Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Jorge Alberto Cecin

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Jorge Alberto Cecin

Aproveitamento de água de chuva em escola municipal de ensino básico - Estudo de caso

São Paulo

2012

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Aproveitamento de água de chuva em escola municipal de ensino básico – Estudo de caso

Dissertação de mestrado apresentada ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo – IPT, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Habitação:

Planejamento e Tecnologia.

Data da aprovação __ / __ / ____

________________________________

Prof. Dr. Luciano Zanella (Orientador) IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

Membros da Banca Examinadora:

Prof. Dr. Luciano Zanella (Orientador)

IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Prof. Dr. Gilmar da Silva (Membro)

UNINOVE – Universidade Nove de Julho Prof. Dr. Wolney Alves Castilho (Membro)

IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

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Jorge Alberto Cecin

Aproveitamento de água de chuva em escola municipal de ensino básico - Estudo de caso

Dissertação de mestrado apresentada ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo – IPT, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Habitação:

Planejamento e Tecnologia.

Área de Concentração: Tecnologia em Construção de Edifícios.

Orientador: Prof. Dr. Luciano Zanella

São Paulo

Junho/ 2012

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Ficha Catalográfica

Elaborada pelo Departamento de Acervo e Informação Tecnológica – DAIT do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT

C388a Cecin, Jorge Alberto

Aproveitamento de água de chuva em escola municipal de ensino básico - Estudo de caso. / Jorge Alberto Cecin. São Paulo, 2012.

110p.

Dissertação (Mestrado em Habitação: Planejamento e Tecnologia) - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Área de concentração: Tecnologia em Construção de Edifícios.

Orientador: Prof. Dr. Luciano Zanella

1. Aproveitamento de água pluvial 2. Edifício escolar 3. Reservatório de água 4.

Economia de água 5. Tese I. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Coordenadoria de Ensino Tecnológico II. Título

12-59 CDU 628.179(043)

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DEDICATÓRIA

À minha mãe, Wilma Atui Cecin (in memoriam).

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AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador, Prof. Dr. Luciano Zanella, pela parceria, dedicação, incentivo e bom humor. Pelo conhecimento transmitido, pelo senso de organização e pelo bom senso.

À banca de qualificação, pelas contribuições para finalização do trabalho.

Aos professores do IPT, pelo incentivo e contribuição nesse trabalho, em especial a Profª. Drª. Maria Akutsu por suas observações e incentivo no acompanhamento à dissertação.

À Prof.ª Adriana Camargo de Brito e à Arquiteta Julia Saragoussi Cecin, pela ajuda nos desenhos e ilustrações.

Aos consultores e ao Prof. Rafael Cunha e Silva, da Secretaria de Educação do Município de São Bernardo do Campo, pelas informações prestadas e impressões sobre o tema da sustentabilidade, relacionando-o à questão educacional.

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RESUMO

O aumento da população nos grandes centros urbanos vem levando a uma diminuição da disponibilidade de água potável e gerando uma situação de estresse hídrico. A água para o abastecimento das cidades é trazida de regiões cada vez mais distantes, gerando altos custos e causando desequilíbrios tanto na região que fornece a água como na que a recebe. A utilização da água de chuva para fins não potáveis, tomando todos os cuidados que garantam sua salubridade, é uma alternativa para atender essa demanda crescente. O trabalho apresentado estuda a viabilidade do uso da água de chuva para fins não potáveis em uma escola de ensino básico da região metropolitana de São Paulo. O edifício da escola possui 2.419,14 m² de telhado e tem dois andares. A partir dos dados pluviométricos da região, da área da cobertura do edifício e da demanda de água para descargas em bacias sanitárias, foi concebido um sistema de captação, reservação e distribuição da água de chuva. Esse estudo de caso utilizou uma metodologia para avaliação do sistema, baseada no tempo de retorno do investimento necessário para sua implantação. O dimensionamento do reservatório foi feito considerando o máximo aproveitamento da água de chuva, no menor tempo de retorno do investimento, tendo como objetivo reduzir a demanda de água potável. Esse conceito difere dos métodos tradicionais que se baseiam no princípio da regularização de vazões e buscam desenvolver uma nova fonte de abastecimento com alto nível de confiabilidade, muitas vezes gerando reservatórios de grandes dimensões, dificultando assim a viabilização do sistema. Os melhores resultados foram obtidos com reservatórios de 15 m³ e 20 m³ que proporcionaram respectivamente uma economia de 56,89% e 59,62% da água utilizada na demanda proposta.

Palavras chaves: aproveitamento de água de chuva; uso racional da água; escola;

dimensionamento de reservatório.

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ABSTRACT

Use of rainwater in public elementary school – Case study

The population growth in the large urban centers has led to a decrease in the availability of the drinking water supply, creating, therefore, a water stress situation.

The fresh water, used to supply the cities, needs to be transported from more distant regions, which increases its impounding costs and changes the water balance of river basins, both in regions that provide or receiving water. The use of rainwater for non potable purposes, taking all necessary care to ensure its salubrity, is an alternative to meet this growing demand. This presented work studies the feasibility of the rainwater use for non-potable purposes in an elementary school in the metropolitan region of São Paulo. The school building has a roof area of 2,419.14 m² and two floors. Based on the rainfall data for the region, the roof area of the building and the water demand for toilets discharges, was designed a system for rainwater catchment, reservation and distribution. This case study used a methodology to evaluate the system based on payback time. The sizing of the reservoir was established considering the maximum use of rainwater with the shortest payback time, aiming to reduce the demand for potable water. This concept differs from traditional methods, based on the principle of regulation of flows, that seek to develop a new source of supply with high reliability, resulting in large reservoirs, hampering the viability of the system. The best results were obtained with reservoirs of 15 m³ and 20 m³ that provided a reduction in potable water consumption of 56.89% and 59.62,%

respectively, in proposed demand.

Key words: rainwater use, water rational use; school, reservoir design.

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Lista de Ilustrações

Figura 1 Distribuição da água no mundo 17

Figura 2 Distribuição de água doce no Brasil 18

Figura 3 Distribuição de consumo em peças hidrossanitárias 20 Figura 4 Dispositivo de descarte das primeiras águas 34

Figura 5 Dispositivo de descarte tipo comporta 34

Figura 6 Filtro de descida 36

Figura 7 Filtro de descida para chuvas intensas 36

Figura 8 Filtro de piso 37

Figura 9 Tampa de inspeção e pescoço 37

Figura 10 Filtro flutuante com malha fina 38

Figura 11 Filtro flutuante com malha grossa 38

Figura 12 Dosador de cloro 39

Figura 13 Purificador a base de UV 39

Figura 14 Tanque de armazenamento tradicional 41

Figura 15 Tanque de armazenamento para pequenos espaços 41 Figura 16 Tanque de armazenamento como elemento decorativo 42

Figura 17 Mapa da RMSP 48

Figura 18 Mapa do município de São Bernardo do Campo 49 Figura 19 Construção da EMEB do Parque Esmeralda 52 Figura 20 Ilustração da cobertura em policarbonato 53

Figura 21 Ilustração das estruturas tipo shed 53

Figura 22 Ilustração do telhado com telhas de fibrocimento 54 Figura 23 Estrutura em shed, telhas metálicas e venezianas fixas 54

