ESTUDO PARA AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REÚSO E APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA EM INDÚSTRIA

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1 IV-MIERZWA-BRASIL-2 ESTUDO PARA AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REÚSO E APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA EM INDÚSTRIA 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 Maurício Costa Cabral da Silva Engenheiro Civil pela Universidade Anhembi Morumbi. São Paulo/SP.. Mestrando pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Assessor Técnico do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água-CIRRA Luana Di Beo Rodrigues Engenheira de Produção pela Faculdade de Engenharia Industrial - FEI de São Bernardo do Campo. Especialista em Gestão e Tecnologias Ambientais pelo Programa de Educação Continuada da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Assessora Técnica do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água-CIRRA Endereço (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 Brasil - Telefone: (+55) / (+55) Fax: (+55) mierzwa@usp.br RESUMO O desenvolvimento de um programa de reúso de água e aproveitamento de água de chuva em uma indústria requer a avaliação do processo produtivo por meio de análise de documentos e visitas de campo, visando identificar a demanda de água para os processos, requisitos de qualidade para uso, geração de efluentes e suas características. A partir dessas informações, dos dados de precipitação pluviométrica e área de cobertura para captação, foi desenvolvido um estudo detalhado para avaliação do potencial de reúso de água e do aproveitamento de águas pluviais para uso em processos de uma indústria do setor metal-mecânico, visando à redução do consumo das fontes tradicionalmente utilizadas. Além do estudo da viabilidade técnica foi realizado também um estudo de viabilidade econômica, através de levantamentos de custos envolvendo a opção escolhida como a mais adequada para a indústria. Dessa forma, foi estimado o tempo de retorno para a amortização do investimento, com base nas atuais despesas com água pela indústria. Foi verificado que, caso a indústria tenha interesse em realizar as ações propostas, o consumo de água será reduzido em, aproximadamente, 82% e o retorno do investimento necessário irá ocorrer em 18 meses. Palavras chaves: Reúso, otimização, aproveitamento de águas pluviais, fontes alternativas, custos envolvidos.

2 INTRODUÇÃO Considerando os custos associados e os riscos potenciais de escassez de água, diversos setores das iniciativas pública e privada vêm buscando opções para promover o uso racional desse bem. É necessário considerar medidas que propicie um melhor aproveitamento das fontes disponíveis de água, o que pode ser obtido através da otimização do uso, eliminando perdas e por meio de programas de conscientização. A prática de reúso e de aproveitamento de fontes alternativas de abastecimento também são medidas que podem contribuir para minimizar o risco de escassez de água, além de reduzir custos operacionais. Contudo, para a adoção da prática de reúso de água, ou para a utilização de fontes alternativas de abastecimento, torna-se imprescindível identificar as atividades que apresentam maior potencial para a aplicação destas medidas. Para isto é necessário determinar os requisitos de qualidade que a fonte alternativa deve apresentar. O setor industrial apresenta condições que favorecem a implantação de sistemas para aproveitamento de águas pluviais e de reúso de água, ou seja, processos com elevado consumo de água e grandes áreas de cobertura para captação. A utilização destas fontes é uma opção que pode se mostrar muito atrativa para a minimização dos efeitos da escassez de água nos grandes centros urbanos e também dos custos, gerados pelo consumo de água obtida a partir de fontes tradicionais, os quais são repassados ao preço final dos produtos. A adoção adequada das práticas mencionadas reduz o impacto ambiental sobre os recursos hídricos, além de trazer grandes benefícios à empresa, no que diz respeito, principalmente, à redução dos riscos referentes à escassez de água, e dos custos associados ao consumo de água e geração de efluentes. METODOLOGIA Com o intuito de identificar oportunidades para redução do consumo de água e implantação da prática de reúso e aproveitamento de águas pluviais foi feita uma avaliação dos processos desenvolvidos em uma indústria metalúrgica, cuja demande de água é de 120 m³/dia, por meio de visitas de técnicas e análise dos documentos fornecidos pela mesma. No estudo foram avaliados, os processos que apresentam as maiores demandas de água, que são Decapagem, Laminação, Revestimento e Sistemas de Resfriamento. Para o trabalho desenvolvido foi utilizada uma seqüência de ações no intuito de atender os objetivos propostos. Primeiramente foram analisadas as opções para otimização do uso da água nos processos, ou seja, implantação de medidas e/ou ações que pudessem minimizar o consumo de água. Em seguida, foram feitos, simultaneamente, dois estudos, o de reúso de água e o de aproveitamento de águas pluviais. Para o estudo de reúso foram analisadas as características dos efluentes gerados nos processo e nas estações de tratamento de efluentes, além dos requisitos mínimos de qualidade da água, exigidos nos processos. No caso do aproveitamento de águas pluviais calculou-se o volume a ser reservado através de um balanço de vazões no reservatório de armazenagem, com o auxílio de uma planilha elaborada em Excel, com base na seguinte fórmula: V =((P*C*A)/100) D (1) Onde: V= volume de água reservada em m³; P= precipitação diária em mm; C= coeficiente de escoamento superficial; A= área de coleta em m² e D = Demanda de água em m 3. Os valores de entrada considerados para a simulação realizada foram (fixos e variáveis):

