Dimensionamento do reservatório via NETUNO 4.0

4.1.4.1 Reservatório Inferior

Todas as orientações da NBR 12217 (ABNT, 1994) devem ser observadas para a caracterização do reservatório. Este representa o item mais oneroso do sistema de captação e utilização de água pluvial, por isso deve ser dimensionado com bastante critério. O Netuno 4.0 realiza os cálculos em base diária, considerando a demanda total per capita de água para usos potáveis e não potáveis e a disponibilidade de água pluvial. Os dados de entrada são os seguintes:

a) Precipitação pluviométrica diária; b) Área de captação;

c) Coeficiente de aproveitamento;

d) Demanda diária de água potável per capita; e) Número de moradores;

A simulação no software foi realizada considerando a “simulação para reservatórios com diversos volumes”, o qual foi definido como 20.000 L o volume máximo e 1000 L o intervalo entre volumes. Neste trabalho, foi utilizado o critério de 2%, quando houvesse aumento de 1000 L no reservatório do LAESA e 1% para o EMUFPA.

Após a definição dos parâmetros supracitados, a sequência de cálculos do algoritmo para dimensionar o reservatório inferior e encontrar um volume ideal é apresentado nas etapas a seguir (Figura 12), conforme apresentado no Manual do Netuno (GHISI; CORDOVA, 2014):

Figura 12 – Rotina de cálculo do programa Netuno

A princípio, é determinado o volume de água pluvial que escoa pela superfície de captação diariamente, calculado através da Equação 7.

𝑽𝒕 = 𝑷 × 𝑨 × 𝑪𝒑 (7) Em que:

𝑉𝑡 é o volume de água pluvial captada no tempo t (L/dia); 𝑃 é a precipitação pluviométrica diária (mm/dia = L/m² por dia); 𝐴 é a área de captação em cada residência (m²);

𝐶𝑝 é o coeficiente de aproveitamento (-), adotado como 0,80 para o LAESA e 0,90 para o EMUFPA.

Após a determinação do volume possível de ser aproveitado pela cobertura, é calculado por meio da equação 8, o volume de água pluvial disponível no reservatório inferior no início do dia, após a captação de água pluvial e antes do consumo.

𝑽_{𝒊𝒏𝒇𝒊𝒏}𝒊 = 𝒎𝒊𝒏 { 𝑽𝒊𝒏𝒇

𝑽_{𝐢𝐧𝐟 𝒊𝒏}𝒊−𝟏 + 𝑽_𝒂𝒄𝒊 (8) Em que:

𝑉_{inf 𝑖𝑛}𝑖 é o volume disponível no reservatório no início do dia (L); 𝑉_𝑖𝑛𝑓 é o volume do reservatório (L);

𝑉_{inf 𝑖𝑛}𝑖−1 é o volume disponível no reservatório no final do dia anterior (L);

𝑉_𝑎𝑐𝑖 _{é o volume de água que escoa pela superfície de captação em um dado dia 𝑖 (L).}

O volume consumido de água pluvial em um determinado dia foi calculado por meio da equação 9. É o valor a ser descontado do volume disponível no reservatório.

𝑽𝒄𝒊 = 𝐦𝐢𝐧 {

𝑫_{𝒑𝒍𝒖𝒗}𝒊

Em que:

𝑉𝑐𝑖 é o volume de água pluvial consumido no dia 𝑖 (L);

𝐷_{𝑝𝑙𝑢𝑣}𝑖 é a demanda pluvial no dia 𝑖 (L);

𝑉_{inf 𝑖𝑛}𝑖 é o volume disponível no reservatório no início do dia (L).

Após a definição do volume consumido, é calculado por meio da equação 10 o volume do reservatório inferior após o consumo, ou seja, o volume disponível no final do dia. 𝑽_{𝐢𝐧𝐟 𝒇𝒊𝒎}𝒊 = 𝒎𝒊𝒏 {𝑽𝐢𝐧𝐟 𝒊𝒏 𝒊 _{− 𝑽} 𝒄 𝒊 𝑽𝒊𝒏𝒇− 𝑽𝒄𝒊 (10) Em que:

𝑉_{inf 𝑓𝑖𝑚}𝑖 é o volume de água pluvial disponível no reservatório ao final do dia (L); 𝑉_{inf 𝑖𝑛}𝑖 é o volume de água pluvial disponível no reservatório no início do dia (L); 𝑉_𝑐𝑖 _{é o volume de água pluvial consumido no dia 𝑖 (L);}

𝑉_𝑖𝑛𝑓 é o volume do reservatório (L);

𝑉_𝑐𝑖 é o volume de água consumido no dia 𝑖 (L).

