UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA DARIO JOSÉ FOSCHERA
ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E FINANCEIRA DE SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM
FLORIANÓPOLIS - SANTA CATARINA
Palhoça 2015
DARIO JOSÉ FOSCHERA
ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E FINANCEIRA DE SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM
FLORIANÓPOLIS, SANTA CATARINA.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de graduação e Engenharia Ambiental da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel.
Orientador: Prof. Paulo Ricardo Dias
Palhoça 2015
AGRADECIMENTOS
Quando eu, com 8 anos de idade saia às ruas da minha cidade natal, Chapada, Rio Grande do Sul, para vender lanches que minha mãe Luci, in memoriam, fazia para ajudar no sustento da família, já sonhava em ser Médico ou Engenheiro. Mais tarde, já cursando o Ensino Médio (antigo segundo grau), 1981-1983, nas férias ajudava meu pai Jandir, in memoriam, na construção civil e ele na esperança de dar uma vida melhor a seus filhos, comprou uma coleção de livros chamado Enciclopédia da Construção, uma das referências nos cursos de Engenharia, que tenho guardado até hoje comigo e com surpresa, durante pesquisas encontrei exemplares na biblioteca da Unisul.
Então quero com orgulho agradecer profundamente o apoio possível que tive dos meus pais, e o orgulho recíproco que tinham do seu filho, mas que infelizmente neste momento de conclusão do curso de Engenharia não estão mais presentes para dividir com eles a minha felicidade.
À família, principalmente minha esposa e companheira Adriana, e minhas queridas filhas Laura e Emília, que mesmo apesar da distância e das saudades, sempre me apoiaram na iniciativa de conclusão do curso, superando as imensas dificuldades do percurso.
Aos Professores e Coordenadores do curso de Engenharia Ambiental e Sanitária, pela sua dedicação, compreensão e tolerância para comigo, que estava a muito tempo longe das salas de aula.
A todos os colegas de curso, em especial à Isadora e o Diogo, pelos momentos de distração necessários, e nos momentos de dúvidas e fraquezas também.
À empresa Zul Empreendimentos Imobiliários, especialmente do Engenheiro Civil Rodrigo Gomes, pelo total apoio dispensado.
Obrigado a todos!
Não deixe que a saudade sufoque, que a rotina acomode, que o medo impeça de tentar. Desconfie do destino e acredite em você. Gaste mais horas realizando que sonhando, fazendo que planejando, vivendo que esperando, porque embora quem quase morre esteja vivo, quem quase vive já morreu... (LUÍS FERNANDO VERÍSSIMO, 1986)
RESUMO
A elaboração de projetos que procurem viabilizar o uso das águas pluviais em aparelhos que não necessitem de água potável, vem sendo tratado como uma necessidade atualmente, devido aos sérios problemas de abastecimento nas grandes cidades brasileiras. O objetivo do trabalho de conclusão de curso teve foco na análise da viabilidade técnica e financeira de implantação de sistema de abastecimento de bacias sanitárias, pontos para limpeza de calçadas e rega de jardins com água pluvial em um prédio residencial. Com as estimativas de pluviosidade do local, área de coleta de águas pluviais, consumo diário de água não potável por habitante, dimensionamento de reservatórios, orçamentos e avaliação financeira, com previsão de retorno de investimentos estimados em 33 meses, comprovou-se a viabilidade técnica, porque os materiais e a mão de obra são os mesmos empregados nas instalações hidráulicas usadas habitualmente na construção civil, e também a viabilidade financeira do projeto, pois o tempo de retorno do investimento é relativamente curto em relação à vida útil do imóvel. Ambientalmente, os usos de cisternas funcionam como tanques de detenção, mesmo que em uma pequena escala, contribuem para a diminuição do volume de água que o sistema de drenagem tem que absorver, diminuindo o impacto imediato de alagamentos quando existirem chuvas com alta intensidade. A implantação de um projeto de aproveitamento de águas pluviais serve como diferencial ambiental na apresentação de um projeto imobiliário, na composição de seu preço, na qual o custo financeiro é absorvido pela consciência ecológica/ambiental atualmente muito em evidência.
Palavras-chave: Águas Pluviais. Sistema. Reservatórios. Bacias Sanitárias. Diferencial ambiental.
ABSTRACT
The development projects that seek to facilitate the use of rainwater on devices that do not require drinking water has been treated as a necessity nowadays, due to serious supply problems on the big Brazilian cities. The aim of the course conclusion work was focused on the analysis of technical and financial viability supply system deployment toilets with rainwater in a residential building. With the local rainfall estimates, collection area rainwater, daily consumption of non-potable water per capita, sizing tanks, budgets and financial evaluation, with return forecast investments estimated at 33 months, proved the technical feasibility because the materials and the workmanship are the same used in hydraulic systems commonly used in construction, and also the financial viability of the project, because the return on investment time is relatively short in relation to the property of life. Environmentally, the cistern uses function as detention ponds, even if on a small scale, contribute to reducing the volume of water that the drainage system must absorb, preventing flooding when there are rains with high intensity. The implementation of a rainwater harvesting project serves as an environmental difference in the presentation of a real estate project, in the composition of your price, at which the financial cost is absorbed by the ecological / environmental awareness currently very much in evidence.
Keywords: Stormwater. System. Reservoirs. Sanitary basins. Differential environmental.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Ciclo das águas ... 18
Figura 2: Ciclo urbano da água ... 19
Figura 3: Planta de cobertura ... 37
Figura 4: Planta baixa área de cisternas pavimento térreo. ... 45
Figura 5: Isométrico moto bombas, bomba dosadora e filtro... 49
Figura 6: Moto bomba centrífuga BC 92 T 1. ... 51
Figura 7: Filtro tipo Carcaça ... 51
Figura 8: Elemento filtrante ... 52
Figura 9: Bomba dosadora automática de cloro ... 53
Figura 10: Isométrico dos reservatórios superiores e barrilete ... 54
Figura 11: Planta baixa barrilete ... 55
Figura 12: Válvula solenóide ... 56
Figura 13: Planta baixa cisterna e extravasor ... 57
Figura 14: Detalhe coluna AAP ... 60
Figura 15: Planta baixa Tipo... 61
Figura 16: Isométrico BWC original ... 63
Figura 17: Isométrico modificado com ramal pluvial ... 64
Figura 18: Isométrico AAP... 65
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Disponibilidade hídrica no Brasil ... 17
Quadro 2: Categorias de consumo ... 21
Quadro 3: Coeficiente de Runnof ... 25
Quadro 4: Diâmetro dos condutores ... 26
Quadro 5: Planilha de dados pluviométricos ... 35
Quadro 6: Planilha de dados pluviométricos ... 36
Quadro 7: Método de Rippl ... 40
Quadro 8: Simulação pluviosidade/demanda ... 47
Quadro 9: Altura manométrica total. ... 50
Quadro 10: Vazão de projeto ... 59
Quadro 11: Frequência de manutenção das instalações do sistema ... 67
Quadro 12: Planilha de Custos ... 73
Quadro 13: Planilha Valor Presente Líquido ... 74
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Custo financeiro da água/m³ ... 31 Tabela 2: Ábaco de vazões e pesos ... 59
LISTA DE SIGLAS
AAP Água de Aproveitamento Pluvial
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ABRH Associação Brasileira de Recursos Hídricos ANA Agência Nacional das Águas
CASAN Companhia Catarinense de Águas e Saneamento IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística INMET Instituto Nacional de Meteorologia
PVC Policloreto de Vinila VPL Valor Presente Líquido
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 14 2 OBJETIVOS ... 16 2.1OBJETIVOGERAL ... 16 2.2OBJETIVOSESPECÍFICOS ... 16 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 17 3.1ADISPONIBILIDADEDAÁGUA ... 17 3.2CICLOHIDROLÓGICO ... 18
3.3CICLOURBANODAÁGUA ... 19
3.4CATEGORIASDECONSUMO ... 20
3.5PREVISÃODECONSUMODEÁGUA... 21
3.6ÁGUASNÃOCONVENCIONAIS ... 22
3.7 SISTEMASDEUSODEÁGUASPLUVIAIS ... 23
3.8CONSTITUIÇÃODOSSISTEMAS ... 24
3.8.1 Determinação da precipitação média anual e mensal ... 24
3.8.2 Área de captação ... 25
3.8.3 Calhas e condutores verticais e horizontais ... 25
3.8.4 Cisternas e reservatórios ... 26
3.9DIMENSIONAMENTODOSRESERVATÓRIOSDOSISTEMA ... 27
3.10INSTALAÇÕESPREDIAIS ... 27
3.11QUALIDADESDAÁGUA ... 28
3.12BOMBEAMENTOS ... 28
4 METODOLOGIA ... 30
4.1LOCALDAPESQUISA ... 30
4.2QUANTIFICAÇÃODASÁGUASPLUVIAIS ... 30
4.3CONSUMO ... 31
4.4CUSTOFINANCEIRODAÁGUAPOTÁVEL ... 31
4.5NORMASREGULAMENTADORAS ... 31
4.6AVALIAÇÃODOSCUSTOSFINANCEIROS ... 33
5.1PESQUISASBIBLIOGRÁFICAS ... 34
5.2ÍNDICESPLUVIOMÉTRICOS ... 34
5.2POTENCIALHÍDRICODOLOTE ... 37
5.3 DIMENSIONAMENTO DA CISTERNA INFERIOR E RESERVATÓRIO SUPERIOR ... 39
5.4IMPLANTAÇÃODOSISTEMA ... 48
5.5MANUTENÇÃODOSISTEMA ... 66
6 AVALIAÇÃO FINANCEIRA DO PROJETO ... 68
6.1PREVISÃODECONSUMODEÁGUAPLUVIAL ... 68
6.2CUSTOFINANCEIRODAÁGUAPOTÁVEL ... 68
6.3ECONOMIAMENSALCOMOUSODASÁGUASPLUVIAIS ... 70
6.4CUSTOSDEIMPLANTAÇÃODOSISTEMA ... 72
6.5RETORNODOINVESTIMENTO ... 74
7 AVALIAÇÃO DO IMPACTO AMBIENTAL ... 76
14 1 INTRODUÇÃO
No mundo, há pessoas que sobrevivem com apenas algumas gotas de água, partes da África são exemplos, enquanto está sendo desperdiçada água potável para molhar plantas, lavar calçadas e usada em descargas nos banheiros, mesmo sofrendo com a escassez de água em muitos locais do Brasil.
