Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa
Stricto Sensu em Planejamento e Gestão Ambiental
REUSO NÃO POTÁVEL DE ÁGUA EM EDIFÍCIOS
Brasília - DF
2012
i HÉLIO VITOR REIS DOS SANTOS
REUSO NÃO POTÁVEL DE ÁGUA EM EDIFÍCIOS.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Strictu Sensu em
Planejamento e Gestão Ambiental da Universidade Católica de Brasília, como requisito para a obtenção do Título de Mestre em Planejamento e Gestão Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Marcelo Gonçalves Resende
ii Ficha elaborada pela Biblioteca Pós-Graduação da UCB
S237r Santos, Hélio Vitor Reis dos.
Reuso não potável de água em edifícios. / Hélio Vitor Reis dos Santos – 2012.
51f. ; il.: 30 cm
Dissertação (mestrado) – Universidade Católica de Brasília, 2012.
Orientação: Prof. Dr. Marcelo Gonçalves Resende
1. Reutilização da água. 2. Água da chuva. 3. Edifícios. 4. Vasos sanitários. I. Resende, Marcelo Gonçalves, orient. II. Título.
iv DEDICATÓRIA
AOS MEUS PAIS
Regina e Hélio por todo amor, carinho, atenção e dedicação que sempre tiveram por mim.
AOS MEUS GRANDES AMIGOS
Por todo o apoio, compreensão, aceitação pelas ausências, incentivo, diversão e principalmente por serem verdadeiramente meus grandes amigos.
À FAMÍLIA PGA
v AGRADECIMENTO
Primeiramente quero agradecer a Deus que me iluminou neste árduo e longo caminho.
Meu mais sincero obrigado ao meu orientador, Prof. Dr. Marcelo Gonçalves Resende, pela orientação prestada, auxílio nas tomadas de decisões e certeza na realização do meu trabalho. Agradeço também, e não menos importante, aos demais membros da banca examinadora, pelas considerações feitas no sentido de aprimorar o conteúdo desse trabalho e principalmente pela confiança em mim depositada para a conclusão deste.
Agradeço ao meu amigo Engº Msc. Marcelo Wolter por todo apoio e ajuda na elaboração dessa dissertação.
Agradeço ao colega Eng° Msc. Stefan Mühlhofer pela ajuda prestada na elaboração dos Resultados e Discussões, principalmente no entendimento do Método de Rippl.
Agradeço ao colega Policial Militar Cb. Jadercildo pela ajuda na confecção do modelo arquitetônico no AutoCAD® 2013.
Agradeço ao meu primo Daniel Guimarães pelo auxílio na elaboração do Abstract.
Meu agradecimento à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo incentivo financeiro através da Concessão de Bolsa de Estudos.
vi RESUMO
Referência: SANTOS, Hélio Vitor Reis dos. Reuso Não Potável de Água em Edifícios. Dissertação (Mestrado em Planejamento e Gestão Ambiental) –
Universidade Católica de Brasília, Brasília, 2012. 51p.
Sabendo do papel primordial da água potável para a sobrevivência dos seres vivos, e percebendo que a cada dia as preocupações com relação ao futuro por consequência da redução desta no mundo aumentam, é de suma importância que haja iniciativas que possuam como meta reduzir o consumo de água potável per capita sem que isso cause drásticas mudanças nos hábitos de seus usuários. Existem diversas tecnologias para que se consiga reduzir o desperdício de água nas edificações, sendo a utilização de água da chuva e o reuso de águas cinzas, como por exemplo aquelas provenientes do chuveiro, para usos menos nobres, como abastecimento das caixas de bacias sanitárias, uma das principais alternativas para essa redução. Por esse motivo o presente trabalho tem por objetivo analisar, em edificações verticais, a viabilidade de armazenar e utilizar a água da chuva para utilização nos vasos sanitários do último andar do edifício, além de fazer o reuso da água utilizada nos chuveiros dos andares superiores nos vasos sanitários dos andares inferiores. Para se calcular o tamanho ideal do reservatório para captação da água da chuva do estudo em questão foi utilizado o método de Rippl. A implantação do sistema de utilização da água da chuva e o reuso da água do chuveiro para utilização nos vasos sanitários contribui com seus usuários de forma que estes reduzam o consumo de água potável e consequentemente os gastos com a empresa de abastecimento local. Isso pode ser percebido, pois, com a utilização do sistema proposto no trabalho, há uma redução do volume de água potável utilizada no edifício em até 1.620 litros por apartamento por mês, exceto os apartamentos do último andar do prédio, pois estes são abastecidos pela água da chuva e no período de seca, alguns meses não haverá água da chuva disponível sendo necessário que estes utilizem água da rede de abastecimento local. Levando em consideração a localidade de Brasília, o gasto mensal por habitante é de 13.810 litros, e sendo essa economia de até 1.620 litros, uma economia para os 3 moradores do apartamento, logo pode-se dizer que a economia por pessoa é de 540 litros por mês, o que representa quase 4% de economia de água no mês por pessoa na localidade de Brasília.
vii ABSTRACT
Reference: SANTOS, Hélio Vitor Reis. Non Drinkable Water Reuse in buildings. Dissertation (Master of Environmental Planning and Management) - Catholic University of Brasília, Brasília, 2012. 51p.
Knowing the primary role of drinkable water for the survival of living beings, and realizing that every day concerns about the future as a result of this reduction in the world increases. It is critical that there are initiatives that have a goal of reducing the consumption of per capita drinkable water without causing drastic changes in the habits of its users. There are several technologies that can reduce the waste of water in buildings, and the use of rainwater and reuse of gray water, for example those from the shower, for uses less noble, such supply boxes toilets, one of the most important alternatives to this reduction. Therefore, this study aims to examine, in vertical buildings, the feasibility of storing and using rainwater for use in toilets on the top floor of the building, in addition to the reuse of water used in showers on the upper floors toilets on the lower floors. To calculate the optimal size of the tank to capture rainwater from the present study we used the method Rippl. The implementation of the system using rainwater and reuse shower water for use in toilets contributes its users so that they reduce the consumption of drinkable water and consequently spending on local supply company. This can be seen, therefore, with the use of the proposed system at work, there is a reduction in the volume of drinkable water used in the building up to 1620 liters per apartment per month, except for the apartments on the top floor of the building, because they are fuelled by rain water and in the drought, a few months there will be rain water available requiring them to use mains water supply site. Taking into consideration the location of Brasilia, the per capita monthly expenditure of 13,810 liters, and with this economy up to 1620 liters, an economy for the 3 apartment dwellers, so we can say that the economy per person is 540 liters per month, which represents almost 4% less water per person per month in the city of Brasilia.
viii LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Volumes de água no mundo.
Figura 2 – Distribuição dos Recursos Hídricos e da População no Brasil. Figura 3 – Sistema de descarte do 1º fluxo com o uso de boia flutuante.
Figura 4 – Visão superior do esquema da utilização da água da chuva nos vasos sanitários do último andar do prédio e o reuso de água dos chuveiros nos vasos sanitários dos andares de baixo.
Figura 5 – Visão lateral do esquema da utilização da água da chuva nos vasos sanitários do último andar do prédio e o reuso de água dos chuveiros nos vasos sanitários dos andares de baixo.
Figura 6 – Visão frontal do esquema da utilização da água da chuva nos vasos sanitários do último andar do prédio e o reuso de água dos chuveiros nos vasos sanitários dos andares de baixo.
Figura 7 – Precipitação média mensal entre 2007 e 2011 em Brasília.
ix LISTA QUADROS
Quadro 1 – Consumo por habitante em m³/mês. Quadro 2 – Precipitação média mensal em Brasília.
