Os sistemas prediais de água não potável podem ser do tipo centralizado, quando os efluentes oriundos de diversas edificações são coletados e transportados para um único local de tratamento e redistribuídos para um conjunto de residências; ou descentralizado, quando a coleta, o tratamento e o transporte dos efluentes ocorrem próximos ao local de produção. Porém, tanto o sistema centralizado quanto o descentralizado possui particularidades que os fazem interessantes ou não em aspectos sociais, econômicos e ambientais. Desta forma, o objetivo principal desta pesquisa foi formular modelos matemáticos que permitissem comparar o sistema centralizado com o descentralizado. Para o desenvolvimento do estudo realizou-se uma revisão bibliográfica com o intuito de coletar informações sobre as principais variáveis que interferem na tomada de decisão de cada tipo de sistema. A partir dos princípios da Programação Linear Inteira foram formulados três modelos que permitiram encontrar qual tipo de sistema apresenta o menor custo total acumulado, quanto é o valor desse custo ao longo do tempo e quantos sistemas são necessários instalar para atender a uma demanda específica. Com base nos dados da literatura consultada, o sistema centralizado apresentou-se mais vantajoso do que os sistemas descentralizados quanto aos custos de implantação, de manutenção e de operação considerando uma vida útil de 20 anos. Todavia, verificou-se que a escolha do sistema mais viável não deve se concentrar apenas nos custos, mas também devem ser consideradas variáveis qualitativas. Deste modo, as formulações gerais dos modelos permitem a inserção de outras variáveis de decisão e restrições para aprimorar a tomada de decisão quanto ao tipo de sistema predial de água não potável a ser implantado. / Non-potable water systems may be of the centralized type when effluents from several buildings are collected and transported to a single treatment site and redistributed to a set of residences; or decentralized, when the collection, treatment and transportation of the effluent occurs near the place of production. However, both the centralized and decentralized systems have particularities that make them interesting or not in social, economic and environmental aspects. In this way, the main objective of this research was to formulate mathematical models that allowed to compare the centralized system with the decentralized one. For the development of the study a bibliographic review was carried out in order to collect information on the main variables that interfere in the decision making of each type of system. From the principles of Linear Programming, three models were formulated that allowed to find out which type of system has the lowest cumulative total cost, what is the value of this cost over time and how many systems are needed to meet a specific demand. Based on the data of the literature, the centralized system was more advantageous than the decentralized systems in terms of the implantation, maintenance and operation costs considering a useful life of 20 years. However, it has been found that the choice of the most viable system should not only focus on costs but should also be considered as qualitative variables. In this way, the general models formulations allow the insertion of other decision variables and constraints to improve the decision making regarding the type of non-potable water system to be implanted.

A preocupação mundial com o cenário de escassez do recurso natural \"água\" é sintetizada no slogan adotado pela WateReuse Research Foundation em campanha pelo reuso de água: \"Water... it\'s too valuable to be used just once\". Progressivamente tem-se melhorado os processos de gestão da água, com controle de desperdício, procedimentos e utilização de fontes alternativas de abastecimento, não apenas na escala dos sistemas públicos, mas nos sistemas prediais. No Brasil, seguindo esta tendência global, existem iniciativas independentes de sistemas prediais de água não potável sendo instalados em edifícios residenciais e comerciais. Estas iniciativas, no entanto, contam hoje com pequeno respaldo técnico normativo, diretrizes ou legislação que orientem gestores, executores e profissionais sobre as práticas adequadas de implantação, gestão e monitoramento deste tipo de sistema, colocando em risco a segurança dos usuários e o sucesso da tecnologia. Considerando-se que para produzir um edifício de qualidade é fundamental atender às necessidades dos usuários, adequando as soluções ao uso que será feito do produto, a Avaliação Durante Operação (ADO) do edifício apresenta-se como uma ferramenta adequada para a análise da situação atual do sistema. Inserindo-se neste contexto, esta pesquisa tem o objetivo de propor uma ferramenta que auxilie a avaliação de desempenho de sistemas prediais de água não potável durante sua operação em edifícios residenciais, no que se refere à operação e manutenção. Para tanto, foi realizado levantamento bibliográfico sobre sistemas prediais de água não potável, tratamentos de água disponíveis e avaliação de desempenho. Seguindo a metodologia de ADO, foram realizados estudos de casos em edifícios residenciais para levantamento de dados atuais de desempenho. Ao término da análise dos casos selecionados, foi possível validar a ferramenta proposta e constatar que a falta de capacitação técnica, normas técnicas e legislações específicas que orientem projetistas, executores, gestores e usuários e padronizem os sistemas prediais de água não potável contribui para o cenário encontrado nos estudos, caracterizado por sistemas que operam com desempenho inferior ao adequado para atender às necessidades e garantir a segurança de seus usuários. / The global concern with the scenario of increasing natural resource scarcity is synthesized in the slogan adopted by WateReuse Research Foundation for a reuse campaign: \"Water... it\'s too valuable to be used just once.\" Progressively, the water management processes have been improved, by controlling waste, procedures and use of alternative sources of water supply, not only at the city level but also individually. In Brazil, following this global trend, there are independent initiatives of non-potable water systems being installed in residential and commercial buildings. These initiatives, however, have today little technical normative support, guidelines or legislation to orientate managers, performers and professionals on the appropriate practices for deployment, management and monitoring of this type of system, endangering the safety of users and the success of technology. Considering that to produce a quality building it is critical to meet the user\'s needs, suiting the solutions according to the product use, the evaluation during operation (EDO) presents itself as adequate tool for analyzing the current situation and proposing improvements on the system performance. In this context, this study aims to propose a tool that assists the performance evaluation of non-potable water systems during its operation in residential buildings, regarding the design, implementation, operation and maintenance. In order to do that, it was performed bibliographical survey on nonpotable water systems, available water treatments and performance evaluation. Following the EDO methodology, case studies were conducted in a sample of residential buildings for current performance data collection. Upon completion of the analysis of selected cases, the proposed tool was validated and it was found that the lack of technical training, technical standards and specific legislation to guide designers, performers, managers and users, and to standardize the non-potable water systems contributes to the scenario found in the case studies, characterized by systems operating with performance unsuited to meet the needs and ensure the safety of its users.