Nos últimos anos, a importância dada à utilização racional da água vem aumentando. Fatores como a poluição hídrica causada principalmente pelo crescimento populacional desordenado faz com que a preocupação com o abastecimento de água potável seja um problema ambiental a ser prevenido.
Inúmeros trabalhos já constataram que, embora a água corresponda a três quartos da superfície do planeta, apenas uma parcela ínfima da mesma é potável e se encontra acessível à população. Utilizada para os mais diversos fins, desde a irrigação, a produção de energia, até o consumo humano, a água é essencial para a sobrevivência de todo ser vivo.
No Brasil, onde se encontram as maiores reservas de água doce do planeta, 12% do total mundial, enfrentam-se problemas de má distribuição e principalmente de poluição de águas superficiais.
A oferta abundante de água no estado de Santa Catarina, conforme dados do INMET, faz com que a população utilize esse recurso de forma irracional. Porém, no futuro, talvez não exista a mesma quantidade de água potável disponível. Com o aumento crescente da população, aumentam-se também as demandas, havendo problemas para abastecer a todos.
Segundo ANA, Agência Nacional das Águas, o estado de Santa Catarina tem precipitações médias anuais entre 1500 e 1900 mm. Em muitas cidades, o problema das enchentes é uma constante, e pouco se faz para reverter este cenário. Em 2008, em virtude das fortes chuvas que assolaram o estado, milhares de pessoas ficaram desabrigadas, e dezenas acabaram mortas.
Com isso, devem-se buscar meios de reduzir a demanda de água potável e, se possível, aproveitar melhor o potencial pluvial do estado. Sistemas de coleta e aproveitamento de água pluvial são um ótimo meio de consegui-lo. Indiretamente, ao desviar parte do fluxo das chuvas para cisternas, tais sistemas são uma alternativa não estrutural para evitar danos causados por enchentes.
15 Assim como em muitos artigos e trabalhos de conclusão, o presente estudo pretende avaliar o potencial de economia de água potável através do uso de água pluvial para uso doméstico. Pretende-se, além disso, encontrar a capacidade ideal de reservatórios necessários, e o tempo de retorno de investimento. Tal estimativa se faz necessária à medida que o fator econômico é um dos grandes atrativos para a adoção dessa tecnologia e consequentemente para a sustentabilidade do sistema.
16 2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Este trabalho tem por objetivo analisar a viabilidade técnica e financeira de implantação de sistema de coleta, com armazenamento e utilização de águas pluviais nas descargas das bacias sanitárias, limpeza de calçadas e rega de jardins em prédio residencial, estimando o volume de água potável a ser economizada, e colaborar com a diminuição de alagamentos decorrentes de enchentes.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a) Avaliar a viabilidade técnica de implantação do sistema.
b) Quantificar o volume de água da chuva possível de ser aproveitada.
c) Levantar os custos de implantação do sistema de coleta e aproveitamento de água pluvial no local.
17 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 A DISPONIBILIDADE DA ÁGUA
A palavra sustentabilidade, em voga hoje na nossa sociedade, reflete o pensamento comum de cientistas, ambientalistas e demais pessoas preocupadas com o nosso meio ambiente.
A utilização racional e eficiente dos recursos naturais tem sido a preocupação e o desafio em manter a qualidade de vida humana. No caso da água, fontes alternativas de recursos hídricos para uso não potável são necessárias, devido a diminuição de oferta deste recurso com boa qualidade. A poluição hídrica, devido ao crescimento acelerado urbano e industrial vem comprometendo o fornecimento da água necessária, pois a oferta não acompanha a demanda.
Segundo a Associação Brasileira de Recursos Hídricos, ABRH, a Terra possui 1,4 bilhão de Km³ de água, mas 97,5% é salgada e está nos mares e oceanos. A água doce corresponde a 2,5%, mas encontra-se em geleiras e subterrâneos (aquíferos), ou seja, de difícil acesso, e somente 0,3% é encontrada em rios e lagos, de fácil acesso. De toda água utilizada no mundo, 69% é na agricultura, 21% na indústria e apenas 10% é de uso doméstico. Cerca de 12% de água doce do planeta está no Brasil, e 74% das águas superficiais está na região amazônica, mas somente 5% da população brasileira vive nesta área, conforme Quadro 1.
O consumo per capita praticamente dobrou nos últimos 20 anos, enquanto a disponibilidade ficou três vezes menor. Uma pessoa consome em média de 150 a 200 litros de água por dia, e uma boa parcela desta água em necessidades que não dependem de uma água de boa qualidade, ou seja potável, de acordo com a Portaria Nº 2914, de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde.
Quadro 1: Disponibilidade hídrica no Brasil
Regiões do Brasil Disponibilidade hídrica População
Norte 68,50% 8,30% Nordeste 3,30% 27,80% Sudeste 6,00% 42,10% Sul 6,50% 14,40% Centro Oeste 15,70% 7,40% Total 100% 100%
18 A escassez não é mais um problema exclusivo das regiões Nordeste e Sudeste do Brasil. Problemas com as estiagens já afetam a região Sul, principalmente no Oeste, onde o clima é influenciado por fenômenos meteorológicos, sendo necessário o racionamento de água em regiões urbanas e rurais.
Na alta temporada, nas regiões litorâneas, ocorre um aumento significativo da população, dobrando e às vezes triplicando seu número, acarretando uma demanda insuficiente de água para abastecer a população.
O uso racional se faz necessário, controlando os desperdícios, utilizando fontes alternativas, como por exemplo, aproveitando águas pluviais para uso onde não é necessária a água potável, como bacias sanitárias.
3.2 CICLO HIDROLÓGICO
O ciclo das águas, Figura 1, é o movimento contínuo das águas presente nos oceanos, nos continentes, sejam superficiais ou subterrâneas, e na atmosfera.
Figura 1: Ciclo das águas
19 A energia do sol e a força da gravidade provocam a epavoração destas águas, formando nuvens e precipitando, em forma de chuva, granizo, neve e orvalho.
A água precipitada percorre por diversos caminhos, como infiltrar e percolar, sendo absorvido pelos espaços porosos dos solos, escoando pela superfície, quando a precipitação é maior que a capacidade de absorção do solo, sendo absorvida pelas plantas, evaporando e retornando à atmosfera ou congelando, formando camadas de gelo nos cumes de montanhas e geleiras.
Apesar de denominações como águas superficiais, subterrâneas e atmosférica, na realidade a água é uma só, em constante movimentação e mudando de condição, estabelecendo um ciclo constante de vida.
3.3 CICLO URBANO DA ÁGUA
O ciclo urbano da água potável, figura 2, consiste na captação, tratamento e distribuição, e após seu uso, ser tratada ou simplesmente devolvida como na maioria das vezes sem o tratamento necessário aos rios, lagos e oceanos.
