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Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa
Stricto Sensu
em Planejamento e Gestão Ambiental
AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIO PARA APROVEITAMENTO DE
ÁGUA DE CHUVA
Brasília - DF
STEFAN IGREJA MÜHLHOFER
AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIO PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Planejamento e Gestão Ambiental da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para obtenção do Título de Mestre em Planejamento e Gestão Ambiental.
Dissertação de autoria de Stefan Igreja Mühlhofer, intitulada “AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIO PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA”, apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Planejamento e Gestão Ambiental da Universidade Católica de Brasília, em 11 de fevereiro de 2011, defendida e aprovada pela banca examinadora abaixo assinada:
_____________________________________________________ Profª. Drª Lucijane Monteiro de Abreu
Orientadora
Drª. em Sciences Chimiques - Universite de Rennes I / França
_____________________________________________________ Prof. Dr. Perseu Fernando dos Santos
Examinador Interno
PhD em Ecologia e Agronomia pela NMSU / USA.
_____________________________________________________ Prof. Dr. Sérgio Paiva Sampaio
Examinador Externo
Dr. em Sciences Physiques, Chimiques et d´Ingenierie pela Universite de Paris XII (Paris-Val-de-Marne) / França
AGRADECIMENTOS
A Deus, por tantas graças recebidas e pela natureza que nos rodeia e a quem tanto desafiamos.
A Mirian e Curt, pelo dom da vida.
À Karenina, pela renúncia aos seus próprios anseios. À Eng. Patrícia Magalhães Gomes, pelo carinho. À Profª. Drª Lucijane Monteiro de Abreu, pela atenção.
Ao Prof. Dr. Perseu Fernando dos Santos, pela compreensão. Ao Prof. Dr. Sérgio Paiva Sampaio, pelo incentivo.
Laudetur dominus meus propter sororem Aquam, que est multum utilis, humilis, pretiosa et casta. Laudes Creaturarum, a.D. 1224
RESUMO
Entre as várias alternativas tecnológicas para aumentar as fontes de água doce, a captação e utilização de água de chuva é uma forma descentralizada e ambientalmente correta, que pode evitar problemas ambientais freqüentes em grandes projetos que utilizam o modelo de captação convencional.
Tradicionalmente, com técnicas de engenharia civil, hidráulica e sanitária, sistemas de drenagem são projetados para que toda a água pluvial seja drenada para outro lugar o mais brevemente possível. Numa visão de preservação ou restauração do ciclo hidrológico natural, deve-se reter a água, facilitar a sua permanência, e desenvolver técnicas de reúso dessa água.
O objetivo deste trabalho é obter uma análise econômica de viabilidade de implantação de um sistema de captação e uso de água de chuva em residências. Ao se estabelecer intervalos de valores viáveis de investimento nessa implantação, busca-se incentivar seu uso bem como despertar o interesse pela conservação dos recursos hídricos.
Através da aplicação de um questionário eletrônico enviado por e-mail, foram identificados alguns aspectos que permitiram conhecer as preocupações dos entrevistados quanto à utilização de água de chuva. Visando explicitar a viabilidade econômica dessa utilização, foi elaborada uma planilha eletrônica que permite ao usuário definir em que faixa de valores de investimento inicial se está disposto a aplicar na implantação dessa metodologia, associando na análise o consumo médio mensal, a área de captação, a proporção de consumo não-potável e o tempo de retorno do investimento pela economia gerada pelo sistema não-potável. Por meio da avaliação multicritério, foi verificado que para consumos anuais baixos (167,5 m³), a utilização do sistema não se mostrou viável. Para consumos anuais médios (335,0 m³), a avaliação identificou algumas faixas de investimento inicial que se apresentam como viáveis. E para consumos anuais altos (670,0 m³), todas as configurações mostram-se viáveis.
ABSTRACT
Among the various technological alternatives to increase the sources of fresh water, harvesting and use of rainwater is a decentralized and environmentally correct method, which can avoid environmental problems common in large projects using the conventional model of catchment.
Traditionally, civil, water and sanitary engineering techniques are used to design drainage systems that drain all rain water to somewhere else as soon as possible. In view of preserving or restoring the natural hydrological cycle, water should be retained, and techniques should be developed to reuse this water.
The objective of this study is to obtain an economic analysis of the feasibility for implementing a system for catchment and use of rain water in homes, by establishing ranges of viable investment in this implementation, to encourage the use as well as to generate interest in conservation water resource.
An electronic questionnaire was sent to participants by e-mail to identify aspects that could be helpful in understanding the concerns of respondents regarding the use of rainwater. Aiming to explain the economic viability of such use a spreadsheet was developed that allowed the users to define what range of initial investment were willing to apply in the implementation of this methodology; the analysis included average monthly consumption, catchment area, proportion of non-potable consumption, and time of return on investment based on savings generated by the non-potable system. These multicriteria techniques yielded the following results: for low annual consumption (167.5 m³), the use of the system was not viable; for average annual consumption (335.0 m³), some ranges of initial investment may be viable; and for high annual consumption (670.0 m³), all possibilities were found to be viable.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1. Sistema de Captação e Armazenagem de água de chuva em áreas
rurais no nordeste (ANA, 2010) ... 13
Figura 2.1. Captação de água de chuva em zona rural (ONU/UNEP,1983) ... 20
Figura 2.2. Captação de água de chuva em zona urbana (UK/NWDMC, 1999) .... 20
Figura 2.3. Captação no solo com tanque de decantação (ONU/UNEP,1983) ... 23
Figura 2.4. Sistema rudimentar de captação e armazenamento em zonas rurais (ONU/UNEP,1983) ... 24
Figura 2.5. Sistema de descarte do 1º fluxo com o uso de bóia flutuante (modificado – Sri Lanka, 2010) ... 28
Figura 2.6. Filtro separador (3P Technik Sistemas para Aproveitamento da Água de Chuvas) ... 29
Figura 2.7. Filtro separador (3P Technik Sistemas para Aproveitamento da Água de Chuvas) ... 29
Figura 2.8. Recipientes para armazenamento de superfície (ONU/UNEP,1983) ... 31
Figura 2.9. Variação do pH em águas escoadas em telhados de diferentes materiais (Universidade de Warwick, 2003) ... 34
Figura 2.10. Variação da turbidez para diferentes tipos de telhados (Universidade de Warwick, 2003) ... 34
Figura 4.1. Local de residência dos entrevistados ... 43
Figura 4.2. Faixa etária dos participantes ... 44
Figura 4.3. Gênero dos participantes ... 44
Figura 4.4. Escolaridade completa dos participantes ... 45
Figura 4.5. Tipo de residência dos participantes ... 45
Figura 4.6. Conhecimento dos participantes da temática abordada... 46
Figura 4.8. O que os participantes consideram como o mais difícil... 48 Figura 4.9. Preocupação dos entrevistados com a qualidade da água captada .... 49 Figura 4.10. Disposição dos participantes em utilizar água de chuva em diversos
fins não-potáveis ... 49 Figura 4.11. Dificuldades Identificadas pelos participantes ... 50 Figura 4.12. Distribuição da água de chuva nas residências dos participantes ... 51 Figura 4.13. Controle da qualidade da água de chuva captada entre os participantes
usuários ... 52 Figura 4.14. Custo de aquisição e instalação de reservatório de polietileno por