Quadro 3 – Dados utilizados para o cálculo do Método de Rippl. Quadro 4 – Método de Rippl – Balanço Geral.
x SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 1
1.1 JUSTIFICATIVA ... 6
1.2 OBJETIVOS ... 7
1.2.1 OBJETIVO GERAL ... 7
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 7
1.3 HIPÓTESE... 7
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 8
2.1 A ESCASSEZ DA ÁGUA ... 8
2.2 USO DE ÁGUA EM RESIDÊNCIAS ... 13
2.3 A IMPORTÂNCIA DO REUSO DA ÁGUA ... 17
2.4 UTILIZAÇÃO, CAPTAÇÃO E ARMAZENAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA ... 21
2.5 DIMENSIONAMENTO DE UM RESERVATÓRIO PARA CAPTAÇÃO DA ÁGUA DA CHUVA POR MEIO DO MÉTODO DE RIPPL ... 24
3. MATERIAL E MÉTODOS ... 26
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 28
4.1 RESULTADOS DA UTILIZAÇÃO DE ÁGUA DA CHUVA NOS VASOS SANITÁRIOS DO ÚLTIMO ANDAR DO EDIFÍCIO ... 33
4.2 RESULTADOS DO REUSO DE ÁGUA DE CHUVEIROS EM VASOS SANITÁRIOS ... 40
5. CONCLUSÕES ... 44
1 1. INTRODUÇÃO
A água é o mais precioso dos recursos naturais, visto que tudo dela provém. A vida originou-se da água e ela constitui a matéria predominante em todos os seres vivos que necessitam dela para sobreviver. É inviável imaginar alguma forma de vida em sociedade que dispense o uso desse recurso, pois este é utilizado em praticamente todas as atividades: abastecimento doméstico, uso industrial, irrigação, geração de energia, navegação, diluição de efluentes, dessedentação de animais, etc. (BARCELOS, 2005).
Desde os primórdios da vida no planeta Terra e da história da espécie humana, o Homo sapiens, a água sempre foi essencial. Qualquer forma de vida
depende da água para sua sobrevivência e/ou para seu desenvolvimento. Onde não há água não há vida. As grandes civilizações do passado e do presente sempre dependeram de água doce para sua sobrevivência e desenvolvimento cultural e econômico. A água doce é, portanto, essencial à sustentação da vida, e suporta também as atividades econômicas e o desenvolvimento (TUNDISI, 2003).
Sabe-se que a água é um bem finito. Muitos a classificam como o insumo do século, e ainda que ela será causa de conflitos internacionais em razão de sua disputa. O conjunto das atividades humanas cada vez mais diversificadas, associado ao crescimento demográfico, vem exigindo atenção maior às necessidades de uso de água para as mais diversas finalidades (MANCUSO e SANTOS, 2003). O cuidado com a água é uma das mais nobres ações que podemos realizar em prol das gerações futuras e para a melhoria das condições de vida no presente (SENRA, 2004).
De toda a água na Terra, aproximadamente 97,5% é salgada, e dos 2,5% restantes, 70% encontra-se congelada em calotas polares. Menos de 1% do total de água doce, ou seja, 0,007% de toda água na Terra está acessível para o consumo humano. Durante a última década, a demanda mundial de água cresceu 6 a 7 vezes, o que é mais que o dobro do crescimento
2 A água doce não está distribuída uniformemente pelo globo, sendo isso percebido ao se analisar que países como o Japão, com 2,5% da população mundial, possui apenas 1% da água disponível no planeta. A China, com 25% da população mundial, possui 10% da água disponível. O Brasil, com 2,8% da população mundial, abriga 13,8% das reservas mundiais de água doce (GDF, 2004).
O consumo de água também apresenta bastante disparidade entre os países e regiões do planeta. Se nos Estados Unidos da América o consumo médio residencial é de 400 litros por habitante/dia, alguns países da África apresentam consumo médio por habitante inferior a 15 litros/dia (GDF, 2004).
Essa disparidade é percebida pelo mundo inteiro. No Brasil, por exemplo, várias cidades, como Brasília, Rio de Janeiro e São Paulo consomem muito mais do que a média do país que é na faixa de 150 litros por habitante/dia. Já em outros Estados como Alagoas e Pernambuco o consumo médio não passa de 90 litros por habitante/dia, o que passa a ser uma situação preocupante no local.
O aumento da população mundial, a poluição provocada pelas atividades humanas, o consumo excessivo e o alto grau de desperdício de água contribuem para reduzir ainda mais a disponibilidade de água para uso humano. A população mundial aumentou três vezes durante o século XX; no mesmo período, o volume de água utilizado aumentou aproximadamente nove vezes. Ou seja, o crescimento populacional e o consumo desenfreado tornam-se cada vez mais incompatíveis com a quantidade de água disponível (GDF, 2004).
3 A disponibilidade hídrica no Distrito Federal é de 1.752 m³/hab/ano, uma das menores do Brasil, colocando o DF na mesma esfera dos Estados da Paraíba (1.437 m³/hab/ano), de Sergipe (1.743 m³/hab/ano), Alagoas (1.751 m³/hab/ano), Rio Grande do Norte (1.781 m³/hab/ano). De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS) o valor ideal seria de 2.000 m³/hab/ano, pouco superior ao encontrado no DF (PEREIRA et al., 2002).
Em todo o mundo, aproximadamente um bilhão de pessoas não possuem acesso à água potável; cerca de 1,7 bilhões de pessoas convivem com estruturas de saneamento inadequadas. Como resultado dessas condições precárias de saneamento e acesso à água de qualidade, mais de três milhões de pessoas a cada ano, a maioria crianças, morrem de doenças de veiculação hídrica, ou seja, aquelas que têm sua transmissão relacionada com a água (GDF, 2004).
O saneamento básico delimita um conjunto importante de sistemas físicos presentes em uma cidade e está intimamente associado com a saúde da população local. Os indicadores referentes ao saneamento básico por si só mostram o estagio de desenvolvimento da localidade e vislumbram a qualidade de vida reinante de seus habitantes (RIGHETTO, 2009).
Os sistemas principais do saneamento básico são: o de água para abastecimento, incluindo-se os aspectos de qualidade e a quantidade; o esgotamento sanitário, formado pelas redes coletoras, estações de tratamento e destinação final dos efluentes; a infraestrutura de drenagem das águas pluviais, constituída de áreas de infiltração e de retenção e de elementos estruturais de acumulação e de transporte; e o sistema de coleta, transporte e destinação dos resíduos sólidos (RIGHETTO, 2009).
Para cada R$ 1,00 (um real) investido em saneamento básico, economiza-se de R$ 4,00 (quatro reais) a R$ 5,00 (cinco reais) em gastos com saúde pública. Nesse sentido preservar qualidade da água é promover a saúde dos seres humanos (GDF, 2004).
4 único país sul-americano que recebeu destaque. O estudo aponta a relação entre políticas de recursos hídricos e controle a pobreza (LEITE, 2006).
Do ponto de vista ambiental a água de reuso é uma opção correta, já que contribui para diminuição da captação e consequente redução nas vazões de lançamento de efluentes. Entretanto, para que possa ser utilizada deve-se levar em conta a questão da saúde pública. Existem padrões para reuso em alguns países do mundo que fazem do reuso de água para fins não potáveis, uma prática habitual. Entretanto, no Brasil, estas práticas são ainda incipientes (MAINIER et al., 2011).
Embora no Brasil já se esteja realizando a prática de reuso em alguns estados, como São Paulo, não existe nenhuma legislação específica tratando da temática. Porém, como indutores do início do processo de regulamentação, grupos de trabalho e técnicos do setor discutem e avaliam a questão em diversos encontros e seminários nacionais e internacionais, estimulando para a institucionalização da reciclagem e reuso sempre que possível, para a promoção do tratamento e disposição de esgotos, evitando a poluição ambiental (BERNARDI, 2003).