Figura 2: Ciclo urbano da água
Fonte: www.aguasguariroba.com.br (22/04/15).
A alta taxa de crescimento da ocupação dos solos urbanos, e com isso o aumento da área de impermeabilização dos solos, provoca um impacto muito grande no ciclo hidrológico, quando altera substancialmente a drenagem e a
20 infiltração no solo, provocando um desequilíbrio no escoamento das águas e também problemas à saúde humana, quando ocorrem alagamentos.
Um sistema eficiente de captação e aproveitamento de águas das chuvas oferece um benefício ao sistema de drenagem, já que diminui o volume de água que seria drenada pela infraestrutura urbana, ficando boa parte retida para uso na edificação.
No Brasil, exemplos de iniciativas governamentais para diminuir a ocorrência de enchentes e alagamentos vem sendo implantados, objetivando a contenção das águas pluviais e o seu uso em demandas que não necessitem de água potável.
No município de Porto Alegre, o Decreto nº 15.371(PORTO ALEGRE, 2006) foi criado para regulamentar o controle da drenagem urbana, e a Lei nº 10.506 (PORTO ALEGRE, 2008) institui o Programa de Conservação, Uso Racional e Reaproveitamento de Águas, determinando e objetivando a promoção de medidas necessárias à conservação, à redução do desperdício e à utilização de fontes alternativas para a captação e o aproveitamento das águas nas edificações, bem como à conscientização dos usuários sobre a sua importância para a vida.
A Lei 12.526, de 2 de janeiro de 2007 da Prefeitura Municipal de São Paulo, SP, estabelece normas para a contenção de enchentes e destinação de águas pluviais, obrigando a implantação de sistema para captação e retenção de águas pluviais em lotes, edificados ou não, que tenham área impermeabilizada superior a 500 m², com o objetivo de reduzir a velocidade de escoamento das águas pluviais para as bacias hidrográficas, controlando a ocorrência de inundações e contribuindo para a redução do consumo e o uso adequado da água potável tratada.
3.4 CATEGORIAS DE CONSUMO
As categorias de consumo residenciais, conforme a CASAN, podem ser divididas em quatro categorias: residencial, comercial, industrial e pública, conforme o quadro 2:
21
Quadro 2: Categorias de consumo
Categoria de consumo Descrição
Residencial Residências unifamiliares e multifamiliares Comercial Prédios com atividades comerciais
Industrial Indústrias de produção
Pública Edifícios públicos e parques
Fonte: www.casan.com.br, (29/04/2015).
3.5 PREVISÃO DE CONSUMO DE ÁGUA
No uso interno de uma residência pode-se usar a água da chuva para diversas finalidades.
Pode-se dividir o consumo de água residencial em dois grupos, os que usam água potável, para preparar alimentos, beber e higiene pessoal, e os não potáveis, como irrigação de jardins, limpeza de calçadas e descargas em bacias sanitárias.
Especificamente no caso de uso de água pluvial, não potável, nas descargas de bacias sanitárias foi estimado em uma média de 4 descargas diárias por morador, conforme Tomaz (2003), e cada descarga tem um volume de 6 litros, perfazendo um total, na média de 24 litros de água não potável por habitante a cada dia.
O consumo per capita médio de água, definida pela NBR 5626/1998, Instalações prediais de água fria, para residências de alto padrão é de 150 a 200 litros diários.
Teremos então: 74 pessoas x 4 descargas/pessoa/dia x 6 litros/descarga x 30 dias= 53.280 litros/mês.
Para uso externo, como rega de jardins, lavação de garagem e calçadas estimaremos em 1 litro/m²/dia. Então, com uma área de calçadas e jardins de 504,60 m² e o consumo diário é de 504,6 litros/dia, totalizando 15.138 litros/mês.
22 3.6 ÁGUAS NÃO CONVENCIONAIS
Esta fonte alternativa, a água da chuva, opção para o uso em demandas que não necessitem de água potável, vem se tornando uma opção viável do ponto econômico e ambiental, contribuindo com a preservação e o desenvolvimento sustentável dos nossos recursos hídricos.
As fontes de captação usadas normalmente são as águas superficiais como rios e lagos, e as reservas subterrâneas. O alto custo de captação, tratamento e distribuição faz com que surjam interesses em aproveitar as alternativas oferecidas diretamente nos locais de consumo pela natureza.
Para a utilização da água de chuva necessita-se um controle da qualidade e a verificação da necessidade de tratamento, a fim de propiciar segurança à saúde do usuário e o não comprometimento da vida útil dos componentes do sistema de aproveitamento.
Entre os fatores que influenciam, conforme a ABRH, Associação Brasileira de Recursos Hídricos, na qualidade da água de chuva pode-se destacar:
a) Localização geográfica (áreas urbanas ou rurais); b) Proximidade do oceano;
c) Proximidade de áreas com vegetação;
d) Proximidade de áreas mineradas e indústrias; e) Condições meteorológicas;
f) Estações do ano.
A partir destes fatores, a qualidade da água de chuva pode ser caracterizada da seguinte forma: ao lavar a atmosfera, ao lavar a superfície de captação, no reservatório de acumulação e no ponto de uso.
Ao lavar a atmosfera, a chuva carrega substâncias contaminantes presentes na mesma, podendo modificar a sua qualidade inicial como, por exemplo, a ocorrência de chuvas ácidas que causam danos aos rios, lagos, vegetações e, inclusive, danos aos materiais e estruturas dos sistemas.
23 Em condições normais, o pH da água de chuva é levemente ácido, com valores variando em torno de 5,6 devido a presença do dióxido de carbono nas nuvens e durante a precipitação.
Parte da contaminação da água de chuva se dá após a passagem pela superfície de captação. Rebello (2004) aponta que entre os diversos materiais e substâncias presentes nestas superfícies, podem-se citar: fezes de aves e roedores, artrópodes e outros animais mortos em decomposição, poeira, folhas e galhos de árvores, revestimento do telhado, fibras de amianto, resíduos de tintas, entre outros que ocasionam tanto a contaminação por compostos químicos quanto por agentes patogênicos. Isso reforça a ação de eliminar-se a primeira água de chuva ou água de descarte.
A presença de sólidos em suspensão ou dissolvidos na água de chuva, em sua maioria, está associada à presença de poluentes atmosféricos, poeiras e fuligens que entram em contato com a água através da superfície de captação. Ainda segundo Rebello (2004), o parâmetro cor é determinado por uma alteração na aparência da água provocada pelos sólidos dissolvidos como ocorre, por exemplo, quando existe a decomposição da matéria orgânica no meio líquido. Já o parâmetro turbidez, pela presença de sólidos em suspensão, confere a aparência turva da água.
De acordo com Tomaz (2003), organismos patógenos podem ser encontrados na água de chuva, pois estes microrganismos, além de estar contidos nas fezes humanas e de animais, também podem estar presentes nos solos, plantas ou quaisquer efluentes que contenham matéria orgânica.
Ainda conforme Tomaz (2003), o uso de água não potável para lavagem de roupas não é recomendado, em razão parasitas como o Cryptosporidium
parvum, que necessita de filtros lentos de areia para sua eliminação.
3.7 SISTEMAS DE USO DE ÁGUAS PLUVIAIS
De acordo com Santos (2002), um sistema básico de aproveitamento das águas de chuvas consiste em uma área de coleta (telhado, lajes e pisos), dos sistemas de transporte destas águas (calhas, condutores verticais e horizontais), de
24 um reservatório de acumulação inferior, um sistema de recalque, com filtros e desinfecção automatizada, e reservatório superior com a devida rede de distribuição.
3.8 CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS
O sistema de aproveitamento de água da chuva colabora com o sistema hídrico, dimiuindo o consumo de água tratada, e também possibilita ajuda na redução das águas que escoam superficialmente e com isso diminuem as possibilidades de alagamentos.
Um sistema bem calculado para aproveitar a maior parte das águas meteóricas que caem sobre o lote fazem que este sistema seja considerado eficiente, com o dimensionamento correto de cada parte integrante do sistema.
De acordo com o manual elaborado pelo 6º Simpósio Brasileiro de Captação de Água de Chuva, realizado com o objetivo de apresentar o projeto de norma da ABNT00:001.77-001-001, de janeiro de 2007, que trata do Aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis em áreas urbanas-Diretrizes, a metodologia básica para a elaboração de projetos de captação, tratamento e uso da água da chuva apresenta as seguintes etapas:
3.8.1 Determinação da precipitação média anual e mensal
A precipitação quanto mais regular e bem distribuída ao longo do tempo, oferece uma segurança maior para obter uma boa eficiência do sistema.