3 Fixos: o Área de cobertura: m²; o Dados diários de precipitação; o Coeficiente de escoamento superficial igual a 0,8 (adimensional) e; Variáveis: o Demandas a serem atendidas: 20 a 100 m3/dia; o Volume do reservatório de 100 a 1000 m3. O dimensionamento do reservatório de armazenamento foi realizado por meio de simulações, variando-se os parâmetros da fórmula descrita anteriormente. Para a realização do estudo em questão foram desenvolvidas as seguintes atividades: Levantamento de dados por meio de visitas em campo para detalhamento dos processos, dos sistemas de resfriamento e das estações de tratamento de efluentes, além disso foi analisada a documentação fornecida pela empresa; Compilação dos dados levantados na etapa anterior o que possibilitou a segregação das demandas e dos volumes de efluentes gerados; Estudo das opções propostas, avaliando-se as possibilidades de otimização do uso da água através da instalação de um dispositivo que minimiza o arraste de ácido dos banhos para as lavagens na Decapagem, da implantação do sistema de Osmose Reversa, ainda no setor da decapagem e da implantação de um sistema de aproveitamento de águas pluviais; Dimensionamento do sistema de osmose reversa e do sistema de aproveitamento de águas pluviais; Análise econômica, através do levantamento de custos de implantação dos sistemas dimensionados e da redução de despesas associadas à utilização de água das fontes tradicionais para determinar o período de retorno do investimento. DISCUSSÕES E RESULTADOS Através das avaliações realizadas em todos os processos desenvolvidos na indústria, que foi foco do estudo, somente na área da Decapagem foi possível identificar oportunidade para a redução do consumo de água, especificamente na operação de lavagem de chapas ao final da operação de imersão em solução ácida. Inicialmente, foi sugerida a implantação de um dispositivo para minimizar o arraste de ácido, que ocorre durante a saída da chapa, entre o banho ácido e a seção de lavagem. Este processo pode ser visualizado na figura 1. Com relação à implantação da prática de reúso, com base nas considerações apresentadas, se verificou a necessidade de instalação de um sistema complementar para o tratamento do efluente, utilizando-se a tecnologia de Osmose Reversa, conforme mostra figura 2, com capacidade de produção de 3,5 m³/hora. Para a instalação deste sistema é necessário um investimento de R$ ,00, de acordo com informações de um fornecedor. Em relação aos dados de qualidade da água produzida pelo sistema proposto e posterior entrada no processo de Decapagem, pode ser visto na tabela 1 a comparação dos parâmetros do efluente que sai da ETE com os de saída do sistema de Osmose Reversa OR.