Algumas consequências da ausência de legislação sobre o assunto podem ocorrer, tais como: altos riscos de contaminação do meio ambiente (caso a água não tenha sido tratada corretamente); práticas inadequadas (carência de informação dos usuários); riscos à saúde pública e dificuldade de autorização dos órgãos ambientais (CUNHA et al., 2011).
Em função dessas características, o reuso vem sendo difundido de forma crescente no Brasil, impulsionado pelos reflexos financeiros associados aos instrumentos trazidos pela Lei 9.433 de 1997, que visa à implantação da Política Nacional de Recursos Hídricos: outorga e a cobrança pelo uso dos recursos hídricos (RODRIGUES, 2005).
5 As tecnologias de tratamento que permitem o reuso da água despontam em todo mundo como uma alternativa para minorar o panorama de escassez da mesma, cada vez mais evidente em diversos países (MANCUSO e SANTOS, 2003).
Segundo Lobato (2006) a melhor definição para reuso é o processo de utilização da água por mais de uma vez, tratada ou não, para o mesmo ou outro fim.
Subentende-se que o reuso de água é uma tecnologia desenvolvida em maior ou menor grau de sofisticação, dependendo dos fins que se destina a água e como ela tenha sido usada anteriormente (MANCUSO e SANTOS, 2003).
Pode-se dividir o reuso de água em potável e não potável, sendo que ambos passam pelo tratamento necessário, o qual varia de acordo com seu reuso específico. O reuso potável pode ser classificado como direto ou indireto. De acordo com SAUTCHÚK et al. (2007) o reuso potável indireto é o uso
de água residuária ou água de qualidade inferior, em sua forma diluída, após lançamento em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos. Já reuso potável direto é o uso planejado de água de reuso, conduzido ao local de utilização, sem lançamento ou diluição prévia em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos.
Por não exigir níveis elevados de tratamento, o reuso não potável de água vem se tornando um processo viável economicamente e, consequentemente, com rápido desenvolvimento. É importante salientar também que este tipo de reuso apresenta um potencial de reutilização muito amplo e diversificado (MAINIER et al., 2011).
A reutilização da água para fins não potáveis são diversos, podendo citar entre eles o uso para atividades agrícolas, industriais, recreacionais, domésticos, para manutenção de vazões, para aquicultura e para recarga de aquíferos subterrâneos. Neste trabalho será abordado o reuso de água não potável para fins domésticos.
6 segundo tópico trata da revisão bibliográfica abordando temas sobre a escassez da água, o uso da água em residências, a importância do reuso da água, a utilização, captação e armazenamento da água da chuva e por último abordando sobre o dimensionamento de um reservatório para captação da água da chuva por meio do método de Rippl. No terceiro tópico é abordado o método para realização do trabalho e por fim, no quarto tópico, são apresentados os resultados e a discussão.
1.1 JUSTIFICATIVA
Muito da água potável utilizada dentro das casas vai, literalmente, pelo ralo. Cerca de um terço, chegando-se até a metade de toda água consumida por uma casa é utilizada nos chuveiros (MOTA et al., 2006).
Um método, então, de reuso de água para residências é desviar a água do ralo do chuveiro para um reservatório passando por filtros e tratamentos para depois reutilizar essa água nos vasos sanitários (FIORI et al., 2006).
Por esse motivo, será destacado nesta dissertação o reuso de água de chuveiros em vasos sanitários, visto que o consumo mensal médio de gastos de água com banhos em edifícios residenciais é de aproximadamente 35% do total de gasto de água, e o gasto com descarga de vasos sanitários é de aproximadamente 33,5%. (SOCIEDADE DO SOL, 2012). Com o reuso de água de chuveiros em vasos sanitários, pode-se obter uma economia de água de até 33,5%.
Há um excesso de água desperdiçada nas residências, e por esse motivo, o seu reuso é essencial para economia de água, evitando que maiores problemas sejam gerados para a sociedade.
7 A não utilização de energia elétrica será possível por conta da disposição dos banheiros nos edifícios. O banheiro de um andar está exatamente acima do outro, sendo necessária apenas a ligação por tubulações entre um pavimento e outro para que a água do andar superior seja utilizada no andar inferior.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GERAL
Reduzir o valor pago pelo consumo de água potável com o uso de um sistema de reuso não potável.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Utilizar a gravidade para o deslocamento da água gerando uma economia de energia;
Elaborar um sistema de reuso de água não potável em prédios residenciais;
Desenvolver um sistema de captação da água da chuva na cobertura do edifício;
Descobrir o volume ideal de um reservatório para suprir a necessidade de água da chuva no período de seca por meio do Método de Rippl.
1.3 HIPÓTESE
8 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 A ESCASSEZ DA ÁGUA
Em razão da escassez, a água se insere entre os elementos que causam maior preocupação aos ambientalistas do mundo todo, mas apenas há algumas décadas o mundo despertou para a realidade adversa de que, diante dos maus usos, é preciso acabar com a falsa idéia de que a água é inesgotável. O Desenvolvimento da humanidade está associado aos usos da água, e durante milênios, esta foi considerada como um recurso infinito (DANTAS NETO, 2008).
A água faz parte do patrimônio do nosso planeta. Cada continente, cada povo, cada região, cada cidade, cada cidadão é plenamente responsável aos olhos de todos. Ela é a condição essencial de vida de todo ser vegetal, animal ou humano e sem ela não se poderia conceber a atmosfera, o clima, a vegetação, a cultura ou a agricultura como são (SILVEIRA, 2008).
Entretanto, os meios naturais de transformação da água em água potável são lentos, frágeis e muito limitados. Assim sendo, esta deve ser manipulada com racionalidade, preocupação e moderação, não devendo ser desperdiçada, poluída, ou envenenada. De maneira geral, sua utilização deve ser feita com consciência e discernimento, para que não se chegue a uma situação de esgotamento ou de deterioração da qualidade das reservas atualmente disponíveis (ZAMPIERON e VIEIRA, 2005).
9 regiões montanhosas, de dificil acesso. A água potável é proporcionada através de sistemas de dessalinização da água do mar e, devido à impossibilidade de manter uma agricultura irrigada, mais de 50% da demanda de alimentos é satisfeita através da importação de produtos alimentícios básicos (HESPANHOL, 2012).
Em 2025, dois terços da população mundial, ou 5,5 bilhões de pessoas, viverão em locais que sofrem com algum tipo de problema relacionado à água. Muitas pessoas morrem a cada ano vítimas de doenças associadas à falta de água ou más condições sanitárias. Até 2050, os saldos deficitários de recursos hídricos serão graves em pelo menos 60 países. Na atualidade, a metade dos seis bilhões de habitantes do mundo carece de água com tratamento adequado, e mais de um bilhão de pessoas não têm acesso à água potável (BIO, 2001).
10 Figura 1 – Volumes de água no mundo.
Fonte: BUFFON, 2010.
A água é essencial à existência e manutenção da vida, ao bem-estar social e ao desenvolvimento econômico. Deve-se promover seu uso sustentável para que se estabeleçam ações articuladas e integradas que garantam a manutenção de sua disponibilidade em condições adequadas para as futuras gerações (BUFFON, 2010).
Na atualidade, por conta do crescimento e desenvolvimento desordenado das cidades, do crescimento populacional e industrial e da poluição dos recursos hídricos, diversos países enfrentam problemas com a escassez de água. Isso ocorre por conta do aumento da demanda pela água, gerando o esgotamento de tal recurso.