Uma série histórica dos índices pluviométricos, de no mínimo 10 anos, publicados por órgão oficial, do local de implantação do projeto se faz necessário para as estimativas de volumes de reservatórios e viabilidade econômica do projeto.
A região Sul do Brasil tem uma média anual de entre 1.300 mm a 1.700 mm/ano, o que significa 1.300 a 1.700 litros de água de chuva por metro quadrado (m²).
25 3.8.2 Área de captação
Área em metros quadrados projetada na horizontal da superfície onde a água é captada. Para o dimensionamento de reservatórios de acumulação de água de chuva sempre será usada a projeção horizontal da área. Os conceitos para projetos das calhas e condutores horizontais e verticais são destinados ao dimensionamento das vazões máximas nas calhas e condutores somente.
A área de captação dos telhados e lajes da edificação, é um dos pontos principais para o dimensionamento do sistema.
O Coeficiente de Runoff, quadro 3, fator de escoamento que considera variáveis como evaporação e absorção da água pelo material empregado nos telhados e lajes impermeabilizadas, deve ser considerado nos cálculos. Recomenda-se o uso de C=0,95.
Quadro 3: Coeficiente de Runnof
Material do telhado Coeficiente de Runnof
Telhas cerâmicas 0,80 a 0,90
Telhas esmaltadas 0,90 a 0,95
Telhas corrugadas metálicas 0,80 a 0,90
Cimento amianto 0,80 a 0,90
PVC, lajes impermeabilizadas 0,90 a 0,95
Fonte: ABNT NBR 15527/2007
A eficiência do sistema de captação (η) é adotado o valor prático de η=0,90 quando não há o chamado first flush, descarte quando existem filtros e telas para a proteção das calhas e condutores.
3.8.3 Calhas e condutores verticais e horizontais
As calhas e condutores são necessários para o transporte das águas coletadas até a cisterna inferior e devem atender a ABNT NBR 10844/99 – Instalações Prediais de Águas Pluviais.
26 O dimensionamento é baseado na vazão de pico para determinado período de retorno escolhido.
O material comumente usado é o de tubos de PVC, nos condutores verticais e chapas galvanizadas nas calhas, que são resistentes à corrosão, longa durabilidade e não são afetados por mudanças de temperatura.
O cálculo de vazão de calha se dá pela equação: Q=IxA/60, sendo: Q= vazão de pico(litros/min)
I= intensidade pluviométrica (mm/h) A= área de contribuição
O período de retorno comumente adotado é de 5 anos e o de I=150mm/h para pré-dimensionamentos.
Para o cálculo dos condutores verticais, a NBR 10844/99 adota como 70 mm o diâmetro mínimo.
Área máxima de cobertura para condutores verticais circulares:
Quadro 4: Diâmetro dos condutores
Diâmetro do condutor vertical (mm) Área de telhado (m²)
50 13,60 75 42,00 100 91,00 150 275,00 Fonte: ABNT NBR 10844/99 3.8.4 Cisternas e reservatórios
Os reservatórios ou cisternas devem ser construídos em concreto, alvenaria armada, PVC, fibra de vidro ou aço inox, para o armazenamento de água, devendo haver o cuidado de haver isolamento total, para não contaminar reservatórios de água potável ou ser contaminado por infiltrações.
Devem ser considerados no projeto do reservatório, o extravasor, inspeção e segurança.
O reservatório quando alimentado de outra fonte de suprimento de água, deve possuir dispositivos que impeçam conexão cruzada.
De acordo com a ABNT NBR 5626/98, os reservatórios devem ser limpos e desinfectados no mínimo uma vez por ano, com solução de derivado clorado.
27 O volume dos reservatórios devem ser dimensionados com base em critérios técnicos e financeiros.
O volume não aproveitado de água de chuva, deve ser lançado na rede de galerias pluviais ou na via pública, através de extravasor instalado na cisterna inferior.
A água reservada deve ser protegida contra a incidência direta do calor e da luz solar, bem como de animais que possam adentrar o reservatório através da tubulaçao de extravasão.
3.9 DIMENSIONAMENTO DOS RESERVATÓRIOS DO SISTEMA
Os métodos comumente utilizados para o dimensionamento dos reservatórios, inferior e superior, de acordo com Tomaz (2003) são listados a seguir:
a) O Método de Rippl:
b) Método Prático do Professor Azevedo Neves: c) Método Prático Alemão:
d) Método Prático Inglês
Também serão observadas as fórmulas elaboradas pelas Prefeituras de São Paulo, SP (Lei das Piscininhas) e Porto Alegre, RS que tem legislaçao própria para detenção das águas das chuvas para evitar alagamentos.
3.10 INSTALAÇÕES PREDIAIS
As instalações prediais de água fria devem atender a ABNT NBR 5626/98, principalmente quanto as separações atmosféricas, os materiais utilizados, dispositivos de prevenção de refluxo, proteção contra interligação de água potável e não potável, do dimensionamento da tubulação e limpeza e desinfecção dos reservatórios, controle de ruídos e vibrações.
As tubulações de água não potável devem ser claramente diferenciadas, e diferentes sistemas de distribuição de água fria, sendo um para água potável e outra para não potável devem existir em todas as edificações, evitando a conexão cruzada e obedecendo a NBR 5626/98.
28 Os pontos de consumo, como por exemplo torneira de jardim, devem ser identificados com placa de advertência com a inscrição “água não potável” e advertência visual para pessoas que não saibam ler, e crianças.
Recomenda-se o uso de dois reservatórios, sendo um para água potável e outro para água não potável, que será usado para o aproveitamento da água da chuva.
3.11 QUALIDADES DA ÁGUA
Os padrões de qualidade do sistema da água de chuva para água não potável no ponto de uso é opção do projetista, podendo conforme a situação ser exigido filtragem e/ou cloração.
Para a desinfecção pode-se usar hipoclorito de sódio, raios ultravioleta, ozônio e outros. Em aplicações onde é necessário um residual desinfetante, de ser usado hipoclorito de sódio, devendo o cloro residual livre estar entre 0,5 mg/l e 3,0 mg/l.
No caso de uso de águas pluviais para abastecimento de bacias sanitárias e limpeza de calçadas, a água utilizada não precisa ser necessariamente potável, então usa-se a dosagem de 0,25 mg/l, para garantir um mínimo de desinfecção da água a ser utilizada.
No caso do uso da água de chuva para a lavagem de roupas, são exigidos tratamentos específicos adequados que permitam a remoção de parasitas, como por exemplo, Crypstoridium parvum. O tratamento recomendado é o de filtros lentos de areia.
Quando for usada a água de chuva clorada para irrigação de plantas, é preciso de cuidado com as espécies que não sobrevivem com o uso do cloro.
3.12 BOMBEAMENTOS
Quando necessário o bombeamento, o mesmo deve atender a ABNT NBR 12214/92.
29 Devem ser observadas as recomendações das tubulações de sucção e recalque, velocidades mínimas de sucção e seleção do conjunto motor-bomba.
Pode ser instalado, mesmo que não seja necessária a desinfecção para o uso proposto, junto a bomba centrífuga, um dosador automático de derivado clorado o qual convém ser enviado a um reservatório intermediário/superior para que haja tempo de contato mínimo de quinze (15) minutos.
30 4 METODOLOGIA
4.1 LOCAL DA PESQUISA
Para a realização deste estudo, foi aproveitado o projeto original já existente e executado pela empresa ZUL Empreendimentos Imobiliários, de um prédio residencial, denominado Jardim Azul, localizado na Rua Manoel Pedro Vieira, 113, no bairro Morro das Pedras, na região sul de Florianópolis, Santa Catarina.
O número de apartamentos é de 15 unidades, sendo 8 apartamentos com 2 dormitórios e 7 apartamentos com 3 dormitórios. Por convenção, é estipulado um número de dois habitantes por dormitório, totalizando em 74 pessoas a quantidade de moradores neste prédio.
Esta escolha foi definida pela necessidade de uma área compatível de coleta de água pluvial com o número de habitantes do local, e o consumo per capita nos aparelhos em que serão usadas as águas pluviais que serão coletadas.
O sistema de aproveitamento de águas pluviais foi adaptado ao projeto original, sendo acrescentado uma nova cisterna para reservar as águas das chuvas, um reservatório superior instalado no barrilete para a distribuição das águas reservadas e colunas de distribuição independentes que abastecerão as bacias sanitárias e as torneiras de jardim localizadas no pavimento térreo para limpeza de calçadas e irrigação dos jardins.
