Para o dimensionamento da cisterna, que será em concreto, usaremos as seguintes alternativas:
a) O Método de Rippl:
Geralmente superdimensiona o reservatório, mas é bom usá-lo para verificar o limite superior do volume do reservatório de acumulação de águas de chuvas. Pode-se usar séries históricas mensais ou diárias:
çã Á çã
, 0
:
40 á ó ; á ; ; ó ³
No quadro 7 está a aplicação prática do Método de Rippl ao telhado com 550,79 m² e onde serão captados todos os meses 68,40 m³ de água de chuva. Foram usadas as precipitações médias mensais de janeiro a dezembro. Existem 8 colunas que são explicadas logo após.
Quadro 7: Método de Rippl
Meses Chuva média mensal (mm) Demanda constante mensal Área de captação (m²) Volume de chuva mensal (m³) Demanda - Volume chuva (col 3 - 5) Diferença acumulada da coluna 6 (+) Obs. 1 2 3 4 5 6 7 8 Jan 270,24 68,41 550,79 133,96 -65,55 E Fev 194,99 68,41 550,79 96,66 -28,25 E Mar 180,4 68,41 550,79 89,43 -21,02 E Abr 122,01 68,41 550,79 60,48 7,93 7,93 D Mai 115,18 68,41 550,79 57,10 11,31 19,24 D Jun 76,95 68,41 550,79 38,14 30,27 49,51 D Jul 94,09 68,41 550,79 46,64 21,77 71,28 D Ago 102,31 68,41 550,79 50,72 17,69 88,97 D Set 165,85 68,41 550,79 82,21 -13,80 75,17 S Out 152,85 68,41 550,79 75,77 -7,36 67,81 S Nov 163,08 68,41 550,79 80,84 -12,43 55,38 S Dez 180,38 68,41 550,79 89,42 -21,01 34,37 S Total 1818,33 820,92 901,37
Fonte: Adaptado de Tomaz (2003) pelo autor, 2015.
Vamos passar a explicar as oito colunas do quadro 7:
Coluna 1: É o período de tempo que vai de janeiro a dezembro.
41 Coluna 3: Demanda mensal que foi imposta de acordo com as necessidades. A demanda também pode ser denominada de consumo mensal e é fornecido em metros cúbicos.
O volume total da demanda ou do consumo 820,92 m3/ano deve ser menor ou igual ao volume total de chuva da coluna 5 que é 901,37 m3/ano.
Coluna 4: É a área de captação da água de chuva que é supostamente constante durante o ano. A área de captação é fornecida em metros quadrados e é a projeção do telhado sobre o terreno.
Coluna 5: Nesta coluna estão os volumes mensais disponíveis da água de chuva. É obtido multiplicando-se a coluna 2 pela coluna 4 e pelo coeficiente de Runoff de 0,90 e dividindo-se por 1000 para que o resultado do volume seja em metros cúbicos.
Assim a linha referente ao mês de janeiro é obtida: 270,24 mm x 550,79 m² x 0,90 / 1000 = 133,96 m³
O total da coluna 5 do volume de água fornecida pela chuva média de janeiro a dezembro é de 901,37 m³/ano que deverá ser maior ou igual ao volume total da demanda ou consumo que se refere a coluna 3.
Coluna 6: Nesta coluna estão as diferenças entre os volumes da demanda e os volumes de chuva mensais. Na prática significa a coluna 3 menos a coluna 5. O sinal negativo indica que há excesso de água e o sinal positivo indica que o volume de demanda, nos meses correspondentes supera o volume de água disponível.
Coluna 7: Nesta coluna estão as diferenças acumuladas da coluna 6 considerando somente os valores positivos. Para preencher esta coluna foi admitida a hipótese inicial de o reservatório estar cheio.
Os valores negativos não foram computados, pois, correspondem a meses em que há excesso de água (volume disponível superando a demanda).
Começa-se com a soma pelos valores positivos, prosseguindo até que a diferença se anule, desprezando todos os valores negativos seguintes, recomeçando a soma quando aparecer o primeiro valor positivo.
O volume máximo obtido na coluna 7 pelo Método de Rippl é de 88,97 m³. Portanto, o reservatório para regularizar a demanda constante de 68,41 m³/mês deverá ter 89 m³ de capacidade.