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1. Coeficientes de Escoamento superficial para aproveitamento de
água de chuva (modificado – Tomaz, 2003) ... 21
Quadro 2.2. Distribuição típica de consumo de água no interior de uma residência nos Estados Unidos (modificado – Metcalf & Eddy, 1991)... 35
Quadro 2.3. Distribuição típica de consumo de água de uma residência na Austrália (modificado – Gardner et al., 2001) ... 36
Quadro 2.4. Distribuição típica de consumo de água de uma residência na Alemanha (Tomaz, 2003) ... 36
Quadro 4.1. Precipitações médias mensais medidas ... 55
Quadro 4.2. Tarifa para Atividades Residenciais (Fonte: ADASA, 2010) ... 56
Quadro 4.3. Consumo Médio Mensal Estimado ... 57
Quadro 4.4. Custo de aquisição de reservatórios de polietileno ... 58
Quadro 4.5. Custo de aquisição e instalação de reservatórios de polietileno ... 59
Quadro 4.6. Necessidade de espaço para instalação dos reservatórios ... 60
Quadro 4.7. Precipitação e volume acumulado. ... 62
Quadro 4.8. Dados Básicos para Dimensionamento ... 63
Quadro 4.9. Proporção do consumo de água não-potável sobre o consumo potável (Modificado - Tomaz, 2003) ... 64
Quadro 4.10. Espaço necessário ... 65
Quadro 4.11. Custo anual ... 65
Quadro 4.12. Análise Econômica ... 66
Quadro 4.13. Análise Comparativa Anual ... 66
Quadro 4.14. Análise multicritério da utilização de água de chuva ... 67
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ... 1
1. CAPÍTULO I – O MARCO TEÓRICO E CONCEITUAL ... 5
1.1. CRESCIMENTODASCIDADESEDEGRADAÇÃOAMBIENTAL... 5
1.2. UTILIZAÇÃODEÁGUASPLUVIAISNOMUNDO ... 8
1.3. LEGISLAÇÃOENORMANOBRASIL ... 14
2. CAPÍTULO II – SISTEMAS DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA. 19 2.1. CAPTAÇÃODAÁGUADECHUVA ... 19
2.1.1. CAPTAÇÃO NO SOLO ... 22
2.1.2. CAPTAÇÃO EM TELHADOS ... 23
2.1.3. CAPTAÇÃODEÁGUADECHUVA:VANTAGENSEDESVANTAGENS ... 25
2.2. ARMAZENAMENTODEÁGUADECHUVA ... 27
2.3. UTILIZAÇÃODEÁGUASPLUVIAIS ... 32
2.4. MÉTODO DE RIPPL PARA DIMENSIONAMENTO DE RESERVATÓRIOS ... 36
3. CAPÍTULO III – MATERIAL E MÉTODOS ... 39
3.1. PASSOSMETODOLÓGICOS ... 39
3.2. INSTRUMENTODECOLETADEDADOS ... 40
4. CAPÍTULO IV – RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 43
4.1. INFORMAÇÕESBÁSICAS ... 43
4.2. AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIO – PLANILHA DE DIMENSIONAMENTO EANÁLISE ... 53
4.3. POSSIBILIDADESDEAVALIAÇÃO ... 68
BIBLIOGRAFIA ... 78
ANEXOS ... 83
I. ANEXO I – TIPOS DE RESERVATÓRIOS ... 83
II. ANEXO II – QUESTIONÁRIO APLICADO ... 86
III. ANEXO III – RESPOSTAS LIVRES DO QUESTIONÁRIO ... 91
INTRODUÇÃO
Embora 70% da superfície terrestre seja ocupada por água, a distribuição da água na Terra não se dá de forma homogênea. Dos 1,36 bilhões de km³ de água na Terra, 97,0% são águas salgadas e 2,2% estão nas geleiras. A água doce será, portanto, 0,8%, onde se incluem as águas dos lençóis subterrâneos, representando 0,78% e a água superficial, como os lagos, a atmosfera e os cursos de água, que representam apenas 0,02% (Popp, 1984). Porém, esse 0,02% de água doce superficial disponível no mundo está mal distribuído, sendo que em algumas regiões há falta crônica. Segundo a Agência Nacional de Águas – ANA (2010), o Brasil possui 13% de toda água doce superficial do mundo, o que o deixa numa condição de certa tranqüilidade. Porém, como em todos os países, o Brasil não detém grande disponibilidade de água doce nos lugares onde há concentração populacional. Desse total, 68% estão disponíveis na Região Norte, que ocupa 45% do território nacional e que conta com 7% do total da população brasileira. A contraponto, o Sudeste, que detém 11% da superfície, dispõe de apenas 6% dos recursos hídricos do Brasil para atender uma população de 43%.
De acordo com Mancuso (2003), na maioria das áreas urbanas a população está crescendo rapidamente e a oferta de água precisa ir ao encontro das necessidades da sociedade. Assegurar eqüidade no acesso à água é um dos mais urgentes e significativos desafios apresentado às autoridades, que, limitados às alternativas físicas e visando o desenvolvimento sustentável, dispõe de duas soluções: buscar novos mananciais usando a captação convencional do tipo centralizada; ou otimizar a utilização dos recursos hídricos disponíveis, que são limitados, de um jeito mais eficiente. Até hoje, a maior atenção é dada à primeira opção e quase nenhuma aos sistemas de manejo hídrico otimizados.
infiltração dessa água no subsolo. E quanto maior a impermeabilização, maior é a quantidade de água encaminhada para as galerias, canais e rios de pequeno e médio porte, que em muitos casos não mais comportam tamanho afluxo e terminam por transbordar e por provocar inundações durante as chuvas intensas.
Os administradores desses sistemas têm investido grandes quantias na ampliação dos sistemas de transporte de águas pluviais com a visão de que se as águas pluviais não podem ser removidas adequadamente pelas galerias e rios, então estes deveriam ser aprofundados e alargados, ou deveriam ser construídos enormes reservatórios subterrâneos que funcionam como bacias de detenção para armazenamento temporário das águas pluviais (Sickerman, 2000) e que, de acordo com Tomaz (1998), na cidade de São Paulo são conhecidos por piscinões. Porém, é bem provável que as inundações urbanas nunca cessem e, assim, medidas mais simples e eficazes poderiam ser adotadas, como a retenção individualizada das águas pluviais, que, além de não sobrecarregarem o sistema público, podem proporcionar o uso dessa água para fins não-potáveis ou a recarga dos aqüíferos subterrâneos, que em algumas localidades se encontram em situação crítica devido à exploração desordenada das águas do subsolo por poços artesianos.
Diante desse quadro, a água de chuva, que deveria agir como solucionadora do problema de escassez hídrica, apresenta-se como uma ameaça, obrigando-se a adotar medidas que a afastem o mais rápido possível a fim de se evitar enchentes; sendo que a situação ideal seria aquela em que se tirasse proveito de um bem que se recebe gratuitamente caído do céu sobre as próprias residências, que se deixa escapar, e que posteriormente se tem que arcar com os custos energéticos e de tratamento para tê-la disponível novamente em casa.
Os sistemas de águas pluviais, em muitos países, incluem medidas para a captação e uso da água de chuva, com o objetivo de reduzir o tamanho das tubulações e das galerias, evitar inundações, e também infiltrar essa água com o intuito de realimentar o aqüífero subterrâneo. Por outro lado, os sistemas de reúso de água de chuva são ambientalmente corretos e economicamente viáveis?
2000 a.C.. No deserto de Negev, em Israel, há tanques para armazenar os escoamentos das laterais das montanhas com fins domésticos e na agricultura em áreas com menos de 100 mm de chuva por ano (Tomaz, 1998). Há, também, evidências do uso da tecnologia na África, no norte do Egito, onde tanques com capacidade de 200 a 2000 m³ foram usados por mais de 2000 anos – muitos ainda estão em funcionamento ainda hoje (Parliament, 2010).
De acordo com Srinivas (2010), a tecnologia tem uma longa história na Ásia, onde a prática da captação de água de chuva ocorre a quase 2000 anos na Tailândia. Em pequena escala, a captação de água de chuva do beiral do telhado ou por simples calhas que conduzem a jarros e panelas foram praticados na África e Ásia por centenas de anos. Nas mais remotas áreas rurais, este método continua sendo usado até hoje.
O maior tanque de água de chuva é, de acordo com Feliciano (2010), provavelmente o de Yerebatan, em Istambul, Turquia. Ele foi construído por volta do ano 532 no período bizantino, durante o período do Imperador César Justiniano (527-565 d.C.), mede 140 m de comprimento por 70 m de largura, e tem capacidade para 80.000 m³.
