Escola Politcnica da Universidade de So Paulo

O TIMIZAO DO USO E RESO DA GUA

PHD - 5749

Introduo

Aumento do consumo implica na necessidade de modificao dos processos produtivos;

Deve-se priorizar a eficincia do uso dos recursos naturais;

A gua tambm um insumo de grande importncia;

Para que seja possvel desenvolver estratgias que busquem otimizar o uso da gua necessrio conhecer os processos na qual a mesma utilizada.

Modelo de Gesto da gua em Indstrias

Processo Industrial

gua

Energia

Matrias-primase Insumos Produto

Resduos

Efluentes

Representao Simplificada de um Sistema Produtivo

Como atuar no sistema?

importante obter dados relacionados sobre:Atividades desenvolvidas;

Tecnologias de produo empregadas;

Caractersticas operacionais dos sistemas produtivos;

Principais atividades na qual a gua e utilizada;

Compilao das informaes obtidas

Terminada a etapa de avaliao as informaes obtidas devem ser compiladas;

O uso de relatrios tcnicos, planilhas e diagramas bastante til;

Agrupar as informaes relacionadas ao consumo de gua por categoria de uso e por setor.

Diagrama de blocos para indicao dos fluxos de gua e efluentes em uma unidade industrial.

Categoria de Uso Demanda (volume/tempo)Matria-prima Demanda 1Uso domstico Demanda 2Lavagem de equipamentos Demanda 3Irrigao de reas verdes Demanda 4Gerao de vapor Demanda 5Sistemas de resfriamento Demanda 6Produo de gua desmineralizada Demanda 7

Total Demanda

Exemplo da distribuio do consumo de gua por categoria de uso

Categoria de Uso Setor Demanda (volume/tempo)

Lavagem de equipamentos

Setor 1 Demanda CLS-1Setor 2 Demanda CLS-2Setor 3 Demanda CLS-3

ResfriamentoSetor 2 Demanda CRS-2Setor 3 Demanda CRS-3

Gerao de vapor Setor 1 Demanda CGS-1

Exemplo da distribuio do consumo de gua nas categorias de uso por setor

Exemplo de um grfico de distribuio de consumo de gua por categoria de uso.

Exemplo de um grfico de distribuio de consumo de gua de resfriamento por setor industrial

Distribuio do Consumo de gua por Categoria de Uso

Identificao de opes para otimizao do uso da gua

As reas ou atividades com maior potencial para reduo de consumo so as que apresentam maior demanda;

O estudo relacionado ao levantamento de dados sobre uso da gua e gerao de efluentes conhecido como balano hdrico;

Os dados apresentados no balano hdrico so fundamentais no processo de identificao de opes;

Identificao de opes para otimizao do uso da gua

Este processo deve ser realizado de uma forma sistematizada;

Pode-se lanar mo de ferramentas desenvolvidas para a melhoria do desempenho ambiental;

Uma abordagem baseada nos programas de preveno poluio pode ser bastante eficiente.

Principais Ferramentas para Atuao

Eliminar desperdcios;

Mudana de procedimentos operacionais;

Treinamento de operadores;

Substituir dispositivos e equipamentos;

Alterar o mtodo de produo;

Priorizao de opes

Apresentem um elevado potencial para reduo do consumo de gua;

Sejam facilmente implantadas, sem a necessidade de grandes alteraes nos sistemas;

Tenham baixo custo.

Eliminar desperdcios

o primeiro enfoque a se dados em qualquer programa para otimizao do uso da gua;

So problemas que no se restringem apenas aos processos industriais;

Deve ser feita a avaliao em todas as instalaes.

Eliminar desperdcios

Vazamentos em tubulaes, torneiras e acessrios;

Falta de manuteno nos dispositivos de armazenagem, transporte e distribuio de gua;

Uso de equipamentos que apresentam elevado consumo;

Eliminar desperdcios

Falta de rotinas de trabalho e acompanhamento de operaes que envolvem o uso de gua;

Realizao de operaes simultneas por um mesmo operador;

Inexistncia de instrumentos para o acompanhamento de operaes secundrias.

