Aproveitamento de águas pluviais para fins diverso: caso de estudo: complexo multiusos de Montalegre

UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO

MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

Dissertação de Mestrado

Aproveitamento de águas pluviais para fins diversos.

Caso de Estudo: Complexo Multiusos de Montalegre

Outubro, 2015

Aluno: Tiago da Silva Santos

UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO

MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

Dissertação de Mestrado

Aproveitamento de águas pluviais para fins diversos Caso de Estudo Complexo Multiusos de Montalegre

Trabalho realizado por: Tiago da Silva Santos Nº 33936

Agradecimentos

O desenvolvimento deste trabalho só foi possível com o contributo de pessoas a quem quero deixar o meu sincero agradecimento.

Em primeiro lugar gostaria de agradecer aos meus orientadores, Professor Doutor Luís Filipe Sanches Fernandes e Professor Fernando António Leal Pacheco, pela atenção, acompanhamento, disponibilidade, apoio, e sobretudo pela confiança que em mim depositaram.

Gostaria também de agradecer ao Engenheiro José Manuel Álvares Pereira, pela ajuda, atenção e disponibilidade, assim como à Câmara Municipal de Montalegre, por me disponibilizar o espaço e todas as informações relacionadas com este trabalho.

À minha família por terem apostado nos meus estudos e namorada pela compreensão, apoio e paciência demonstrada ao longo deste trabalho.

Aos meus colegas de estágio e todos os meus amigos pela ajuda e incentivo que me deram para redigir e acabar esta dissertação.

Resumo

A água é um bem essencial e indispensável a qualquer tipo de vida, assim como fundamental para manutenção de ecossistemas e o desenvolvimento das sociedades mundiais. Grande parte do nosso planeta é constituído por água, mas a maior parte não pode ser utilizada para consumo humano. Assim, este recurso deve ser protegido, preservado e utilizado de uma forma sustentável. A industrialização, a expansão urbanística, a pecuária intensiva, a agricultura e a produção de energia elétrica exigem quantidades de água crescentes. A satisfação destas necessidades põe assim, atualmente, problemas sérios à sociedade mundial porque não só são exigidas grandes quantidades, mas também há utilizações que prejudicam fortemente a qualidade da água. É neste contexto que surgem os Sistemas de Aproveitamento de Águas Pluviais (SAAP), que são uma das melhores medidas para a conservação da água e uma das alternativas para combater a sua escassez. Este trabalho incide sobre a viabilidade técnica e económica da implementação de um Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais, para fins não potáveis num Complexo Multiusos situado na vila de Montalegre. Neste estudo, prevê-se que as águas pluviais sejam recolhidas na cobertura do edifício e no pavimento exterior, o que perfaz uma área de captação de 14867,97 m2, resultando um volume anual de águas pluviais suscetível de ser aproveitado de 17035,72 m3. Este volume é cerca de 23 vezes maior que os consumos anuais (743,348 m3) o que significa que a precipitação é mais do que suficiente para a conceção do sistema. Os resultados deste estudo indicam que a execução de um reservatório de 45 m3 será capaz de reduzir o consumo de água em cerca de 91,13% a 93,40%. Para além disso, a instalação deste SAAP irá permitir uma redução em faturas de água, em cerca de 1262,56 €, a 1285,68 € por ano, sendo o retorno do investimento obtido decorridos 31 anos, aproximadamente. A título de comparação, o mesmo estudo para a Cidade de Vila Real, levaria a uma poupança anual de 2040,12 € a 2147,67€ levando a um período de retorno de 17 anos. Resumidamente, a implementação de SAAP produz reduções do consumo de água nos edifícios, que se traduzem em poupanças económicas bastante significativas e mais ainda, grandes vantagens do ponto de vista ambiental e social.

Palavras-Chave: sistemas de aproveitamento, sustentável, águas pluviais, poupanças, vantagens.

Abstract

Water is essential and indispensable to any type of life and is fundamental for the maintenance of ecosystems and the development of global societies. Our planet is principally composed of water, but most can’t be used for human consumption. Thus, this feature must be protected, preserved and used in a sustainable manner. The industrialization, urban expansion, intensive animal husbandry, agriculture and energy production require increasing amounts of water. Meeting these needs puts so currently serious problems the world society because they are not only required large quantities, but there are also uses that greatly impair water quality. In this context arise RainWater Harvesting Systems (RHS), which are one of the best measures for water conservation and an alternative to combat its scarcity. This work focuses on the technical and economic feasibility of implementing RainWater Harvesting System rainwater for non-potable purposes in a Multipurpose Complex situated in Montalegre village. In this study, it is anticipated that rainwater is collected in the building's roof and exterior flooring, which makes a 14.867,97 m2 catchment area, resulting in an annual volume of rainwater susceptible to being taken advantage of 17.035,72 m3. This volume is approximately 23 times higher than the annual consumption (743,348 m3) which means that the precipitation is more than enough for the design of the system. The results of this study indicate that the performance of a reservoir 45 m3 can reduce water consumption by about 91.13% to 93.40%. Furthermore, the installation of this system will allow a reduction in water bills in about € 1262,56 € to 1285,68 € per year, with the return of investment obtained after 31 years, approximately. For comparison, the same study in the city of Vila Real, would lead to an annual saving of 2040,12 € to 2147,67 € leading to a payback period of 17 years. The implementation of RainWater Harvesting Systems produces water consumption reductions in buildings, which translate into very significant economic savings and even more great advantages from an environmental and social point of view.