4.2 QUANTIFICAÇÃO DAS ÁGUAS PLUVIAIS
Inicialmente foi realizada pesquisa junto ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) buscando definir o índice de pluviosidade da região de Florianópolis SC, o qual disponibilizou a série histórica de chuva mensal compreendida entre o período de 1995 e 2013 da Estação Climatológica Principal de Florianópolis/SC, 83897, (Lat.: 27°35’00” S, Long.: 48°34’00” W), Altitude: 1,84m.
31 4.3 CONSUMO
O consumo das bacias sanitárias, do tipo “bacia acoplada”, que utilizarão estas águas pluviais, foi definido em 6 litros/descarga, de acordo com informações dos fabricantes.
Foi arbitrado em 4 descargas diárias por habitante, então temos um consumo de 24 litros/habitante/dia.
Para a limpeza de calçadas e rega de jardins, que somam uma área de 504,60 m², foi definido o consumo de 1 litro/m².
4.4 CUSTO FINANCEIRO DA ÁGUA POTÁVEL
A pesquisa referente aos custos da água fornecida pela concessionária local foi realizada junto à CASAN, Companhia Catarinense de Águas e Saneamento, de acordo com a tabela 1, que abastece o município de Florianópolis.
Tabela 1: Custo financeiro da água/m³
Até 10 m³: R$ 3,20/m³ De 11 a 25 m³: R$ 5,87/m³ De 26 a 50 m³: R$ 8,24/m³ Acima de 50 m³: R$ 9,87/m³ Tarifa de esgoto = 100% da tarifa de água.
Fonte: www.casan.com.br. (22/03/2015)
4.5 NORMAS REGULAMENTADORAS
O projeto atende as seguintes Normas Regulamentadoras da ABNT:
ABNT NBR 5626/1998 – Instalações Prediais de Água Fria, em seus itens listados a seguir:
32 5.2.1.3 “A instalação predial de água fria abastecida com água não potável deve ser totalmente independente daquela destinada ao uso da água potável, ou seja, deve-se evitar a conexão cruzada. A água não potável pode ser utilizada para limpeza de bacias sanitárias e mictórios, para combate a incêndios e para outros usos onde o requisito de potabilidade não se faça necessário. ”
[...]
5.5.5.1 “As caixas e válvulas de descarga, usualmente empregadas em bacias sanitárias, devem atender, respectivamente, as, principalmente no que se refere à vazão de regime e ao volume de descarga. ”
[...]
5.5.5.2 “De acordo com a NBR 6452, as bacias sanitárias são classificadas em três tipos segundo o volume de água consumida por descarga. Dessa forma os fabricantes devem informar a faixa de consumo para cada modelo de bacia que fabricam. Recomenda-se a escolha do tipo de menor consumo, respeitadas as limitações dadas pelos aspectos culturais. ”
ABNT NBR 15527/2007 - Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis.
ABNT NBR 15097/2011 - Aparelhos Sanitário de Material Cerâmico – Parte 1: Requisitos e métodos de ensaio.
ABNT NBR 15491/2010 - Caixas de Descarga para Limpeza de Bacias Sanitárias – Requisitos e métodos de ensaio.
ABNT NBR 9574/2008 e NBR 9575/2010 – Elaboração de projetos de impermeabilização.
ABNT NBR 6118/2004 – Projeto de estruturas de concreto.
A execução será concomitantemente com o projeto de instalações hidro sanitárias, utilizando as mesmas técnicas e os mesmos materiais empregados, como calhas, tubos e conexões de PVC e galvanizados, moto bombas, válvulas, registros, filtros, cloradores e reservatórios.
33 4.6 AVALIAÇÃO DOS CUSTOS FINANCEIROS
Foram feitos levantamentos quantitativos dos materiais hidráulicos, elétricos e estruturais necessários para a execução.
Os orçamentos financeiros foram realizados através de consulta de preços em três fornecedores distintos, sejam dos materiais e também de mão de obra.
Para verificar a viabilidade financeira do projeto, foram utilizados métodos matemáticos relacionados à Engenharia Econômica.
34 5 SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS
Para a edificação estudada foi projetado um sistema de aproveitamento de águas pluviais, adaptado ao projeto hidráulico original. Os próximos itens discorrem sobre o potencial hídrico do lote, sobre o sistema de captação, armazenagem e distribuição das águas pluviais.
5.1 PESQUISAS BIBLIOGRÁFICAS
A verificação das normas para a realização do projeto foi realizada através de pesquisas feitas junto a bibliografias conhecidas, como livros, artigos, revistas, Trabalho de Conclusão de Curso e ABNT, responsável pela publicação das Normas que referenciam tais atividades.
5.2 ÍNDICES PLUVIOMÉTRICOS
A quantificação das águas possíveis de serem aproveitadas foi possível após a definição dos índices pluviométricos da região, obtidos pelo histórico junto ao Instituto Nacional de Meteorologia, INMET.
Com os dados em mãos, foi possível estabelecer uma média mensal de chuvas (mm/m²) e a média de dias sem chuvas, para cálculo posterior de cisterna/reservatório.
De acordo com os índices disponíveis, para a cidade de Florianópolis, a média anual estimada com a pesquisa realizada é de 1.818 mm/ano. A média mensal ficou estimada em 151,53 mm/m², e a média de dias consecutivos sem chuva, em 7 dias.
Com os dados entre os anos de 1995 e 2013, apesar de não se ter os dados dos anos de 2000 e 2001(pois não nos foram enviados devido a algum problema no sistema do INMET) podemos estimar a média sem grandes alterações significantes nos resultados finais obtidos.
35
Quadro 5: Planilha de dados pluviométricos
QUANTIDADE DE CHUVA NO MÊS/ANO EM mm/m²
ANO JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1995 367,60 247,20 239,30 36,40 31,70 103,80 56,00 60,20 106,20 138,20 115,80 563,20 1996 206,80 247,70 249,70 49,70 142,60 153,80 108,90 91,60 222,90 103,30 62,30 163,70 1997 625,00 227,00 50,00 109,50 46,70 38,20 87,10 55,90 181,90 339,00 233,60 180,00 1998 305,60 183,30 135,70 155,60 72,60 79,20 90,10 226,30 255,70 147,70 131,60 114,70 1999 260,90 218,30 75,90 94,10 51,00 116,50 161,50 27,70 89,40 230,10 231,30 94,30 2002 229,90 116,40 117,20 207,40 88,00 35,80 98,80 110,60 86,50 173,80 133,60 180,80 2003 113,50 18,20 126,10 75,50 46,30 84,20 23,30 10,00 109,80 111,30 108,50 255,90 2004 375,30 196,00 207,80 127,80 204,20 92,50 83,10 28,50 127,80 134,70 130,10 260,60 2005 211,90 238,10 134,00 164,30 202,00 31,00 76,00 163,60 307,10 202,70 89,00 90,60 2006 183,20 174,20 67,80 68,10 49,20 35,20 41,40 56,50 44,00 95,90 242,40 83,70 2007 87,30 140,10 213,70 41,20 142,00 6,90 174,30 89,70 137,00 147,80 102,80 141,40 2008 354,90 436,80 243,00 207,80 71,90 68,60 8,90 60,70 230,40 286,50 614,90 304,50 2009 306,70 141,80 219,60 314,20 81,80 33,90 114,90 127,80 219,10 100,70 121,30 112,50 2010 223,00 174,10 267,20 123,50 443,00 85,40 96,20 67,00 156,40 134,00 156,30 114,70 2011 296,40 284,80 284,50 52,30 111,80 81,00 125,10 371,90 256,60 79,70 87,50 228,10 2012 353,50 73,70 110,40 80,70 118,00 140,80 162,00 60,70 64,20 107,40 103,40 86,80 2013 92,60 197,20 324,90 166,00 55,20 121,40 91,90 130,60 224,40 65,70 107,90 90,90 Média 270,24 194,99 180,40 122,01 115,18 76,95 94,09 102,31 165,85 152,85 163,08 180,38
Fonte: Adaptado de SADMET/INMET, 2015.
Como pode-se observar no quadro 5, a média mensal é de 151,53 mm/m² mensais, o que significa 151,53 litros de água ao mês por metro quadrado de área de coleta.
Também pode-se verificar que o mês de janeiro é o que tem uma média mensal maior de pluviosidade (270,24) e o mês de junho o de menor índice (76,95).
No mês de junho de 2007 teve-se a menor quantidade de chuva no período observado, com apenas 6,9 mm/m², enquanto no mês de novembro de 2008 houve um índice altíssimo de chuva, com 614,9 mm/m².