Vazamentos

Uso inadequado

Medidas para o combate ao desperdcio Manuteno peridica dos sistemas de

armazenagem e distribuio;

Capacitao de pessoal;

Utilizao de dispositivos que reduzam o gasto de gua:

Arejadores;

Restritores de vazo

Mudana de procedimentos operacionais

Os procedimentos operacionais sempre devem ser avaliados;

Aps um longo perodo de avaliao e alteraes passam a ser considerados como o estado da arte;

Mudana de procedimentos operacionais Ao longo dos anos estes procedimentos

podem se tornar obsoletos:

No h um acompanhamento da evoluo tecnolgica;

Comodidade;

Os resultados obtidos ainda satisfazem as exigncias de processo.

Resistncias para aceitar mudanas.

Mudana de procedimentos operacionais

Razes para avaliar os procedimentos operacionais:

Avanos tecnolgicos;

Inovaes relacionadas aos mtodos produtivos;

Escassez de recursos naturais;

Melhora da competitividade.

Mudana de procedimentos operacionais Implantao de sistemas automatizados para

o controle de operaes auxiliares;

Adoo de sistemas planejados de produo;

Aproveitamento da capacidade mxima dos sistemas e processos;

Requer uma avaliao para demonstrar a sua viabilidade.

Estao de Tratamento de Efluentes

Drenagem

Acmulo (V)

Spray BallVazo de Lavagem (Qe)

gua de Lavagem

Vazo de Drenagem (Qs)

Sistema de lavagem utilizando controle manual

Dados tericos sobre a variao da condutividade eltrica no interior de um reator ou tanque em funo do tempo de lavagem, para diferentes tempos de deteno hidrulico

Sistema de lavagem utilizando controle automtico

QLA

V; C

LAV

M

gua de Lavagem

Para a Estao deTratamento de

Efluentes

HS

Spray Ball

V2; CF

Reator ou Tanque de Preparo

Legenda:

AE - Condutivmetro.T - Temporizador.S - Vlvula Solenide.VA - Volume de Acmulo no Reator.CR - Concentrao do Contaminante no

Reator (Incio da lavagem).V2 - Volume Acumulado no Tanque de

Reso.CF - Concentrao do Contaminante na

gua para Reso.

VA; CR

T

Treinamento dos operadores A influncia da ao humana no desempenho dos

processos o fator mais difcil de ser controlado;

O ser humano utiliza as experincias passadas para o desenvolvimento de suas atividades;

Restries com relao aos procedimentos operacionais estabelecidos;

Necessidade de programas de treinamento, visando mostrar a importncia dos procedimentos operacionais existentes.

Substituio de dispositivos e equipamentosMuitas indstrias so antigas;

Utilizao de dispositivos e equipamentos que apresentam elevado consumo de gua;

Necessidade de elaborao de um levantamento e planejamento para a substituio dos mesmos;

Alterao do mtodo de produoProcessos que operam de forma

contnua so mais eficientes;

A adoo de sistemas de produo automatizados tambm minimizam o consumo de recursos naturais;

No uma alternativa de simples aplicao.

Alterao do mtodo de produoPrincipais variveis que influenciam

no processo de deciso:Ramo de atividade:

Capacidade de produo da unidade;

Variedade de produtos;

Demanda de mercado;

Custo para implementar as mudanas.

Consideraes finais O primeiro passo para a implantao de

iniciativas para reduzir o consumo de gua o conhecimento de todo o processo;

Isto exige o desenvolvimento de um estudo especfico que contemple:

Avaliao do processo ou processos desenvolvidos;

Identificao dos pontos de consumo de gua e gerao de efluentes;

Quantificao das demandas de gua e da gerao de efluentes;

Consideraes finais Identificao dos requisitos de qualidade da gua

para cada aplicao;

Caracterizao dos efluentes;

Identificao das opes para a reduo do consumo de gua;

Avaliao das opes identificadas;

Implantao das alternativas mais adequadas.

No existe um modelo genrico que pode ser aplicado para qualquer situao.