11 Oriente Médio, 9 entre 14 países vivem em condições de escassez, seis dos quais devem duplicar sua população dentro de 25 anos (MAINIER et al., 2011).
No Brasil a água doce é abundante na maioria das regiões. No entanto, o mau uso, o desperdício e a poluição dos rios e lençóis freáticos ameaçam o abastecimento e aumentam o custo da água tratada da rede pública, principalmente nos grandes centros. Neles, a situação é agravada pelo problema da impermeabilização do solo, que além de diminuir a recarga dos lençóis aquíferos, causa enchentes em épocas de chuva intensa (SILVEIRA, 2008).
Para muitas pessoas, no Brasil, a escassez de água não é vista como uma ameaça, pelo fato do país dispor de uma das maiores bacias hidrográficas do mundo. Porém, deve-se considerar que as principais reservas de água doce estão nos rios da Bacia Amazônica, muito longe dos grandes centros urbanos e a qualidade de água que efetivamente abastece as maiores cidades do país estão se degradando com muita rapidez (MAINIER et al., 2011).
Nosso país possui 13% de toda água doce superficial do mundo, o que o deixa numa condição de certa tranquilidade. 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 quase 43% (MÜHLHOFER, 2011).
12 Figura 2 – Distribuição dos Recursos Hídricos e da População no Brasil.
Fonte: ANNECCHINI, 2005 (adaptado).
Diante deste panorama, cresce a necessidade de se encontrar meios e formas de preservar a água potável. As soluções que preservam a quantidade e a qualidade da água passam, necessariamente, por uma revisão do uso da água nas residências, tendo como meta a redução do consumo de água potável e consequente conservação dos recursos hídricos (ANNECCHINI, 2005).
Dentre as estratégias utilizadas atualmente para reduzir o consumo de água pela população pode-se citar a medição individualizada de água, a racionalização do uso, a utilização de dispositivos economizadores de água, como as bacias sanitárias com volume de descarga reduzido e os registros de fechamento automático de torneiras, chuveiros e mictórios e a utilização de fontes alternativas de água (ANNECCHINI, 2005).
13 vários usos, inclusive a irrigação agrícola, que representa aproximadamente 70% do consumo hídrico no mundo. Assim, a técnica de reuso tende a ser um eficiente instrumento para a gestão dos recursos hídricos no Brasil (BERNARDI, 2003).
Outra alternativa para a solução do problema da falta de água é a coleta da água pluvial. Reusar a água traz benefícios porque reduz a demanda nas águas de superfície e subterrâneas além de proteger o meio ambiente, economizar energia, reduzir investimentos em infraestrutura e proporcionar melhoria dos processos industriais. O uso eficiente da água representa uma efetiva economia para consumidores, empresas e a sociedade de um modo geral (SILVEIRA, 2008).
2.2 USO DE ÁGUA EM RESIDÊNCIAS
A água é um bem precioso, de valor inestimável e necessário para quase todas as atividades humanas. Além de componente da paisagem e do meio ambiente, deve ser protegida e conservada para múltiplos usos, tais como: geração de energia elétrica, abastecimento doméstico e industrial, irrigação de culturas agrícolas, navegação, recreação, aquicultura; pesca e mesmo a assimilação e afastamento de esgotos (BRAGA, 2005).
A redução de água nas edificações, através do reaproveitamento de águas pluviais e do reuso de águas cinzas, aquelas provenientes do chuveiro, da máquina de lavar, da cozinha e do tanque, para fins menos nobres, como abastecimento das caixas de bacias sanitárias, lavagem de pisos e até, em alguns casos, irrigação de jardins, entre outros, minimiza essa crise já instalada no abastecimento de água. As palavras-chave para se pensar na sustentabilidade dos recursos hídricos são conservação e reuso (FIORI et al.,
2006).
14 Nas residências os principais desperdícios devem-se aos vazamentos de torneiras, aos usos de válvulas de descargas em vez de caixas de descargas acopladas, à lavagem de calçadas e automóveis, à irrigação de jardins, etc (COSTA e BARROS JÚNIOR, 2005). Por isso o método de utilização de água dos chuveiros nos vasos sanitários dos andares inferiores por meio de um reservatório de água é um importante método para se evitar grandes desperdícios de água potável.
O reuso da água busca, principalmente, evitar o consumo de água potável em procedimentos em que seu uso é totalmente dispensável, podendo ser substituída, com vantagens inclusive econômicas, nas indústrias e grandes condomínios residenciais e comerciais. A água proveniente de pias, lavatórios, chuveiros pode ser utilizada, sem tratamento, para descarga de bacias sanitárias e lavagem de pisos. A água originária de efluentes com resíduos de bacias sanitárias só deve ser utilizada novamente para os mesmos fins após tratamento (HESPANHOL e MIERZWA, 2003).
Em uma residência o consumo de água é influenciado por diversos fatores como o clima da região, a renda familiar, o número de habitantes, as características culturais da comunidade, grau de instrução e a forma de gerenciamento do sistema de abastecimento, que englobam a micromedição e o valor da tarifa.
No cenário mundial, estima-se um consumo médio de água nas residências de 200 L/hab/dia, com grandes oscilações, que podem ir de 50 L/hab/dia a 600 L/hab/dia (TSUTIYA, 2005).
Em Brasília o consumo médio por habitante é de 190 litros de água/dia, o que resulta em um consumo mensal de 6m³ por habitante (CAESB, 2012).
15 Quadro 1 – Consumo por habitante em m³/mês. Fonte: CAESB, 2012.
Segundo CAESB (2012) foi considerado no quadro acima: Brasília - Brasília e Noroeste;
Cruzeiro – Cruzeiro, Octogonal e Sudoeste; Lago Sul - Lago Sul e Jardins Mangueiral;
Lago Norte - Lago Norte, Varjão, Taquari e SMILN/SMLN; Paranoá - Paranoá e Itapõa;
Guará - Guará, SIA, SCIA e Estrutural;
Taguatinga - Taguatinga, Vicente Pires, Águas Claras e Arniqueiras;
Ceilândia - Ceilândia e Ceilândia II; Samambaia – Samambaia;
Gama – Gama;
Santa Maria - Santa Maria;
16 Núcleo Bandeirante - Núcleo Bandeirante, Park Way e Metropolitana;
Riacho Fundo - Riacho Fundo I e Riacho Fundo II; Sobradinho - Sobradinho I e Sobradinho II;
Planaltina - Planaltina, Mestre D'Armas, Vale do Amanhecer e Arapoanga;
Brazlândia – Brazlândia;
São Sebastião - São Sebastião e Jardim Botânico.
Com isso pode-se verificar que há uma grande discrepância entre os bairros na cidade, pois, bairros como o Lago Sul, consomem 711 litros por habitante/dia, enquanto bairros como Planaltina gasta em torno de 91,33 litros por habitante/dia.
Segundo Terpstra (1999) os propósitos e aplicações da água dentro de uma residência podem ser separados um três categorias: higiene pessoal, descarga de banheiros e limpeza.
Observa-se, portanto, que a água destinada ao consumo humano pode ter dois fins distintos, parte da água que abastece uma residência é utilizada para higiene pessoal, para beber e na preparação de alimentos, sendo estes usos designados como usos potáveis, e a outra parcela da mesma água que chega às residências é destinada aos usos não potáveis, como lavagem de roupas, carros e calçadas, irrigação de jardins e descarga de vasos sanitários. Dentro de uma residência os pontos de maior consumo de água são para dar descarga nos vasos sanitários, para a lavagem de roupas e para tomar banho (ANNECCHINI, 2005).
