CAPTAÇÃO E MANEJO DE ÁGUA DE CHUVA PARA SUSTENTABILIDADE DE ÁREAS RURAIS E URBANAS –
TECNOLOGIAS E CONSTRUÇÃO DA CIDADANIA TERESINA, PI, DE 11 A 14 DE JULHO DE 2005
TELHADOS PARA CAPTAÇÃO DE ÁGUA DE CHUVA NO SEMI-ÁRIDO
ABDON DA SILVA MEIRA FILHO, Desenhista Industrial, M.Sc. Engenharia Agrícola. Professor da Unidade Acadêmica de Desenho Industrial - Universidade Federal de Campina Grande.
R. Joaquim da Silva Zeca, 450 – Santo Antonio, CEP 58 103 360 Campina Grande – PB e-mail: antunes@deag.ufcg.edu.br.
JOSÉ WALACE B. DO NASCIMENTO, D.Sc – Professor UAEAg – UFCG JUAREZ BENIGNO PAES, D. Sc – Professor UAEF – UFCG
VERA LUCIA ANTUNES DE LIMA, D .Sc – Professor UAEAg – UFCG RESUMO
O uso de telhados para captar água de chuva para o consumo humano vem crescendo à medida que cresce a demanda por água, associada diretamente ao crescimento da população. Os sistemas de captação de água de chuva, implantados na região do semi-árido brasileiro baseiam-se, quase que exclusivamente, na construção de cisternas para acumular a água captada; quando muito, incluem um sistema condutor, composto de calhas metálicas e tubos de PVC. Por isso, é comum encontrar na zona rural, residências que dispõem de uma cisterna e uma área de captação, mas não captam água de chuva por falta de calhas e condutores. Em outros casos não se consegue acumular um bom volume de água devido a problemas de má instalação das calhas, provocando vazamentos. Este trabalho objetivou desenvolver propostas arquitetônicas de telhados para moradias rurais, contribuindo para solucionar o problema do abastecimento de água potável através da captação de água de chuvas pelo telhado. Foram desenvolvidas cinco alternativas de telhados cujas configurações favorecem à instalação do sistema de captação de água de chuva permitindo a instalação das calhas diretamente no beiral já inclinado, sem a necessidade de suportes, conseguindo-se economia na instalação e rápido escoamento da água, com o mínimo de desperdício.
PALAVRAS-CHAVE: Telhados, Calhas e dutos, Captação de água.
INTRODUÇÃO
No Brasil atende somente 77,8% dos domicílios tem abastecimento de água e 47,2% tem rede de esgotos. O déficit desses serviços é maior na zona rural, onde apenas 1,35 milhões de domicílios - dos 7,46 milhões existentes - estão ligados às redes de abastecimento de água e somente 960 mil estão ligados a redes coletoras de esgotos ou dispõem de fossas sépticas. Pelo menos 4,3 milhões de domicílios rurais dependem da água de nascentes ou poços localizados na propriedade, sem garantias de que seja uma água potável (John, 2003). Diante do quadro que se agrava a cada dia, fica mais evidente a necessidade de governos e sociedade encontrarem soluções que estejam pautadas no uso racional da água, tanto no sentido de evitar desperdícios como no sentido da exploração dos recursos hídricos naturais, baseada em modelos de desenvolvimento sustentável. Neste contexto, a captação de água de chuva é um elemento essencial no armazenamento de água para o consumo humano, para se contrapor à irregularidade na oferta hídrica da região Semi-Árida.
Na captação de água de chuva, todas as partes constituintes do sistema de abastecimento, com exceção do manancial e da instalação predial, são integradas, constituindo uma unidade denominada sistema de captação de águas pluviais, composto basicamente de três elementos: área de captação (telhado); subsistema de condução (calhas e dutos) e reservatório (cisterna).
Vários estudos apontam para soluções que abordam o problema da captação de água de chuva de forma integral, mostrando que, para o máximo rendimento do sistema, é importante que os três elos (área de captação, calhas/dutos e reservatório) sejam implementados adequadamente. Na busca de recomendações que possam contribuir para minimizar a problemática do abastecimento de água na área rural do Semi-Árido Brasileiro, desenvolveu-se este trabalho cujo objetivo foi analisar os problemas que dificultam o desempenho de sistemas de captação de água de chuva que usam telhados de edificações rurais como área de captação nessa região brasileira, propondo soluções dos problemas levantados. Tendo como ponto de partida uma pesquisa de
campo, realizada na comunidade rural de Paus Brancos, pertencente ao município de Campina Grande, na Paraíba, o trabalho equaciona-se através do desenvolvimento de alternativas de telhados para residências rurais, visando à máxima eficiência do sistema, baseadas em tecnologias apropriadas.