Os sistemas prediais de água não potável podem ser do tipo centralizado, quando os efluentes oriundos de diversas edificações são coletados e transportados para um único local de tratamento e redistribuídos para um conjunto de residências; ou descentralizado, quando a coleta, o tratamento e o transporte dos efluentes ocorrem próximos ao local de produção. Porém, tanto o sistema centralizado quanto o descentralizado possui particularidades que os fazem interessantes ou não em aspectos sociais, econômicos e ambientais. Desta forma, o objetivo principal desta pesquisa foi formular modelos matemáticos que permitissem comparar o sistema centralizado com o descentralizado. Para o desenvolvimento do estudo realizou-se uma revisão bibliográfica com o intuito de coletar informações sobre as principais variáveis que interferem na tomada de decisão de cada tipo de sistema. A partir dos princípios da Programação Linear Inteira foram formulados três modelos que permitiram encontrar qual tipo de sistema apresenta o menor custo total acumulado, quanto é o valor desse custo ao longo do tempo e quantos sistemas são necessários instalar para atender a uma demanda específica. Com base nos dados da literatura consultada, o sistema centralizado apresentou-se mais vantajoso do que os sistemas descentralizados quanto aos custos de implantação, de manutenção e de operação considerando uma vida útil de 20 anos. Todavia, verificou-se que a escolha do sistema mais viável não deve se concentrar apenas nos custos, mas também devem ser consideradas variáveis qualitativas. Deste modo, as formulações gerais dos modelos permitem a inserção de outras variáveis de decisão e restrições para aprimorar a tomada de decisão quanto ao tipo de sistema predial de água não potável a ser implantado. / Non-potable water systems may be of the centralized type when effluents from several buildings are collected and transported to a single treatment site and redistributed to a set of residences; or decentralized, when the collection, treatment and transportation of the effluent occurs near the place of production. However, both the centralized and decentralized systems have particularities that make them interesting or not in social, economic and environmental aspects. In this way, the main objective of this research was to formulate mathematical models that allowed to compare the centralized system with the decentralized one. For the development of the study a bibliographic review was carried out in order to collect information on the main variables that interfere in the decision making of each type of system. From the principles of Linear Programming, three models were formulated that allowed to find out which type of system has the lowest cumulative total cost, what is the value of this cost over time and how many systems are needed to meet a specific demand. Based on the data of the literature, the centralized system was more advantageous than the decentralized systems in terms of the implantation, maintenance and operation costs considering a useful life of 20 years. However, it has been found that the choice of the most viable system should not only focus on costs but should also be considered as qualitative variables. In this way, the general models formulations allow the insertion of other decision variables and constraints to improve the decision making regarding the type of non-potable water system to be implanted.