42 Coluna 8: O preenchimento da coluna 8 é feito usando as letras E, D e S sendo:
E = água escoando pelo extravasor; D= nível de água baixando e
S= nível de água subindo.
Desde o início supõe-se, que o reservatório está cheio e, portanto, nos meses de janeiro, fevereiro e março da coluna 6 verificamos que as diferenças são negativas e, portanto, temos que a água está escoando pelo extravasor.
Quando os valores da coluna 6 são positivos, o nível de água do reservatório está baixando e isto acontecerá no mês de abril quando o abaixamento é de 7,93 m³. Em maio de 19,24 m³. Em junho de 49,51 m³. Em julho o abaixamento é de 71,28 m³. Em setembro o abaixamento é de 75,17 m³. Em outubro o reservatório, como a coluna 6 é negativa, o volume começa a extravasar.
O volume do reservatório de 89 m³, corresponde a um suprimento de 39 dias de estiagem (1,3 meses).
Salientamos que geralmente o método de Rippl fornece valores muito elevados para os reservatórios sendo que na pratica o método mais usado é o da simulação que se faz por tentativas.
b) Método Prático do Professor Azevedo Neves: 0,042 Onde: çã é , í ; ú ; á , ; á á ó , ;
De acordo com este cálculo temos os seguintes resultados: V= 0,042 x 1.818 mm x 550,79 m² x 2 meses
V= 84.112 litros V= 84,11 m³.
c) Método Prático Inglês: 0,05
Onde:
43 á , ² ó , ; Então temos: V= 0,05 x 1.818 mm x 550,79 m² V= 50,07 m³.
d) Método Prático Alemão:
Método empírico, onde se toma o menor valor do volume do reservatório; 6% do volume anual de consumo ou 6% do valor anual de precipitação aproveitável.
V adotado é o mínimo entre o volume anual precipitado aproveitável e o volume anual de consumo numa razão de 6%.
í ; 0,6
Onde:
á á , ;
á ã á ;
á ó , ;
Volume aproveitável anualmente de água de chuva = 1.818 mm x 550,79 m² x 0,9 (Runoff)
Volume aproveitável = 901,20 m³ Demanda mensal = 68,41 m³
Demanda anual = 68,41 m³ x 12 meses = 820,92 m³ V adotado = mín (V;D) x 0,06
V adotado = mín (901,20;820,92) x 0,06 V adotado = 820,92 m³ x 0,06
V adotado = 49,25 m³.
Também serão observadas as fórmulas elaboradas pelas Prefeituras de São Paulo, SP (Lei das Piscininhas) e Porto Alegre, RS que tem legislação própria para detenção das águas das chuvas para evitar alagamentos.
Em São Paulo, SP 0,15 Onde: ó , ³; á , ; í é , 0,06 / ; çã 1 ;
44 , ∗ , ∗ , ∗ , ³ Em Porto Alegre, RS: ` 4,25 Onde: ó , ³ á , ; á , çã % ` , , , , ³
Conforme citado anteriormente, o superdimensionamento encarece os custos de construção do reservatório, então decidimos definir o volume a ser reservado, utilizando uma cisterna inferior em concreto com 17,70 m³, devidamente impermeabilizada, de acordo com as NBRs 9574 e 9575, com pintura cristalizante e verificada sua estanqueidade para evitar que a água pluvial entre em contato com a água potável, através do enchimento de cada cisterna individualmente e aguardando o prazo de três dias para a confirmação de não haver qualquer sinal de infiltração. O reservatório superior será de PVC, com 5,00 m³ de volume, totalizando um volume de 22,70 m³ de reserva possível de ser utilizada. Este volume é suficiente para garantir o abastecimento das bacias sanitárias, limpeza das calçadas e rega de jardins, por no mínimo 10 dias sem a ocorrência de chuva, desde que o reservatório esteja cheio, o que pode ocorrer com frequência nos meses de pouca pluviosidade, entre abril e agosto, demonstrado no quadro 6, e com toda a população prevista utilizando plenamente o sistema, pelo seguinte cálculo:
Onde: ó á á ç 74 24 504 Então: 2280 ,
45 O volume de cisterna estipulado atende à determinação da Prefeitura Municipal de São Paulo, a Lei das Piscininhas, que para este projeto define o volume de 4,95 m³ de volume de reservatório, para a detenção das águas das chuvas para diminuir e evitar alagamentos.