Figura 24 Telhas metálicas e calha 55

Figura 25 Condutor de águas pluviais e calha de concreto 55

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Figura 26 Fachada lateral: calha de concreto e reservatório 56 Figura 27 Fachada lateral da EMEF Maria Rosa Barbosa 56

Figura 28 Banheiro feminino do andar térreo 57

Figura 29 Banheiro feminino do andar superior 59

Figura 30 Caixa de descarga de embutir 60

Figura 31 Bacia sanitária com válvula e caixa embutida 60

Figura 32 Croqui do sistema de armazenamento 67

Figura 33 Tanque tipo slim 67

Figura 34 Média mensal de chuva, máximas e mínimas (1966-2004) 73

Figura 35 Lógica dos cálculos da 3ª coluna 78

Figura 36 Lógica dos cálculos da 4ª coluna da 79

Figura 37 Volume do reservatório x água economizada 83 Figura 38 Fatura de energia elétrica e destaque 109 Figura 39 Conta de serviços de água e esgoto e destaque 110 Quadro 1 Índice de criticidade de recursos hídricos 19 Quadro 2 Distribuição de consumo diário em escola tipo EMEF 21 Quadro 3 Parâmetros de qualidade de água de chuva para usos

restritivos não potáveis

27 Quadro 4 Parâmetros de qualidade para uso não potável das águas

pluviais em outros países

27

Quadro 5 Uso da água x riscos potenciais 30

Quadro 6 Distribuição e número das louças sanitárias 58 Quadro 7 Resumo da distribuição das bacias e mictórios 59 Quadro 8 Medições mensais da estação pluviométrica de Rudge Ramos 62 Quadro 9 Medições diárias da estação pluviométrica 63

Quadro 10 Prumadas e ramais dos banheiros 69

Quadro 11 Estrutura das Tabelas 20, 21, 22, 23, 24 e 25 77

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Lista de Tabelas

Tabela 1 Demanda de água para descargas sanitárias 72 Tabela 2 Demanda de água para descarga das bacias sanitárias e dos

mictórios dos banheiros dos alunos

72

Tabela 3 Média mensal de chuva 73

Tabela 4 Volume do reservatório pelo método de Rippl 74 Tabela 5 Volume dos reservatórios - métodos da NBR 15527/07 75 Tabela 6 Balanço do consumo com reservatório de 15 m³ 80 Tabela 7 Balanço do consumo com reservatório de 20 m³ 81 Tabela 8 Balanço do consumo com reservatório de 30 m³ 81 Tabela 9 Volume de reservatório x economia de água potável 82 Tabela 10 Volume do reservatório x potencial de aproveitamento

comparado com Rippl

82 Tabela 11 Orçamento para implementação do sistema com reservatório de

15 m³

85 Tabela 12 Acréscimo no orçamento para incremento de 5 m³ no volume de

água reservada

86 Tabela 13 Preço das obras para implantação do sistema 86

Tabela 14 Tempo de retorno do investimento 87

Tabela 15 Média diária de chuvas medidas na estação de Rudge Ramos entre 1994 e 2004

94 Tabela 16 Cálculo do volume médio interceptado em cada dia

considerando um coeficiente de escoamento superficial de 0,8

95 Tabela 17 Cálculo do volume do reservatório pelo método de Rippl,

utilizando médias diárias (jan, fev, mar e abr)

utilizando médias diárias (mai, jun, jul e ago)

utilizando médias diárias (set, out, nov e dez)

98 Tabela 20 Cálculo de volumes: potencial de aproveitamento (jan/fev) 99

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Tabela 21 Cálculo de volumes: potencial de aproveitamento (mar/abr) 100 Tabela 22 Cálculo de volumes: potencial de aproveitamento (mai/jun) 101 Tabela 23 Cálculo de volumes: potencial de aproveitamento (jul/ago) 102 Tabela 24 Cálculo de volumes: potencial de aproveitamento (set/out) 103 Tabela 25 Cálculo de volumes: potencial de aproveitamento (nov/dez) 104 Tabela 26 Composição de preços unitários para caixa d’ água slim 105 Tabela 27 Composição de preços unitários para reparos nos acabamento 105 Tabela 28 Composição de preços unitários para instalações do sistema de

tratamento da água

106 Tabela 29 Composição de preços unitários para instalação de válvula

solenoide

106

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Lista de Abreviaturas e Siglas

ABC Região que agrupa os municípios de Santo André, São Bernardo do Campo e São Caetano do Sul na RMSP ABCD Região que agrupa os municípios de Santo André, São

Bernardo do Campo, São Caetano do Sul e Diadema na RMSP

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

AES ELETROPAULO Eletropaulo Metropolitana Eletricidade de São Paulo AS

ANA Agência Nacional de Águas

BDI Bonificação e Despesas Indiretas DEA Disponibilidade Específica de Água

DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio

EMEB Escola Municipal de Ensino Básico

EMEF Escola Municipal de Ensino Fundamental

EMPLASA Empresa Paulista de Planejamento Metropolitano S. A.

FIMEM Filtração em Múltiplas Etapas Modificado IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ICDH Índice de Criticidade de Recursos Hídricos

MS Ministério da Saúde

NBR Norma Brasileira

NTU Unidade Nefelométrica de Turbidez

PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Básico

PVC Cloreto de Polivinila

PMSBC Prefeitura do Município de São Bernardo do Campo PMSP Prefeitura do Município de São Paulo

RIGA Revista de Gestão de Água da América Latina RMSP Região Metropolitana de São Paulo

SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo

SIRGH Sistema de Gerenciamento Integrado de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo

SP Estado de São Paulo

SST Sólidos Suspensos Totais

SWC The Shire Water Center

TCEQ Texas Commission on Environmental Quality

UFC Unidades Formadoras de Colônias

UV Raios Ultravioletas

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Lista de Símbolos

S Somatória

AF prumada de água fria

H Hora

L Litro

pH potencial hidrogeniônico

uT unidade de turbidez

uH unidade Hazen

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 14

2 OBJETIVO 16

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 17

3.1 Disponibilidade de água na Terra 17

3.2 Disponibilidade hídrica na RMSP 18

3.3 Uso urbano da água 20

3.4 Utilização de água de chuva ao longo da história 22

3.5 Experiências recentes 23

3.6 Legislação e normalização 24

3.7 Qualidade da água 27

3.8 Sistemas para captação, tratamento, armazenamento e distribuição das águas de chuva

31

3.8.1 Captação 31

3.8.2 Tratamento 32

3.8.2.1 Descarte das primeiras águas 32

3.8.2.2 Sistema de filtração 35

3.8.2.3 Desinfecção 39

3.8.3 Armazenamento 40

3.8.3.1 Métodos de cálculo para dimensionamento de reservatórios 42

3.8.3.1.1 Método de Rippl 43

3.8.3.1.2 Método da simulação 44

3.8.3.1.3 Método Azevedo Neto 44

3.8.3.1.4 Método prático alemão 45

3.8.3.1.5 Método prático inglês 45

3.8.3.1.6 Método prático australiano 45

3.8.4 Distribuição 47

4 DESCRIÇÃO DO OBJETO DE TRABALHO 48

4.1 Contextualização 48

4.2 Descrição física 51

4.3 Demanda de água 57

(16)