A preocupação mundial com o cenário de escassez do recurso natural \"água\" é sintetizada no slogan adotado pela WateReuse Research Foundation em campanha pelo reuso de água: \"Water... it\'s too valuable to be used just once\". Progressivamente tem-se melhorado os processos de gestão da água, com controle de desperdício, procedimentos e utilização de fontes alternativas de abastecimento, não apenas na escala dos sistemas públicos, mas nos sistemas prediais. No Brasil, seguindo esta tendência global, existem iniciativas independentes de sistemas prediais de água não potável sendo instalados em edifícios residenciais e comerciais. Estas iniciativas, no entanto, contam hoje com pequeno respaldo técnico normativo, diretrizes ou legislação que orientem gestores, executores e profissionais sobre as práticas adequadas de implantação, gestão e monitoramento deste tipo de sistema, colocando em risco a segurança dos usuários e o sucesso da tecnologia. Considerando-se que para produzir um edifício de qualidade é fundamental atender às necessidades dos usuários, adequando as soluções ao uso que será feito do produto, a Avaliação Durante Operação (ADO) do edifício apresenta-se como uma ferramenta adequada para a análise da situação atual do sistema. Inserindo-se neste contexto, esta pesquisa tem o objetivo de propor uma ferramenta que auxilie a avaliação de desempenho de sistemas prediais de água não potável durante sua operação em edifícios residenciais, no que se refere à operação e manutenção. Para tanto, foi realizado levantamento bibliográfico sobre sistemas prediais de água não potável, tratamentos de água disponíveis e avaliação de desempenho. Seguindo a metodologia de ADO, foram realizados estudos de casos em edifícios residenciais para levantamento de dados atuais de desempenho. Ao término da análise dos casos selecionados, foi possível validar a ferramenta proposta e constatar que a falta de capacitação técnica, normas técnicas e legislações específicas que orientem projetistas, executores, gestores e usuários e padronizem os sistemas prediais de água não potável contribui para o cenário encontrado nos estudos, caracterizado por sistemas que operam com desempenho inferior ao adequado para atender às necessidades e garantir a segurança de seus usuários. / The global concern with the scenario of increasing natural resource scarcity is synthesized in the slogan adopted by WateReuse Research Foundation for a reuse campaign: \"Water... it\'s too valuable to be used just once.\" Progressively, the water management processes have been improved, by controlling waste, procedures and use of alternative sources of water supply, not only at the city level but also individually. In Brazil, following this global trend, there are independent initiatives of non-potable water systems being installed in residential and commercial buildings. These initiatives, however, have today little technical normative support, guidelines or legislation to orientate managers, performers and professionals on the appropriate practices for deployment, management and monitoring of this type of system, endangering the safety of users and the success of technology. Considering that to produce a quality building it is critical to meet the user\'s needs, suiting the solutions according to the product use, the evaluation during operation (EDO) presents itself as adequate tool for analyzing the current situation and proposing improvements on the system performance. In this context, this study aims to propose a tool that assists the performance evaluation of non-potable water systems during its operation in residential buildings, regarding the design, implementation, operation and maintenance. In order to do that, it was performed bibliographical survey on nonpotable water systems, available water treatments and performance evaluation. Following the EDO methodology, case studies were conducted in a sample of residential buildings for current performance data collection. Upon completion of the analysis of selected cases, the proposed tool was validated and it was found that the lack of technical training, technical standards and specific legislation to guide designers, performers, managers and users, and to standardize the non-potable water systems contributes to the scenario found in the case studies, characterized by systems operating with performance unsuited to meet the needs and ensure the safety of its users.

abstract: Understanding how microorganisms adapt and respond to the microgravity environment of spaceflight is important for the function and integrity of onboard life support systems, astronaut health and mission success. Microbial contamination of spacecraft Environmental Life Support Systems (ECLSS), including the potable water system, are well documented and have caused major disruption to spaceflight missions. The potable water system on the International Space Station (ISS) uses recycled wastewater purified by multiple processes so it is safe for astronaut consumption and personal hygiene. However, despite stringent antimicrobial treatments, multiple bacterial species and biofilms have been recovered from this potable water system. This finding raises concern for crew health risks, vehicle operations and ECLSS system integrity during exploration missions. These concerns are further heightened given that 1) potential pathogens have been isolated from the ISS potable water system, 2) the immune response of astronauts is blunted during spaceflight, 3) spaceflight induces unexpected alterations in microbial responses, including growth and biofilm formation, antimicrobial resistance, stress responses, and virulence, and 4) different microbial phenotypes are often observed between reductionistic pure cultures as compared to more complex multispecies co-cultures, the latter of which are more representative of natural environmental conditions. To advance the understanding of the impact of microgravity on microbial responses that could negatively impact spacecraft ECLSS systems and crew health, this study characterized a range of phenotypic profiles in both pure and co-cultures of bacterial isolates collected from the ISS potable water system between 2009 and 2014. Microbial responses profiled included population dynamics, resistance to silver, biofilm formation, and in vitro colonization of intestinal epithelial cells. Growth characteristics and antibiotic sensitivities for bacterial strains were evaluated to develop selective and/or differential media that allow for isolation of a pure culture from co-cultures, which was critical for the success of this study. Bacterial co-culture experiments were performed using dynamic Rotating Wall Vessel (RWV) bioreactors under spaceflight analogue (Low Shear Modeled Microgravity/LSMMG) and control conditions. These experiments indicated changes in fluid shear have minimal impact on strain recovery. The antimicrobial efficacy of silver on both sessile co-cultures, grown on 316L stainless steel coupons, and planktonic co-cultures showed that silver did not uniformly reduce the recovery of all strains; however, it had a stronger antimicrobial effect on biofilm cultures than planktonic cultures. The impact of silver on the ability of RWV cultured planktonic and biofilm bacterial co-cultures to colonize human intestinal epithelial cells showed that, those strains which were impacted by silver treatment, often increased adherence to the monolayer. Results from these studies provide insight into the dynamics of polymicrobial community interactions, biofilm formation and survival mechanisms of ISS potable water isolates, with potential application for future design of ECLSS systems for sustainable human space exploration. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Molecular and Cellular Biology 2019