De acordo com a determinação da Prefeitura de Porto Alegre, o volume calculado é de 26,96 m.
Decidimos optar pelo dimensionamento estipulado anteriormente para a cisterna inferior, ou seja, de 17,70 m³, figura 4, mesmo que não atenda totalmente o cálculo determinado pela Prefeitura de Porto Alegre, pois o volume, neste entendimento, é o suficiente para deter temporariamente um grande volume de chuvas no local.
46
Fonte: Adaptado de residencial Jardim Azul pelo autor, 2015.
Através da simulação diária, com os dados pluviométricos obtidos junto ao INMET, verificou-se que entre os meses de abril e agosto, será necessário o uso de água potável, pois estes meses apresentam insuficiência de águas pluviais para abastecer o sistema projetado, porque os volumes dos demais meses em que apresentam altos índices pluviométricos não podem ser totalmente armazenados devido ao custo de um reservatório inferior com maiores dimensões, então foi optado por manter em 22,70 m³ o volume possível de ser reservado.
47 No quadro 8, utilizou-se a simulação diária entre a pluviosidade e demanda, os meses de junho e julho do ano de 2010, que teve um índice de 2.040 mm/m²/ano, próximo da média que é de 1.818 mm/m²/ano do período estudado, de 1995 a 2013.
Quadro 8: Simulação pluviosidade/demanda
Data mm/dia litros/dia (550,79 m²) Consumo/dia (litros) Reserva
(litros) Data mm/dia
litros/dia (550,79 m²) Consumo/dia (litros) Reserva (litros) 4/6 16,2 8923 2280 22700 25/6 0 0 2280 -1397 5/6 14,3 7876 2280 22700 26/6 0 0 2280 -2280 6/6 0 0 2280 20420 27/6 0 0 2280 -2280 7/6 0 0 2280 18140 28/6 0 0 2280 -2280 8/6 0 0 2280 15860 29/6 0 0 2280 -2280 9/6 0 0 2280 13580 30/6 0 0 2280 -2280 10/6 0 0 2280 11300 1/7 0 0 2280 -2280 11/6 3 1652 2280 10672 2/7 0 0 2280 -2280 12/6 6,8 3745 2280 12138 3/7 0 0 2280 -2280 13/6 0,1 55 2280 9913 4/7 0 0 2280 -2280 14/6 0 0 2280 7633 5/7 0 0 2280 -2280 15/6 0 0 2280 5353 6/7 0 0 2280 -2280 16/6 0 0 2280 3073 7/7 0 0 2280 -2280 17/6 0 0 2280 793 8/7 0 0 2280 -2280 18/6 3,3 1818 2280 330 9/7 0 0 2280 -2280 19/6 1,3 716 2280 -1234 10/7 0,8 441 2280 -1839 20/6 8,5 4682 2280 2402 11/7 0,1 55 2280 -2225 21/6 4,6 2534 2280 2655 12/7 0,4 220 2280 -2060 22/6 9,2 5067 2280 5443 13/7 29,2 16083 2280 13803 23/6 0 0 2280 3163 14/7 0 0 2280 11523 24/6 0 0 2280 883 15/7 0 0 2280 9243
Fonte: Adaptado de INMET pelo autor, 2015.
Pode-se observar, pela simulação entre os meses de junho e julho, uma quantidade de 19 dias, com uma sequência de 18 dias corridos sem chuva.
Nos dias 4 e 5 de junho temos o volume de reserva máximo possível (22,70 m³), com uma sequência de chuvas que garantem o abastecimento com água pluvial do sistema até o dia 18 de junho.
No dia 19 de junho, com a falta de chuva, é necessária a utilização de água potável.
48 A partir do dia 20 de junho, com novo abastecimento de águas pluviais, volta-se a utilizar as águas da chuva.
A partir do dia 29 de junho, foi utilizado água potável no sistema, em uma sequência de 18 dias, até o dia 13 de julho, que com a volta das chuvas, normaliza o abastecimento do sistema.
No ano de 2010, com a simulação feita em todo o período, foi necessária a utilização de 147 m³ de água potável devido às estiagens pontuais, que dividindo por 12 meses, totalizam uma média de 12,25 m³ mensais, dado importante para a avaliação financeira do projeto.