ÍNDICE

ÍNDICE ... XI ÍNDICE DE FIGURAS ... XVII ÍNDICE DE TABELAS ... XIX ÍNDICE DE ABREVIATURAS ... XXIII

1 INTRODUÇÃO ... 1

1.1 Objetivos ... 1

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 3

2.1 Água é Vida ... 3

... 3

2.2 História do Homem e da Água 2.3 A Água na Terra ... 5

2.4 Os recursos hídricos e a ação do Homem ... 7

2.5 A Água na atualidade ... 8

2.6 Utilização de SAAP no Mundo ... 9

2.6.1 África do Sul: ... 10 2.6.2 Alemanha: ... 10 2.6.3 Austrália: ... 10 2.6.4 Bangladesh: ... 11 2.6.5 Botswana: ... 11 2.6.6 Brasil: ... 11 2.6.7 China: ... 13

2.6.8 Espanha: ... 14

2.6.9 Estados Unidos da América: ... 14

2.6.10 Índia:... 15 2.6.11 Japão: ... 15 2.6.12 Jordânia: ... 16 2.6.13 Namíbia: ... 17 2.6.14 Quénia: ... 17 2.6.15 Reino Unido: ... 17 2.6.16 Singapura:... 18 2.6.17 Suécia: ... 19 2.6.18 Tailândia: ... 19 2.6.19 Uganda: ... 19

2.7 Aproveitamento de águas pluviais em Portugal ... 19

2.8 Legislação dos SAAP ... 21

2.8.1 Legislação Nacional ... 21

2.8.2 Legislação Internacional ... 21

2.9 Sistemas de Aproveitamento de Águas Pluviais ... 22

2.9.1 Superfície de captação ... 23

2.9.2 Caleira ... 23

2.9.3 Tubo de queda ... 24

2.9.5 Válvula First Flush ... 25

2.9.6 Filtro ... 25

2.9.7 Reservatório ... 29

2.9.8 Bomba hidropressora ... 33

2.9.9 Rede de água não potável ... 34

2.9.10 Rede de água potável... 34

2.9.11 Caixa de controlo ou RainWater Control ... 34

2.9.12 Rede de drenagem de águas pluviais... 35

2.9.13 Acessórios ... 35

2.10 A diversidade no aproveitamento de águas pluviais ... 37

2.11 Usos compatíveis com o aproveitamento de águas pluviais... 41

2.12 Vantagens e Desvantagens dos SAAP ... 42

2.12.1 Vantagens: ... 43

2.12.2 Desvantagens:... 43

2.13 Sistemas de tratamento para melhorar a qualidade de água ... 44

2.13.1 Filtração ... 44

2.13.2 Desinfeção ... 46

2.14 Métodos de dimensionamento de reservatórios... 47

2.14.1 Método de Rippl: ... 47

2.14.2 Método de Azevedo Neto:... 49

2.14.4 Método prático inglês: ... 50

2.14.5 Método prático australiano: ... 50

2.14.6 Método da Simulação: ... 51

2.14.7 Método Utilizado pela ANQIP ... 52

3 CASO DE ESTUDO ... 55

3.1 Objetivos ... 55

3.2 Caracterização da Área de Estudo ... 55

3.3 Metodologia ... 59

3.3.1 Dados de Precipitação ... 60

3.4 Descrição do SAAP ... 64

3.5 Dimensionamento do Reservatório ... 65

3.5.1 Dimensionamento do Reservatório – Método de Rippl ... 66

3.5.2 Dimensionamento do Reservatório – Método de Azevedo Neto... 67

3.5.3 Dimensionamento do Reservatório – Método da ANQIP ... 68

3.5.4 Dimensionamento do Reservatório – Método Prático Inglês ... 69

3.5.5 Dimensionamento do Reservatório – Método Espanhol ... 70

3.5.6 Dimensionamento do Reservatório – Método Prático Alemão ... 71

3.5.7 Dimensionamento do Reservatório – Método Australiano ... 72

3.5.8 Dimensionamento do Reservatório – Método da Simulação ... 73

3.6 Dimensionamento do Sistema de Bombagem ... 75

4 ANÁLISE DE RESULTADOS E DE SENSIBILIDADES ... 81

4.1 Dimensionamento dos reservatórios ... 81

4.1.1 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método de Rippl .. 81

4.1.2 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método de Azevedo Neto 85 4.1.3 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método ANQIP .... 85

4.1.4 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método Prático Inglês 86 4.1.5 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método Espanhol . 86 4.1.6 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método Prático Alemão 87 4.1.7 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método Australiano 87 4.1.8 Resultados do dimensionamento do reservatório pelo Método da Simulação 88 4.2 Comparação de Resultados dos vários métodos utilizados ... 90

4.3 Resultados do dimensionamento do sistema de bombagem ... 91

4.4 Traçado da Rede de Abastecimento do SAAP ... 92

4.5 Análise Económica ... 93

4.5.1 Estimativa de poupança da água potável ... 94

4.5.2 Custos do Sistema ... 95

4.5.3 Custos do reservatório de armazenamento ... 98

4.5.5 Período de Retorno do investimento ... 104

5 CONCLUSÕES ... 109

6 TRABALHOS FUTUROS ... 113

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 - Funcionamento de um Qanat (Adaptado de: www.wikipedia.org) ... 4

Figura 2 - Picota em Vilar de Perdizes ... 5

Figura 3 - Distribuição de água na Terra (Adaptado de: WBCSD, 2006) ... 6

Figura 4 - Distribuição de água doce disponível na Terra (Adaptado de: WBCSD, 2006) ... 6

Figura 5 - Evolução da população mundial (Adaptado de ONU) ... 8

Figura 6 - Fábrica automóvel São Bento do Sul (Fonte: 3PTechnik) ... 12

Figura 7 – Engenhão do Rio de Janeiro (Fonte: 3PTechnik) ... 13

Figura 8 - Tokyo Dome (Fonte:http://www.tokyo-dome.co.jp/) ... 16

Figura 9 – Aeroporto de Changi (Fonte: www.changiairport.com) ... 18

Figura 10 - Usos de água potável em Portugal (Adaptado de: Ecoágua) ... 20

Figura 11- SAAP rudimentar para rega de jardim. (Fonte: www.sustentarqui.com.br) . 22 Figura 12 - SAAP eficiente (Adaptado de: www.lnaguas.pt) ... 23

Figura 13 – Funcionamento do dispositivo First Flush (Fonte: HarvestH20, 2014) ... 25

Figura 14 - Filtro de tubo de queda (Fonte: 3P Technik) ... 26

Figura 15 - Filtros industriais (Adaptado de: 3P Technik) ... 27

Figura 16 - Filtros para vias de comunicação (Adaptado de: 3P Technik) ... 28

Figura 17 - Reservatório em argila (Fonte: Luís Graça) ... 29

Figura 18 - Reservatório em aço galvanizado (Fonte: www.genap.nl) ... 30

Figura 19 - Reservatório fechado superficial em betão armado (Fonte: www.genap.nl) 31 Figura 20 - Reservatório em PEAD (Fonte: www.goldenfibra.com) ... 32