A legislação no Brasil que aborda a utilização de água de chuva é incipiente. Alguns municípios têm legislação própria, mas estão voltadas para evitar inundações. A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT publicou a Norma Brasileira – NBR 15527:2007 – Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis – Requisitos que não aborda aprofundadamente esse tema. Para tanto, é fundamental que o usuário do sistema conheça os parâmetros necessários à construção de um padrão que norteie a viabilidade da captação, armazenamento e utilização da água de chuva e compare os custos de implantação do sistema com a economia gerada.
Nesse sentido, o presente estudo pretende estabelecer princípios e parâmetros baseados em análise multicritério com o intuito de definir a área necessária para captação, o volume ideal de armazenamento e utilização da água de chuva de forma eficiente e econômica.
Por sua vez, tem-se como objetivos específicos:
• Buscar solução técnica e ambientalmente correta;
A dissertação está estruturada em cinco capítulos. No capítulo primeiro é desenvolvido o marco teórico e conceitual que norteará a análise abordando os seus temas centrais, como crescimento das cidades e degradação ambiental e a utilização de águas pluviais em outros países e no Brasil. No capítulo segundo, são apresentados sistemas de aproveitamento de água de chuva, explicitando como se dá a captação da água de chuva, quer seja no solo, quer seja em telhados, as vantagens e desvantagens desse sistema. Aborda como se dá o armazenamento dessa água e como pode ser utilizada. Por fim, é apresentado o Método de Rippl para dimensionamento de reservatórios.
1. CAPÍTULO I – O MARCO TEÓRICO E CONCEITUAL
1.1. CRESCIMENTO DAS CIDADES E DEGRADAÇÃO AMBIENTAL
Ao longo do tempo, o crescimento populacional e o arranjo das cidades perderam a sua originalidade, dificultando a sua capacidade de resiliência. Nesse sentido, a reconfiguração das cidades também passa pela reconfiguração das suas estruturas básicas. A má distribuição da população levou à dificuldade em se gerir os recursos naturais, que são escassos. Nesse trabalho, em especial, é apontado o rearranjo da captação de água, já que, devido à escassez desse recurso, várias discussões em torno da sua utilização são engendradas em todo o planeta.
Segundo a Organização das Nações Unidas – ONU (FOLHA, 2007), a população na Terra equivalerá ao dobrou de 1950 e chegou a 5,4 bilhões em 2007. Somente nos próximos 43 anos, mais de 2,5 bilhões de pessoas serão acrescidas à população mundial e, desse crescimento, cerca de 95% ocorre nos países em desenvolvimento. Em 1960, a Europa tinha o dobro da população africana e em 2050, haverá três vezes mais africanos do que europeus. As mais recentes previsões indicam que, num cenário de média fertilização, a população mundial chegará a 9,2 bilhões em 2050.
Em relação ao Brasil, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE (2004) mostra que em 34 anos, a população brasileira praticamente dobrou em relação aos 90 milhões de habitantes da década de 1970 e, somente entre 2000 e 2004, aumentou em 10 milhões de pessoas. Em 2050, serão 259,8 milhões de brasileiros. Em 2010, a população brasileira foi estimada em 180 milhões de habitantes.
A pressão do crescimento populacional sobre a natureza e a insustentabilidade dos atuais padrões de consumo dos recursos naturais (como água, solo, floresta e peixes), que estão sendo explorados além dos seus limites em algumas regiões, necessitará de grande esforço dessa mesma população, a fim de reconhecer as necessidades desse acréscimo populacional e seus impactos ao meio ambiente (Tomaz, 1998).
Graças à rápida e crescente urbanização, algumas das maiores cidades do mundo têm enfrentado problemas de inundações. O ciclo hidrológico natural se manifesta em diferentes escalas e dependem do clima, da geografia e de fatores biológicos. Quando uma chuva cai, parte da água escoa superficialmente e parte infiltra no subsolo para vir a ser água subterrânea, realimentando as fontes submersas e os rios (Pinto, 1976). As estruturas de concreto e asfalto da cidade tendem a interromper o ciclo hidrológico natural, e reduzem a quantidade de água infiltrada no subsolo. A diminuição das áreas onde a água pode penetrar no solo aumenta o fluxo superficial de escoamento, o que faz com que água se acumule rapidamente em tubulações de drenagem e canais. Essa condição pode freqüentemente levar ao transbordamento dos rios e canais vindo a inundar, por exemplo, estações elevatórias, o que poderá prejudicar a qualidade da água do sistema de distribuição.
A urbanização das cidades, especialmente o uso excessivo do concreto e do asfalto, têm grande impacto ecológico na cidade. Um exemplo disso é a secagem da cidade, ou seja, rios e cursos d’água são cobertos, fontes naturais são aterradas e a folhagem é cortada. Em algumas cidades, durante verões muito quentes, suas vias de asfalto ao meio-dia podem alcançar temperaturas acima de 60°C, além do calor exalado pelos aparelhos de ar-condicionado, que agravam ainda mais essa situação (ONU/UNEP, 2010).
reter água e facilitar sua permanência, preservando a cobertura vegetal e a vegetação.
A natureza necessita de um tempo para restaurar o ciclo hidrológico e o desenvolvimento sustentável deve levar em consideração a capacidade hídrica sob uma perspectiva dinâmica, especialmente o uso dos aqüíferos subterrâneos, cujo aprofundamento do nível do lençol é devido a longos períodos de extração de aqüíferos subterrâneos. Para o uso sustentável dos aqüíferos subterrâneos é necessário considerar a capacidade de armazenamento e de recarga desses aqüíferos. Se isso for negligenciado, e a água desses aqüíferos for extraída muito rapidamente, esse desaparecerá em um curto espaço de tempo.
De acordo com a ONU/UNEP (2010), em 2025, cerca de 20% da população mundial terá falhas no acesso à água potável, enquanto 50% terá falha nos sistemas sanitários. Esse rápido crescimento populacional, associado à industrialização, urbanização e intensificação da agricultura e estilos de vida consumidores de água provavelmente resultará numa crise mundial de água.
Para Brandimarte (1999), a segurança hídrica, assim como a segurança alimentar, está sendo a principal prioridade regional e nacional em diversas áreas pela Terra. As bacias hídricas divididas por duas ou mais nações atingem cerca de 40% da população mundial. Conflitos internacionais surgem em função de atitudes de países localizados na parte superior da bacia, que constroem reservatórios, poluem os corpos d’água ou causam sua eutrofização, que é o aumento do teor de nutrientes (principalmente fósforo e nitrogênio), comprometendo a quantidade e/ou qualidade da água a jusante, em outros países.
Campanili (2004) afirma que o consumo de água no mundo aumentou de 1060 km³ por ano em 1940 para 5530 km³ por ano em 2000. Tendo em vista os dados do passado, as companhias de saneamento, ao estabelecerem metas diretoras do abastecimento de água, tendem a considerar que a demanda futura por água continuará a crescer continuamente. Agindo dessa forma podem fazer excessivas estimativas da demanda de água, o que implicará na construção de infra-estruturas de distribuição baseadas na possibilidade do contínuo desenvolvimento dos mananciais e em estratégias para acrescentar área a esses mananciais.
negligenciada. Isso pode criar um conflito em tempos de seca, evidenciando falhas nas políticas e em programas de conservação dos recursos hídricos. Sugere, também, que as falhas na promoção de eventos de conservação de água ou da prática de utilização de fontes alternativas, como a captação de água de chuva, são devidas à necessidade de encobrir os custos da ampliação da infra-estrutura de fornecimento pela venda de água encanada. Essa visão leva à exagerada projeção da demanda de água, que leva ao superdimensionamento dos mananciais e que volta a encorajar a população. E o resultado vem a ser o aumento do consumo de água.
Dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento – SNIS (2010) mostram que, de uma maneira geral, as companhias de saneamento no Brasil adotam um consumo per capita de 200 ℓ/hab/dia. Para não ter que aumentar a produção de água potável em vista do crescimento populacional, pode-se adotar estratégias para a redução do consumo, podendo chegar a algo em torno de 160 ℓ/hab/dia. Isso poderia ser obtido através (Sickermann, 2000):
a. de campanhas educativas, que exigem um tempo longo para a conscientização da população;
b. de racionamento, que podem apenas mascarar a distribuição d’água, uma vez que aqueles que têm condições podem adquirir novas caixas d’água ou mesmo aumentar seus reservatórios e desta forma utilizar uma quantidade acima da cota que lhe foi estipulada;
c. de racionalização da distribuição, com a redução das perdas nas redes de distribuição e a fiscalização das ligações clandestinas.
Todas essas medidas (exceto a última) de alguma forma cerceam o bem-estar, a comodidade física da população, que segue na tendência mundial de agregar conforto ao seu dia-a-dia. Desta forma, o uso nas residências da água de chuva para fins não-potáveis vem ao encontro dessas ansiedades, tanto a de não aumentar a produção quanto a de não diminuir o consumo.
Alemanha
Segundo Fendrich (2002), em muitas cidades da Alemanha o lençol freático é utilizado como recurso hídrico para abastecimento das cidades. Visando a manutenção do desse manancial, nessas cidades as águas pluviais são infiltradas para conservar o lençol freático. As águas pluviais são coletadas dos telhados e armazenadas em reservatórios subterrâneos de concreto, com uma capacidade média de 6 m³ e são utilizadas em descargas de bacias sanitárias, lavagem de roupas e outros propósitos. As águas que extravasam do reservatório infiltram no solo para recarga dos aqüíferos subterrâneos.
Em outubro de 1998, alguns sistemas de utilização de água de chuva foram introduzidos em Berlim como parte da reurbanização da Praça Daimler-Chrysler Potsdamer, com o intuito de controlar inundações urbanas e economizar água. A precipitação nos telhados (32.000 m²) de 19 edifícios é coletada e armazenada em um tanque subterrâneo de 3.500 m³. Ela, posteriormente, é então usada para descargas de aparelhos de vaso sanitário, regar áreas verdes (incluindo telhados com cobertura vegetal) e no reabastecimento de um pequeno lago artificial.
Em outro projeto, também em Berlim, na Belss-Luedeckestrasse, edifícios fornecem água de chuva de suas áreas de telhado (de uma área aproximada de 7.000 m²) que é descarregada em um sistema público de rede de água de chuva e transferida para uma cisterna com capacidade de 160 m³, junto com o escoamento das ruas, estacionamentos e calçadas (representando uma área de 4.200 m²). A água é tratada em alguns estágios e usada para descargas de vasos sanitários, bem com para regar o jardim. O sistema projetado assegura que a maioria da poluição no fluxo inicial é descartada da rede de água de chuva para o sistema de esgotamento com tratamento próprio numa estação de tratamento de esgotos. Para a ONU/UNEP (2010), é estimado que 58% da água de chuva pode ser retida no local com o uso deste sistema.
Bangladesh
1997, cerca de 1000 sistemas de captação de água de chuva foram instalados no país, primeiramente em áreas rurais, pela Organização não Governamental – ONG Forum for Drinking Water Supply & Sanitation. A chuva coletada é usada para beber e cozinhar e tem aceitação como uma fonte de água segura e de fácil uso e tem aumentado bastante a quantidade de usuários. Testes de qualidade da água mostraram que água pode ser conservada por quatro ou cinco meses sem contaminação por bactérias. A ONG Forum também tomou algumas iniciativas em áreas urbanas a fim de promover a coleta de água de chuva como uma fonte alternativa de água para todos os tipos de residência (ONU/UNEP, 2010).
China
Segundo a ONU/UNEP (2010), Gansu é uma das províncias mais secas da China. A precipitação anual gira em torno de 300 mm, enquanto a quantidade potencial de evaporação é de 1500 a 2.000 mm. A água superficial e subterrânea é limitada; por conseguinte, a agricultura na província depende de chuva e a população geralmente sofre com fontes inadequadas de água potável.
Um projeto iniciado nos anos 80 obteve sucesso ao suprir com água potável cerca de 1,3 milhões de pessoas e ao promover a irrigação do solo. Em 2000, 2.183 milhões de tanques de água de chuva foram construídos com a capacidade total de 73,1 milhões de metros cúbicos, provendo água potável para 1,97 milhões de pessoas e para irrigação suplementar de 236.400 hectares de terra.
Cingapura
Indonésia
Na Indonésia, a água subterrânea está se tornando escassa nas grandes áreas urbanas devido à redução na infiltração da água no subsolo. O decréscimo na recarga dos lençóis das cidades é diretamente proporcional ao acréscimo de áreas pavimentadas e telhados e, além disso, a alta densidade populacional provocou o alto consumo dos aqüíferos subterrâneos. Reconhecendo a necessidade de mudanças, atualmente a Indonésia exige que todas as construções tenham um poço de infiltração. De acordo com a ONU/UNEP (2010), estima-se que se cada casa em Java e Madura tiver seu próprio poço de infiltração, o déficit de água de 53% no ano de 2000 seja, no futuro, reduzido para 37%, o que propiciará uma economia no sistema de fornecimento de 16%.
Tailândia
Segundo a ONU/UNEP (2010), o armazenamento de água de chuva do escoamento do telhado em jarros é uma alternativa apropriada e barata de obter água potável de boa qualidade na Tailândia. De acordo com Fendrich (2002), em regiões agrícolas desse país, não há nenhum grande rio e as águas dos aqüíferos subterrâneos são muito salgadas para serem consumidas.
Antes da introdução de jarros para armazenamento de água de chuva, algumas comunidades não tinham meios de proteger a água potável do lixo e o da proliferação de mosquitos. Os jarros se apresentam em várias capacidades, de 100 a 3.000 litros e são equipados com tampa, torneira e dreno. O tamanho mais popular é o de 2.000 litros e armazena água de chuva suficiente para seis pessoas de uma residência durante a estação de seca, que dura cerca de seis meses, de fevereiro a setembro.
Japão
Em Tóquio, a utilização e a infiltração das águas pluviais são promovidas pela participação ativa dos habitantes para prevenir enchentes urbanas, propiciar a recarga das fontes subterrâneas e como garantia de água em situações de emergência (Fendrich, 2002).
Um exemplo é o estádio de Ryogoku Kokugikan Sumo, construído em 1985 em Sumida, que é a instalação mais conhecida a utilizar água de chuva em larga escala. Os 8.400 m² de telhado deste estádio são a superfície de captação do sistema de utilização de água de chuva. A água de chuva coletada é drenada para um tanque de armazenamento subterrâneo com capacidade para 1.000 m³ e é usada para descargas nos vasos sanitários e nos aparelhos de ar-condicionado (ONU/UNEP, 2010).
Brasil
A maior utilização de água de chuva no Brasil se dá no Nordeste, onde, nas três últimas décadas, algumas ONGs e organismos populares iniciaram seus trabalhos no suprimento de água potável utilizando-se da coleta de água de chuva.
entretanto, é o que constitui o pior fenômeno natural, pois o elevado potencial de perda de água por evapotranspiração pode chegar a 2.500 mm ao ano (ibid.).
Voltando-se para o problema do precário suprimento de água potável na área rural do nordeste, a ASA coordenou a implantação do Projeto um Milhão de Cisternas – P1MC. Um grupo de ONG somou seus esforços ao do governo para iniciar esse projeto de construção de cisternas de água de chuva, em um período de cinco anos, com benefícios a 5 milhões de pessoas. A Figura 1.1 apresenta uma das cisternas do programa.
A ONU/UNEP (2010) acredita que a construção de cisternas que acumulem a água da chuva captada nos telhados pode pôr fim definitivamente à falta de água para o consumo humano em todo o semi-árido brasileiro. No período de estiagem, para obter água é preciso realizar longas caminhadas diárias até uma fonte, o que comumente é feito pelas mulheres e crianças. Essa água, em geral sem nenhum tratamento, é suja e contaminada.
