.599,00
Total
9.433.599,00
1,82
Tempo de Retorno
21,80
Opção 2
3.204.116,00
7.669.924,00
10.874.040,00
anos
meses
Tabela 10 - Tempo de retorno de investimento Empreendimento Horizontal
Estimativa de retorno
Opção 1
Investimento
Operação
9.433.599,00
Total
9.433.599,00
1,11
Tempo de Retorno
13,27
Opção 3
5.802.264,00
4.186.012,00
9.988.276,00
Anos
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 infraestrutura 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.
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