Figura 21 - Bombas submersíveis (Fonte: www.hidraulicart.pt) ... 33

Figura 22 - Caixa de controlo (Fonte: www.giconpumps.com) ... 35

Figura 23 - Sistema de armazenamento e bombagem independente (Fonte: 3PTechnik) ... 37

Figura 24 - Aproveitamento de águas pluviais em argila (Adaptado de: Luís Graça) ... 38

Figura 25 - Campos de arroz na China (Fonte: China Foto Press) ... 39

Figura 26 - Reservatórios para água pluvial (Adaptado de: 3P Technik) ... 39

Figura 27 - SAAP com rede não pressurizada (Fonte: www.stormsaver.com) ... 40

Figura 28 - SAAP com rede pressurizada (www.stormwater.com) ... 41

Figura 29 - Filtro de areia (Fonte: Aquaflux) ... 45

Figura 30 - Filtros de carvão ativado (Fonte: www.cleanpur.pt) ... 46

Figura 31 - Localização de Montalegre (Fonte: www.maps.google.com) ... 56

Figura 32 - Localização do Complexo Multiusos (Fonte: www.maps.google.com) ... 57

Figura 33- Complexo Multiusos de Montalegre (Fonte: www.cm-montalegre.pt) ... 57

Figura 34 - Vista frontal do edifício Multiusos (Adaptado de: www.cm-montalegre.pt) ... 58

Figura 35 - Área de captação total do complexo ... 59

Figura 36 – Ábaco - caudais de cálculo em função dos caudais acumulados (Fonte: Fernandes, 2003). ... 77

Figura 37 - Comparação entre overflow e défice de água aproveitável ... 82

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 - Precipitação Média Mensal em Montalegre (Fonte: SNIRH 2014) ... 60

Tabela 2 - Utentes Mensais do Complexo Multiusos 2014 (Fonte: C.M.Montalegre) .. 61

Tabela 3 – Valores obtidos dos inquéritos efetuados ... 62

Tabela 4 - Consumos unitários e anuais por dispositivo ou utilização (Fonte: ANQIP, 2009) ... 63

Tabela 5 - Consumos Mensais do C. Multiusos (2014) ... 64

Tabela 6 - Tabela em Excel Método de Rippl ... 67

Tabela 7 - Tabela em Excel para o Método de Azevedo Neto ... 68

Tabela 8 - Tabela em Excel do Método da ANQIP ... 69

Tabela 9 - Tabela de Excel do Método Prático Inglês ... 70

Tabela 10 - Tabela em Excel do Método Espanhol ... 71

Tabela 11 - Tabela em Excel do Método Prático Inglês ... 72

Tabela 12 - Tabela em Excel do Método Australiano ... 73

Tabela 13 - Cálculo da eficiência do reservatório ... 73

Tabela 14 - Tabela em Excel do Método da Simulação ... 74

Tabela 15 - Cálculo de overflow e eficiência ... 75

Tabela 16 - Caudais mínimos nos dispositivos de utilização (Adaptado de DR 23/95 .. 76

Tabela 17 – Tabela tipo para o dimensionamento da Rede de Abastecimento ... 79

Tabela 18 – Volume do Reservatório pelo Método de Rippl ... 83

Tabela 19 - Volumes de reservatórios com eficiência acima de 90%. ... 84

Tabela 21 - Resultados do Método da ANQIP ... 85

Tabela 22 - Resultados do Método Prático Inglês ... 86

Tabela 23 - Resultados do Método Espanhol ... 86

Tabela 24 - Resultados do dimensionamento pelo Método Prático Alemão ... 87

Tabela 25 - Resultados do Método Australiano para um volume de 75 m3 ... 87

Tabela 26 - Resultado do Método Australiano para um volume de 60 m3 ... 88

Tabela 27 - Resultado do Método Australiano para um volume de 45 m3 ... 88

Tabela 28 - Resultados do Método da Simulação para um volume de 75 m3 ... 88

Tabela 29 - Resultados do Método da Simulação para um volume de 60m3 ... 89

Tabela 30 - Resultados do Método da Simulação para um volume de 45 m3 ... 89

Tabela 31 - Resultados do Método da Simulação para um volume de 30 m3 ... 89

Tabela 32 - Variação de volumes consoante o método. ... 90

Tabela 33 - Tabela de comparação da objetividade dos métodos ... 91

Tabela 34 - Caudal Acumulado de todos os dispositivos ... 91

Tabela 35 - Dimensionamento da bomba ... 92

Tabela 36 – Extrato do dimensionamento da rede de abastecimento ... 93

Tabela 37 - Resultados do dimensionamento pelas folhas de cálculo ... 93

Tabela 38 - Poupança mensal e anual de água potável ... 95

Tabela 39 - Custos da implementação do SAAP sem reservatório ... 96

Tabela 40 - Custo de execução de Reservatório 45 m3 em PEAD ... 99

Tabela 42 - Custo de execução de Reservatório 45 m3 em Betão Armado ... 100

Tabela 43 - Custo de execução de Reservatório 75 m3 em Betão Armado ... 102

Tabela 44 - Custos totais de investimento ... 103

Tabela 45 - Período de Retorno do Investimento para o Método de Rippl ... 104

Tabela 46 - Período de Retorno do Investimento para o Método Australiano ... 104

Tabela 47 - Período de Retorno do Investimento para o Método da Simulação ... 105

Tabela 48 - Tarifas de água EMAR Vila Real ... 106

Tabela 49 - Período de Retorno do Investimento para o Método de Rippl (Vila Real) 106 Tabela 50 - Período de Retorno do Investimento para o Método Australiano (Vila Real) ... 107

Tabela 51 - Período de Retorno do Investimento para o Método da Simulação (Vila Real) ... 107

ÍNDICE DE ABREVIATURAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

ANQIP – Associação Nacional para a Qualidade nas Instalações Prediais ARCSA – American Rainwater Catchment Systems Association

AVAC– Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado BASIX – Building and Suitability Index

ETA – Estações de Tratamento de Água

ETAR – Estação de Tratamento de Águas Residuais SAAP – Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais INAG – Instituto Nacional da Água

ONU – Organização das Nações Unidas PEAD – Polietileno de Alta Densidade PVC – Policloreto de Vinilo

UNEP – United Nations Environment Programme

UNESCO – Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura UNICEF – Fundo das Nações Unidas para a Infância

1 INTRODUÇÃO

“A água não é um produto comercial como outro qualquer, mas um património que deve ser protegido, defendido e tratado como tal” (DIRECTIVA 2000/60/CE DO

PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 23 de Outubro de 2000).