4.4 Oferta de água: Regime de chuvas 61

5 MÉTODO DO TRABALHO 64

6 CONCEPÇÃO DO SISTEMA 66

6.1 Sistema de captação de água de chuva 66

6.2 Sistema de armazenamento de água de chuva 66

6.3 Sistema de distribuição de água de chuva 68

7 RESULTADOS E DISCUSSÕES 71

7.1 Consumo 71

7.2 Oferta 73

7.2.1 Dimensionamento por métodos tradicionais 73

7.2.2 Dimensionamento do reservatório conforme potencial de aproveitamento

76

7.3 Os custos para implantação do sistema 83

8 CONCLUSÕES 88

REFERÊNCIAS 89

APÊNDICE A - DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO PELO MÉTODO DE RIPPL, UTILIZANDO MÉDIAS DIÁRIAS – TABELAS DE CÁLCULO

94

APÊNDICE B – DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO

CONSIDERANDO O POTENCIAL DE APROVEITAMENTO – TABELAS DE CÁLCULO

99

APÊNDICE C – COMPOSIÇÃO DE PREÇOS UNITÁRIOS 105

ANEXO A – PROJETO DE ARQUITETURA (EM CD) 107

ANEXO B – PROJETO DAS INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS (EM CD) 108

ANEXO C – FATURA DE ENERGIA ELÉTRICA 109

ANEXO D – CONTA DE SERVIÇOS DE ÁGUA E ESGOTO 110

(17)

1 – INTRODUÇÃO

A escassez de água a partir das últimas décadas do século XX vem sendo alertada há vários anos. A água doce era considerada um recurso inesgotável e hoje se sabe que não é. O crescimento populacional e a concentração das populações nas áreas urbanas vêm aumentando a pressão sobre a demanda de água para o consumo humano, levando a situações críticas de escassez nos grandes centros. Outros fatores como desmatamento, poluição e desperdício pioram o quadro de disponibilidade para atendimento da necessidade crescente de água de boa qualidade.

Hoje o fornecimento público domiciliar se restringe a água potável, inclusive para usos que não demandem tal qualidade como descarga de bacias sanitárias, lavagem de piso, rega de jardins, lavagem de veículos, etc. A continuidade do atendimento dessa demanda crescente, sem que seja necessária a utilização de medidas de racionamento ou de rodízio no fornecimento, que muitas vezes já são utilizadas, passa pela busca de alternativas inovadoras e mudança de cultura em relação a práticas tradicionalmente utilizadas. A necessidade de água em quantidade e qualidade compatível com o uso afronta os conceitos estabelecidos e pressiona a tecnologia tradicionalmente utilizada. Hoje, apresentam-se como alternativas ao uso universal de água potável, a utilização da água de chuva, ponto focal deste trabalho, e o reúso de esgoto para fins não potáveis, além de uma melhor abordagem da manutenção e conservação dos sistemas de distribuição de água existentes. Passos nessa direção devem diminuir o estresse hídrico e a sobrecarga nos sistemas de esgoto e drenagem nos grandes centros urbanos. Um trabalho de educação e conscientização social sobre a necessidade de conservação, reutilização e potencialização do uso dos recursos naturais é fundamental. A utilização da água de chuva captada, armazenada e tratada dentro da própria edificação pode ser uma alternativa para alívio da demanda por água potável.

A utilização da água de chuva não é uma novidade para a humanidade.

Várias culturas e civilizações já tinham essa prática. Vestígios de ruínas de reservatórios e sistemas de captação podem ser encontrados em todos os continentes.

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Para utilização da água de chuva nos dias de hoje, devem ser tomados alguns cuidados que garantam sua salubridade e o volume suficiente para atendimento da demanda proposta, sob o risco de desacreditar essa prática e oferecer resistência social não somente a um projeto proposto, mas a toda concepção do sistema.

O sistema proposto deverá garantir a segurança do fornecimento de água de chuva e proporcionar a diminuição da utilização de água potável, que deverá ter destino prioritário para o consumo e preparação de alimentos. A implantação desse sistema deverá ser simples, não exigindo reformas de grande porte, que poderão ser feitas no período de recesso escolar, sem causar interferência no desenvolvimento do ano letivo. Esse sistema poderá também ser incorporado no projeto de construção de novas escolas que apresentem a mesma tipologia do caso estudado.

Uma abordagem especial foi dada à questão do dimensionamento do volume do reservatório de água de chuva. Os métodos tradicionalmente usados para a determinação de seu volume são bastante questionados no meio técnico e acadêmico.

Avaliou-se a viabilidade técnica e econômica para utilização de sistema de captação e aproveitamento de água de chuva em uma planta de escola, cuja tipologia é frequente no município de São Bernardo do Campo – SP. Essa tipologia padrão estudada vem sendo reproduzida no município em escolas construídas a partir de 2001. A repetitividade dessa planta aumenta a importância desse estudo justamente pelo aspecto multiplicador das alternativas propostas para esse projeto. A opção pela avaliação da possibilidade de incorporação de sistemas de aproveitamento de água de chuva em escolas públicas visa familiarizar o contato de novas gerações com essa tecnologia, desde a infância, de forma a facilitar sua incorporação, de forma natural, no cotidiano dos futuros cidadãos, aproveitando a maior receptividade a sistemas inovadores, demonstrada pelos mais jovens, que aceitam melhor a quebra dos conceitos tradicionais.

A divulgação e implantação de projetos desse tipo dão uma dimensão maior à questão da busca de soluções alternativas e inovadoras para obtenção de água em ambiente urbano, e esse trabalho pretende somar-se àqueles colocados nesse contexto.

(19)

2 - OBJETIVO

O objetivo principal desse trabalho é propor a incorporação da utilização da água de chuva em edificações escolares públicas, como fonte de água para usos não potáveis, substituindo a água potável usada na descarga de bacias sanitárias.

O objetivo secundário desse trabalho é propor um método alternativo aos normalmente utilizados para o dimensionamento de reservatórios de água de chuva, que se adéque a tipologia do objeto estudado e que seja economicamente atrativo, mesmo que não atenda à demanda total por água não potável.

(20)

3 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1- Disponibilidade da água na Terra

A água é elemento necessário para a geração e preservação da vida. Por muitos séculos a água foi considerada um recurso renovável, e hoje se sabe que não é. As preocupações atuais com esgotamento dos recursos hídricos ocorrem devido a importantes desequilíbrios no ciclo da água na natureza e o ciclo urbano da água se insere nessa realidade.

Somente uma parcela da água existente no planeta pode ser diretamente utilizada pelo homem. Como ilustra a Figura 1, 97,5 % da água presente na Terra é salgada e somente 2,5 % é doce. Além disso, essa água doce também não está totalmente disponível, pois somente 0,3 % estão presentes em rios e lagos, 30,8%

nos subsolos e 68,9% dessa água está sob a forma de geleiras.

Figura 1 – Distribuição da água no mundo Fonte: Tomaz, 2009

A distribuição da água doce também não é uniforme. Ela não se distribui de forma igualitária por todo o planeta. Algumas regiões são pródigas no volume de água enquanto outras se encontram abaixo dos limites de escassez. O Brasil detém uma quantidade significativa da água doce do planeta. A vazão média dos rios brasileiros é de 180 mil m³/s o que corresponde a 12% da disponibilidade de recursos hídricos do mundo que é de 1,5 milhão m³/s (SHIKLOMANOV et al, 2000, apud MARENGO, 2008). Apesar dessa abundância relativa, também a distribuição da água no Brasil não é uniforme. Enquanto a bacia amazônica detém a maior

(21)

reserva de água disponível do planeta, o semiárido do nordeste brasileiro apresenta índices pluviométricos muito inferiores às necessidades de consumo e também da agricultura. Algumas regiões metropolitanas, densamente povoadas, apresentam uma demanda superior à oferta regional. A disponibilidade de recursos hídricos na Região Metropolitana de São Paulo é crítica e essa situação ainda é agravada pelo comprometimento da qualidade da água da Bacia Hidrográfica do Alto Tietê.