Segundo a ASA (2010), os resultados apresentados pelo P1MC são:
a. acesso à água para um número crescente de famílias rurais do Semi-Árido. Até 23.07.2010, 289.524 haviam sido atendidas;
b. melhora sensível na qualidade de vida de toda a família e, em especial, de mulheres e crianças;
c. redução das doenças causadas pela ingestão de água contaminada;
d. contribuição para diminuir a dependência das famílias em relação aos grandes proprietários de terra e aos políticos locais, que podem usar o acesso à água como meio de promoção política;
e. não agride o meio ambiente, não produz resíduo, preserva os lençóis freáticos e reduz o escoamento superficial, o que contribui para evitar a erosão;
f. as cisternas são soluções tecnicamente simples, duráveis — existem cisternas com mais de 40 anos — e que podem ser construídas em todos os tipos de solo. Cerca de 5 mil pedreiros da região sabem construir cisternas;
g. as cisternas têm baixo custo.
A captação de água de chuva é agora parte integrante de programas educacionais nas regiões do semi-árido e o conceito de utilização de água de chuva vem, aos poucos, se expandido a outras partes do Brasil, especialmente áreas urbanas. Um exemplo do crescente interesse em captação de água de chuva é a fundação, em 1999, da ABCMAC – Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva.
1.3. LEGISLAÇÃO E NORMA NO BRASIL
O Brasil não apresenta na norma, diretrizes que definam os conceitos, parâmetros e restrições quanto à utilização de águas de chuva em residências, indústrias e comércio. A seguir é apresentado a legislação vigente em algumas regiões do Brasil, bem como a norma que aborda esse tema.
usos não potáveis em que as águas de chuva podem ser utilizadas após tratamento adequado como, por exemplo, descargas em bacias sanitárias, irrigação de gramados e plantas ornamentais, lavagem de veículos, limpeza de calçadas e ruas, limpeza de pátios, espelhos d'água e usos industriais.
Apesar desta norma estabelecer requisitos para um sistema completo de aproveitamento de água da chuva de coberturas, não aborda questões que viabilizem a instalação do sistema e não estabelece formas e detalhes da implantação.
Município de São Paulo / SP
Em 2002 foi publicada a Lei nº 13.276/2002 que torna obrigatória a execução de reservatório para as águas coletadas por coberturas e pavimentos nos lotes, edificados ou não, que tenham área impermeabilizada superior a 500m². Nos lotes edificados ou não que tenham área impermeabilizada superior a 500m² deverão ser executados reservatórios para acumulação das águas pluviais como condição para obtenção do Certificado de Conclusão ou Auto de Regularização. A capacidade do reservatório deverá ser calculada com base na seguinte equação:
V = 0,15 x Ai x IP x t
V = volume do reservatório (m3) Ai = área impermeabilizada (m2)
IP = índice pluviométrico igual a 0,06 m/h
t = tempo de duração da chuva igual a um hora.
Deverá ser instalado um sistema que conduza toda água captada por telhados, coberturas, terraços e pavimentos descobertos ao reservatório. A água contida pelo reservatório deverá preferencialmente infiltrar-se no solo, podendo ser despejada na rede pública de drenagem após uma hora de chuva ou ser conduzida para outro reservatório para ser utilizada para finalidades não potáveis.
Também em 2002 foi publicado o Decreto nº 41814/2002 que regulamenta a Lei nº 13.276/2002
deverão ser estudadas soluções técnicas a serem aplicadas nos projetos de novas edificações, especialmente:
• sistemas hidráulicos: bacias sanitárias de volume reduzido de descarga, chuveiros e lavatórios de volumes fixos de descarga, torneiras dotadas de arejadores e instalação de hidrômetro para medição individualizada do volume d’água gasto por unidade habitacional;
• captação, armazenamento e utilização de água proveniente da chuva;
• captação, armazenamento e utilização de águas servidas.
Estado do Rio de Janeiro
A Lei nº 4393, de 16 de setembro de 2004, dispõe sobre a obrigatoriedade das empresas projetistas e de construção civil a prover os imóveis residenciais e comerciais de dispositivo para captação de águas da chuva.
Ficam as empresas projetistas e de construção civil no Estado do Rio de Janeiro, obrigadas a prover coletores, caixa de armazenamento e distribuidores para água da chuva, nos projetos de empreendimentos residenciais que abriguem mais de 50 (cinqüenta) famílias ou nos de empreendimentos comerciais com mais que 50 m2 de área construída, no Estado do Rio de Janeiro.
Município de Curitiba / PR
Através da Lei n° 10785, de 18 de Setembro de 2003, é aprovado o Programa de Conservação e Uso Racional da Água das Edificações – PURAE, onde a água das chuvas deverá ser captada na cobertura das edificações e encaminhada a uma cisterna ou tanque, para ser utilizada em atividades que não requeiram o uso de água tratada, proveniente da Rede Pública de Abastecimento, tais como:
• rega de jardins e hortas;
• lavagem de roupa;
• lavagem de veículos;
As Águas Servidas devem ser direcionadas, através de encanamento próprio, a reservatório destinado a abastecer as descargas dos vasos sanitários e, apenas após tal utilização, descarregada na rede pública de esgotos.
O combate ao desperdício quantitativo de água compreende ações voltadas à conscientização da população através de campanhas educativas, abordagem do tema nas aulas ministradas nas escolas integrantes da Rede Pública Municipal e palestras, entre outras, versando sobre o uso abusivo da água, métodos de conservação e uso racional da mesma. O não cumprimento das disposições da presente lei implica na negativa de concessão do alvará de construção, para as novas edificações.
Município de Campinas / SP
O Município instituiu, pela Lei n° 12.474, de 16 de Janeiro de 2006, o Programa municipal de conservação, Uso Racional e Reutilização de água em Edificações. Dessa forma, as edificações com projetos arquitetônicos aprovados a partir de dois anos da data de promulgação da presente Lei deverão prever em seus respectivos projetos hidráulicos sanitários, sistemas prediais de água que permitam a medição individualizada do consumo de água de cada uma de suas unidades de consumo publicas e privadas.
Município de Maringá / PR
Em 2003 a Lei nº 6345/2003 institui o Programa de Reaproveitamento de Águas de Maringá, com a finalidade de diminuir a demanda de água no Município e aumentar a capacidade de atendimento da população.
2. CAPÍTULO II – SISTEMAS DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA
A ONU/UNEP (1983) indica que, tipicamente, um sistema de captação de água de chuva se compõe de duas partes essenciais: a captação e a reservação. Os materiais e o grau de sofisticação do sistema dependem do capital de investimento. Em alguns casos, dependendo da finalidade da captação, a água de chuva coletada pode ser filtrada e, em outros casos, a água de chuva pode ser desinfectada.
O sistema de captação pode ser simples, como os de uma residência ou grande, onde uma área muito grande contribui para açudes, dos quais a água é conduzida por gravidade ou bombeada até os locais de tratamento.
O principal componente em um sistema de reservação é a cisterna, além da tubulação que conduz a água à cisterna e dos acessórios da cisterna.
Enquanto a captação de água de chuva por uma simples residência pode não ser significante, o impacto de milhares ou alguns milhões de cisternas pode, potencialmente, ser considerável.
2.1. CAPTAÇÃO DA ÁGUA DE CHUVA
A captação da água de chuva é um método de se utilizar a precipitação sobre uma área residencial urbana, como apresentado na Figura 2.1, ou sobre uma área rural
A água de chuva armazenada pode ser um valioso suplemento a outras fontes domésticas de água – possivelmente inadequadas – e também para irrigação, principalmente em regiões onde chuvas de grande intensidade são seguidas de períodos prolongados de pouca ou nenhuma chuva. Isso impõe às populações residentes nessas regiões sérias restrições de conforto, bem-estar e saúde.
