Economic feasibility of non-potable rainwater harvesting systems in two buildings of the Federal University of Pará

With increasing global demand, it is important for government entities to seek water supply alternatives for sustainable use in order to minimize the consumption of potable water for uses that do not have to be potable in public buildings, and thus comply with environmental sustainability criteria required by Normative Instruction No. 01/2010 of the Ministry of Planning, Budget and Management (MPOG). Therefore, the main objective of this work is to study the economical feasibility of incorporating a system of rainwater harvesting in two higher education buildings of the Federal University of Pará (UFPA), one supplied by the Water Treatment Station (WTS) of the university and another by the local municipal water utility. For the sizing of the reservoir, the computational method Neptune 4.0 was used to obtain an ideal volume that meets the demand efficiently and is economically viable. This method is based on behavioral models, and the input data needed for the algorithm are: historical daily precipitation; the initial discharge volume of first rains; catchment area; the number of inhabitants in the building; the daily demand for water per capita; the percentage of drinking water to be replaced by rainwater; the coefficient of surface efflux; necessary information for the dimensioning of the volume of the upper and lower reservoirs. The simulation determines a relationship between drinking water saving potential and reservoir volume, according to the volume range inserted in the input data of the simulation, the percentage of service demand, rainwater consumption, and the extravasated volume. In addition to modeling the sizing, the Neptune Algorithm enables an economic analysis considering the indicators: Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Discounted Payback. To determine the demand, information was obtained on the consumption habits of the occupants of the LAESA and EMUFPA buildings, types of sanitary appliances, among other information. The result for LAESA indicated that 76% of the water consumption is destined for non-potable purposes, such as washing of the building, sanitary discharge and urinals, with 73% destined only for sanitary devices. In the EMUFPA, non-potable consumption represents 69%, with 52% destined to toilet uses and urinals. The Neptune software presented an optimum tank volume of 10.000 L for LAESA and 8.000 L for EMUFPA, with a mean drinking water saving potential of 100% and 87,34%, respectively. At EMUFPA, the system was viable, with a 10-year return on invested capital, with an internal rate of return of 1.08% per month. In LAESA, considering the supply of ETA, there was no financial return within the horizon analyzed. In the hypothetical simulation, assuming that LAESA was supplied by COSANPA, the return on invested capital would be 6 years and 4. The internal rate of return would be 1.80% per month. From the qualitative analysis, it is concluded that using rainwater in public buildings that do not subsidize water from utilities, there is a financial return, since the water supplied to the public sector is expensive. This demonstrates the importance of public buildings to comply with sustainability criteria in order to save on public expenditures, since the wasting of water in public buildings is very high, mainly due to users not paying directly for the use of Water. In addition, it is important that public and private entities incorporate within their management the concept of water security, which establishes seeking for guarantees for water availability for various uses and to take advantage of rainwater as a sustainable way to reduce the pressure for water us away from water sources, such as aquifers.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCom o aumento da demanda global, é importante que as entidades busquem alternativas de suprimento de água visando o uso sustentável, de forma a minimizar o consumo de água potável para usos que não precisam ser potáveis em prédios públicos, e, assim, cumprir com os critérios de sustentabilidade ambiental exigidos pela Instrução Normativa n° 01/2010 do Ministério do Planejamento, Orçamento e Gestão – MPOG. Portanto, o objetivo principal deste trabalho é estudar a viabilidade econômica ao incorporar um sistema de captação de água da chuva em dois prédios de ensino superior da Universidade Federal do Pará – UFPA, um abastecido pela Estação de Tratamento de Água (ETA) da universidade e outro pela concessionária local. O dimensionamento do reservatório foi realizado através do método computacional Netuno 4.0. Este método é baseado em modelos comportamentais, e os dados de entrada necessários para utilização do algoritmo são: uma série histórica de precipitação diária, o volume de descarte inicial de primeiras chuvas; área de captação; o número de habitantes do prédio; a demanda diária de água per capita; o percentual de água potável a ser substituído por água pluvial; o coeficiente de escoamento superficial e; demais informações necessárias para o dimensionamento do volume dos reservatórios superior e inferior. A simulação determina uma relação entre potencial de economia de água potável e volume do reservatório, de acordo com o intervalo de volume inserido nos dados de entrada da simulação, o percentual de atendimento da demanda, o consumo de água pluvial e o volume extravasado. Além de realizar o dimensionamento, o Algoritmo do Netuno possibilita uma análise econômica considerando os indicadores: Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR) e Payback descontado. O Netuno possibilita uma modelagem detalhada, com a indicação de um volume ideal de reservatório inferior em função da demanda e do potencial de aproveitamento. Para determinação da demanda, foram obtidas informações sobre os hábitos de consumo dos ocupantes dos prédios do Laboratório de Engenharia Sanitária e Ambiental (LAESA) e da Escola de Música da UFPA (EMUFPA), tipo de aparelhos sanitários, dentre outras informações. O resultado para o LAESA indicou que 76% do consumo de água são destinados para fins não potáveis, como lavagem do prédio, descarga sanitária e mictórios, sendo 73% destinados apenas aos dispositivos sanitários. No EMUFPA, o consumo não potável representa 69%, sendo 52% destinados aos usos do vaso sanitário e mictórios. O software Netuno apresentou como volume ótimo do reservatório 10.000 L para o LAESA e 8.000 L para o EMUFPA, com potencial médio de economia de água potável no período chuvoso de 100% e 87,34%, respectivamente. Na EMUFPA, o sistema apresentou-se viável, com tempo de retorno do capital investido em 10 anos, com uma taxa interna de retorno de 1,08% ao mês. No LAESA, considerando o abastecimento da ETA, não houve retorno financeiro dentro do horizonte analisado. Na simulação hipotética considerando que o LAESA fosse abastecido pela COSANPA, o tempo de retorno do capital investido seria de 6 anos e 4. A taxa interna de retorno seria de 1,80% ao mês. A partir da análise qualitativa, conclui-se que utilizar a água da chuva em prédios públicos que não subsidiam água das concessionárias, há retorno financeiro, tendo em vista que a água fornecida para a categoria pública se apresenta onerosa. Isso demonstra a importância dos prédios públicos se adequarem aos critérios de sustentabilidade de forma a economizar nos gastos públicos, uma vez que, o desperdício de água em edificações públicas apresenta-se muito elevado, devido, principalmente, aos usuários não pagarem diretamente pelo uso da água. Ademais, é importante que as entidades públicas e privadas incorporem dentro de sua gestão, o conceito de segurança hídrica, que estabelece a busca de garantias para a disponibilidade hídrica nos diversos usos e aproveitar a água da chuva é uma maneira sustentável de diminuir a pressão do uso da água proveniente dos mananciais e aquíferos