(EMPLASA, 2005). A Figura 2 mostra a distribuição de água no Brasil.

Figura 2 – Distribuição de água doce no Brasil Fonte: Tomaz, 2009

3.2 - Disponibilidade hídrica na RMSP

A escassez de água nas grandes aglomerações humanas é um problema que está colocado na ordem do dia: “A escassez de água não pode mais ser considerada como atributo exclusivo de regiões áridas. Muitas áreas com recursos hídricos abundantes, mas insuficientes para atender a demandas excessivamente elevadas, também experimentam conflitos de usos e sofrem restrições de consumo que afetam o desenvolvimento econômico e a qualidade de vida” (ANA, 2005).

Segundo Hespanhol (2008), a disponibilidade hídrica da RMSP não é mais suficiente para atender a demanda. Hoje grande parte da água consumida vem de

norte 68,5%

nordeste 3,3%

sul 6,5%

sudeste 6,0%

centro-

oeste

15,7%

(22)

regiões distantes, da bacia dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí que são responsáveis pelo fornecimento de 33 m³/s para a RMSP.

Na bacia do Alto Tietê, onde se localiza a RMSP, a disponibilidade específica de água era, em 2008, de 216,7 m³/hab.ano, com a previsão para 2010 de 179,3m³/hab.ano (HESPANHOL, 2008). O Índice de Criticidade de Recursos Hídricos (ICRH) relaciona a disponibilidade de água em m³/hab.ano com os problemas de gestão desses recursos, conforme vê-se no Quadro 1.

ICRH Disponibilidade Específica de Água (DEA) (m³/hab.ano)

Problemas de gestão de recursos hídricos

1 DEA > 10.000 Sem problemas ou problemas limitados 2 10.000< DEA ≤ 2.000 Problemas gerais de gerenciamento 3 2.000< DEA ≤ 1.000 Grande pressão sobre recursos hídricos

4 1.000 < DEA ≤ 500 Escassez crônica de água

5 DEA < 500 Além do limite da disponibilidade

Quadro 1 - Índice de criticidade de recursos hídricos Fonte: Falkenmark (1992) apud Hespanhol (2008)

Verifica-se que, dentro desses critérios, a situação da RMSP está além do limite de disponibilidade. A bacia dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí, que fornece para RMSP 33 m³/s, apresentava disponibilidade hídrica específica de 497,4 m³/hab.ano em 2008 com projeção de 347,2 m³/hab.ano para o ano de 2010, ou seja, está também além do limite de disponibilidade (HESPANHOL, 2008).

Quando determinada região atinge índices limites para atender sua demanda por água, a prática dominante no mundo moderno é a busca da água de locais cada vez mais distantes, muitas vezes de outras bacias hidrográficas, para atender as necessidades de áreas urbanizadas, cada vez mais densamente povoadas. A prática da transposição de água de outras bacias, via de regra, trouxe consigo um desequilíbrio hídrico tanto nas regiões que fornecem a água como nas que a recebem. Os corpos de água das regiões importadoras recebem um volume adicional de efluentes trazendo prejuízos tanto econômicos como ambientais (HESPANHOL, 2008).

(23)

3.3 - Uso urbano da água

O desequilíbrio no ciclo urbano da água leva a uma situação de estresse hídrico, que tem sua origem tanto no aspecto quantitativo como qualitativo. No Brasil, em 2006, 93,1% era o índice de cobertura do abastecimento de água potável e 48,3% o de esgotamento sanitário, sendo que somente 32,2% eram tratados (GONÇALVES, 2009). Parte do esgoto é lançada nos corpos hídricos sem tratamento ou apenas com tratamento parcial.

O setor que mais consome água doce no planeta é a agricultura, sendo responsável por 70% de todo o consumo mundial. Em segundo lugar está o consumo doméstico com 23%, aumentando numa média de 4% por ano desde 1990, e em terceiro o industrial com 7% (GONÇALVES, 2009).

O consumo doméstico de água na RMSP é da ordem de 84,4%

(GONÇALVES, 2009) e grande parte desse consumo destina-se a fins não potáveis.

Tomando-se como base dados obtidos em pesquisa realizada na UFSC o consumo de água no interior de uma residência unifamiliar Florianópolis – SC, segue a distribuição da Figura 3.

Figura 3 – Distribuição de consumo em peças hidrosanitárias Fonte: Gonçalves, 2009

De acordo com o seu uso, cada edificação tem um consumo específico. O consumo de água numa residência unifamiliar tem características diferentes do consumo de uma escola de ensino fundamental. A distribuição do consumo de água

cozinha

15% lavatório e chuveiro

29%

tanque e maquina de lavar

roupas 35%

vaso sanitário

21%

(24)

em escolas de tipologia EMEF na cidade de Campinas, onde frequentam crianças de 7 a 14 anos, foi estudada por Ywashima (2005) em sua dissertação de mestrado

“Avaliação do uso da água em edifícios escolares públicos”. O Quadro 2 demonstra os locais onde há o maior consumo de água nessa tipologia de edificação.

Ambiente Consumo diário

(L)

Parcela do consumo (%)

Banheiro dos alunos 5.242 52

Banheiro das alunas 2.410 23

Banheiro dos funcionários 117 1

Banheiro das professoras e funcionárias 658 6

Cozinha 1385 13

Área externa 476 5

Refeitório 0 0

TOTAL 10.470 100

Quadro 2 – Distribuição de consumo diário em escola tipo EMEF Fonte: Ywashima, 2005

Considerando-se esses dados, nota-se que grande parte do consumo de água, tanto na residência como na escola é destinado para o atendimento de usos não potáveis. Pode-se verificar ainda, que se somando as parcelas consumidas nos banheiros da EMEF, foram utilizadas, nesses ambientes, 82% (52+23+1+6) do total, sendo 75% no banheiro dos alunos.

Para todos esses usos é utilizada água potável, quando a qualidade requerida para descargas de bacias sanitárias, por exemplo, é inferior a qualidade requerida para a água para ingestão.

Por conta da incidência relativamente alta do consumo urbano observado em diversos países, a bacia sanitária tornou-se um dos principais exemplos de aparelhos sanitários para os quais buscam soluções de racionalização de consumo, trabalhando-se sobre a redução do volume de água descarregada em cada operação de uso.

A água fornecida pelas concessionárias no meio urbano é pautada pelos parâmetros de potabilidade, mas a água demandada nem sempre exige esses padrões. Mudando-se o foco, fazendo o gerenciamento a partir da oferta de novas fontes, métodos inovadores e alternativos poderão ser utilizados, como o reúso de

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esgoto e o uso de água de chuva, definindo-se os parâmetros de qualidade da água necessários para cada demanda e, assim, reservando a água potável, mais nobre, para ingestão e preparo de alimentos (Hespanhol, 2008). Na linha de criar um novo paradigma às práticas hoje adotadas, a racionalização do consumo, manutenção do sistema de abastecimento, reúso de água e utilização de fontes alternativas como água de chuva estão na linha de frente.