Figura 2.1. Captação de água de chuva em zona rural (ONU/UNEP,1983)
Figura 2.2. Captação de água de chuva em zona urbana (UK/NWDMC, 1999)
Além disso, as superfícies de captação devem estar livres de árvores cujos galhos incidam sobre eles, uma vez que pássaros e animais em seus galhos podem defecar e vir a contaminar a água coletada (Tomaz, 1998).
O coeficiente de escoamento superficial (também chamado de coeficiente de runoff) é o quociente entre a água que escoa superficialmente pelo total de água precipitada. Considera-se que a diferença será devida à evaporação, vazamentos e à infiltração no solo (Tomaz, 1998).
Para o dimensionamento de um reservatório de água de chuva, foi adaptado da hidrologia, uma vez que não há de se considerar a infiltração no solo, o escoamento superficial. O Quadro 2.1 apresenta os valores comumente utilizados em alguns países. Para Tomaz (2003), o melhor valor a ser adotado para o caso de captação de águas pluviais em telhados é de 0,80, ou seja, 80%.
Quadro 2.1. Coeficientes de Escoamento superficial para aproveitamento de água de chuva (modificado – Tomaz, 2003)
Local Coeficiente
Flórida 67%
Alemanha 75%
Austrália 80%
Ilhas Virgens 85%
De acordo com o Centro Nacional de Gerência da Demanda do Reino Unido – UK/NWDMC (1999), para transferir a água de chuva obtida na superfície de captação para os tanques de armazenagem são necessários sistemas de condução dessa água. Isto é feito, normalmente, por conexões e por tubos que são interligados aos equipamentos de captação e à cisterna. A tubulação usada para conduzir a água de chuva, sempre que possível, deve ser feita de material plástico, PVC ou outra substância inerte, uma vez que o pH da água de chuva pode ser baixo (ácido) e causar corrosão e oxidação em tubos metálicos.
é quando está chovendo, já que vazamentos podem ser facilmente detectados. A limpeza regular é necessária para evitar contaminação (ONU/UNEP, 2010).
2.1.1. CAPTAÇÃO NO SOLO
Áreas planas no solo construídas para outros propósitos, como, por exemplo, parquinhos escolares e rodovias pavimentadas, são ideais para a captação de água de chuva por já possuírem a regularização do solo propícia à captação. Porém, são mais habituais superfícies no solo especialmente construídas, utilizando-se concreto, brita ou outro tipo de revestimento, adaptando a superfície do solo para se melhorar o desempenho do sistema e se obter o máximo ganho em quantidade de água coletada.
Várias técnicas são usadas para melhorar o desempenho e aumentar a capacidade de escoamento. Dentre elas, pode-se promover os seguintes itens (ONU/UNEP, 2010):
a. a limpeza ou remoção da cobertura vegetal;
b. recobrimento da área com asfalto, pedra, materiais de pavimentação, ou qualquer material com baixa permeabilidade;
c. aumento da inclinação com revestimento artificial; e d. redução da permeabilidade pela compactação do solo.
Entretanto, a captação no solo está mais propícia a contaminações por pessoas e animais e, a menos que se disponibilize um tratamento adequado, estas águas só deveriam ser usadas para irrigação e dessedentação de animais como o gado, por exemplo. Caso contrário, essas superfícies devem ser cercadas para prevenir a entrada de pessoas e animais. Grandes fissuras no pavimento de captação oriundas da movimentação do solo ou dilatação térmica devem ser imediatamente reparadas. A manutenção típica dessas superfícies consiste-se da remoção da sujeira, folhas e outros materiais acumulados. De acordo com a ONU/UNEP (2010), tais limpezas devem ser feitas anualmente e antes do início da estação chuvosa.
melhor modo para remover estes materiais se dá por meio de um tanque de decantação, conforme sugerido na Figura 2.3.
Figura 2.3. Captação no solo com tanque de decantação (ONU/UNEP,1983)
2.1.2. CAPTAÇÃO EM TELHADOS
A água de chuva captada em telhados é normalmente muito mais limpa do que a captada do solo, até mesmo para propósitos de beber e cozinhar, em casos extremos de seca. Porém, ainda assim, é poluída por excrementos de pássaros, pó e folhas, que podem vir a causar contaminação bacteriana. Entretanto, a contaminação também pode acontecer durante o armazenamento, se o tanque não estiver corretamente coberto ou lacrado.
aproximadamente três anos. A Associação Técnica Alemã de Manejo e Utilização de Água de Chuva (FBR, 2010) demonstra que a situação ideal, e a mais comumente utilizada, são telhados de alumínio, aço galvanizado, concreto, fibra de vidro e cerâmica, por proporcionarem água mais limpa.
Os materiais da superfície de captação devem ser atóxicos e não conter substâncias que prejudiquem a qualidade da água. Por exemplo, telhados de amianto devem ser evitados. Da mesma forma, telhados com pintura metálica ou tintas e revestimentos à base de chumbo, cromo e zinco não são recomendados e devem ser evitados, pois podem dar sabor ou cor à água coletada e, obviamente, somente tintas e revestimentos atóxicos devem ser usados.
2.1.3. CAPTAÇÃO DE ÁGUA DE CHUVA: VANTAGENS E DESVANTAGENS
Quando uma cidade aumenta seu grau de dependência de recursos hídricos distantes, e caso haja um longo período sem chuvas nas bacias de contribuição das barragens, o funcionamento da cidade pode ser seriamente afetado. O mesmo pode ser dito das cidades que confiam apenas em uma adutora de água como fonte para toda a cidade. Uma cidade que é totalmente confiante numa grande e centralizada adutora como suprimento d’água é vulnerável no caso de um acidente nessa adutora. A situação ideal não é a do sistema convencional, centralizado, mas sim o sistema descentralizado, onde se tem a variedade de fontes, o que fornece grande flexibilidade quando em períodos de estiagem. Estas devem ser numerosas e devem estar espalhadas dentro da própria cidade. Uma das vantagens do sistema descentralizado é tornar o ciclo hidrológico mais regenerável e devem fazer parte a água de chuva e os aqüíferos subterrâneos (Vasudevan, 2000).
A utilização de sistemas de captação de água de chuva fornece água no local de consumo, evitando sistemas de distribuição e de grandes elevatórias. Esses sistemas, devido à sua simplicidade e pequena dimensão, podem ser operados e gerenciados pelo proprietário. A captação de água de chuva usa as estruturas existentes (i.e., telhados, estacionamentos, parquinhos, parques, lagoas, etc), com muito menos impacto ambiental negativo.
Para a ONU/UNEP (2010), com pouco ou nenhum tratamento, a água de chuva é relativamente limpa e de qualidade freqüentemente aceitável para vários propósitos não-potáveis. As propriedades físicas e químicas da água de chuva são usualmente superiores às fontes de água subterrânea que podem estar sujeitas à contaminação.
Algumas vantagens da captação de água de chuva, segundo estudos da ONU/UNEP (2010):
a. co-existir com sistemas públicos e, por conseguinte, aumentar a capacidade do sistema existente e diminuir os investimentos em outras fontes de água;
c. reduzir a sobrecarga do sistema de drenagem e evitar inundações nas ruas das cidades;
d. permite ser operado pelos proprietários, que também gerenciam o sistema de captação; portanto, estes passam a atuar ativamente no exercício da conservação da água, uma vez que eles têm como saber a quantidade de água armazenada no tanque e com isso tomarão providências a fim de prevenir que a cisterna (tanque de armazenamento de água de chuva) se esvazie;
e. apresenta tecnologia flexível e pode ser construídas com quase nenhum conhecimento, além de que a construção, operação e manutenção não exigem muito trabalho.