O algoritmo estabelece algumas condições, que definem se o atendimento foi completo, parcial ou nulo, conforme descrito a seguir:

Se 𝑽_𝒄𝒊_{, for igual ao 𝑫} 𝒑𝒍𝒖𝒗

𝒊 _{, a demanda de água pluvial foi atendida completamente no}

dia i.

Se 𝑽_𝒄𝒊 _{for menor que o 𝑫} 𝒑𝒍𝒖𝒗

𝒊 _{, a demanda de água pluvial foi atendida parcialmente no}

dia i

O Volume extravasado foi dado pela condição, se 𝑉_𝑎𝑐𝑖 + 𝑉_{inf 𝑓𝑖𝑚}𝑖 > 𝑉_𝑖𝑛𝑓. Dado esta condição, o algoritmo irá determinar o volume extravasado por meio da Equação 11. 𝑽_𝒆𝒙𝒕𝒊 _{= 𝑽} 𝐢𝐧𝐟 𝒇𝒊𝒎 𝒊 _{− 𝑽} 𝐢𝐧𝐟 𝒊𝒏 𝒊 _{+ 𝑽} 𝒂𝒄 𝒊 ₍₁₁₎ Em que:

𝑉_𝑎𝑐𝑖 _{é o volume de água escoada pela superfície de captação em um dado dia 𝑖 (L);}

𝑉_{inf 𝑓𝑖𝑚}𝑖 é o volume de água pluvial disponível no reservatório no final do dia (L); 𝑉_{inf 𝑖𝑛}𝑖 é o volume disponível no reservatório no início do dia (L);

𝑉_𝑖𝑛𝑓 é o volume do reservatório (L); 𝑉_𝑒𝑥𝑡𝑖 _{é o volume extravasado (L).}

Além do dimensionamento, é calculado o potencial de economia de água potável por meio do aproveitamento de água pluvial (Equação 12)

𝑬_𝒑𝒐𝒕 = 𝟏𝟎𝟎 × ∑ 𝑽𝒄𝒊

𝑫_𝒕𝒐𝒕𝒊 𝑵

𝒊=𝟏 (12)

Em que:

𝐸_𝑝𝑜𝑡 é o potencial de economia de água potável por meio do aproveitamento da água pluvial (%);

𝑉_𝑐𝑖_{é o volume de água pluvial consumido no dia 𝑖 (L);}

𝐷_𝑖𝑡𝑜𝑡 é a demanda total de água no dia 𝑖 (L).

Para a determinação do Volume ideal do reservatório inferior, foi definido o percentual de utilização da água pluvial (𝑃_{𝑝𝑙𝑢𝑣}), obtido pela razão do percentual de economia de água potável por meio do aproveitamento da água pluvial (𝐸𝑃𝑜𝑡), e o

percentual de demanda total de água que pode ser suprida por água pluvial 𝑃_{𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡}(Equação 13).

𝑷_{𝒑𝒍𝒖𝒗}= 𝟏𝟎𝟎 × 𝑬𝑷𝒐𝒕

𝑷_{𝒔𝒖𝒃𝒔𝒕} (13)

No netuno, o volume ideal do reservatório inferior é determinado por meio de tentativas, impondo a condição de que o acréscimo no potencial de economia do volume subsequente é igual ou inferior à diferença entre potenciais de economia de água potável adotado neste trabalho, o qual foi de 2% (∆𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍), conforme apresentado

na Equação 14.

∆𝑷𝒑𝒍𝒖𝒗

∆𝑽𝒊𝒏𝒇 = ≤ ∆𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍 (14)

Em que:

∆𝑃𝑝𝑙𝑢𝑣 é a variação do percentual de utilização de água pluvial (%);

∆𝑉𝑖𝑛𝑓 é a variação do percentual do volume do reservatório inferior (%);

∆𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 é o parâmetro indicado pelo usuário, que representa o intervalo de simulação,

indicando a diferença entre potenciais de atendimento por água pluvial (%/L).

Como já informado, o Netuno sugere um volume ideal de reservatório inferior. No entanto, neste trabalho, foi definido que o volume ideal indicado só seria adotado se o mesmo atendesse, pelo menos, 2 (dois) dias de consumo nas edificações, conforme recomendado por Creder (1991).

4.1.4.2 Reservatório Elevado

O volume de reservatório superior é um dos dados de entrada do programa para realização das simulações. Neste trabalho, optou-se por um tipo de reservatório que ocupe pouco espaço físico para sua instalação, tendo em vista que as edificações do LAESA e EMUFPA não dispõem de estrutura física para suportar reservatórios elevados acima de 5 m³, conforme constatado na planta estrutural das edificações.

4.2 2ª ETAPA – PROJETO EXECUTIVO E ANÁLISE ECONÔMICA

4.2.1 Projeto de dimensionamento das tubulações da rede predial de