Um conceito a ser difundido e consolidado na sociedade é que, para diferentes usos da água, diferentes valores de parâmetros físico-químicos e biológicos definem sua qualidade. Os critérios para avaliar a qualidade da água não são universais, mas deve ser relacionado com o seu uso. O critério de qualidade da água a ser utilizada para consumo não precisa obedecer aos mesmos parâmetros para água utilizada para limpeza de pisos, ou para regas, ou para utilização em descargas sanitárias, etc. A diminuição do consumo de água potável que é destinada a fins não potáveis, utilizando em seu lugar águas com qualidade compatível a esse uso, alivia a demanda por água destinada ao consumo e preparo de alimentos. O aproveitamento das águas de chuva como uma fonte alternativa de consumo diminui a demanda de água potável, contribui para o amortecimento das enchentes urbanas e diminui os custos e impactos ambientais associados a projetos de transposição de bacias. (AYUB et al, 2005).

3.4 - Utilização da água de chuva ao longo da história

As mais prósperas das primeiras civilizações da antiguidade desenvolveram- se às margens de cursos d’água como a civilização egípcia, que floresceu às margens do Rio Nilo, e as civilizações da Mesopotâmia, entre os rios Tigre e Eufrates. As civilizações mais adiantadas da antiguidade já construíam sistemas de adução de água potável e condução de esgoto, num primeiro momento atendendo reis, sacerdotes e a nobreza. Alguns aquedutos romanos até hoje ainda estão em funcionamento abastecendo cidades européias (LANDI, 1993).

Fazia parte da prática de várias culturas e civilizações a utilização e o armazenamento de água proveniente das chuvas. O aproveitamento de água de chuva não é, portanto, uma novidade para o homem. Pesquisadores indicam a existência de reservatórios escavados desde 3600 aC e diversas sociedades já utilizaram a água de chuva para suas atividades (TOMAZ, 2009). Os primeiros

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registros da utilização da água de chuva são do Sul da África onde o “homo sapiens”

armazenava água de chuva em cascas de ovo de avestruz. Vestígios e ruínas de reservatórios e sistemas de captação de água de chuva foram encontrados em diversos lugares como no Irã, China, as civilizações Maia e Asteca, no deserto de Negev, na Grécia e em Roma antiga (TOMAZ, 2009).

3.5 - Experiências recentes

Em várias regiões do mundo, a utilização da água de chuva faz parte da gestão dos seus recursos hídricos (SILVA, 2007). Em regiões áridas e semiáridas, inclusive no Brasil, é prática comum o uso da água de chuva. “Cabe ressaltar, no entanto, que a utilização de águas pluviais, como fonte alternativa ao abastecimento de água requer a gestão da qualidade e quantidade.” (ANA, 2005).

Várias experiências de utilização das águas de chuva foram bem sucedidas, inclusive para consumo. No estado de Morelos no México, a água de chuva foi considerada uma excelente solução alternativa no abastecimento de água para uso e consumo humano, em zonas onde não existem ou são muito deficientes os sistemas de abastecimento formal. Para essa finalidade foram adotadas medidas mais rigorosas para o tratamento da água a ser consumida. Foi desenvolvido e implantado um “sistema de filtração em múltiplas etapas modificado (FIMEM)”

usando inclusive floculadores nas primeiras etapas de filtração, apresentando resultados satisfatórios quanto à qualidade da água utilizada inclusive para fins potáveis. O conceito do sistema FIMEM implica em ter mais de uma etapa de tratamento eliminando progressivamente os contaminantes (HOYOS et al, 2006).

Na China também foram desenvolvidos programas que são exemplos positivos da utilização de água de chuva. Nas áreas do semiárido chinês, com precipitações irregulares e evaporação alta, foi desenvolvido o Programa:

”Providenciando água para uso humano e para animais, desenvolvendo a economia agricultura e melhorando o meio ambiente através do uso de água de chuva denominado - Programa 1-2-1“. A proposta era a construção de uma (1) área de captação de 100 m², duas (2) cisternas subterrâneas de concreto para armazenamento de água, a primeira para consumo humano e outra para irrigação (entre 20 e 50 m³), e uma (1) área de pelo menos 700 m² com irrigação suplementar, destinada à produção suplementar de culturas comercializáveis. Na experiência

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chinesa, as famílias contribuíram com a mão de obra e, até 2004, 2.500.000 tanques de água foram construídos somente no Estado de Gansu (GNADLINGER, 2004).

O uso da água de chuva sem práticas, cuidados e projetos adequados que garantam a qualidade compatível com sua utilização, pode comprometer a saúde do usuário, como experiência relatada nas Ilhas Maldivas. A água de chuva é uma importante fonte de água potável nas Ilhas Maldivas. Não é somente a mais barata, mas é a única fonte sustentável de água. A capital, Male, é provida de água dessalinizada, porém nos locais mais isolados, a água de chuva é, e continuará sendo, uma importante fonte de água nos próximos anos. A contaminação dos telhados por fezes de gatos e pássaros torna alto o índice de doenças que são causadas pela qualidade inadequada da água que é consumida pela população.

Percebe-se a necessidade de ter cuidado quanto a sua salubridade e assegurar que boas práticas sejam adotadas para coleta, tratamento e armazenamento da água de chuva (MALDIVES WATER AND SANITATION AUTHORITY, 2005).

No Brasil é prática comum no semiárido a utilização e armazenamento de água de chuva (ANA, 2005). Nessas regiões torna-se obrigatório o armazenamento de água de chuva para atender principalmente às demandas potáveis (SONDA e al, apud, MAY, 2004). Essas águas são armazenadas em cisternas, mas a sua qualidade pode não atender aos requisitos de potabilidade, como demonstrado por Brito (2005) na avaliação da qualidade da água em alguns municípios como Petronila e Urucuí, em Pernambuco e Canudos e Uauá na Bahia, demonstrando que as águas, embora atendessem aos padrões físico-químicos exigidos pela Portaria MS 518/2004, vigente na época, não atendiam em grande parte aos requisitos de contaminação biológica (BRITO, 2005).

Nos meios urbanos, como na RMSP, a difusão da prática de utilização de água de fontes alternativas para fins não potáveis diminuiria o estresse hídrico presente nesses meios.

3.6 – Legislação e normalização

A legislação federal no Brasil define padrões para que a água seja considerada potável, mas não se refere à qualidade da água para usos não potáveis ou para água de reúso. Nenhuma esfera governamental define os parâmetros de qualidade para água que possa ser utilizada em atividades que não exijam

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potabilidade. Somente a Resolução 54 do Conselho Nacional de Recursos Hídricos estabelece modalidades, diretrizes e critérios gerais para o reúso de água.

Os critérios e requisitos para considerar uma água como potável são definidos na Portaria 2914/2011, do Ministério da Saúde, que substituiu a Portaria 518/2004.

Essa portaria define água para consumo humano como sendo “água potável destinada à ingestão, preparação e produção de alimentos e à higiene pessoal, independentemente de sua origem” e água potável “água que atenda o padrão de potabilidade estabelecido nesta portaria e que não ofereça riscos à saúde” (MS, 2011). A Portaria estabelece também, em seus anexos, um conjunto de valores microbiológicos, físicos, químicos e radioativos que definem o padrão de potabilidade.