36
Quadro 6: Planilha de dados pluviométricos
DIAS CONSECUTIVOS SEM CHUVA
ANO JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1995 2 4 14 10 9 7 8 9 11 4 3 9 1996 2 2 2 7 20 10 9 11 6 5 4 3 1997 3 3 7 9 8 13 9 12 7 1 2 2 1998 2 4 6 5 13 10 5 7 3 2 5 4 1999 2 3 3 10 5 8 6 13 6 4 2 7 2002 7 4 6 3 9 8 5 5 9 4 4 5 2003 4 5 4 7 8 11 7 9 8 4 7 2 2004 2 4 4 6 8 17 4 6 9 9 6 5 2005 4 3 3 5 8 12 6 8 3 3 6 8 2006 8 4 3 8 8 5 9 14 13 5 5 5 2007 4 4 5 5 7 17 8 13 15 5 6 5 2008 2 2 3 7 23 6 14 7 5 4 1 6 2009 5 3 4 6 7 14 5 7 4 4 6 3 2010 2 8 6 8 7 8 9 24 6 6 6 2 2011 3 3 4 4 10 11 8 5 6 3 4 7 2012 6 6 10 5 9 7 6 11 9 7 4 5 2013 5 6 3 16 9 9 6 4 8 6 3 4 Média 3,7 4,0 5,1 7,1 9,9 10,2 7,3 9,7 7,5 4,5 4,4 4,8
Fonte: Adaptado de SADMET/INMET, 2015.
Pode-se estabelecer, através dos dados obtidos no quadro 6, que a média foi de sete (07) dias consecutivos sem chuva, que servirá como um dado importante para o cálculo do reservatório adequado para armazenar e abastecer o prédio com a água pluvial, sem a necessidade, ou se necessário o mínimo possível, de usar água tratada fornecida pela concessionária, neste caso a CASAN.
Com a área do lote, das áreas de telhados e lajes, foi estimada a quantidade de água disponível para ser coletada.
Os períodos de maior e menor incidência de chuvas foram observados para definir as dimensões dos reservatórios a serem construídos.
37 5.2 POTENCIAL HÍDRICO DO LOTE
A área total do lote no qual a edificação está inserida é de 1.127,22 m². A área total construída é de 2.944,45 m².
A área coberta pela construção, figura 3, em relação ao lote é de 634,39 m², perfazendo um total de 56,28% da área. A área descoberta é de 492,83 m².
38
Fonte: Adaptado de Residencial Jardim Azul pelo autor
A área de captação das águas pluviais foi definida pela soma das áreas de telhado de fibrocimento do ático, dos terraços em piso cerâmico, a área da casa de máquinas, do reservatório superior, das calhas e dos terraços, estes três últimos em laje impermeabilizada.
39 Em todas as saídas de calha, serão instalados ralos tipo “abacaxi” para evitar que folhas e demais materiais grosseiros sejam carregados para a cisterna inferior.
Todas as áreas são contabilizadas como possíveis de captação e foi calculada e definida em 550,79 m².
Considerando as chuvas médias mensais em Florianópolis e região em 151,53 mm/m², e um coeficiente de Runoff de 0.9, pode-se calcular o volume potencial da área. ∗ ∗ Á Í é 550,79 ∗ 151,53 ∗ 0.9 .
Temos então o volume potencial mensal de 75,11 m³.
5.3 DIMENSIONAMENTO DA CISTERNA INFERIOR E RESERVATÓRIO SUPERIOR
Para o dimensionamento da cisterna, que será em concreto, usaremos as seguintes alternativas:
a) O Método de Rippl:
Geralmente superdimensiona o reservatório, mas é bom usá-lo para verificar o limite superior do volume do reservatório de acumulação de águas de chuvas. Pode-se usar séries históricas mensais ou diárias:
çã Á çã
, 0
:
40 á ó ; á ; ; ó ³
No quadro 7 está a aplicação prática do Método de Rippl ao telhado com 550,79 m² e onde serão captados todos os meses 68,40 m³ de água de chuva. Foram usadas as precipitações médias mensais de janeiro a dezembro. Existem 8 colunas que são explicadas logo após.
Quadro 7: Método de Rippl
Meses Chuva média mensal (mm) Demanda constante mensal Área de captação (m²) Volume de chuva mensal (m³) Demanda - Volume chuva (col 3 - 5) Diferença acumulada da coluna 6 (+) Obs. 1 2 3 4 5 6 7 8 Jan 270,24 68,41 550,79 133,96 -65,55 E Fev 194,99 68,41 550,79 96,66 -28,25 E Mar 180,4 68,41 550,79 89,43 -21,02 E Abr 122,01 68,41 550,79 60,48 7,93 7,93 D Mai 115,18 68,41 550,79 57,10 11,31 19,24 D Jun 76,95 68,41 550,79 38,14 30,27 49,51 D Jul 94,09 68,41 550,79 46,64 21,77 71,28 D Ago 102,31 68,41 550,79 50,72 17,69 88,97 D Set 165,85 68,41 550,79 82,21 -13,80 75,17 S Out 152,85 68,41 550,79 75,77 -7,36 67,81 S Nov 163,08 68,41 550,79 80,84 -12,43 55,38 S Dez 180,38 68,41 550,79 89,42 -21,01 34,37 S Total 1818,33 820,92 901,37
Fonte: Adaptado de Tomaz (2003) pelo autor, 2015.
Vamos passar a explicar as oito colunas do quadro 7:
Coluna 1: É o período de tempo que vai de janeiro a dezembro.
41 Coluna 3: Demanda mensal que foi imposta de acordo com as necessidades. A demanda também pode ser denominada de consumo mensal e é fornecido em metros cúbicos.
O volume total da demanda ou do consumo 820,92 m3/ano deve ser menor ou igual ao volume total de chuva da coluna 5 que é 901,37 m3/ano.
Coluna 4: É a área de captação da água de chuva que é supostamente constante durante o ano. A área de captação é fornecida em metros quadrados e é a projeção do telhado sobre o terreno.
Coluna 5: Nesta coluna estão os volumes mensais disponíveis da água de chuva. É obtido multiplicando-se a coluna 2 pela coluna 4 e pelo coeficiente de Runoff de 0,90 e dividindo-se por 1000 para que o resultado do volume seja em metros cúbicos.
Assim a linha referente ao mês de janeiro é obtida: 270,24 mm x 550,79 m² x 0,90 / 1000 = 133,96 m³
O total da coluna 5 do volume de água fornecida pela chuva média de janeiro a dezembro é de 901,37 m³/ano que deverá ser maior ou igual ao volume total da demanda ou consumo que se refere a coluna 3.
Coluna 6: Nesta coluna estão as diferenças entre os volumes da demanda e os volumes de chuva mensais. Na prática significa a coluna 3 menos a coluna 5. O sinal negativo indica que há excesso de água e o sinal positivo indica que o volume de demanda, nos meses correspondentes supera o volume de água disponível.
Coluna 7: Nesta coluna estão as diferenças acumuladas da coluna 6 considerando somente os valores positivos. Para preencher esta coluna foi admitida a hipótese inicial de o reservatório estar cheio.
Os valores negativos não foram computados, pois, correspondem a meses em que há excesso de água (volume disponível superando a demanda).
Começa-se com a soma pelos valores positivos, prosseguindo até que a diferença se anule, desprezando todos os valores negativos seguintes, recomeçando a soma quando aparecer o primeiro valor positivo.
O volume máximo obtido na coluna 7 pelo Método de Rippl é de 88,97 m³. Portanto, o reservatório para regularizar a demanda constante de 68,41 m³/mês deverá ter 89 m³ de capacidade.
42 Coluna 8: O preenchimento da coluna 8 é feito usando as letras E, D e S sendo:
E = água escoando pelo extravasor; D= nível de água baixando e
S= nível de água subindo.
Desde o início supõe-se, que o reservatório está cheio e, portanto, nos meses de janeiro, fevereiro e março da coluna 6 verificamos que as diferenças são negativas e, portanto, temos que a água está escoando pelo extravasor.
Quando os valores da coluna 6 são positivos, o nível de água do reservatório está baixando e isto acontecerá no mês de abril quando o abaixamento é de 7,93 m³. Em maio de 19,24 m³. Em junho de 49,51 m³. Em julho o abaixamento é de 71,28 m³. Em setembro o abaixamento é de 75,17 m³. Em outubro o reservatório, como a coluna 6 é negativa, o volume começa a extravasar.
O volume do reservatório de 89 m³, corresponde a um suprimento de 39 dias de estiagem (1,3 meses).