MATERIAL E MÉTODOS
O projeto foi desenvolvido de acordo com o processo metodológico apresentado por Krick (1971) e experimentado por Bonsiepe et al (1984), estruturado em três etapas 1) Levantamento de dados; 2) geração e desenvolvimento de alternativas de sistemas de captação de água de chuva e 3) construção de um protótipo para avaliação do desempenho do sistema.
O levantamento de dados, que consistiu em entrevistas com usuários, levantamento fotográfico de sistemas instalados e outras observações, foi realizado em uma comunidade rural de aproximadamente setenta famílias residentes, localizada na zona rural do município de Campina Grande; a qual está inserida na microbacia hidrográfica do Assentamento de Paus Brancos, na região do semi-árido nordestino, compreendendo uma área de 2.309,70 hectares.
As condições hídricas da microbacia são insuficientes para manter os rios com água corrente ao longo do ano. O planejamento econômico para assegurar a sobrevivência de uma família em um ambiente sujeito à seca, deve envolver prioritariamente empenho em se minimizar riscos de fracassos na produção dos meios de subsistência e assegurar, pela construção de sistemas difusos de abastecimento, a água necessária em quantidade e qualidade adequadas para essas famílias.
A partir da análise das informações levantadas, definiram-se os requisitos do projeto, os quais nortearam a geração de alternativas, com destaque para:
• Reduzir ao máximo a distância entre a área de captação e o reservatório;
• Utilizar o menor número possível de componentes no sistema, visando facilitar o processo de manutenção (estudar possibilidades de eliminação dos suportes das calhas);
• Encontrar soluções projetuais que garantam o bom funcionamento do sistema, preocupando-se também com fatores estético-formais.
Foram geradas cinco alternativas, através do método de “Brainstortming”, sugerido por Bonfim (1995), e desenvolvidas por meio de maquetes de trabalho em escala reduzida, utilizando materiais básicos como isopor, papelão, cola, etc.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tomando cada unidade residencial do universo pesquisado como um potencial sistema de captação de água de chuva, o levantamento fomentou a caracterização desses sistemas, por meio das análises estrutural e funcional, tendo sido enfatizados os seguintes aspectos: percentual de famílias proprietárias de unidades de captação de água de chuva; área média dos telhados; tipificação dos reservatórios; material utilizado no sistema de condução; perdas de água e cuidados com a qualidade da água.
Identificou-se que 12% das residências pesquisadas não dispõem de sistema de captação instalado e 8% dispõem de cisterna cilíndrica, porém sem o subsistema de condução (calhas e dutos) e 80% dispõem de sistema de captação de água, com os elementos mínimos necessários, composto de um telhado, uma cisterna, calhas receptoras e sistema de condução da água, entretanto, apenas 16% destas famílias armazenam água suficiente para abastecimento durante todo o ano, donde se conclui que 84% dos sistemas operam sob condições deficitárias. O subaproveitamento da área de captação é observado em várias residências. Mesmo naquelas com telhado em duas águas, há muitas ocorrências de situações em que as calhas são instaladas apenas em uma das laterais da casa. Isso ocorre, na maioria das vezes, em decorrência da falta de recursos por parte do usuário, impossibilitando a instalação de calhas em todos os beirais; em outros casos, o fato justifica-se pela dificuldade de se encontrar uma solução técnica viável para comunicar fisicamente todo o deságüe do telhado com a cisterna, pois freqüentemente esta é situada em local que não facilita esse trabalho e, dessa forma, a área de captação é aproveitada de maneira parcial, reduzindo o potencial de armazenamento de água de chuva, líquido precioso na zona rural do Semi-árido Brasileiro.
Quanto aos suportes das calhas e dutos, as observações conduzem à constatação de que estes representam “o elo fraco no desempenho do sistema”, corroborando com afirmação de MWAMI (1999). Basicamente, todos os problemas relacionados com as calhas estão diretamente
associados aos suportes, ou a maneira de como estas são confeccionadas e fixadas ao telhado. A precariedade dos subsistemas de calhas, suportes e dutos observados na pesquisa podem explicar, em grande parte, o baixo rendimento dos sistemas de captação instalados no assentamento.