A água é um bem essencial e indispensável a qualquer tipo de vida, assim como fundamental para manutenção de ecossistemas e o desenvolvimento das sociedades mundiais. Grande parte do nosso planeta é constituído por água, mas a maior parte não pode ser utilizada para consumo humano. Assim, este recurso deve ser protegido, preservado e utilizado de uma forma sustentável. Na atualidade há sociedades que já atravessam uma crise no sector hídrico, como por exemplo falta de água potável, do acesso a esta e até deterioração da sua qualidade. Esta problemática deve-se a fatores como, a crescente industrialização e urbanização, a poluição, o aumento do consumo de água devido ao crescimento populacional, alterações climáticas, utilização excessiva e pouco eficiente nos sectores agrícola e industrial, entre outros. Prevê-se com o agravamento destes problemas, que no futuro a escassez aumente exponencialmente, se não forem tomadas medidas.

Atualmente, em diversas zonas do globo, tem vindo a ganhar-se consciência sobre este problema e cada vez mais têm sido propostas medidas para o combate à escassez de água, promovendo uma utilização sustentável deste recurso. É a partir desta necessidade que se chega ao conceito de Aproveitamento de Águas Pluviais. Este conceito é muito antigo pois já povos utilizavam as águas pluviais para fins diversos há mais de três mil anos, mas caiu em desuso com a evolução das redes de abastecimento e de tratamento de água.

1.1 Objetivos

A atual dissertação tem por objetivo sensibilizar os consumidores de água, a um uso sustentável da mesma. Aponta também para o estudo técnico e económico da implementação de um Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais (SAAP), para fins diversos, não potáveis, no Complexo Multiusos de Montalegre.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Água é Vida

A água é um elemento indispensável para a existência de vida na Terra. As plantas, no processo de fotossíntese, necessitam de água, sais minerais e energia solar para a transformação do dióxido de carbono em oxigénio. O oxigénio é a molécula consumida na respiração dos seres vivos, logo, foi com o aparecimento da fotossíntese na Terra que estes se puderam desenvolver.

Sabe-se também que a água é a substância que existe em maior quantidade na constituição dos seres vivos. No ser humano a água está presente em cerca de setenta por cento do peso do corpo. Em outros animais, o peso da água pode atingir noventa e oito por cento. Para além de fazer parte dos tecidos do corpo humano, a água é o dissolvente presente na corrente sanguínea que transporta as substâncias nos processos de carater fisiológico. A falta de água pode originar problemas graves e em alguns casos até a morte (INAG, 2001).

2.2 História do Homem e da Água

O ser humano mais primitivo, conhecido por australopiteco adquiriu com o tempo uma grande dependência da água. Inicialmente para lhe matar a sede, depois com o tempo, para a utilizar no fabrico de produtos, utensílios e construções que lhe eram essenciais. Também

(INAG, 2001). começaram a utilizá-la nas primeiras construções de barro

As primeiras sociedades primitivas terão escolhido para se estabelecer, as proximidades de rios. Estes disponibilizavam-lhes água e alimentos. Além disso, os cursos de água eram meios de ligação e penetração em outros territórios. As civilizações mais adiantadas da Antiguidade formaram-se nos deltas de grandes rios. Estas sociedades usavam a água essencialmente para a rega, sendo a agricultura o fator principal para o seu

(INAG, 2001). desenvolvimento

Outras civilizações desenvolvidas em regiões sem cursos de água também se desenvolveram com base na água, porém, esta terá sido captada através de esforços monumentais. Um desses casos é o caso dos qanats no Irão. Os qanats são galerias com cerca de 1,00 m de altura e 0,70 m de largura, com desenvolvidas ao longo de 70 km,

(INAG, 2001). Figura 1

utilizadas na captação de água subterrânea Na está representado o funcionamento dos qanats.

Figura 1 - Funcionamento de um Qanat (Adaptado de: www.wikipedia.org)

O Homem adotou medidas para captar e utilizar a água, e dominou os efeitos do seu excesso desde há milhares de anos. Capta a água subterrânea e a água superficial nos rios, lagos naturais e albufeiras. Estas albufeiras foram e ainda hoje são criadas por barragens diversas, que têm como objetivos principais regularizar o caudal, controlar as cheias e criar solos aptos para agricultura. Para a elevação da água construiu utensílios e máquinas hidráulicas. Um dos primeiros sistemas terá sido uma corda com um balde ligado na ponta, que passaria a ser ligado a uma roldana, por ser mais fácil puxar no sentido descendente. A picota ou cegonha ainda se encontra espalhada pelos campos do nosso país. Os sistemas de elevação de água utilizados mais tarde foram o parafuso de Arquimedes, a bomba de dois

(INAG, 2001). Figura 2 cilindros de Ctesíbio, rodas de água, noras e sarilhos Na está representada uma Picota, na aldeia de Vilar de Perdizes.

Figura 2 - Picota em Vilar de Perdizes

Já na Idade Média, com o avanço das condições sociais e económicas, as máquinas passaram a ser movidas com água ou vapor de água. O desenvolvimento científico e tecnológico originado pela revolução industrial trouxe novos materiais, equipamentos e técnicas que permitiram construir sistemas mais evoluídos e eficientes. Começou a utilizar-se ferro fundido, aço e betão, o que permitiu a criação de sistemas hidráulicos e condutas

(INAG, 2001) capazes de resistir a elevadas pressões .