17 2.3 A IMPORTÂNCIA DO REUSO DA ÁGUA
A sociedade contemporânea é marcada pelo intenso uso e exploração dos recursos hídricos nas atividades de produção e consumo, o que tem gerado a degradação desses recursos. A instauração de políticas e ações concretas para se reduzir a poluição hídrica, a busca de alternativas viáveis de aumento de oferta de água e a definição de uma melhor alocação de recursos, relacionando o preço do bem e do serviço produzido com a qualidade e a quantidade do recurso natural, constituem um consenso diante do agravamento do desperdício e do uso inadequado dos recursos hídricos (BERNARDI, 2003).
O progressivo aumento da demanda de água doce é função do aumento da população, das áreas de agriculturas irrigadas e do uso da água nos diversos segmentos industriais. Por outro lado, também devem ser somados a este cenário, o mau uso, o desperdício e as contaminações de todos os tipos que acabam gerando, consequentemente, a redução e a deterioração gradual da qualidade da água. Tais fatos ou fenômenos resultam em disputas acerca dos usos, conflitos, divergências de opiniões e de interesses, dissensões entre os mais diversos atores sociais, falta de acordo e vontade política, além de consideráveis polêmicas a respeito da definição mais adequada para o termo recursos hídricos (MAINIER et al., 2011).
Dadas as limitações das reservas hídricas de boa qualidade, para consumo humano, como rios, lagos, riachos, lagoas, lençol freático, etc., e as constantes atividades antrópicas que, em sua grande parte, poluem cada vez mais essas reservas, torna-se essencial fazer o seu uso de forma racional para se evitar desperdício e, ao mesmo tempo, desenvolver atividades que lhe minimizem a degradação (COSTA e BARROS JÚNIOR, 2005).
A água é a mais básica necessidade da espécie humana. Os requisitos mundiais de água transcendem os limites nacionais, econômicos e políticos. O aumento da demanda por esse bem finito tem resultado na avaliação crítica da utilização de águas residuárias suplementar para municípios e indústrias. A água residual, quando bem tratada e reciclada, é uma valiosa alternativa como uma fonte hídrica, possibilitando a redução da procura por novas retiradas dos
corpos d’água. Os projetos de reuso das águas residuárias podem também
18 Atualmente, o reuso de água servida tem tomado relevante importância. Desde os anos sessenta, diversos países têm investido pesado em diferentes formas de reaproveitamento das águas servidas e/ou menos exigentes em termos de qualidade. No Brasil, essa prática ainda não sensibilizou a maioria da população e nem sequer foi difundida entre ela. Poucos exemplos poderiam ser relacionados com respeito ao reuso de água no Brasil. Apenas algumas Indústrias localizadas no Estado de São Paulo e alguns Projetos Piloto, no Nordeste brasileiro, com finalidade para reuso agrícola, têm avançado nessa área (COSTA e BARROS JÚNIOR, 2005).
Dentre esses exemplos, podemos citar o reuso de água empregado na indústria, principalmente em torres de resfriamento, caldeiras, construção civil, irrigação de áreas verdes e em alguns processos industriais onde a utilização de água com menor padrão de qualidade não ocasione maiores problemas. Desta forma, o reuso de água para fins não potáveis deve ser considerado como a primeira opção para o reuso (HESPANHOL e MIERZWA, 2003).
Os benefícios advindos da prática de reuso abrangem as áreas ambiental, econômica e social. A redução do lançamento de efluentes em
cursos d’água possibilita a melhoria da qualidade das águas interiores, com a consequente minimização de captação de águas superficiais e subterrâneas e aumento da disponibilidade de água para usos mais exigentes, tais como o abastecimento público, o hospitalar etc. Estes benefícios ambientais proporcionam uma situação ecológica mais equilibrada com impactos diretos sobre fatores sociais e econômicos. Além disso, estimulam mudanças nos padrões de produção e consumo, e respeito às normas ambientais (FIESP, 2004).
A implantação de programas de conservação e reuso de água reverte-se em benefícios econômicos que permitem aumentar a eficiência produtiva, tendo como consequências diretas a redução do consumo de água e a redução do volume de efluentes gerados e, como consequências indiretas, a redução do consumo de energia, de produtos químicos, a otimização de processos e a redução de despesas com manutenção (FIESP, 2004).
19 com a disposição de esgotos e sua utilização na irrigação (AMBIENTE BRASIL, 2012).
No entanto, segundo palavras do professor Ivanildo Hespanhol, o Brasil ainda não possui uma legislação eficaz para a implementação do reuso de água, e afirma que esses padrões legais poderiam ser de responsabilidade do CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente, que possui mais força do que o Conselho Nacional de Recursos Hídricos (PRADO, 2010).
Atualmente, o reuso é contemplado pela Portaria 54, do Conselho Nacional de Recursos Hídricos, ainda em andamento. Hespanhol afirma que depois de criada uma legislação específica que conceitue e classifique os tipos de reuso, serão necessárias outras, mais específicas, para cada tipo de reuso. Isto porque este assunto é extremamente delicado e cheio de minúcias, pois a água que pode ser reutilizada para lavar garagens não é a mesma que se usa para regar um jardim, que também é diferente da que pode reabastecer um aquífero, ser destinada à construção civil ou aproveitada em um vaso sanitário (PRADO, 2010).
Por conta desta falta de legislação específica e vendo a crescente demanda por água tratada, o reuso planejado de água tem se tornado um tema atual e de grande importância, principalmente na nova política nacional de recursos hídricos (MACHADO, 2004).
Ao longo dos últimos 50 anos, o crescimento acelerado das populações e o desenvolvimento industrial e tecnológico vêm comprometendo as fontes disponíveis de água doce do planeta. Neste contexto a água passa a se tornar um recurso estratégico, já que é impossível uma indústria se expandir sem recursos hídricos (MOTA et al.; 2006).
Mundialmente, segundo hidrólogos e demógrafos, o consumo humano de água doce duplica a cada 25 anos. Embora o colapso do abastecimento seja uma realidade em muitos lugares, sobretudo em bairros da periferia de centros urbanos densamente povoados, ainda assim vive-se a ilusão de que a água é um recurso infinito (MACHADO, 2004).
20 seja, apenas uma pequena parte do volume total de água doce do planeta encontra-se imediatamente disponível para o homem. A distribuição desigual da água pelas diferentes regiões do planeta faz ainda com que haja escassez do recurso em vários países (SILVEIRA, 2008).
A limitação de reservas de água doce no planeta, o aumento da demanda de água para atender, principalmente, o consumo humano, agrícola e industrial, a prioridade de utilização dos recursos hídricos disponíveis para abastecimento público e as restrições que vêm sendo impostas em relação ao lançamento de efluentes no meio ambiente, torna necessária a adoção de estratégias que visem racionalizar a utilização dos recursos hídricos e mitigar os impactos negativos relativos à geração de efluentes pelas indústrias (SAUTCHÚK et al., 2007).
Além disso, a heterogeneidade da distribuição dos recursos hídricos e das populações nas diversas regiões do planeta e mesmo no Brasil faz com que seja cada vez mais difícil o abastecimento de algumas regiões, principalmente as metropolitanas, tendo por consequência aumentos gradativos dos custos de fornecimento de água (SAUTCHÚK et al., 2007).
Neste contexto, as práticas conservacionistas como o uso eficiente e o reuso da água, constituem uma maneira inteligente de se poder ampliar o número de usuários de um sistema de abastecimento, sem a necessidade de grandes investimentos na ampliação ou a instalação de novos sistemas de abastecimento de água (SAUTCHÚK et al., 2007).