GERAÇÃO DOS SISTEMAS DE CAPTAÇÃO
Partindo-se da lista de requisitos, desenvolveram-se cinco modelos básicos de telhados, apresentados na Figura 1.
Figura 1 – Sistemas de captação desenvolvidos
Todos os modelos são baseados no emprego de uma estrutura de madeira convencional (madeiramento), coberta com telhas cerâmicas tipo capa/canal, soluções tecnológicas já assimiladas pela mão-de-obra da região. Buscou-se também racionalizar o sistema através da diminuição do número de componentes. A solução mais óbvia foi eliminar os suportes das calhas, fixando estas diretamente sob o beiral, utilizando como suporte o próprio madeiramento.
A declividade necessária no beiral para o escoamento da água (em torno de 3%) deve ser implementada na estrutura do madeiramento ou inclinando-se o pé-direito da construção, na etapa da alvenaria. A Figura 2 apresenta a alternativa número 4, concebida a partir de um telhado em duas águas, cuja configuração tem como forma básica o quadrado, com cumeeira na diagonal. Os dois beirais inferiores são inclinados, com caimento em torno de 5%, onde são fixadas duas calhas, convergindo para o ponto mais baixo da coberta, onde está localizado o reservatório.
Dos cinco modelos desenvolvidos conceitualmente, através de croquis e maquetes de trabalho, selecionou-se uma alternativa com base na análise de suas funções e considerando a possibilidade da construção do modelo em escala real, inclusive na região estudada, para realizar avaliações de desempenho. A alternativa apresentada na Figura 2 atendeu melhor às exigências requeridas.
CONSTRUÇÃO DO PROTÓTIPO
O protótipo apresentado na Figura 3 foi construído em escala reduzida (1:7,5), montado em um chassi sobre rodízios giratórios, possibilitando o seu posicionamento em qualquer orientação, conforme as exigências dos testes necessários ao conhecimento de seu desempenho, bem como para facilitar o deslocamento do modelo.
Na confecção utilizou-se madeira e telhas de fibrocimento - estas representando as telhas de cerâmica capa-canal.
Figura 3 – Protótipo desenvolvido
A partir dos ensaios realizados com o protótipo, verificou-se que a eficiência deste na captação de água de chuva simulada por um sistema de microaspersão variou de 86 % a 92%. Acredita-se que o elevado desempenho do modelo está relacionado a eficiência do subsistema de condução formado somente pelas calhas sem o uso de suportes.
Das residências pesquisadas, 80 % dispõem de sistemas de captação com os elementos mínimos necessários, entretanto apenas 16 % armazenam água suficiente para abastecimento durante todo o ano. Este baixo índice é decorrente das precárias condições do sistema de condução de água (calhas e dutos).
A declividade necessária no beiral para o escoamento da água pode ser implementada na estrutura do madeiramento ou inclinando-se o pé-direito da construção, na etapa da alvenaria, possibilitando a eliminação dos suportes o que representa um ganho considerável ao modelo. Essa solução, além de minimizar os custos de instalação do sistema, demanda menor manutenção, facilita o manuseio e aumenta o rendimento do sistema, uma vez que diminui consideravelmente as perdas provocadas por calhas mal posicionadas ou avarias nos suportes.
O protótipo desenvolvido apresentou desempenho elevado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BONFIM, G.A. Metodologia para desenvolvimento de projetos. João Pessoa: Ed Universitária/UFPB. 1995.69p.
BONSIEPE, G; KELLNER, P; POESSNECKER, H. Metodologia experimental: desenho
industrial. Brasília: CNPq/Coordenação editorial. 1984. 86p.
JOHN,L.- Estado das Águas no Brasil 2001-2002. www. Estadao. com. br / ext/ ciencia/agua/aguanobrasil_14.htm 10 set.2003.
KRICK, E.V. Métodos e sistemas –desenvolvimento e avaliação dos métodos de trabalho. Volume 1. Rio de Janeiro: Livros técnicos científicos editora Ltda,1971.183p.
MWAMI, J. Barrier to the effectiveness of rainwater catchment systems . In: Anais da 9ª Conferência Internacional sobre Sistemas de Captação de Água de Chuva.1999. Petrolina, Pe.