2.3 A Água na Terra

O volume de água na Terra quantifica-se em 1380×1015 m3. Contudo, apesar de existir uma elevada quantidade de água na Terra, a água salgada dos oceanos perfaz 97 % deste volume, ou seja apenas podemos utilizar a quantidade equivalente à água doce, que equivale a 3 %. Desses 3% de água doce existente, 2,5% concentra-se praticamente nas zonas polares, nos glaciares e no subsolo, ou seja apenas 0,5 % da água da Terra está disponível para consumo (INAG, 2001). Na Figura 3 está representada a distribuição de água na Terra.

Figura 3 - Distribuição de água na Terra (Adaptado de: WBCSD, 2006)

Na Figura 4 está representada a distribuição de água doce disponível na Terra.

Figura 4 - Distribuição de água doce disponível na Terra (Adaptado de: WBCSD, 2006)

Embora a quantidade total de água na Terra não tenha variado, a sua distribuição tem-se alterado ao longo do tempo (INAG, 2001).

97%

2,5% 0,5%

Distribuição de água na Terra

Água Salgada Água Doce Gelada Água Doce Disponível

Distribuição de água doce disponível na

Terra

2.4 Os recursos hídricos e a ação do Homem

A água que circula ao longo do ciclo hidrológico pode ser captada e utilizada pelo Homem para várias finalidades.

Os glaciares, embora não tenham sido praticamente mobilizados com o tempo, são a principal acumulação de água doce no Mundo e estão incluídos nos recursos hídricos. No entanto a sua captação deve ser evitada, pois leva à redução de reservas que se formaram ao longo de milhares de anos.

Os recursos hídricos estão divididos em dois tipos, os potenciais e os disponíveis: Os recursos potenciais correspondem à quantidade máxima de água disponível

para se captar;

Os recursos disponíveis são naturalmente inferiores aos potenciais, pois correspondem à água que se consegue aproveitar para se utilizar.

Embora toda a água que passa numa secção de um rio constitui um recurso potencial, só uma parte se pode utilizar. Um exemplo é o excesso de água nas épocas de chuva. Este excesso leva a que grande parte da água que se escoe não possa ser utilizada. Também é de referir que a qualidade natural da água raramente é a exigida para as suas utilizações. Outro problema existente no nosso planeta é que as zonas de maior necessidade hídrica, na

maioria das vezes não coincidem com as mais ricas em recursos hídricos.

Os recursos potenciais passam a ser recursos disponíveis quando o ser humano intervém no ciclo hidrológico com meios para captar a água, para movê-la ou para melhorar a sua qualidade, permitindo a sua utilização. Estes meios consistem em sistemas de distribuição, de transporte, de captação, barragens, estações de bombagem, reservatórios e estações de tratamento.

A construção de barragens para a regularização de caudais é considerada uma das mais importantes intervenções do Homem, pois é indispensável para que se possa utilizar a água dos cursos com caudais irregulares (INAG, 2001).

2.5 A Água na atualidade

A água está presente em múltiplas atividades do ser humano, servindo ela para várias finalidades. As finalidades de maior importância são o abastecimento tanto doméstico como público, o uso industrial e agrícola, e a produção de energia elétrica. As necessidades de água foram crescendo e a era industrial trouxe a aumento do nível de vida originando um drástico crescimento da população mundial. No Erro! A origem da referência não foi

encontrada. está retratada através de uma curva, a evolução da população mundial.

Figura 5 - Evolução da população mundial (Adaptado de ONU)

A satisfação destas necessidades põe atualmente, graves problemas à sociedade mundial. Não só são exigidas grandes quantidades de água, como também há utilizações que prejudicam fortemente a sua qualidade. Quando a água é restituída aos cursos naturais sem tratamento prévio, há uma grande probabilidade de esta não poder ser utilizada e ser nociva para o meio ambiente (INAG, 2001).

Atualmente têm sido utilizados processos de reutilização e reciclagem da água, com o objetivo de diminuir os volumes de água captada. Hoje em dia há uma preocupação internacional de planeamento e de gestão dos recursos hídricos. As finalidades do planeamento e da gestão de água passam pela adesão das comunidades a estas finalidades e

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 1800 1930 1980 2000 2050 M ilh õ e s d e Hab itan te s

aos seus princípios. É assim imprescindível a consciencialização política para os problemas da água.

Exemplos de problemas que afetam a população mundial devido à falta de água são: Duas em cada cinco pessoas não dispõem de saneamento básico;

Cerca de um 748 milhões de pessoas não têm acesso à água potável;

Cerca de um terço das doenças mundiais devem-se a problemas ambientais como a contaminação da água.

Estes problemas podem aumentar com o tempo e a água pode passar de bem inesgotável a um bem escasso. Segundo algumas previsões (World Water Council), vinte e três países poderão enfrentar uma escassez absoluta de água em 2025 e cerca de cinquenta países poderão sofrer de stress hídrico.

Os recursos hídricos também sofrem com o aquecimento global. Este provoca uma maior evaporação devido ao aumento da temperatura e o degelo dos glaciares levando à subida do nível do mar, que afeta os aquíferos de água doce.

Um dos fatores de poupança de água apontado é a utilização de energias renováveis em detrimento das centrais elétricas. Estas são as grandes consumidoras de água e atualmente produzem mais de 80% da eletricidade em todo o mundo (UNESCO, 2014).

2.6 Utilização de SAAP no Mundo

Ao longo do 5º Programa de Ação em Matéria de Ambiente da União Europeia, foi abordada uma proposta de adaptação do princípio dos 3R (Reduzir, Reutilizar, Reciclar) dos resíduos para a água. É através deste princípio, que se aborda o conceito de Sistemas de Aproveitamento de Águas Pluviais, ou SAAP. A nível internacional existem vários casos de aproveitamento de água pluvial tanto em usos urbanos como rurais. Estes são alguns dos casos que estão relacionados com esta prática, cuja aplicação em Portugal ainda é escassa:

2.6.1 África do Sul:

Devido às necessidades hídricas, ao longo das zonas rurais, o governo de África do Sul achou importante o estudo e desenvolvimento de mapas de viabilidade para aproveitamento de águas pluviais, com intuito de melhorar a fiabilidade do abastecimento rural e a produtividade agrícola. Os mapas baseiam-se na sobreposição de fatores em camadas diversas, consoante a importância destas. Estes fatores são os fatores físicos, ecológicos, socio-económicos e de constrangimento. Outros estudos de viabilidade realizados são os estudos das alterações climáticas, visto haver um aumento da temperatura nas últimas décadas e uma divergência entre as pluviosidades muito maior. (Mwengue Kahinda et al., 2008).