21 2.4 UTILIZAÇÃO, CAPTAÇÃO E ARMAZENAMENTO DA ÁGUA DA
CHUVA
O uso de fontes alternativas de suprimento para o abastecimento dos pontos de consumo de água não potável é uma importante prática na busca da sustentabilidade hídrica. Dentre as fontes alternativas pode-se citar o aproveitamento da água da chuva, o reuso de águas servidas e a dessalinização da água do mar. Destaca-se o aproveitamento da água da chuva como fonte alternativa de suprimento pela sua simplicidade (ANNECCHINI, 2005).
A água da chuva é uma fonte gratuita, mas ainda é muito pouco utilizada. O custo mais representativo desse processo é o armazenamento, já que as chuvas são uma fonte intermitente de água e, portanto, a água deve ser armazenada para consumo posterior.
Em telhados em que não haja nenhuma ocupação de pessoas ou animais, a água pode se dar até para consumo humano, se passar por uma purificação. No caso de coberturas, a água poderá ser utilizada somente para usos não potáveis após pequeno tratamento. Isso mostra que a qualidade da água coletada no alto de edifícios é boa para o tipo de uso desejado neste projeto (HANSEN, 1999).
Pode-se afirmar que o melhor local para a coleta de água das chuvas são os telhados, pela sua distância do solo e pequeno contato com pessoas e animais. Quanto mais alto for o telhado, menor a granulometria de poeira transportada pelos ventos, já que partículas maiores são dificilmente carregadas pela força eólica. Os telhados são importantes para a qualidade da água, por isso uma inspeção periódica é fundamental para que se tenha um uso de água da chuva de qualidade e duradouro. Deve-se evitar também a formação de ninhos de pássaros nas calhas e nos espaços entre as telhas, pois a presença destes animais pode poluir ou contaminar a água.
22 uma água da chuva, que, sem ter aproveitamento, ainda vai encher as ruas e provocar enchentes (FIORI et al., 2006).
Na conceituação atual de manejo de águas pluviais urbanas, o controle e a minimização dos efeitos adversos das enchentes urbanas não se limitam ao princípio dominante no meio técnico tradicional, como o de se propiciar o afastamento e o escoamento das águas pluviais dos pontos críticos, mas da agregação de um conjunto de ações e soluções de caráter estrutural e não estrutural, envolvendo execuções de grandes e pequenas obras e de planejamento e gestão de ocupação do espaço urbano, com legislações e fiscalizações eficientes quanto à geração dos deflúvios superficiais advinda do uso e da ocupação do solo (RIGHETTO, 2009).
Pela Lei Federal no 11.445/2007, entende-se que o manejo das águas pluviais urbanas corresponde ao conjunto de atividades, infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, do transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, do tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas associadas às ações de planejamento e de gestão da ocupação do espaço territorial urbano (RIGHETTO, 2009).
A chuva é um dos fenômenos do ciclo hidrológico que é mais percebido pela sociedade no meio urbano, pois quando precipita sobre as superfícies impermeáveis urbanas é impedida de se infiltrar ao solo, aumentando o volume do escoamento superficial e, consequentemente, provocando alagamentos (BUFFON, 2010).
A utilização da água da chuva além de trazer o benefício da conservação da água e reduzir a dependência excessiva das fontes superficiais de abastecimento, reduz o escoamento superficial e dá chance à restauração do ciclo hidrológico nas áreas urbanas, sendo este extremamente necessário para garantir o desenvolvimento sustentável (ANNECCHINI, 2005).
23 A captação da água da chuva é uma prática muito difundida em países como a Austrália e a Alemanha, aonde novos sistemas vêm sendo desenvolvidos, permitindo a captação de água de boa qualidade de maneira simples e bastante eficiente em termos de custo-benefício (SILVEIRA, 2008).
A configuração básica de um sistema de reaproveitamento de água da chuva apresenta a área de captação (como telhado, laje ou piso), a condução de água (calhas, condutores verticais e horizontais), a unidade de tratamento e o reservatório de acumulação (SANTOS, 2002).
É importante que os dispositivos de armazenamento sejam limpos periodicamente retirando os lixos e poeiras, para que se tenha um sistema de captação de água da chuva eficiente. Isso vem a reduzir os riscos de contaminação por bactérias e faz com que a água armazenada seja de qualidade.
Dependendo do fim a que essa água se destina, do nível de poluição atmosférica da cidade e dos resultados das análises, essa água para reuso não precisa de tratamento prévio. Pode ser adicionado a esse sistema o reservatório de autolimpeza, que possibilita o descarte do volume inicial da água que literalmente lava a área de captação (FIORI et al., 2006).
24 Figura 3 – Sistema de descarte do 1º fluxo com o uso de boia flutuante.
Fonte: MÜHLHOFER, 2011.
2.5 DIMENSIONAMENTO DE UM RESERVATÓRIO PARA CAPTAÇÃO DA ÁGUA DA CHUVA POR MEIO DO MÉTODO DE RIPPL
A eficiência e a confiabilidade dos sistemas de aproveitamento de água de chuva estão ligadas diretamente ao dimensionamento do reservatório de armazenamento, necessitando de um ponto ótimo na combinação do volume a ser reservado e da demanda a ser atendida, que resulte na maior eficiência, com o menor gasto possível (PROSAB, 2006).
Para que se possa fazer o dimensionamento do reservatório de armazenamento, e para calcular a quantidade de água por mês que será captada pelo sistema proposto por este trabalho será utilizado o Método de Rippl.
25 baseado no conhecimento da série histórica da quantidade de chuva, sendo essa a mais longa possível, a fim de garantir o abastecimento tanto no período chuvoso quanto no período de seca. 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.
É importante salientar que nem sempre haverá chuva suficiente para atender toda demanda necessária, assim como às vezes não será possível armazenar toda a chuva precipitada. O principal motivo de não se poder armazenar toda a chuva é pelo fato de existir o coeficiente de escoamento superficial, sendo este um dos parâmetros mais relevantes para a aplicação do Método de Rippl, que é um coeficiente que estima o rendimento global da chuva, sendo a fração da precipitação que chega realmente ao ponto de coleta instalado no telhado do edifício (RIGHETTO, 2009).
Coeficiente de escoamento superficial, ou coeficiente runoff, ou coeficiente de deflúvio é definido como a razão entre o volume de água escoado superficialmente e o volume de água precipitado. Este coeficiente pode ser relativo a uma chuva isolada ou relativo a um intervalo de tempo onde várias chuvas ocorreram (CARVALHO e SILVA, 2006).
Segundo Tomaz (1998), essa perda da água da chuva se dará principalmente pela evaporação, vazamentos e à infiltração no solo.
O melhor valor para o coeficiente de escoamento superficial a ser adotado para o caso de captação de águas pluviais em telhados é de 0,80, ou seja, 80% (TOMAZ, 2003), e por isso este será o valor adotado para fins de cálculos nessa dissertação.
26 3. MATERIAL E MÉTODOS
O intuito da dissertação é adaptar o sistema de aproveitamento da água da chuva e o reuso de água dos chuveiros nos vasos sanitários dos andares inferiores em prédios residenciais.
O trabalho transcorreu por meio de pesquisas teóricas com o levantamento bibliográfico em artigos científicos, livros especializados no tema e trabalhos acadêmicos de mestrado e doutorado, e na criação de um modelo arquitetônico de um edifício com um sistema para a utilização da água da chuva no último andar do edifício e reuso de água de chuveiros nos vasos sanitários dos andares inferiores.
Foi utilizado o AutoCAD® 2013 para a criação do modelo arquitetônico de um edifício de 4 andares com o detalhamento do sistema de aproveitamento da água da chuva para o último andar do edifício e o reuso da água dos chuveiros nos vasos sanitários dos andares inferiores. Nessa dissertação a escolha foi por um edifício de 4 andares, no entanto, tal método pode ser viabilizado para prédios de quantos andares forem.