A utilização de água potável em atividades que não necessitam um produto dessa qualidade representa desperdício de um recurso cada vez mais raro.

Segundo Hepanhol (2008), “Para universalizar a prática de reúso no Brasil e, efetivamente, implementar o novo paradigma, deve-se: (i) desenvolver um arcabouço legal para regulamentar, orientar e promover a prática do reúso de água¹, incluindo normas, padrões de qualidade de água, códigos de práticas e atribuições institucionais para as diferentes formas de reúso urbano, agrícola, na aquicultura, na recarga gerenciada de aquíferos e na recreação; e (ii) estimular o reúso de água pela conscientização dos valores e benefícios da prática, pela criação de programas de pesquisas e desenvolvimento, pela implementação de programas e projetos de demonstração, pela introdução de linhas de créditos específicos e pelo estabelecimento de critérios para subsidiar projetos de reúso. A iniciativa por essas ações poderia partir da Agência Nacional de Águas (ANA), da Secretaria de Recursos Hídricos do Ministério do Meio Ambiente, das secretarias estaduais de recursos hídricos, dos comitês de bacias e das companhias municipais e estaduais de saneamento.”

Existem legislações estaduais e municipais que estimulam e obrigam a utilização de sistemas visando principalmente contenção e um eventual uso da água de chuva, não definindo parâmetros de qualidade para esse uso. No Estado do Rio de Janeiro a Lei 4.393/04 dispõe sobre a obrigatoriedade das empresas projetistas e de construção civil a prover em imóveis residenciais que abriguem mais de 50

1 O termo reúso de água refere-se, tecnicamente, ao reúso da água de esgoto tratado. Quando se trata de aproveitamento de água de chuva não se utiliza o termo reúso.

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famílias ou empreendimentos comerciais com mais de 50 m² de área construída, dispositivos para captação, caixas de armazenamento e distribuidores para água de chuva. No Estado de São Paulo a Lei 12.526/07 estabelece diretrizes para contenção de enchentes e destinação de águas pluviais obrigando a implantação de sistemas de captação e retenção de águas pluviais em lotes edificados ou não, com área impermeabilizada superior a 500 m². No município de São Paulo a Lei 13.276/02, conhecida como “lei das piscininhas”, torna obrigatória a execução de reservatórios para água de chuva em lotes edificados ou não, com área impermeabilizada superior a 500 m². Também no Município de São Paulo a Lei 14.018/2005 institui o Programa Municipal de Conservação e Uso Racional da Água em Edificações, regulamentada pelo Decreto Lei 47.731/06. Esse programa busca desenvolver ações que promovam a conservação e uso racional da água, a utilização de fontes alternativas de água, captação, armazenamento e utilização de águas de chuva e águas servidas para fins não potáveis em edificações e a busca de soluções técnicas e estímulo para implantação desses sistemas em edificações existentes.

A contenção e liberação controlada das águas pluviais poderiam diminuir o problema de enchentes nas áreas urbanas. Ações mais estimuladoras e contundentes poderão garantir o aproveitamento desse recurso, que já está sendo armazenado.

Apesar de não existir legislação que estabeleça critérios ou requisitos para uso de água para fins não potáveis, a ABNT, considera essa hipótese na NBR 5626/98 – Instalação Predial de Água Fria onde ressalva que não deve haver conexão cruzada com as instalações de água potável e que essa água pode ser usada para limpeza de bacias sanitárias e mictórios, para combate a incêndios e para outros usos onde o requisito potabilidade não se faça necessário. A NBR 15.527/07 – Aproveitamento de água de chuva de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis estabelece parâmetros para usos restritos de águas de chuva.

Essa norma estabelece que os padrões de qualidade devam ser definidos pelo projetista de acordo com a utilização prevista e, para usos mais restritivos, recomenda a utilização dos parâmetros indicados no Quadro 3.

Outras referências também podem ser obtidas em documentos internacionais.

Diversos países estabeleceram guias e recomendações para uso dessa água que também podem ser considerados, como mostra a Quadro 4.

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Parâmetro Análise Valor

coliformes totais semestral ausência em 100 ml

coliformes termo tolerantes semestral ausência em 100 ml

cloro residual livre (a) mensal 0,5 a 3,0 mg/l

Turbidez mensal < 2,0 uT (b)

cor aparente

(caso não seja utilizado nenhum corante) mensal < 15 uH (c) deve prever ajuste de pH para proteção das redes

de distribuição, (caso necessário) mensal

pH de 6,0 a 8,0 no caso de tubulação de aço carbono ou galvanizado NOTA 1 - Podem ser utilizados outros processos de desinfecção além do cloro, como aplicação de

raio ultravioleta e aplicação de ozônio (a) No caso de serem utilizados compostos de cloro para desinfecção (b) uT é a unidade de turbidez

(c) uH é a unidade Hazen

Quadro 3 - Parâmetros de qualidade de água de chuva para usos restritivos não potáveis

Fonte: ABNT (2007)

Parâmetro EPA* Austrália Sul da

Austrália Alemanha Japão Brasil

pH - - - 6 – 9 6 – 9 6 – 8

DBO₅ (mg/L) 5 – 30 < 10 – 20 < 20 20 10 -

SST (mg/L) 5 – 30 < 10 – 20 < 10 30 - -

Turbidez (NTU) 2 – 5 - 2 – 5 1 – 2 5 2 – 5

Coli. Total

(UFC/100 mL) 2,2 – 23 < 1 < 10 500 10 Ausência Coliformes

termotolerantes (UFC/100 mL)

ND – 75 < 10 – 30 - 100 10 Ausência

Cloro livre Cl₂

(mg/L) - 0,5 - 2,0 - - - 0,5 – 3,0

Quadro 4 - Parâmetros de qualidade para uso não potável das águas pluviais em diversos países

Fonte: *US Environment Protection Agency (1992) apud Righetto (2009).

3.7 - Qualidade da água

De acordo com o uso a que vai ser dado à água, os riscos apresentam-se de formas diversas, tanto para saúde humana, para o meio ambiente e para estruturas que possam entrar em contato com essa água.

Foram levantadas as exigências mínimas de qualidade da água para seus possíveis usos (ANA, 2005):

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a) água para irrigação

 não deve apresentar mau cheiro

 não deve ter componentes que agridam plantas ou proliferem pragas

 não deve ser abrasiva

 não deve propiciar infecções ou contaminações por vírus ou bactérias

b) água para lavagem de pisos, calçadas, quadras esportivas

 não deve manchar superfícies

c) água para descarga em bacias sanitárias ou mictórios

 não deve deteriorar metais sanitários

d) água para refrigeração, sistema de ar condicionado, reservas de incêndio

 não deve deteriorar máquinas

 não deve formar incrustações

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e) água para lavagem de veículos

 não deve conter sais ou substâncias remanescentes após a secagem

f) água para usos ornamental

 não deve ser turva

 deve ser incolor

g) água para uso em construção civil em argamassas, concretos, compactação e controle de poeiras

 não deve alterar as características de resistência dos materiais

 não deve favorecer o aparecimento de eflorescências de sais

O Quadro 5 apresenta um resumo de alguns usos e potenciais riscos que ele pode apresentar.