2.6.2 Alemanha:

 Berlim:

Em Outubro de 1998 foram implementados, em Berlim, diversos sistemas de aproveitamento de água pluvial para o controlo de cheias urbanas, para a poupança de água na cidade e para melhorar o microclima. No Daimler Chrystler Potsdamer Platz, as águas pluviais incidentes na cobertura de 19 edifícios, com área total de captação de 32000 m2, são captadas e armazenadas num reservatório de 3500 m3. A água armazenada é posteriormente utilizada para descargas de autoclismos e rega de zonas verdes. No edifício Belss-Luedecke-Strasse, a água pluvial, captada em telhados com aproximadamente 7000 m2 juntamente com o escoamento das ruas, parques de estacionamento e pavimentos representando uma área de 4200 m2, é descarregada num sistema separativo pluvial e encaminhada para uma cisterna com uma capacidade de 160 m3. A água é posteriormente tratada em várias etapas e usada para descarga de autoclismos e rega de espaços verdes. O sistema assegura que no escoamento inicial sejam retirados a maioria dos poluentes existentes através do sistema separativo pluvial e lançados no sistema doméstico para o devido tratamento numa ETAR (UNEP, 2006).

2.6.3 Austrália:

 Melbourne:

Num parque público, foi instalado um tanque com a capacidade de aproximadamente 1200 m3 de forma a armazenar água pluvial suficiente para a sua própria rega. É

incentivada a instalação de sistemas de aproveitamento de água pluvial nas novas construções (Weintraub, 2008).

2.6.4 Bangladesh:

Foram instalados a partir de 1997 vários sistemas de aproveitamento de águas pluviais com tanques enterrados de fibrocimento ou de tijolo, cuja capacidade varia entre os 500 e os 3200 litros (UNEP, 2006).

2.6.5 Botswana:

Foram construídos milhares de sistemas de captação de água pluvial através de tanques e telhados em edifícios governamentais, escolas e centros de saúde (UNEP, 2006).

2.6.6 Brasil:

Existe um projeto para a construção, num período de 5 anos, de um milhão de tanques para água pluvial que vão beneficiar mais de cinco milhões de pessoas. A captação e a utilização de água pluvial integram os programas educacionais para a vida sustentável nas regiões semiáridas do Brasil (UNEP, 2006).

No estado de Santa Catarina, 62 cidades foram avaliadas no âmbito de uma potencial utilização de água pluvial, de menor qualidade, para poupança de água potável (Ghisi et al., 2006).

No mesmo estado, em São Bento do Sul, existe uma fábrica de carros com área de captação de 8000 m2 e um reservatório de 250 m3 onde a água é utilizada em banhos eletrolíticos para peças de metal. Na Figura 6 está representada essa mesma fábrica de automóveis (3P Technik, 2014).

Figura 6 - Fábrica automóvel São Bento do Sul (Fonte: 3PTechnik)

Alguns estádios construídos para o Mundial de Futebol 2014, como a Arena Beira-Rio em Porto Alegre, o Castelão em Fortaleza, a Fonte Nova em Salvador, o Engenhão do Rio de Janeiro e a Arena Pantanal em Cuiabá também têm inserido sistemas de aproveitamento de águas pluviais. Estes dois últimos utilizam, respetivamente, dois reservatórios de 450 m3 e quatro de 99 m3 para a rega do relvado. Na Figura 7 está ilustrado o estádio Engenhão do Rio de Janeiro.

Figura 7 – Engenhão do Rio de Janeiro (Fonte: 3PTechnik)

Também no Rio de Janeiro existe um projeto de aproveitamento de águas pluviais na “Cidade do Samba”, constituída por várias casas e escolas de Samba. Este projeto foi iniciado pela prefeitura do Rio de Janeiro em 2005. Tem uma área de captação de 16000 m2 e dois reservatórios com capacidade de 300 m3 cada.

Numa igreja de São Paulo, chamada “ Igreja Universal do Reino de Deus”, foi incluído um projeto semelhante aos vistos nos estádios anteriores. Está inserida numa rede de projetos que existem no Brasil com objetivo de um desenvolvimento sustentável. Tem uma área de captação de 1500 m2 e quatro reservatórios de 60 m3 cada. (3P Technik, 2014)

2.6.7 China:

 Província de Gansu:

Foi implementado pelo governo, em 1995-1996, o Projeto de Captação de Água Pluvial 121 que consiste na construção de um campo para captação de água pluvial com dois tanques de armazenamento de água e atribuição de uma parte da terra para agricultura (UNEP, 2006).

2.6.8 Espanha:

 Barcelona:

Foi realizada uma avaliação comparativa sobre o aproveitamento de águas pluviais em edifícios da área metropolitana de Barcelona. Realizou-se um estudo sobre experiência social, possível economia de água potável e custos económicos. A experiência social foi avaliada através de inquéritos, onde os inquiridos se mostraram bastante satisfeitos. Posteriormente implementou-se de uma lei local onde certos edifícios têm obrigatoriedade de utilizar captação e reutilização da água da chuva. (Domènech e Saurí, 2011)

2.6.9 Estados Unidos da América:

 Ilha do Hawai:

No National Volcano Park, têm sido construídos sistemas de aproveitamento de água pluvial para abastecer cerca de mil trabalhadores, residentes do parque, e cerca de dez mil visitantes diários. O sistema inclui um telhado com a área de 4000 m2, uma superfície de captação subterrânea com mais de 20000 m2 e tanques de armazenamento, dos quais dois tanques são reforçados em betão, com capacidade de 3800 m3 cada e dezoito tanques em madeira de 95 m3 cada. Alguns edifícios têm também o seu próprio sistema de aproveitamento. Foi construída uma estação de tratamento (ETA) para oferecer aos utilizadores do parque uma água com qualidade (UNEP, 2006).