Salientamos que geralmente o método de Rippl fornece valores muito elevados para os reservatórios sendo que na pratica o método mais usado é o da simulação que se faz por tentativas.
b) Método Prático do Professor Azevedo Neves: 0,042 Onde: çã é , í ; ú ; á , ; á á ó , ;
De acordo com este cálculo temos os seguintes resultados: V= 0,042 x 1.818 mm x 550,79 m² x 2 meses
V= 84.112 litros V= 84,11 m³.
c) Método Prático Inglês: 0,05
Onde:
43 á , ² ó , ; Então temos: V= 0,05 x 1.818 mm x 550,79 m² V= 50,07 m³.
d) Método Prático Alemão:
Método empírico, onde se toma o menor valor do volume do reservatório; 6% do volume anual de consumo ou 6% do valor anual de precipitação aproveitável.
V adotado é o mínimo entre o volume anual precipitado aproveitável e o volume anual de consumo numa razão de 6%.
í ; 0,6
Onde:
á á , ;
á ã á ;
á ó , ;
Volume aproveitável anualmente de água de chuva = 1.818 mm x 550,79 m² x 0,9 (Runoff)
Volume aproveitável = 901,20 m³ Demanda mensal = 68,41 m³
Demanda anual = 68,41 m³ x 12 meses = 820,92 m³ V adotado = mín (V;D) x 0,06
V adotado = mín (901,20;820,92) x 0,06 V adotado = 820,92 m³ x 0,06
V adotado = 49,25 m³.
Também serão observadas as fórmulas elaboradas pelas Prefeituras de São Paulo, SP (Lei das Piscininhas) e Porto Alegre, RS que tem legislação própria para detenção das águas das chuvas para evitar alagamentos.
Em São Paulo, SP 0,15 Onde: ó , ³; á , ; í é , 0,06 / ; çã 1 ;
44 , ∗ , ∗ , ∗ , ³ Em Porto Alegre, RS: ` 4,25 Onde: ó , ³ á , ; á , çã % ` , , , , ³
Conforme citado anteriormente, o superdimensionamento encarece os custos de construção do reservatório, então decidimos definir o volume a ser reservado, utilizando uma cisterna inferior em concreto com 17,70 m³, devidamente impermeabilizada, de acordo com as NBRs 9574 e 9575, com pintura cristalizante e verificada sua estanqueidade para evitar que a água pluvial entre em contato com a água potável, através do enchimento de cada cisterna individualmente e aguardando o prazo de três dias para a confirmação de não haver qualquer sinal de infiltração. O reservatório superior será de PVC, com 5,00 m³ de volume, totalizando um volume de 22,70 m³ de reserva possível de ser utilizada. Este volume é suficiente para garantir o abastecimento das bacias sanitárias, limpeza das calçadas e rega de jardins, por no mínimo 10 dias sem a ocorrência de chuva, desde que o reservatório esteja cheio, o que pode ocorrer com frequência nos meses de pouca pluviosidade, entre abril e agosto, demonstrado no quadro 6, e com toda a população prevista utilizando plenamente o sistema, pelo seguinte cálculo:
Onde: ó á á ç 74 24 504 Então: 2280 ,
45 O volume de cisterna estipulado atende à determinação da Prefeitura Municipal de São Paulo, a Lei das Piscininhas, que para este projeto define o volume de 4,95 m³ de volume de reservatório, para a detenção das águas das chuvas para diminuir e evitar alagamentos.
De acordo com a determinação da Prefeitura de Porto Alegre, o volume calculado é de 26,96 m.
Decidimos optar pelo dimensionamento estipulado anteriormente para a cisterna inferior, ou seja, de 17,70 m³, figura 4, mesmo que não atenda totalmente o cálculo determinado pela Prefeitura de Porto Alegre, pois o volume, neste entendimento, é o suficiente para deter temporariamente um grande volume de chuvas no local.
46
Fonte: Adaptado de residencial Jardim Azul pelo autor, 2015.
Através da simulação diária, com os dados pluviométricos obtidos junto ao INMET, verificou-se que entre os meses de abril e agosto, será necessário o uso de água potável, pois estes meses apresentam insuficiência de águas pluviais para abastecer o sistema projetado, porque os volumes dos demais meses em que apresentam altos índices pluviométricos não podem ser totalmente armazenados devido ao custo de um reservatório inferior com maiores dimensões, então foi optado por manter em 22,70 m³ o volume possível de ser reservado.
47 No quadro 8, utilizou-se a simulação diária entre a pluviosidade e demanda, os meses de junho e julho do ano de 2010, que teve um índice de 2.040 mm/m²/ano, próximo da média que é de 1.818 mm/m²/ano do período estudado, de 1995 a 2013.
Quadro 8: Simulação pluviosidade/demanda
Data mm/dia litros/dia (550,79 m²) Consumo/dia (litros) Reserva
(litros) Data mm/dia
litros/dia (550,79 m²) Consumo/dia (litros) Reserva (litros) 4/6 16,2 8923 2280 22700 25/6 0 0 2280 -1397 5/6 14,3 7876 2280 22700 26/6 0 0 2280 -2280 6/6 0 0 2280 20420 27/6 0 0 2280 -2280 7/6 0 0 2280 18140 28/6 0 0 2280 -2280 8/6 0 0 2280 15860 29/6 0 0 2280 -2280 9/6 0 0 2280 13580 30/6 0 0 2280 -2280 10/6 0 0 2280 11300 1/7 0 0 2280 -2280 11/6 3 1652 2280 10672 2/7 0 0 2280 -2280 12/6 6,8 3745 2280 12138 3/7 0 0 2280 -2280 13/6 0,1 55 2280 9913 4/7 0 0 2280 -2280 14/6 0 0 2280 7633 5/7 0 0 2280 -2280 15/6 0 0 2280 5353 6/7 0 0 2280 -2280 16/6 0 0 2280 3073 7/7 0 0 2280 -2280 17/6 0 0 2280 793 8/7 0 0 2280 -2280 18/6 3,3 1818 2280 330 9/7 0 0 2280 -2280 19/6 1,3 716 2280 -1234 10/7 0,8 441 2280 -1839 20/6 8,5 4682 2280 2402 11/7 0,1 55 2280 -2225 21/6 4,6 2534 2280 2655 12/7 0,4 220 2280 -2060 22/6 9,2 5067 2280 5443 13/7 29,2 16083 2280 13803 23/6 0 0 2280 3163 14/7 0 0 2280 11523 24/6 0 0 2280 883 15/7 0 0 2280 9243
Fonte: Adaptado de INMET pelo autor, 2015.
Pode-se observar, pela simulação entre os meses de junho e julho, uma quantidade de 19 dias, com uma sequência de 18 dias corridos sem chuva.
Nos dias 4 e 5 de junho temos o volume de reserva máximo possível (22,70 m³), com uma sequência de chuvas que garantem o abastecimento com água pluvial do sistema até o dia 18 de junho.
No dia 19 de junho, com a falta de chuva, é necessária a utilização de água potável.
48 A partir do dia 20 de junho, com novo abastecimento de águas pluviais, volta-se a utilizar as águas da chuva.
A partir do dia 29 de junho, foi utilizado água potável no sistema, em uma sequência de 18 dias, até o dia 13 de julho, que com a volta das chuvas, normaliza o abastecimento do sistema.
No ano de 2010, com a simulação feita em todo o período, foi necessária a utilização de 147 m³ de água potável devido às estiagens pontuais, que dividindo por 12 meses, totalizam uma média de 12,25 m³ mensais, dado importante para a avaliação financeira do projeto.
5.4 IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA
Definidos os volumes de reservatórios, foi projetado o sistema de bombeamento da cisterna inferior para o superior, adotando uma moto bomba centrífuga monoestágio, figura 5, modelo BC-92, da marca Schneider, com potência de 1 CV, com sucção de 1.1/4” e recalque de 1”, com vazão de 2,3 m³/h para uma altura manométrica de 30 metros.
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Figura 5: Isométrico moto bombas, bomba dosadora e filtro.
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Quadro 9: Altura manométrica total.