Apesar disso, a ONU/UNEP (2010) alerta para a necessidade de se abordar também possíveis desvantagens dos sistemas de captação de água de chuva e que poderiam comprometer sua aplicação e implantação, tais como:
a. a área de captação e a capacidade de armazenamento de um sistema são relativamente pequenas. Sob períodos de grande variação das condições meteorológicas, ou seja, durante uma seca prolongada, a cisterna pode vir a secar;
b. a manutenção de sistemas de captação de água de chuva pode ser uma dificuldade para os usuários e assim comprometer a qualidade da água coletada;
c. o desenvolvimento amplo de sistemas de captação de água de chuva pode inibir a chegada dos sistemas públicos de abastecimento;
d. sistemas de captação de água de chuva ainda não fazem parte das normas, o que dificulta os técnicos a desenvolverem tecnologias pela falta de orientação; e. a utilização da água de chuva ainda não é reconhecida como uma alternativa
de abastecimento de água pelo setor público. Os governos, na sua maioria, não incluem a utilização de água de chuva nas suas políticas de gerenciamento de água, e as cidades não demandam da utilização de água de chuva em suas comunidades;
g. os custos de utilização de sistemas de captação de água de chuva podem ser proibitivos para determinadas classes sociais e que, se não houver subsídio do governo ou se estes não forem compartilhados com outros usuários como parte de um condomínio, tornam-se inviáveis.
O aumento da demanda de água nas áreas urbanizadas, ou seja, impermeabilizadas e sem possibilidade de construção de grandes barragens devido à escassez de locais adequados, tem obrigado alguns municípios a buscarem água em localidades fora do seu território.
Mas esta prática de crescente dependência desses sistemas de recursos hídricos não é sustentável. A construção de barragens freqüentemente significa submersão de casas, campos e florestas. Isso também pode causar significante impacto sócio-econômico e cultural nas comunidades afetadas. Além disso, os barramentos existentes gradativamente sofrem assoreamento. Se não houver manutenção preventiva adequada para remover esses sedimentos depositados, a quantidade de água armazenada pode ser significativamente reduzida.
Com a utilização da água de chuva em larga escala, as companhias de saneamento podem ganhar uma sobrevida em todo o sistema existente de captação, tratamento e distribuição de água, uma vez que o consumo per capita seria reduzido. Considerando a possibilidade de aplicação em larga escala de sistemas alternativos e descentralizados, como, por exemplo, a captação de água de chuva, a demanda diminuiria e isso propiciaria o uso dos recursos hídricos hoje disponíveis, sem necessidade de gastos em ampliação do sistema de distribuição e nem na capacidade de tratamento.
2.2. ARMAZENAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA
Segundo Fendrich (2002), no primeiro fluxo da água de chuva pode-se constatar a presença de substâncias nocivas como o SO2 e NOX liberados pelos veículos e pelas fábricas e que ficam suspensas no ar.
entretanto não são práticas, e o melhor sistema a ser utilizado é um dispositivo automático simples. Um método bem comum é o tanque de sedimentação, que usa um recipiente para prevenir a entrada de detritos no tanque que também tem a função de regularizar o escoamento ou um tanque auxiliar com nível de bóia, conforme mostrado na Figura 2.5.
Figura 2.5. Sistema de descarte do 1º fluxo com o uso de bóia flutuante (modificado – Sri Lanka, 2010)
O tanque de descarte do primeiro fluxo deverá conter um dispositivo que esteja aberto quando do início da chuva e que, ao chegar ao volume calculado para o descarte, o dispositivo impeça a entrada do fluxo que se segue e direcione-o para o tanque de armazenamento e que, após a chuva, escoe essa água que foi descartada para um ponto de infiltração no solo ou para o sistema público de drenagem. O tanque de descarte também deverá possuir um dispositivo que permita a limpeza. Vários dispositivos podem ser construídos e um deles é o sugerido na Figura 2.5.
A maioria das substâncias misturadas às águas pluviais são sujeiras como folhas e poeiras existentes na superfície da área de coleta. Folhas e outros materiais do gênero devem ser removidos antes de alcançarem o reservatório de armazenamento.
O filtro deve ser montado de forma a ser de fácil remoção e ser produzido com material que não enferruje, a fim de evitar que a qualidade da água seja alterada. A Figura 2.6 e a Figura 2.7 ilustram filtros comerciais utilizados na purificação de água de chuva.
Figura 2.6. Filtro separador (3P Technik Sistemas para Aproveitamento da Água de Chuvas)
A água de chuva pode ser armazenada em tanques subterrâneos ou tanques de superfície de tamanhos variados, dependendo da necessidade e do espaço disponível. Para qualquer um dos tipos que venha a ser utilizado será necessário cobrir o tanque completamente e colocar uma torneira ou bomba no mesmo para prevenir contaminação pelo contato humano com a água. Alguns tipos de reservatórios são apresentados no ANEXO I – TIPOS DE RESERVATÓRIOS, onde podem-se observar algumas possibilidades de implantação, inclusive com usos e dimensões que se adequam ao ambiente e às necessidades.
Assim, qualquer recipiente como vasos, jarros, latões ou barris podem vir a ser um reservatório de armazenamento, se atenderem a três condições básicas, que segundo Fendrich (2002), e Tomaz (2003), são as seguintes:
a. não ter vazamento;
b. ser construído com material não poluente, incapaz de contaminar a água nele armazenada e de material que previna a entrada da luz solar, a fim de minimizar o aparecimento e crescimento de algas;
c. ter uma tampa para atenuar a evaporação da água, prevenir a entrada de sujeiras. Deverá ter uma forma que não dificulte a limpeza do seu interior, sendo seu diâmetro mínimo de 60 cm;
d. sendo subterrâneo, deverá ter sua superfície superior a, no mínimo, 20 cm do solo;
e. deverá possuir declividade no fundo em direção do tubo de descarga de fundo, a fim de se promover a limpeza anual do reservatório;
f. ter um extravasor interligado ao sistema coletor público de águas pluviais ou a um sistema de recarga no solo.
A matéria orgânica que porventura escapar do sistema de descarte do primeiro fluxo e do filtro apodrecerá no tanque. Ocorrerá então a multiplicação de bactérias, levando, então, à contaminação bacteriana.
b. enquanto um tanque está sendo preenchido, a água pode ser consumida do outro tanque;
c. de forma a conservar a água, deve-se utilizar a água de apenas um tanque de distribuição por dia.
Pode-se, também, construir tanques subterrâneos que estarão sempre frescos e serão mais protegidos contra a entrada de luz solar e sujeiras; e que não têm quase nenhuma perda por evaporação. Também, ao construir um tanque enterrado, há uma economia considerável em espaço.
Os materiais usados podem variar de solo compactado simples (onde as condições de solo permitirem) e lonas de plástico, para tanques de concreto.
O tamanho dos recipientes de armazenamento usados dependerá, até certo ponto, da quantidade de chuva envolvida e do tamanho da área de telhado disponível para a captação. Também dependerá das circunstâncias econômicas dos proprietários do imóvel e a disponibilidade de materiais regionais. Baldes, barris, panelas de barro e tambores podem ser utilizados. Jarros de argamassa de cimento produzidos no local podem ter uma grande capacidade. Sem reforço, jarros e tanques de argamassa armada são possíveis até aproximadamente 4,5 m de diâmetro (ONU/UNEP, 1983). Normalmente são feitos tanques de tamanhos maiores de concreto ou alvenaria. A Figura 2.8 mostra alguns tipos de recipientes utilizados na captação de águas pluviais.
2.3. UTILIZAÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS
No passado, acreditava-se que água de chuva era pura e podia ser consumida sem pré-tratamento. Hoje, apesar dessa situação ainda poder ser encontrada em algumas áreas que são relativamente despoluídas, a água de chuva captada na maior parte das localidades contêm impurezas. Particularmente durante as últimas três décadas, a "chuva ácida" têm afetado a qualidade da água coletada, a ponto de agora ser geralmente necessário o pré-tratamento (Tomaz, 1998).
A qualidade da água de chuva é função de fenômenos naturais tais como partículas, substâncias e impurezas que são incorporadas à água pelo escoamento superficial; e da ação do homem, como poluentes atmosféricos, que são integrados à composição da água durante a precipitação. Assim, as condições da região irão determinar a qualidade da água (ibid.).