Nas regiões metropolitanas a qualidade das águas de chuva foi estudada e apresentou qualidade preocupante quando não submetida a tratamento de filtração e desinfecção (MAY, 2004). A pesquisa realizada na cidade de São Paulo indica a ocorrência de concentração de bactérias na água de chuva e recomenda a utilização

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de desinfecção da água para que sua utilização seja segura no consumo não potável.

Uso

Risco

Saúde pública

Meio

ambiente Materiais Efeitos estéticos

Resistência de estruturas Lavagem de pisos, ruas

e veículos X X X

Irrigação de áreas

verdes X X

Lagos ornamentais X X X

Descargas sanitárias X X X

Resfriamento em sistemas de ar condicionado

X X X

Construção civil X X

Reserva contra incêndio X X

Quadro 5 - Uso da água x riscos potenciais Fonte: adaptação de Cunha, 2008

Para água utilizada em descargas de bacias sanitárias, os requisitos qualitativos preliminares também foram apresentados por Gonçalves (2009):

a) ter aparência cristalina e incolor;

b) ser inodora;

c) ser sanitariamente segura frente ao fenômeno de respingos no usuário;

d) não facultar o crescimento de algas no selo hídrico ou de biofilme nas paredes da bacia sanitária em curtos períodos de tempo (< 48 horas) decorridos entre 2 descargas consecutivas;

e) não dar origem à formação de espuma quando da descarga;

f) não conter materiais particulados em suspensão;

g) não provocar manchas ou abrasão na louça sanitária;

h) não provocar incrustações em louças, tubulações e peças sanitárias;

i) não provocar corrosão ou outro tipo de degradação de metais sanitários e demais materiais que tiver contato.

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3.8 - Sistemas para captação, armazenamento e aproveitamento das águas de chuva.

Toda edificação urbana tem, por mais simples que seja, um sistema de drenagem das águas pluviais. Não havendo aproveitamento dessa água ela é, em grande parte, direcionada para uma rede de drenagem para ser descartada.

Dependendo da permeabilidade do pavimento e da área externa do edifício, parte dessa água infiltra-se no solo, mas a maior parte é direcionada para rede de drenagem pública. Uma alternativa a esse descarte é o aproveitamento dessa água.

O sistema de aproveitamento da água, para ser considerado de alta qualidade, exige no mínimo um sistema de filtragem e desinfecção. O sistema deverá garantir a adequação da qualidade da água, a utilização que ela terá (TOMAZ, 2009).

O sistema necessário para utilização de água de chuva deve atender basicamente de quatro etapas:

 captação;

 tratamento;

 armazenamento, e

 distribuição.

3.8.1 - Captação

As águas de chuva podem ser captadas quando atingem a superfície de uma cobertura, parede ou piso.

A preferência para o local dessa captação para o uso humano deve ser dada às coberturas ao invés de pisos, por apresentarem menor risco de contaminação, visto que não apresentam grande tráfego de pessoas, animais e veículos, como acontece nas áreas de piso. A captação em paredes tem uma abrangência mais específica e a captação em pisos não é recomendada pelos maiores riscos de contaminação. A captação na cobertura possibilita também que grande parte do transporte da água captada possa ser feito por gravidade, sem eventuais serviços de escavação de valas, para assentamento de tubulações, o que encareceria o sistema.

As coberturas podem ser executadas com telhados de diversos materiais como cerâmica, metais, fibrocimento, vidros, plásticos, ou lajes de concreto impermeabilizadas. Os telhados são construídos com diferentes declividades, que

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variam em função dos diferentes tipos de telhas utilizadas. Essa declividade direciona a água para calhas horizontais, que podem ser metálicas, plásticas ou de concreto impermeabilizado. As calhas também são construídas com pequenas declividades e direcionam as águas para condutores verticais, também metálicos ou plásticos.

Considerando a implantação de um sistema de aproveitamento das águas de chuva, esse sistema poderá ter componentes ao longo da tubulação dos condutores ou nas calhas, como grelhas de retenção de sólidos e/ou filtros, ou equipamentos para desinfecção como cloradores. Antes da entrada no reservatório recomenda-se um sistema de descarte das primeiras águas da chuva.

O dimensionamento do sistema das calhas e coberturas, que transportarão a água captada a um reservatório, deverá seguir a norma ABNT NBR 10844/89 – Instalações prediais de águas pluviais – Procedimentos, devem ser instalados dispositivos para remoção de detritos atendendo a norma ABNT NBR 12213/92 – Projeto de captação de água para abastecimento público – Procedimentos, e atender aos requisitos da norma ABNT NBR 15527/07 – Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis – Requisitos.

3.8.2 Tratamento

O sistema deve dispor de equipamentos que garantam a qualidade da água e a efetividade do sistema. O sistema básico de tratamento recomendado para a adequação da qualidade das águas de chuva é composto pelo descarte das primeiras águas, por um sistema de filtração para remoção de sólidos e, recomenda- se a utilização de um sistema de desinfecção.

3.8.2.1 – Descarte das primeiras águas

As coberturas são depositárias de diversos poluentes como poeiras, fuligens e fezes de animais. Quando a água de chuva atinge as coberturas ela se contamina com todo esse material. A qualidade dessa água é preocupante segundo vários estudos publicados por (JO et al, 2010), (ZANELLA et al, 2009) e (MAY, 2004). A prática recomendada para diminuir a influencia dessa contaminação é o descarte

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das primeiras águas de chuva, responsáveis por “lavar” o telhado e pelo arraste dos poluentes depositados nas coberturas. Para efetuar esse descarte é necessária a instalação de um dispositivo que atenda a essa necessidade. A NBR 15.527 indica que o volume de descarte deve ser dimensionado pelo projetista e, na falta de dados, recomenda o descarte dos primeiros 2 mm de chuva. Apesar da recomendação da norma, estudos realizados por Gonçalves (2009) constataram que o descarte do primeiro milímetro de chuva é adequado para uso em projetos.

Segundo TCEQ (2007), alguns fatores influenciam na efetividade dessa lavagem:

 inclinação do telhado – um telhado com maior inclinação propicia uma limpeza mais rápida;

 porosidade do material das telhas- um material menos poroso propicia uma limpeza também mais rápida;

 tipo de contaminação – embora maiores intervalos de tempo entre as chuvas propiciem maior concentração de contaminantes, poeira e detritos são mais fáceis de serem removidos que material fecal;

 taxa da chuva – garoas propiciam uma limpeza mais leve que uma chuva mais forte.

As Figuras 4 e 5 apresentam sistemas capazes de cumprir o papel de descarte das primeiras águas. Na Figura 4 a esfera flutuante fecha a entrada do receptáculo quando o volume a ser descartado for completado. Na Figura 5 quando o volume de água a ser descartado preencher o reservatório destinado para isso é fechada uma comporta direcionando a água para tratamento e uso.

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Figura 4-Dispositivo de descarte de primeira água de chuva Fonte: Gonçalves, 2009

Figura 5 – Dispositivo de descarte tipo comporta Fonte: Gonçalves, 2009

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3.8.2.2 - Sistema de filtração

Os filtros têm como função reter partículas sólidas que são carreadas pelas águas de chuva. Sua instalação, dependendo do tipo, pode se dar nas calhas, na tubulação de queda ou na tubulação horizontal antes dos reservatórios (filtros de piso).

Os filtros disponíveis no mercado apresentam variação muito grande em sua eficiência, tanto de retenção de material, como de aproveitamento hidráulico. Essa variação ocorre em função das características utilizadas no projeto do equipamento, da vazão de escoamento e das condições de aplicação (GONÇALVES, 2009) o que torna necessária uma atenção especial na especificação desse componente.

