Análise de sensibilidade das variáveis de projeto sobre o desempenho de sistemas de aproveitamento de água pluvial em novas edificações residenciais unifamiliares

Abstract

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência do regime de precipitação e das variáveis de projeto sobre o desempenho de sistemas residenciais de aproveitamento de água pluvial no Brasil. Simulações computacionais foram realizadas com séries de precipitação das 27 capitais brasileiras e variáveis de projeto compatíveis com a realidade nacional. Oito capitais representativas foram selecionadas por meio de análise de cluster para análise econômica e análise de sensibilidade. A análise econômica avaliou sistemas com distribuição indireta e direta de água pluvial considerando os custos praticados em cada localidade. O índice de sazonalidade foi o indicador pluviométrico que apresentou maior correlação com o potencial de economia de água potável e com a confiabilidade volumétrica dos reservatórios. Precipitação média anual e indicadores relacionados aos períodos sem precipitação (duração média e número médio de dias secos por ano) apresentaram correlação significativa com os volumes de reservatório obtidos nas simulações. A confiabilidade volumétrica dos reservatórios foi o indicador de desempenho que apresentou maior correlação média com os indicadores pluviométricos avaliados nesta pesquisa. A análise de sensibilidade indicou que a demanda de água pluvial é a variável que mais exerceu influência sobre o potencial de economia de água potável. O volume ideal do reservatório sofreu influências de variáveis distintas a depender da localidade analisada. O número de habitantes é a variável mais influente sobre a viabilidade econômica dos sistemas, assim como observado por outros autores O índice de sazonalidade foi o indicador pluviométrico que apresentou maior correlação com o valor presente líquido dos sistemas simulados nesta pesquisa. Foram obtidos índices de viabilidade entre 30% e 70% dos cenários simulados nas oito capitais representativas. Sistemas com distribuição direta de água pluvial obtiveram índices de viabilidade superiores em quatro das oito capitais. Custos de investimento inicial e operação dos sistemas simulados apresentaram coeficiente de variação, respectivamente, de 24% e 40%. Os resultados deste trabalho indicam que sistemas de aproveitamento de água pluvial mais eficientes e economicamente viáveis são estabelecidos a partir de maiores demandas de água pluvial, menores índices de sazonalidade e menores incidência e duração de períodos sem precipitação. Também é fundamental que os esquemas de tarifação de água produzam benefício econômico significativo a partir da economia de água potável.

Abstract: This research aimed to evaluate the influence of rainfall characteristics and design variables over the performance of residential rainwater harvesting systems in Brazil. Computer simulations were performed using the rainfall patterns of 27 Brazilian capitals and considered design variables compatible with the country?s reality. Eight representative capitals were selected through cluster analysis for economic and sensitivity analysis. The economic feasibility analysis evaluated systems with indirect and direct rainwater distribution schemes and considered the costs practiced for each location. The seasonality index was the rainfall indicator that presented the most significant correlation with the potential for potable water savings and with the effective rainwater demand. Average yearly rainfall and indicators related to dry periods (average duration and average number of dry days per year) presented a significant correlation with tank capacities obtained in the simulations. The volumetric reliability of rainwater tanks was the performance indicator that showed the most considerable average correlation with all rainfall indicators evaluated in this research. Sensitivity analysis indicated the rainwater demand as the variable that most influenced the potential for potable water savings. Ideal tank capacities were influenced by distinct design variables depending on the city. The number of dwellers was the most influential design variable over the systems? economic feasibility, as also observed by other authors. The seasonality index was the rainfall indicator which presented the best correlation with the rainwater harvesting systems? net present values. Feasibility indexes between 30% and 70% of all scenarios simulated were obtained depending of each representative capital?s characteristics. Systems with direct rainwater distribution rendered higher feasibility indexes in four out of eight cities. Initial investment and operational costs presented coefficients of variation of 24% and 40% among all simulated scenarios, respectively. This research?s results indicate that more efficient and economically feasible rainwater harvesting systems can be established with greater rainwater demands, lower seasonality indexes, and lower incidence and duration of dry periods. It is also important that the potable water tariff schemes produce significant economic benefit as a consequence of potable water savings.