Entenda o método e o cálculo por trás do simulador online da RainMap. White paper baseado no artigo publicado em 2017 no XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos.
Este artigo detalha o cálculo realizado pelo simulador online de sistema de aproveitamento de água da chuva em edificações da RainMap. O procedimento é baseado no método de simulação computacional prescrito pela NBR 15.527/2007 para definir um volume de reservatório ótimo, balanceando a disponibilidade de chuva e a demanda por água. O cenário ótimo é obtido por meio de um critério relacionado ao potencial de água economizada; e, posteriormente, é associado à economia financeira obtida com a substituição da àgua da concessionária por água de chuva. Os resultados da simulação são apresentados na forma de um relatório online de viabilidade de implantação do sistema de aproveitamento de água da chuva – SAAC.
Método:
O método proposto realiza o dimensionamento do volume ótimo do reservatório de água de chuva por meio de simulação computacional e aplicação de uma análise multicritério, que envolve uma comparação entre demanda por água (consumo na edificação), disponibilidade hídrica (volume de chuva disponível no local de estudo) e potencial de economia de água.
O fluxo de processo no simulador (Figura 1) é iniciado pelo usuário pela inserção de dados de localização da edificação, de consumo de água e de interesse de aplicação (vaso sanitário, lavanderia, rega de jardins, etc.). A partir da localidade, o simulador reconhece a posição geográfica e aplica os referidos dados de precipitação previamente tratados ao modelo, para então se proceder com a simulação. A simulação é um processo iterativo que testa diversos volumes de reservatório e calcula o potencial de economia de água potável obtido com cada cenário. As iterações finalizam quando o potencial de economia de água potável de um determinado volume de reservatório é considerado ótimo, ou seja, quando um volume de reservatório maior proporciona pouco ganho em relação ao volume anterior.
Dimensionamento:
O processo de simulação pode ser entendido da seguinte maneira: Para cada volume de reservatório de água testado, diariamente, é feito um balanço da oferta de água de chuva e demanda. Quando há mais captação de chuva do que consumo, a água remanescente é armazenada no reservatório, ficando disponível para o dia seguinte. Quando há menos captação do que consumo, a água disponível no reservatório é consumida até suprir a demanda ou até se esgotar. Ao final do período simulado, calcula-se a economia efetiva de água potável, ou seja, qual porcentagem representa o volume de água de chuva consumido em relação ao volume total de água consumido.
Considerando uma base diária de dados, o volume do reservatório de água da chuva ideal pode ser obtido por um processo de otimização. O problema de otimização foi parcialmente baseado em Ghisi e Cordova (2014) e foi definido com o objetivo de maximizar o volume de água potável economizado, balanceando a demanda e oferta de água de chuva, foi assim formulado:
A partir da simulação é possível obter uma relação do potencial de economia para diferentes volumes de reservatórios simulados. Após a seleção automática do volume de reservatório ótimo em termos de economia de água, ou seja, aquele que possui máximo percentual de economia “E” respeitando o critério K de parada do projetista, é possível associar aos resultados a economia financeira obtida na fatura de água/esgoto. No dimensionamento, há ainda o descarte dos primeiros 2 mm de cada chuva, também conhecido como first flush, a fim de desconsiderar esse primeiro volume de água de chuva contaminada com impurezas do ambiente e telhado.
Análise financeira:
A etapa financeira consiste em calcular para o reservatório ótimo os valores cobrados com a fatura de água/esgoto antes e depois da implantação de um SAAC, a partir dos dados de economia de água. Para isso, acumula-se mensalmente o volume consumido de água potável antes do aproveitamento e depois (com a redução proveniente do aproveitamento da chuva). Aos volumes mensais resultantes, aplicam-se as tarifas praticadas pela concessionária de água/esgoto e comparam-se os preços das faturas antes e após o aproveitamento da chuva.
Os valores de faturas obtidos são trazidos a valor presente utilizando-se o Índice Nacional de Preços ao Consumidor – IPCA, para correção da inflação. Uma segunda taxa de correção é aplicada a esses valores a fim de ajustar o aumento anual dos preços das tarifas praticados pela concessionária. A correção monetária permite que um cálculo do retorno do investimento (payback) seja realizado com maior precisão, quando da disponibilidade de custos de implantação do sistema.
A versão PRO do simulador está em desenvolvimento e pretende trazer estimativas de custo de implantação do sistema.
Estudos de caso:
A fim de validar o método proposto, foram elaborados nove estudos de caso em centros de ensino e seus resultados são apresentados no artigo. Como resultados geral, obteve-se que o potencial de economia de água potável ótimo variou entre 20 e 50% do consumo total dependendo das peculiaridades de cada edificação. O estudo completo está disponível no botão abaixo.
Plataforma de simulação online:
A falta de praticidade e complexidade em se operar os programas existentes somada à necessidade da informação de economia de água e financeira motivaram o desenvolvimento e disponibilização gratuita do simulador na plataforma online da RainMap. A interface foi adaptada para se tornar acessível para leigos e profissionais, visando inovar a abordagem do aproveitamento de água de chuva e aproximar a sustentabilidade da cultura da construção civil.
Para onde vai a sua chuva? Água de chuva, compartilhe essa ideia!
Referências:
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15.527/2007 – Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis – Requisitos. Rio de Janeiro, 2007.
GHISI, E.; CORDOVA, M. M. Netuno 4. Programa computacional. Universidade Federal de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Civil. Disponível em http://www.labeee.ufsc.br. 2014.
THIESEN, S., GERALDI, M. S., KAESTNER, C. L. Simulador online para dimensionamento otimizado de reservatórios de água da chuva associado à economia financeira. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos – SBRH. Florianópolis, 2017.
Stephanie Thiesen
Cofundadora e diretora executiva da RainMap Sistemas Sustentáveis. Administradora de Empresas pela Universidade do Estado de Santa Catarina. Engenheira Civil e Mestra em Engenharia Civil com ênfase em Sistemas de Informação Geográfica e Mapeamento Geotécnico pela Universidade Federal de Santa Catarina.