As calhas de captação podem ser protegidas por grelhas que impeçam a passagem de corpos de maiores dimensões como galhos e folhas de árvores. Essas grelhas podem cumprir a função de uma pré-filtragem.

Os sistemas de filtração instalados em calhas podem ser basicamente de dois tipos: o primeiro é uma tela fina que recobre toda extensão das calhas. Esse dispositivo pode suprimir a instalação de outro sistema de filtração, porém apresenta um risco: ele exige um bom sistema de manutenção preventiva, pois a tela poderá colmatar e impedir ou dificultar a captação das águas colhidas pela cobertura.

Acontecendo isso, corre-se o risco de que a água captada pela cobertura, não encontrando vazão na calha, transborde, provocando infiltrações pelo edifício. Outro sistema é o acoplamento de uma grelha hemisférica flexível, acoplada no bocal da calha, que fará a retenção dos sólidos de maior dimensão. Esse sistema não substitui o sistema de filtração.

A filtração pode ocorrer também pela instalação de um dispositivo apropriado na tubulação vertical do sistema de condução da água. O filtro utilizado dessa forma fica integrado ao tubo de descida da calha, é chamado de filtro de descida. Podem ser vistas nas Figuras 6 e 7 as representações de alguns modelos desses filtros disponíveis no mercado. Esses filtros podem ter tamanhos e configurações diversas dependendo da modelagem adotada pelo fabricante, adequados às diversas intensidades de chuva, áreas de captação e mesmo com diferentes aberturas de malha do elemento filtrante.

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1- adaptador ao tubo de queda 2- elemento filtrante

3- pote de habitação

4- tubo de saída da água filtrada

Figura 6 – Filtro de descida para chuvas intensas Fonte: Wisy, 2011

1- adaptador ao tubo de queda 2- elemento filtrante

3- pote de habitação

4- tubo de saída da água filtrada Figura 7 – Filtro de descida

Fonte: Wisy, 2011

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O filtro pode também ser instalado no piso, antes da entrada do reservatório de armazenamento. O mercado apresenta filtros de diversos tamanhos e configurações para esse dispositivo, de modo a possibilitar sua adequação a vários sistemas. A Figura 8 mostra um dos tipos de filtros para ser instalado em pisos. É o filtro para piso tipo cilindro de adesão, mostrado em três tamanhos, com 100, 150 e 300 mm de diâmetro.

Figura 8 – Filtros de piso Fonte: Wisy, 2011

O filtro de piso, em função de características topográficas do local a ser instalado, pode ficar numa profundidade tal que necessitará do prolongamento do pescoço e ter uma tampa resistente a tráfego de automóveis. A Figura 9 mostra detalhe dessa situação.

1 – Existe possibilidade de prolongamento do pescoço do filtro

2 – A tubulação de entrada e saída pode ser regulada para qualquer direção 3 - Tampa suporta tráfego de caminhão de até 60 t

Figura 9 – Tampa de inspeção e pescoço Fonte: Wisy, 2011

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Pode-se ter, também, uma filtração adicional no momento da tomada da água do reservatório com a utilização de filtros flutuantes. O filtro flutuante é instalado dentro do reservatório, para uma segunda filtragem e toma a água na porção situada logo abaixo da superfície onde são encontrados menos detritos sólidos, que em grande parte sedimentaram. Assim como para as demais configurações, os filtros flutuantes são comercializados com diversas aberturas de malha do elemento filtrante.

Figura 10 – Filtro flutuante com malha fina Fonte: Wisy, 2011

Figura 11 – Filtro flutuante com malha grossa Fonte: Wisy, 2011

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3.8.2.3 - Desinfecção

Para desinfecção da água de chuva coletada, a NBR15527/07 recomenda a utilização de ozônio, raios ultravioletas ou sistemas de cloração.

Em sua tabela 1 “Parâmetros de qualidade de água de chuva para usos restritivos não potáveis”, a norma NBR 15527/07 (Quadro 3 supracitado) recomenda a quantidade mínima de 0,5 mg/L de cloro residual livre na água usada para fins não potáveis. Pode ser observado na Figura 12 um dos modelos de dosador de cloro existentes no mercado, no exemplo um dosador de cloro em pastilhas.

Figura 12 – Dosador de cloro Fonte: Hidraulis, 2011

A Figura 13 mostra um equipamento de desinfecção de água à base de raios UV.

Figura 13 - Reator UV para desinfecção de água Fonte: Hidraulis, 2011

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3.8.3 - Armazenamento

A NBR 15527/07 estabelece que na concepção do projeto do sistema de aproveitamento de água de chuva deve constar a população a ser atingida, a determinação da demanda e estudos das séries históricas e sintéticas das precipitações na região onde será feito o projeto de aproveitamento de água de chuva. Esses elementos fornecem as bases para o dimensionamento do volume reservatório que deverá ser incorporado ao sistema. A situação considerada ideal é aquela que permite o uso da água de chuva durante o ano inteiro e, para tanto, deve-se realizar a compatibilização do volume do reservatório que garantirá o suprimento da demanda com o regime de chuvas, responsável pela oferta de água.

Devido a limitantes físicos e financeiros essa situação ideal muitas vezes não é viabilizada.

Utilizando-se reservatórios, eles devem atender a ABNT NBR 12217/94 – Projeto de reservatório de distribuição de água para abastecimento público – Procedimentos, e às recomendações da ABNT NBR 5626/98 – Instalações prediais de água fria – Projeto e execução, dispondo de extravasor, dispositivo de esgotamento, cobertura, inspeção, ventilação e segurança. O bombeamento dessa água para um possível reservatório superior deve seguir as prescrições da NBR 12214/92 - Projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público. Deve ser minimizado o problema de turbilhonamento dificultando a ressuspensão de sólidos e o arraste de materiais flutuantes, conforme a ABNT NBR 15527/07. Quando o reservatório é também alimentado por água potável deve ser impedida a conexão cruzada.

Os reservatórios podem ser dimensionados com os métodos de cálculo indicados pela NBR 15527/07. Essa norma sugere os Métodos de Rippl, da simulação, Azevedo Neto, prático alemão, prático inglês ou prático australiano como bases para o projetista selecionar o tamanho mais adequado do reservatório.

Pode-se construir o reservatório “in loco” ou utilizar opções que o mercado oferece. Existe uma profusão de modelos de reservatórios no mercado que podem ser utilizados em sistemas de aproveitamento de água de chuva. Desde as tradicionais caixas d’água até modelos desenvolvidos para uso enterrado (Figura 14).

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Figura 14 - Tanque de armazenamento Fonte: Fortleve, 2012

São também oferecidos pelo mercado opções de reservatórios concebidos especialmente para utilização em sistemas de aproveitamento de águas de chuva e que ocupam pequenos espaços como o mostrado na Figura 15. Essa configuração permite a adaptação do reservatório em edifícios já construídos, onde não foi realizada uma concepção integrada do sistema de aproveitamento de água de chuva com a arquitetura, aproveitando-se de eventuais espaços livres para instalação de do sistema de armazenamento de água.

Alguns reservatórios são utilizados também como elementos decorativos, como mostra a Figura 16.

Figura 15 - Tanque de armazenamento de perfil estreito Fonte: SWC, 2012