 Ilhas Virgínias, St. Thomas:

Existem vários sistemas de aproveitamento de água pluvial que incluem telhados com uma área de 112 m2 e tanques de armazenamento com a capacidade de 45 m3.

No entanto foram feitos testes de qualidade de água que indicam que há contaminação da mesma, limitando o uso desta água a aplicações não potáveis ou implicando um tratamento prévio apropriado (UNEP, 2006).

 Carolina do Norte:

Foi realizado um estudo monitorizado de viabilidade de sistemas de aproveitamento de águas pluviais nas cidades de Kinston, Raleigh e Craven County (Jones e Hunt, 2010).

2.6.10 Índia:

 Balisana:

Os habitantes ergueram um sistema de aproveitamento de água pluvial comunitário a partir de um tanque de barro com trezentos anos de idade. A água pluvial é encaminhada do tanque para um poço de recarga. Esta é depois bombada para um reservatório onde se armazena até à sua utilização final (CSE, 2002).

2.6.11 Japão:

 Tokyo:

No estádio Tokyo, ou Tokyo Dome, é utilizada um sistema de aproveitamento de águas pluviais incidentes nas cúpulas dos estádios, com área de captação de 16000 m2, com intuito a serem posteriormente utilizadas para descargas de autoclismos e rega de espaços verdes. Em Sumida, um dos distritos de Tokyo, a arena Ryogoku Kokugikan de combate de sumo utiliza a água pluvial em grande escala para o ar condicionado e nas descargas de autoclismos. A água pluvial é captada a partir do telhado, com uma área de 8400 m2, e levada para um tanque de armazenamento subterrâneo com capacidade de 1000 m3. No Distrito de Mukojima, também em Tokyo, os moradores criaram o “Rojison”, um Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais simples e único que permite o aproveitamento das águas pluviais incidentes na cobertura dos edifícios, utilizando-as para rega de jardins, combate a incêndios e assegurando também água para usos potáveis em situações de emergência. Na Figura 8 está representado o Tokyo Dome (Zaizen et al., 1999).

Figura 8 - Tokyo Dome (Fonte:http://www.tokyo-dome.co.jp/)

 Fukuoka:

Em Fukuoka, o Fukuoka Dome tem um sistema semelhante ao do estádio Tokyo, com área de captação de 25900 m2 e um tanque de 1800 m3 de capacidade. Com este sistema, a utilização de águas pluviais consegue atender até 65% do consumo de águas não potáveis, aproveitando cerca de 75% da precipitação incidente, traduzindo-se em poupanças bastante significativas (Zaizen et al., 1999).

 Nagoya:

O Nagoya Dome tem um sistema semelhante aos estádios abordados anteriormente, onde a área de captação é de 35000 m2 e o tanque de armazenamento tem capacidade de 1500m3 que alimenta posteriormente as descargas de autoclismos e a rega de espaços verdes (Zaizen et al., 1999).

2.6.12 Jordânia:

Na Jordânia realizou-se um estudo em 12 regiões com intuito de avaliar a potencialidade do aproveitamento das águas da chuva e fornecer algumas sugestões e recomendações relativas à melhoria, tanto a nível de quantidade como de qualidade da

água da chuva captada. Desde então construíram-se cisternas de recolha de água para lidar com a grave escassez de água. Segundo o censo de 2004, existem cerca de 33229 cisternas com um volume médio de 20 m3 (Abdulla e Al-Shareef, 2009).

2.6.13 Namíbia:

Devido às condições climatéricas, a utilização de água da chuva para fins domésticos tornou-se a mais popular fonte de água na Namíbia. Apesar do seu potencial, os habitantes da Namíbia não estão habituados ao aproveitamento de água pluviais e há apenas algumas organizações envolvidas na introdução deste conceito nas comunidades rurais. A UNICEF apoiou a construção de cerca de 40 tanques de águas pluviais de fibrocimento com capacidades de 5 m3 em escolas do Norte em 1992 e 1993 (Nghipandulwa, 1993; Dyer, 1999).

2.6.14 Quénia:

Desde 1970 que existem alguns projetos, que combinados com os esforços da população e dos construtores locais, usando o seu próprio projeto indígena, são responsáveis pela construção de inúmeros tanques espalhados pelo país (UNEP, 2006).

No distrito de Laikipia, na década de 1980, a recuperação de águas pluviais foi introduzida por organizações ligadas à Igreja e foi notavelmente bem-sucedida (Hartung, 2007).

2.6.15 Reino Unido:

 Ilha das Bermudas:

Nas Bermudas os telhados têm uma característica original. São em pedra calcária, têm forma de cunha e são colocadas de maneira a formar coletores inclinados que conduzem a água pluvial para tanques de armazenamento. Os sistemas de aproveitamento de água pluvial na ilha são regulados pela Public Health Actque. Esta requer que as superfícies de captação sejam caiadas com tinta branca de látex e com pintura sem metais. Os proprietários têm o dever de manter as superfícies de captação, os tanques e as condutas em boas condições. Os telhados devem ser repintados a cada dois ou três anos e os tanques devem ser limpos no mínimo uma vez em cada seis anos (UNEP, 2006).

Foi publicado pela Building Services Research and Information Association (BSRIA), um Guia de Utilização de água não potável, nomeadamente para a água pluvial, em habitações domésticas (Environment Agency, 1999).

O Millenium Dome em Londres é um dos maiores sistemas de reutilização de água na Europa. Foi projetado para fornecer 500 m3 de água por dia, através da combinação da utilização de águas pluviais, cinzentas e subterrâneas, para descargas de autoclismos e urinóis. No entanto, a contribuição das águas pluviais é limitada a 100 m3 por dia, devido a restrições de armazenamento no local (Hills et al., 2002).

As águas pluviais provenientes da cobertura, com uma área de mais de 100.000 m2, são encaminhadas para um reservatório de 800 m3 (Villarreal e Dixon, 2005).