Em termos de parâmetros físico-químicos, segundo a ONU/UNEP (2010), a água que se coleta em telhados tende a apresentar níveis de qualidade que são geralmente compatíveis com valores padrão de potabilidade da Organização Mundial de Saúde – OMS. Entretanto, o baixo pH da água de chuva pode ocorrer como um resultado do dióxido sulfídrico, óxido de nitrato de outras emissões industriais. Além disso, a contaminação da qualidade da água pode, algumas vezes, ser atribuído à composição de certos materiais do telhado. Por conseguinte, é recomendado que para sistemas de captação de água em telhados, o tipo de material das telhas seja cuidadosamente considerado.
reservatórios. A fervura, desconsiderando suas limitações, é o jeito mais fácil e confiável de desinfecção, embora haja freqüentemente relutância em aceitar esta prática uma vez que o gosto é afetado. O cloro na forma de alvejantes domésticos também pode ser usado para desinfecção.
Embora haja normas amplamente aceitas para os padrões de potabilidade, o desenvolvimento e aprovação de normas para água quando é usada para aplicações não-potáveis facilitariam o uso de fontes como a de água de chuva (Tomaz, 1998).
Um sistema de utilização das águas pluviais deve integrar as seguintes técnicas:
a. coleta das águas pluviais dos telhados, coberturas, marquises etc; b. eliminação da água coletada no início das chuvas;
c. remoção de folhas, gravetos etc;
d. armazenamento das águas pluviais em reservatórios etc; e. verificação da qualidade das águas pluviais;
f. drenagem do excesso das águas pluviais provocado pelas chuvas intensas;
A utilização deve estar limitada a vasos sanitários, irrigação de jardins e lavagem de roupa e de carros.
Figura 2.9. Variação do pH em águas escoadas em telhados de diferentes materiais (Universidade de Warwick, 2003)
Para diferentes tipos de materiais, conforme se observa na Figura 2.9, o pH sofre uma pequena variação e diminui ligeiramente ainda durante o estágio inicial da chuva.
Figura 2.10. Variação da turbidez para diferentes tipos de telhados (Universidade de Warwick, 2003)
A demanda mensal de água potável varia de acordo com a necessidade dos usuários, e está diretamente relacionada ao poder aquisitivo da região.
Para um sistema de captação de água de chuva, a parcela de consumo de água na parte interna e na parte externa de uma residência é particularmente importante na identificação dos usos de água não-potável.
Para o Japão, a quantidade de água potável utilizada nos vasos sanitários é de aproximadamente 22% do consumo total de água de uma família (Fendrich, 2002). Para Metcalf & Eddy (1991), essa quantidade é de 28,4%, conforme sugerido no Quadro 2.2. Entretanto, observa-se que nessa distribuição não se considera o uso externo da água, como, por exemplo, água para irrigação de jardins.
Quadro 2.2. Distribuição típica de consumo de água no interior de uma residência nos Estados Unidos (modificado – Metcalf & Eddy, 1991)
USO % DO TOTAL
Banheiro 30,1
Lava-louças 3,1
Torneiras 11,7
Vaso Sanitário 28,4
Perda 5,5
Lava-roupas 21,2
TOTAL 100,0
Quadro 2.3. Distribuição típica de consumo de água de uma residência na Austrália (modificado – Gardner et al., 2001)
USO % DO TOTAL
Banheiro 30,0
Vaso Sanitário 18,0
Lavanderia 13,0
Cozinha 11,0
Uso Externo 28,0
TOTAL 100,0
Tomaz (2003) apresenta a distribuição típica em uma residência na Alemanha, considerando a diversa distribuição do consumo (Quadro 2.4).
Quadro 2.4. Distribuição típica de consumo de água de uma residência na Alemanha (Tomaz, 2003)
USO % DO TOTAL
Chuveiro 36,0
Vaso Sanitário 27,0
Lava-roupa 12,0
Lava-pratos 6,0
Limpeza e jardinagem 6,0
Pequenos trabalhos 9,0
Cozinha 4,0
TOTAL 100,0
Seguindo a recomendação de Tomaz (2003), utilizou-se como consumo de água não-potável a proporção de 42% do consumo de água não-potável, sendo 27% para o vaso sanitário, 6% para jardinagem e 9% para pequenos trabalhos, que podem incluir lavar automóveis ou lavar o piso.
forma, o estudo da regularização de vazões em reservatórios constitui-se em uma das principais tarefas dos profissionais de Hidrologia.
De acordo com Campos (2000), os primeiros estudos de vazões regularizadas remontam ao século XIX, quando eram utilizadas somente fórmulas empíricas. Um avanço metodológico ocorreu em 1883 com o trabalho de W. Rippl – Capacity Of Storage Reservoirs For Water Supply – (ibid.), que propôs o diagrama de massas que passou também a ser conhecido como Método de Rippl.
O Método de Rippl estima a capacidade requerida por um reservatório para regularizar o deflúvio médio afluente, baseado no conhecimento da série histórica (a mais longa possível) desses deflúvios a fim de garantir o abastecimento tanto no período chuvoso quanto no seco. No caso de águas pluviais, o produto das precipitações pela área de captação se transforma em vazão e esse deflúvio será encaminhado para o reservatório.
Para não incorrer nem no superdimensionamento, em que o investimento será demasiado e nem no subdimensionamento, em que, durante o período seco, não se poderá contar com a reserva d’água, deve-se buscar o dimensionamento intermediário, que teria o que Lanna (1993), chama de dimensão ótima. Entretanto, como as precipitações são aleatórias, existirão períodos em que a dimensão do reservatório será suficiente e outros em que não. A dimensão ótima do reservatório será considerada em função do custo do investimento inicial e do custo da eventual falta, durante os períodos secos, de água de chuva armazenada.
Mesmo com limitações, este método, ainda hoje, decorrido mais de um século, mantém-se atual e de fácil utilização. Entretanto, um tratamento estatístico nos dados poderia ser desejável caso houvesse a necessidade de um estudo mais rigoroso em função da importância e da dimensão do projeto.
Como a Companhia de Saneamento do Distrito Federal (Caesb) pratica a cobrança pela água potável por faixas de consumo, o custo por metro cúbico aumenta de acordo com o consumo. De certo modo, esse sistema por si só já representa uma forma de beneficiar os usuários que não têm grande demanda por água, e, como a captação de água de chuva propicia redução no consumo, o benefício dessa redução será retirado justamente das faixas cujo valor do metro cúbico é mais elevado.
3. CAPÍTULO III – MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho se desenvolveu com base nas pesquisas teórica e na elaboração de uma planilha eletrônica de dimensionamento de reservatório e de análise econômica da implantação do sistema. Na pesquisa teórica fez-se revisão bibliográfica de conceitos que sustentaram a análise posterior sobre os dados no mundo e no Brasil da utilização, captação e armazenamento da água da chuva. A pesquisa documental utilizada teve por base, dentre outros, os dados pesquisados junto ao Programa Ambiental das Nações Unidas (UNEP – United Nations Environment Programme), que é parte integrante da ONU e é responsável por promover a conservação do meio ambiente e o uso eficiente de recurso no contexto do desenvolvimento sustentável.
Como a determinação do volume de armazenagem é o fator principal do dimensionamento de um sistema de captação de água de chuva, fez-se necessário considerar a área do telhado, a demanda de água não-potável, a precipitação local e o intervalo de meses de seca.
Visando alcançar os objetivos propostos utilizou-se o método de Rippl para o dimensionamento do reservatório, conforme recomendado por Tomaz (2003) e procedeu-se à análise financeira em busca da viabilidade econômica de implantação.
O método utilizado para avaliação do tempo de retorno do investimento inicial é o do Payback Simples, que não considera o valor do dinheiro no tempo, ou seja, desconsidera taxa de juros, inflação, custo de oportunidade bem como reajustes e descontos nas tarifas praticadas.
3.1. PASSOS METODOLÓGICOS
A metodologia aplicada foi pautada seguindo os itens abaixo:
1. Elaborar e aplicar questionário que obtenha informações quanto às preocupações e demais aspectos da utilização de água de chuva para fins não-potáveis.