Estudo de Caso Indstria do setor de autopeas, produo

de componentes mecnicos;

Principais operaes: Corte e usinagem de peas;

Operaes de tratamento trmico;

Operaes de acabamento:

Polimento;

Tratamento de superfcie por eletrodeposio.

Detalhamento das atividadesCorte e usinagem:

Seccionamento da matria-prima em mquinas automticas;

Conformao das peas;

Operao de remoo de excessos por desbaste em tambores rotativos;

Lavagem das peas e controle de qualidade.

Detalhamento das atividades Tratamento trmico:

Aquecimento das peas em forno eltrico,

Resfriamento das peas aquecidas em leo para tmpera;

Polimento: Polimento das peas temperadas em

tambores rotativos; Lavagem das peas; Secagem e envio para a expedio.

Detalhamento das atividades

Tratamento de superfcie por eletrodeposio:Peas especiais so submetidas a esta

operao:Desengraxe;Lavagem;Decapagem;Lavagem;Eletrodeposio;Lavagem;Secagem e imerso em leo protetivo.

Dados sobre a demanda de gua

Atividade Demanda (m3/dia)Torres de resfriamento 364,4Tratamento de Superfcie 26,5Desbaste (lavagem) 185,5Polimento (lavagem) 151,9Mquinas de lavar 45,0Limpeza 128,9Sanitrios 250,0Potvel 112,7Refeitrio 146,1

Total 1.411,0

Dados sobre gerao de efluentes

Atividade Gerao (m3/dia)Torres de resfriamento 45,8Tratamento de Superfcie 26,5Desbaste 182,1Polimento 146,5Mquinas de lavar 40,0Limpeza 125,0Esgotos 421,0

Total 986,9

Representao do Processamento de Peas no Desbaste e Lavagem

Modelagem do Consumo de gua em Funo do Tempo

V; C

Qe; Ce

Qs; C

Balano de massa:

Entra no tambor Sai do tambor = Acumulado

V.dC/dt = Qe * Ce Qs * C

Qe = Qs

Tempo de deteno (q) = V / Q

Modelagem do Consumo de gua em Funo do Tempo

q = 3 minutos

Atividade

Propor medidas para a reduo do consumo de gua para a operao de desbaste e polimento, apresentada no slide 42.

Devem ser identificadas pelo menos trs opes para reduo do consumo de gua, no vlida a opo de reso de gua.

Estudo de caso de uma Indstria de Aditivos

Alimentcios, Farmacuticos e Domissanitrios.

Atividades Principais Preparao de aditivos alimentcios; Processo de produo:

Intermitente; Mistura de matrias primas; Secagem trmica; Embalagem.

Atividades secundrias: Operaes de limpeza qumica; Gerao de vapor; Tratamento de efluentes gasosos.

Atividades com maior demanda de gua Lavagem de equipamentos:

Equipamentos fixos Tanques de preparo e armazenagem, secadores trmicos, separadores tipo ciclone e linhas.

Equipamentos mveis tanques e canecas.

Sistema de lavagem de gases;Uso em vestirios e banheiros;Uso para irrigao.

Setores consumidores Demanda de gua (m/dia)PROCESSOSSecagem de emulses - lavagem dos tanques sprays 76,00Lavagem dos tanques mveis 11,68Lavadores de gases 1,50Laboratrio - lavadoras de roupas 0,20USOS GERAISIrrigao 1,92Vasos sanitrios 7,83Lavagem de pisos 0,21TOTAL 99,34

Estimativas das vazes de gua consumida nos setores considerados

Ms Consumo Total (m)Custo com gua (R$)