4 Figura 1: Esquema do fluxograma do processo de decapagem Efluente da Decapagem Efluente do desengraxe Ág ua de Reúso Efluente do desengraxe Efluente da ativação A ser implantado Unidade de Osmose Reversa Estação de tratamento de efluentes da Decapagem (existente) Efluente para descarte Filtro de meio granular Figura 2: Representação esquemática do sistema de osmose reversa proposto

5 Tabela 1: Valores das variáveis das variáveis de entrada e saída do sistema de Osmose Reversa-OR Variável Unidade Resultados Analíticos Valores depois do da Amostra sistema de OR (1) Condutividade μs/cm ,5 Cloretos mg/l 160 0,8 DQO mg/l 32 <1 Ferro Total mg/l 98,6 <0,3 ph - 3,6 3,6 Sólidos Dissolvidos Totais mg/l 380 1,9 Sólidos Suspensos Totais mg/l 41 <1 Sólidos Totais mg/l 421 1,9 Sulfatos mg/l 22 0,11 Turbidez NTU 80 <0,1 (1) Valores teóricos utilizando-se membranas com desempenho de 99,5% de rejeição de sais. Para o sistema de águas pluviais, após o desenvolvimento do estudo baseado no aproveitamento dessa fonte ao longo do ano, foi construído um gráfico que relaciona o volume de água potencialmente armazenado em função da capacidade do reservatório e da demanda a ser atendida, figura 3. Volume de água coletada no ano (m 3 ) Demanda de 100 m 3 /dia Demanda de 80 m 3 /dia Demanda de 60 m 3 /dia Demanda de 40 m 3 /dia Demanda de 20 m 3 /dia Volume do Reservatório (m 3 ) Figura 3 Curvas referentes aos volumes de água alcançados em função da demanda de água e do volume do reservatório. Analisando-se os dados da figura 3, verifica-se que quanto maior a demanda maior será o volume anual utilizado, conseqüentemente, menor será o consumo de água proveniente de fontes convencionais.

6 Para reservatórios com capacidade de armazenagem de até 300 m 3, o acréscimo no volume anual coletado é expressivo, sendo que para reservatórios maiores este acréscimo é mais lento. Para a construção do sistema de aproveitamento de água pluvial foi estimado um investimento de da ordem de R$ ,00. CONCLUSÕES Quando se inicia um trabalho que tem como objetivo a conservação da água, analisam-se primeiramente as possibilidades de otimização do seu uso. Neste sentido o dispositivo proposto que minimiza o arraste de ácido para a etapa de lavagem, no setor da decapagem, proporcionará uma redução da demanda de água nesta operação, ou então, será gerado um efluente com uma menor carga de contaminantes, facilitando a implantação de medidas para o reúso. Cabe ressaltar que a melhor opção é promover a redução da vazão de água de lavagem, o que irá resultar em uma menor demanda pelo processo, assim como será gerado um menor volume de efluente a ser tratado. Já no caso de reúso de efluentes tratados, foi sugerida a implantação de um sistema de Osmose Reversa para tratar os efluentes da Decapagem e de alguns efluentes do Setor de Revestimento, de maneira a possibilitar o seu uso na própria Decapagem ou em outro setor em que for considerado conveniente, já que a utilização de um sistema de Osmose Reversa permite obter uma água com elevado grau de qualidade. Com relação aos demais efluentes da Área de Revestimento não foi identificada nenhuma opção de reúso considerada economicamente viável, visto que as técnicas de tratamento com potencial de utilização podem resultar em um custo de tratamento elevado, ou então, são restritas a poucos fornecedores, como é o caso de sistemas de eletrodiálise. Para aplicações industriais, o que aumenta a viabilidade econômica da implantação de um sistema para aproveitamento de água pluvial é a utilização do máximo volume durante o período chuvoso, que vai de outubro a março no caso específico da Região Sudeste do Brasil. Assim, verifica-se que a implantação de uma unidade de Osmose Reversa e de um sistema aproveitamento de águas pluviais, utilizando-se um reservatório de 300 m³, pode disponibilizar aproximadamente 95,23 m³/dia de água para processos, o que representa uma redução de 82% da demanda de água das fontes convencionais. Em termos econômicos, a implantação dos dois sistemas sugeridos, considerando suas perdas, representará uma economia entre R$ ,00 por ano, tendo como tempo de amortização do investimento o período de 18 meses. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. DAEE, Banco de Dados dos Índices Pluviométricos do Estado de São Paulo. Site acessado em 11/04/ MAY, S. Estudo da Viabilidade do Aproveitamento de Água de Chuva para Consumo não Potável em Edificações, São Paulo: Dissertação (Mestrado), Escola Politécnica Universidade de São Paulo, 2004, 159 p. 3. TOMAZ, P. T. Conservação da Água. São Paulo, 1997, 294 p.