De acordo com as medições da altura, comprimento e profundidade dadas pelo programa AutoCAD® 2013 foi possível fazer o cálculo da capacidade do tanque de armazenamento da água da chuva e a capacidade dos reservatórios de água a serem utilizados nos vasos sanitários.
Para se alcançar os objetivos propostos foi utilizado o método de Rippl para fazer o dimensionamento de um reservatório para captação da água da chuva.
Além disso, para se conhecesse a demanda de água utilizada por habitante em um mês foram feitas pesquisas na literatura técnica e científica, sendo usado primordialmente o quadro 1 deste trabalho, extraído pelo autor, o qual contém a quantidade de água gasta por habitante em um mês em cada localidade do Distrito Federal.
28 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O fato de os prédios habitacionais serem construídos a partir de obras de engenharia, sendo a maioria desses projetos prevendo uma obra contendo todos os andares com as mesmas disposições, ou seja, corredor sobre corredor, cozinha sobre cozinha, banheiro sobre banheiro, dentre outros, facilitaria a execução do método de reuso de água do chuveiro em vasos sanitários, pois não seriam necessários gastos com bombeamento de água para seu reuso, já que a maior parte do custo da tarifa de água corresponde a gastos com energia elétrica para o transporte da mesma.
Os banheiros dos prédios, dispostos uns sobre os outros, fariam com que a água do chuveiro de um andar, depois de passar por um devido tratamento, fosse reutilizada no vaso sanitário localizado no banheiro do andar de baixo, através da ação da gravidade, assim como a água da chuva, que escoaria para os banheiros do último andar após sua captação na cobertura do edifício e seu devido tratamento.
29 Figura 4 – Visão superior do esquema da utilização da água da chuva nos vasos sanitários do último andar do prédio e o reuso de água dos
30 Figura 5 – Visão lateral do esquema da utilização da água da chuva nos vasos sanitários do último andar do prédio e o reuso de água dos chuveiros
31 Figura 6 – Visão frontal do esquema da utilização da água da chuva nos vasos sanitários do último andar do prédio e o reuso de água dos chuveiros
32 De acordo com o modelo arquitetônico de um prédio de 4 (quatro) andares conforme as Figuras 4, 5 e 6 é possível saber se haverá ou não economia de água com a implementação desse trabalho em prédios a serem construídos, visto que o mesmo é inviável para edificações já existentes.
O tanque de armazenamento de água da chuva tem como dimensões 0,87m de altura, 1,86 m de comprimento e 3,15 m de profundidade, tendo assim uma capacidade de 5,09733m³ de água, o que equivale a 5.097,33 litros de água.
Os reservatórios de água para utilização nos vasos sanitários têm como dimensões 0,98 m de altura, 1,34 m de comprimento e 0,30 m de profundidade, tendo assim uma capacidade de 0,39396m³ de água, o que equivale a 393,96 litros de água.
No Brasil, a densidade domiciliar, relação entre as pessoas moradoras nos domicílios particulares ocupados pelo número de domicílios particulares ocupados, apresentou um declínio de 13,2% no último período censitário, mais acentuado que os 9,6% observados entre os Censos de 1991 e 2000, passando de 3,8, em 2000, para 3,3, em 2010. Esse comportamento persistiu tanto na área urbana quanto na área rural (CENSO, 2010). Para os cálculos de consumo de água nos chuveiros e nos vasos sanitários será levada em consideração uma média de 3 habitantes por apartamento.
O consumo médio de água por pessoa é igual 4,5m³ por mês (MOTA et al.; 2006), o que equivale a 4500 litros por mês.
Considerando que um chuveiro elétrico trabalha com uma vazão média de 3,5 litros por minuto e que uma descarga sanitária acionada por válvula, geralmente utilizada em residências, em média gasta 9 litros por vez utilizada e com isso pode-se calcular a quantidade de água gasta pelo prédio em questão com a utilização de água nos banhos e nos vasos sanitários.
Para economia de água na descarga sanitária, serão utilizados no edifício vasos sanitários mais econômicos em relação ao consumo de água, como os vasos sanitários de descarga dupla que consomem 3 litros para dejetos líquidos e 6 litros para dejetos sólidos.
33 sanitária 5 vezes ao dia, sendo 4 vezes para dejetos líquidos e 1 vez para dejetos sólidos.
4.1 RESULTADOS DA UTILIZAÇÃO DE ÁGUA DA CHUVA NOS VASOS SANITÁRIOS DO ÚLTIMO ANDAR DO EDIFÍCIO
A água da chuva para ser usada em vasos sanitários é preciso passar por um tratamento na qualidade deste efluente, como a correção de pH, para que não se tenha problemas com o eventual contato da água com as pessoas.
Para determinados fins, a água pode ser armazenada após uma filtração rápida ou um peneiramento simples para reter grandes partículas. Tratamentos adicionais, como no caso do uso em vasos sanitários, devem ser feitos antes ou depois do armazenamento inicial. Devem-se tomar certos cuidados quanto ao dimensionamento e construção do sistema de coleta. Sistemas que permitem separar e descartar a água dos primeiros minutos de precipitação, por exemplo, eliminam água de pior qualidade que “lava” a atmosfera de coleta.
Nesse trabalho, o telhado no alto do prédio será direcionado para um ponto único de coleta, para que esta seja a mais eficiente possível. A água irá cair em uma calha de fibra e depois aportada no tanque de armazenamento que ficará em uma espécie de sótão acima do último andar do edifício.
Para que se possa calcular a quantidade de água captada pelo telhado do edifício foi criada uma planilha no software Microsoft Excel para se calcular
o volume armazenado da água da chuva por meio do Método de Rippl. Para o desenvolvimento deste método é necessário saber qual a área do telhado que será utilizado para a captação da água da chuva, a precipitação mensal média do local a ser implementado o modelo proposto nesta dissertação, o gasto mensal médio de água para o fim desejado e o coeficiente de escoamento superficial (runoff).
34 Quadro 2 – Precipitação média mensal em Brasília. Fonte: INMET, 2012.
ANO JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ TOTAL
2007 269,6 265,9 35,7 50,1 7,5 0 0 0 0 38,3 224,9 275 1167
2008 228,6 227,6 234,6 210,2 0 0 0 2,7 79,9 38,7 271 323,4 1616,7
2009 205 134,8 81 375,9 61,2 9,3 0 72,5 50,5 295,8 199,1 307,8 1792,9
2010 121 37,2 244,7 238,8 27,5 0 0 0 0 189,9 254,5 318 1431,6
2011 126,8 172,4 243,2 69,5 13,9 3,8 0 0 7 263,9 333,8 324,5 1558,8
Média 190,2 167,58 167,84 188,9 22,02 2,62 0 15,04 27,48 165,32 256,66 309,74 1513,4
Os dados acima são demonstrados graficamente conforme a Figura 7.
Figura 7: Precipitação média mensal entre 2007 e 2011 em Brasília.
Fonte: INMET, 2012.
35 Quadro 3 – Dados utilizados para o cálculo do Método de Rippl. Área do telhado 120 m² Coeficiente de Escoamento Superficial 80%
O cálculo para a descoberta do volume do reservatório por meio do Método de Rippl é demonstrado no Quadro 4. Com isso é possível saber quais os meses que não se terá água da chuva para a utilização nos vasos sanitários do último andar do edifício.
Quadro 4 – Método de Rippl – Balanço Geral.