Custo com Esgoto

(R$)Custo Total

(R$)Custo do m

(gua+efluente) R$/m

Jan 3.029,12 13.494,67 17.711,84 31.206,51 10,30Fev 3.638,70 13.860,51 18.535,00 32.395,51 8,90Mar 2.510,58 10.612,75 15.309,90 25.922,65 10,33Abr 4.159,23 18.093,97 23.031,36 41.125,33 9,89Mai 2.909,96 15.245,31 20.872,77 36.118,08 12,41Jun 4.329,75 20.257,07 26.853,70 47.110,77 10,88Jul 3.727,42 14.827,69 21.606,52 36.434,21 9,77Ago 3.886,67 15.062,73 20.540,02 35.602,75 9,16Set 4.064,27 16.474,48 24.938,66 41.413,14 10,19Out 4.934,53 23.503,00 34.997,90 58.500,90 11,86Nov 4.430,40 20.733,01 31.069,12 51.802,13 11,69Dez 3.880,14 16.966,75 26.642,50 43.609,25 11,24Total 45.500,77 199.131,94 282.109,29 481.241,23 10,58

Mdia/Ms 3.791,73 16.594,33 23.509,11 40.103,44 10,58

Dados sobre Consumo de gua, Gerao de Efluentes e Custos

LocalEquipamento a

ser substitudo ou implantado

Redues(%)

Volume dirio (m3)

Sanitrios Vasos sanitrios com cx acoplada 50 3,92

reas irrigveis Aspersores ou esguichos

60 1,15

Sistema de secagem de emulses Reduo do tempo de enxge

31 21,68

Reservatrio de Emulso Spray ball 70 7,00Tanques de mistura de matrias primas

Spray ball 70 7,00

Tanques mveis (fragrncias) Conjunto esguicho bomba

30

6,60

Tanques mveis (aromas) Conjunto esguicho bomba

1,58

Reduo em relao demanda total 39 48,93

Vazes associadas s otimizaes propostas

LocalEquipamento a ser

substitudo ou implantado

Custo unitrio

(R$)Quant Custo Total

Sanitrios Vasos sanitrios com caixa acoplada

300 51 15.300,00

reas Irrigveis Aspersores ou esguichos

25 5 125,00

Reservatrio de Emulso Spray ball 900 2 1.800,00Tanques de mistura de matrias primas

Spray ball 900 2 1.800,00

CIP da Secagem de EmulsesTanques mveis (fragrncias) Conjunto esguicho

bomba3250 1 3.250,00

Tanques mveis (aromas) Conjunto esguicho bomba

3250 1 3.250,00

TOTAL 24.625,00

Custos das opes de otimizao do uso da gua

Perodo de retorno do investimento em conservao

Custo mdio do m3 de gua R$ 4,38;

Custo mdio do m3 de efluente R$ 6,20;

Reduo na demanda de gua 48,93 m3/dia;

Reduo no volume de esgoto 47,78 m3/dia,

Reduo de gastos com gua e esgotos R$ 510,55/dia

Tempo para recuperar o investimento 48 dias;

No foi considerada a reduo no consumo de energia.

Conservao do uso de gua em edificaes

Caractersticas do empreendimento Prdio de apartamento com 145

unidades habitacionais;rea dos apartamentos:

60 m2 96 unidades;

50 m2 48 unidades;

Apartamento para o zelador.

Nmero de habitantes 582.

Perspectiva do consumo de gua sem a utilizao de dispositivos

economizadores

Atividade Consumo (L/dia) Consumo Especfico (L/d.usurio)

Lavatrios 10.999,80 18,9Chuveiros 34.920,00 60,0

Torneiras de cozinha 38.325,00 66,1

Vasos sanitrios 9.036,00 15,5Outros usos 15.148,00 26,1

Total 108.428,8 186,3

Perspectiva do consumo de gua com a utilizao de dispositivos economizadores

Atividade Consumo (L/dia)

Consumo Especfico (L/d.usurio)

Lavatrios 7.333,8 12,6

Chuveiros 34.920,00 60,2

Torneiras de cozinha 22.013,00 37,95

Vasos sanitrios 9.036,00 15,5

Outros usos (potveis) 3.776,00 6,5

Outros usos (no potveis) 11.328,00 19,5

Total 88.406,80 151,9

Uma avaliao mais detalhada resultou no potencial de reduo de 20.022 L/dia;Considerando-se o tarifa da companhia de abastecimento, isto resulta em uma economia de aproximadamente R$ 8.000,00/ms