Sucção (diâmetro comercial): 40,00 mm
H. estático: 3,12 mm
Perdas Localizadas:
Tubulação 40mm: 3,72 m
1 Válvula de pé com crivo 40mm: 15,50 m
1 Joelho 90 graus 40mm: 2,00 Metros
1 União 40mm: 1,50 Metros
Tee de saída bilateral 40mm 4,60 Metros
Registro de gaveta aberto 1.1/4" 0,40 Metros
Total: 27,72 Metros
Perda de carga (J): 0,02 Metros
H manométrica: 3,14 Metros
Recalque (diâmetro comercial): 32,00 mm
H. estático: 22,90 m
Perdas Localizadas:
Tubulação: 31,65 m
1 Válvula de Retenção vertical: 3,80 m
1 União 32mm 0,90 m
8 Joelho 90 graus 32mm 13,50 m
2 Tee de passagem direta 1,80 m
2 Registro de Gaveta 0,60 m
Total: 52,25 m
Perda de carga unitária: 0,00 m/m
Perda de carga (J): 0,03 m H manométrica: 22,93 m H. manométrica total: 26,074 m N=Q*G*Hmt/(3600*75*n) 0,118 CV Portanto N: 1,000 CV G = 1000 Kg/m3 Q = 0,00 m3/h Hmt = 26,074 m n = 0,4 (rendimento) Quantidade: 2 BOMBAS Marca: SCHNEIDER Tipo: BC-92 T 1 Vazão da Bomba: 2,3 m³/h
Altura manométrico total: 30 metros
Tubulação de sucção: 1.1/4" (40mm)
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Fonte: Elaboração do autor, 2015.
Figura 6: Moto bomba centrífuga BC 92 T 1.
Fonte: www.schneidermotobombas (18/03/2015)
Na tubulação de recalque será instalado um filtro tipo Carcaça, figura 7, de polipropileno compacto, para reter as impurezas depositadas na cisterna inferior.
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Fonte: www.techfilter.com.br (19/03/2015)
O filtro interno, ou seja, o elemento filtrante de polipropileno, figura 8, deve ser lavado manualmente a cada trinta dias.
Figura 8: Elemento filtrante
Fonte: www.techfilter.com.br (19/03/2015)
Também na tubulação de recalque, será instalado uma bomba dosadora de cloro automática, figura 9, para a desinfecção da água a ser utilizada.
Esta bomba é acionada automaticamente em conjunto com a bomba da estação elevatória que alimenta o reservatório superior, e regulada para dosar 0,25 mg/l na tubulação de recalque, conforme portaria 518/04, do Ministério da Saúde.
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Figura 9: Bomba dosadora automática de cloro
Fonte. www.mfrural.com.br (26/03/2015)
A tubulação que alimenta as bacias sanitárias da residência será de PVC, no diâmetro de 25 mm, atendendo a ABNT NBR 5626/08, desde a coluna de abastecimento até as derivações para os pontos necessários, com os respectivos registros (gaveta) para cada banheiro.
As tubulações de abastecimento de água pluvial não poderão, em hipótese alguma serem interligadas com qualquer outra instalação hidráulica de água potável da residência.
Será instalada no reservatório superior de água pluvial uma válvula solenóide, responsável por garantir o abastecimento de água, proveniente do
54 reservatório superior de água potável, figuras 10 e 11, no caso de falta de água pluvial devido a estiagens prolongadas.
Figura 10: Isométrico dos reservatórios superiores e barrilete
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Figura 11: Planta baixa barrilete
Fonte: Adaptado de Residencial Jardim Azul pelo autor, 2015.
Esta válvula, figura 12, é acionada pela bóia de nível instalada no reservatório superior de água pluvial, liberando o abastecimento e garantindo um volume mínimo de 1 m³, ou seja, de 1000 litros, garantindo uma reserva para atender a 166 descargas nas bacias sanitárias.
56 Na tubulação que deriva do reservatório superior de água potável, será instalada uma válvula de retenção para evitar qualquer contato entre as águas pluviais e a potável.
Figura 12: Válvula solenóide
Fonte: jefferson.ind.br (07/04/2015)
No reservatório inferior, haverá uma tubulação de extravasamento, figura 13, ou seja, quando o volume pluviométrico exceder o volume disponível no reservatório inferior (cisterna), o excesso vai à rede pluvial.
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59 Do reservatório superior, o abastecimento se dará através das colunas de águas pluviais de aproveitamento (AAP), junto às colunas dos tubos de queda (TQ), de ventilação (TV) e águas pluviais (AP), localizadas nas mochetas dentro dos boxes dos banheiros.
O diâmetro das tubulações da coluna de AAP foram dimensionados, conforme quadro 10, de acordo com a tabela A.1, página 28, da NBR 5626/98, que se refere aos pesos relativos nos pontos de utilização em função do aparelho sanitário e da peça de utilização.
Quadro 10: Vazão de projeto
Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão de projeto (L/s) Peso relativo
Bacia sanitária Caixa de descarga 0,15 0,3
Torneira jardim Torneira 0,20 0,4
Adaptado de NBR 5626/98 pelo autor, 2015.
A tabela 2 apresenta o ábaco dos diâmetros de tubos de PVC rígido e vazões em função da soma dos pesos. (ARCHIBALD, p.80, 1996).
Como temos seis (06) bacias sanitárias e uma torneira de jardim na coluna com o maior número de unidades, AAP 01, definimos o diâmetro da tubulação conforme a fórmula a seguir (NBR 5626/98):
0,3 ∑
0,3 6 0,3 1 0,4
0,3 2,2 0,44 ⁄
Com a vazão de 0,44 litros por segundo, e de acordo com o ábaco da tabela 2, o diâmetro fica definido em 25 mm.
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Fonte: MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Hidráulicas – Prediais e Residenciais. 3 ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1996. p. 80.
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Fonte: Adaptado de Residencial Jardim Azul pelo autor, 2015.
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63 Destas colunas, haverá uma derivação (Tee), com um registro de gaveta que seguirá até a bacia sanitária.
Figura 16: Isométrico BWC original
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Figura 17: Isométrico modificado com ramal pluvial
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Figura 18: Isométrico AAP
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Figura 19: Detalhe bacia sanitária
Fonte: Adaptado de Residencial Jardim Azul pelo autor, 2015.
5.5 MANUTENÇÃO DO SISTEMA
A NBR 15.527 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2007, p. 3), que normatiza o aproveitamento de águas captadas em coberturas, apresenta diversas recomendações para manutenção do sistema:
4.3.6 Os reservatórios devem ser limpos e desinfetados com solução de hipoclorito de sódio, no mínimo uma vez por ano, de acordo com a ABNT NBR 5626.
[...]
4.3.9 A água de chuva reservada deve ser protegida contra a incidência da luz solar e do calor, bem como de animais que possam adentrar dentro do reservatório através da tubulação de extravasão.
[...]
5.2 Quando da utilização de produtos potencialmente nocivos à saúde humana na área de captação, o sistema deve ser desconectado, impedindo a entrada desses produtos no reservatório de água de chuva. A reconexão deve ser feita somente após a lavagem adequada, quando não haja mais risco de contaminação pelos produtos utilizados.
67 A norma também recomenda a frequência de manutenção das instalações que compõem o sistema. A frequência de manutenção de cada componente pode ser conferida no quadro 11.
As partes do sistema necessitam algum tipo de manutenção ou limpeza em intervalos diferentes. Enquanto o reservatório necessita de limpeza anual, os dispositivos de desinfeção e as bombas a norma recomenda manutenção mensal.
Quadro 11: Frequência de manutenção das instalações do sistema
Componente Frequência de manutenção
Dispositivo de descarte de detritos Inspeção mensal
Limpeza trimestral
Dispositivo de descarte do escoamento inicial Mensal
Calhas, condutores verticais e horizontais Semestral
Dispositivos de desinfecção Mensal
Bombas Mensal
Reservatório Limpeza e desinfecção anual
68 6 AVALIAÇÃO FINANCEIRA DO PROJETO
6.1 PREVISÃO DE CONSUMO DE ÁGUA PLUVIAL
O número total de habitantes, respeitando a convenção de duas (02) pessoas por dormitório, é de 74. Então o consumo de água pluvial nas bacias sanitárias foi definido em 53,28 m³ mensais, ou seja, 53.280 litros/mês, pelo seguinte cálculo: ∗ ∗ ∗ Onde: ú ú / ê ∗ ∗ ∗ .
Para uso externo, como rega de jardins, lavação de garagem e calçadas estimaremos em 1 litro/m²/dia. Então teremos um consumo de 15,14 m³ mensais, pois temos 504,60 m² de área de calçada, pelo seguinte cálculo:
∗ 1 ∗ 30
, ∗ ∗ . ,
Como estimado, temos um consumo mensal de 68,40 m³ de água não necessariamente potável, em que podemos utilizar a água proveniente das chuvas.
6.2 CUSTO FINANCEIRO DA ÁGUA POTÁVEL
Não consideramos neste objeto de estudo, a cobrança da taxa de esgoto, obrigatória nos locais onde existe a disponibilidade do serviço oferecido pela concessionária, pois neste caso, neste local, ainda não está disponível.
A cobrança da taxa de esgoto é proporcional ao valor do consumo mensal da água comprada junto à CASAN, ou seja, quando e se for oferecida a rede coletora, o custo financeiro será maior.