Mês Número de Dias Precipitação (mm) Captação (litros) Consumo (litros) (Captação-Diferença Consumo)
Acumulado
(Captação-Consumo)
Janeiro 31 190,2 18.259 3.348 14.911 75.221
Fevereiro 28 167,58 16.088 3.024 13.064 88.284
Março 31 167,84 16.113 3.348 12.765 101.049
Abril 30 188,9 18.134 3.240 14.894 115.943
Maio 31 22,02 0 3.348 -3.348 112.595
Junho 30 2,62 0 3.240 -3.240 109.355
Julho 31 0 0 3.348 -3.348 106.007
Agosto 31 15,04 0 3.348 -3.348 102.659
Setembro 30 27,48 0 3.240 -3.240 99.419
Outubro 31 165,32 15.871 3.348 12.523 12.523
Novembro 30 256,66 24.639 3.240 21.399 33.922
Dezembro 31 309,74 29.735 3.348 26.387 60.309
TOTAL 365 1513,4 138.839 39.420
Para que todos os cálculos do Quadro 4 fossem realizados, os seguintes critérios foram utilizados:
Coluna 1 – mês: referente a um ano completo (janeiro a dezembro);
36 Coluna 3 – precipitação (mm) – média obtida entre os anos de 2007 e 2011 conforme Quadro 2. A precipitação é baseada nos registros da região. Os valores podem variar de ano para ano, devendo-se utilizar valores característicos do local de estudo;
Coluna 4 – captação (litros) – resultado do produto da área do telhado (m²) pela precipitação média (mm) pelo coeficiente de escoamento superficial (70%) – Quadros 2 e 3. Assume-se que 80% da precipitação é captada, e que quando a precipitação mensal média for inferior a 50 mm/mês a captação será igual a 0, assumindo assim que não houve precipitação nesses meses;
Coluna 5 – consumo (litros) - número de dias no mês X consumo diário de água nos vasos sanitários do edifício X 2 (os dois apartamentos do último pavimento do edifício que receberá a água da chuva para o uso nos vasos sanitários);
Coluna 6 – Diferença (captação - consumo) – é o resultado da diferença entre a captação mensal e o consumo mensal;
Coluna 7 – Acumulado (captação - consumo) - indica a quantidade de água que deve ser armazenada. Esta coluna assume que a precipitação se inicia ao fim da estação seca. A captação se inicia em outubro, e ao fim de setembro do próximo ano ainda haverá 82.064 litros no reservatório. Assumiu-se que não há perdas por vazamentos e nem por evaporação.
Após a análise do Quadro 4 é possível afirmar que a captação total de água da chuva supera o consumo de água necessário para utilização nos vasos sanitários do último andar do edifício, indicando que a captação é viável.
37 Quadro 5 - Volume ideal do tanque de armazenamento de água da
chuva calculado pelo método de Rippl.
Volume ideal do tanque de armazenamento
Calculado pelo Método de Rippl 16.524 litros
Esse volume é o ideal, pois, caso essa fosse a capacidade do tanque de armazenamento de água da chuva, no início do período da seca o reservatório iria conter exatos 16.524 litros de água de chuva armazenada, sendo que esse valor é exatamente o que é gasto nos meses de seca (maio a setembro) nos vasos sanitários dos dois apartamentos do último andar do edifício. Sendo assim, não haveria a necessidade da utilização de água potável fornecida pela rede de abastecimento local.
Uma pesquisa da Universidade da Malásia deixou claro que após o início da chuva, somente as primeiras águas carreiam ácidos, microorganismos, e outros poluentes atmosféricos, sendo que normalmente pouco tempo após a mesma já adquire características de água destilada, que pode ser coletada em reservatórios fechados (CETESB, 2012).
38 Figura 8 – Detalhamento do esquema da utilização da água da chuva
nos vasos sanitários do último andar do prédio.
Esse dispositivo de escoamento eliminará a água contida no tanque de descarte após o término da chuva fazendo a limpeza automática do tanque, visto que após o término da chuva não haverá a entrada de água fazendo com que o tanque de descarte se esvazie automaticamente.
O destino da água da chuva coletada no tanque de armazenamento será para os reservatórios de água destinados para as descargas dos banheiros do último pavimento do prédio. Estes reservatórios destinados ao recebimento da água da chuva para utilização nos vasos sanitários do último pavimento ficará instalado por dentro da alvenaria do banheiro, ficando visível apenas a válvula de descarga.
39 necessário, que no caso é a correção do pH da água, para que esta possa enfim ser utilizada na descarga do último andar. Essa correção do pH será realizada com a adição de cal.
Tanto o reservatório de água para utilização nos vasos sanitários e o local de tratamento da água da chuva terão um sistema de boias para evitar que haja um excesso de água no dispositivo. Quando a água da chuva captada pelo tanque de armazenamento for para os reservatórios de água para utilização nos vasos sanitários, as boias tanto do sistema de tratamento de água quanto do reservatório de água para utilização nos vasos sanitários estarão abertas. Quando o reservatório de água utilizado para os vasos sanitários encherem, a boia do seu sistema fechará a saída de água do local de tratamento da água da chuva. Com isso o sistema de tratamento também encherá e terá sua boia travando o sistema de entrada da água da chuva contida no tanque de armazenamento.
Caso os reservatórios de água para utilização nos vasos sanitários, o seu sistema de tratamento e o tanque de armazenamento estejam cheios, a água da chuva irá diretamente para a rede pluvial por meio do transbordo localizado no topo do reservatório conforme Figura 8.
Levando em consideração que a média de uma descarga sanitária é de 9 litros por uso e que cada pessoa utiliza a descarga 5 vezes ao dia, logo se obtém um gasto de 45 litros de água por dia com vasos sanitários. Em um mês esse gasto será de 1.350 litros o que equivale a 30% do total de água gasto em um mês.
No entanto no prédio em questão serão instalados vasos sanitários de descarga dupla o que diminuirá o consumo de água diária com descargas. Das 5 vezes que o morador vai ao banheiro, geralmente, este usa a descarga para dejetos líquidos 4 vezes e apenas 1 para dejetos sólidos. Logo com esses vasos de descarga dupla o gasto diário com dejetos líquidos será de 12 litros e com dejetos sólidos de 6 litros, totalizando 18 litros por dia com descargas. Logo o gasto será de 540 litros por mês o equivalente a 12% do gasto mensal com água. Somente com a implantação do sistema de descarga dupla haverá uma economia de 810 litros por mês de água com descargas por pessoa.
40 Tendo o tanque de armazenamento uma capacidade de 5.097,33 litros de água, pode-se calcular que a sua capacidade enche os reservatórios de água para utilização nos vasos sanitários 13 vezes sem que haja a necessidade de mais água da chuva.
No mês os vasos sanitários precisariam de pouco mais que 4 reservatórios cheios para não dependerem de água da rede de abastecimento local.
Enquanto estiver nos meses com chuva, o último andar terá sempre água da chuva para ser utilizada nos vasos sanitários. No entanto, nos meses de seca o reservatório terá capacidade de suportar o seu uso sem reposição da água da chuva por pouco mais que 3 meses. Entretanto, como o tanque de armazenamento abastecerá a dois banheiros, essa capacidade de suportar a seca passa a ser de aproximadamente um mês e meio por apartamento.
Em caso de falta de água da chuva no reservatório, outra fonte de água será utilizada, sendo neste caso, utilizada a água da rede de abastecimento de água local, como ocorre normalmente em prédios sem o sistema a ser implantado por este trabalho.
É de suma importância salientar que os forros dos banheiros serão revestidos de gesso com uma parte de encaixe para que se possa ter acesso ao sistema de tratamento da água da chuva instalado por dentro da alvenaria. Os moradores dos apartamentos do edifício receberão treinamento adequado para que de semana em semana se faça a adição da cal no sistema de tratamento da água da chuva para a correção do pH desta, para que possa ser utilizada nos vasos sanitários.
4.2 RESULTADOS DO REUSO DE ÁGUA DE CHUVEIROS EM VASOS SANITÁRIOS