2.6.16 Singapura:

No aeroporto de Changi existe um sistema de aproveitamento de águas pluviais que funciona com a recolha da água proveniente das pistas de aterragem e dos espaços verdes das redondezas. Esta água é encaminhada para dois reservatórios onde um é utilizado para o controlo dos fluxos de água quando ocorrem escoamentos superficiais maiores e evitar inundações e o outro é usado para recolha do escoamento. (UNEP, 2006). Na Figura 9 está representado o aeroporto de Changi em Singapura.

2.6.17 Suécia:

Em Ringdansen, uma área residencial em Norrköping, foram estudadas possibilidades de implementação de um sistema de captação de água da chuva. Foi gerado um software para quantificar o potencial de economia de água do sistema. O desempenho do sistema de aproveitamento de águas pluviais é calculado pela eficiência de poupança de água. Aparelhos padrão e de baixo consumo de água têm sido considerados nessa avaliação de conservação da água. A área de captação é a área dos telhados de 1100 apartamentos, cerca de 27600 m2 (Villareal e Dixon, 2005).

2.6.18 Tailândia:

São utilizados sistemas com a água pluvial proveniente de telhados a ser armazenada em jarros com capacidades de cem a dois mil litros. Um exemplo prático da poupança que estes sistemas representam, é que um jarro de dois mil litros custa 17 € e pode armazenar, na estação seca, água suficiente para uma casa onde habitam seis pessoas, num máximo seis meses (UNEP, 2006).

2.6.19 Uganda:

No Vale do Oruchinga, a sul de Mbarara, a recuperação de águas da chuva provou ser uma abordagem promissora desde a sua introdução em 1993. Devido aos problemas de escassez temporária de água superficial e ausência de água subterrânea, a recolha de águas da chuva foi visto como uma possível solução (Hartung, 2007).

2.7 Aproveitamento de águas pluviais em Portugal

Em Portugal já existe uma entidade certificada que guia e ajuda na instalação de sistemas de aproveitamento de águas pluviais – ANQIP. A ANQIP, Associação Nacional para a Qualidade de Instalações Prediais, é uma associação sem fins lucrativos, que tem como objetivos gerais a promoção e garantia da qualidade e eficiência nas instalações prediais. Dá particular importância às questões de sustentabilidade, pela importância que têm no contexto da qualidade e conforto na habitação e pelos problemas que geralmente lhes estão associados.

Em Portugal são consumidos em média 154 litros de água por dia por pessoa e este consumo está retratado na Figura 10 representada de seguida:

Figura 10 - Usos de água potável em Portugal (Adaptado de: Ecoágua)

Neste consumo diário, o uso de águas pluviais permite poupar água potável nos autoclismos, máquina de lavar roupa e usos exteriores. Conforme os valores apresentados a poupança pode ser de até 46% de água potável consumida diariamente. Com base na média de 154 litros consumidos diariamente por pessoa, esta poupança é de até 71 litros diários por pessoa. Para o exemplo de um agregado familiar constituído por 4 pessoas, a poupança pode atingir 284 litros diários, 8520 litros mensais e 102240 litros anuais. Esta poupança pode refletir-se diretamente a nível económico, mas também pode levar à diminuição dos caudais e respetivos custos de tratamento nas ETAR. O aproveitamento de água pluvial contribui assim para o uso sustentável da água e a preservação dos recursos hídricos.

Embora haja uma evolução de pesquisa e controlo, com guias concretos e objetivos, ainda é pouco usual este conceito no nosso país. Contudo já se encontram diversos projetos, e sistemas de aproveitamento de águas pluviais instalados em várias zonas do país. Alguns exemplos de SAAP nacionais existem em Albufeira (Blaser, 2008), Amadora (Bertolo, 2006), Amendoeira (Bertolo, 2006), Amora (Bertolo, 2006), no Hotel Terceira Mar em Angra do Heroísmo, Hotel (TMH, 2003), em Aveiro (Pereira et al., 2006), no Cartaxo (O Mirante online, 2007), na Torre de Controlo do Aeródromo de Castelo Branco

28% 32% 16% 8% 2% 10% 4%

Usos domésticos de água potável em Portugal

(Bertolo, 2006), em Leça do Balio (Bertolo, 2006), Lisboa (CML, 2006), em Mirandela (Fernandes et al., 2015), no Millenium BCP TagusPark em Porto Salvo (Millenium BCP, 2007), no Centro Comercial “8ª Avenida” em S. João da Madeira (Sonae Sierra, 2007), no Seixal (Bertolo, 2006) e Serpa (Bertolo, 2006).

2.8 Legislação dos SAAP

2.8.1 Legislação Nacional

O DR 23/95 é o Decreto Regulamentar onde é definido pela primeira vez, o conceito de águas pluviais. Este Decreto Regulamentar refere: “As águas residuais pluviais, ou

simplesmente águas pluviais, resultam da precipitação atmosférica caída diretamente no local ou em bacias limítrofes contribuintes e apresentam geralmente menores quantidades de matéria poluente, particularmente de origem orgânica” e “consideram-se equiparadas a águas pluviais as provenientes de regas de jardins e espaços verdes, de lavagem de arruamentos, passeios, pátios e parques de estacionamento, normalmente recolhidas por

sarjetas, sumidouros e ralos.”.

Em Portugal, não existe nenhuma legislação que regulamente a utilização de águas pluviais, como uma fonte alternativa à água do abastecimento público. Desde a aprovação do DR 23/95, não há evolução no conceito das águas pluviais e estas continuam a ser tratadas como águas residuais, tal como aprovado pelo decreto.

Devido à inexistência, em Portugal, de legislação no que se refere à implementação de SAAP, a Associação Nacional para a Qualidade nas Instalações Prediais (ANQIP) desenvolveu duas Especificações Técnicas, a ETA 0701 e ETA 0702. Estas consistem num conjunto de critérios, diretrizes, regras e procedimentos a adotar para a implementação de SAAP para fins não potáveis em edifícios. A ETA 0701 estabelece critérios técnicos para a implementação de um SAAP em edifícios, para fins não potáveis. A ETA 0702 estabelece condições para a Certificação do SAAP, executado de acordo com a ETA 0701. No entanto estas especificações técnicas não são de carácter obrigatório, uma vez que não são de cariz regulamentar, mas é aconselhável o seu uso (ANQIP, 2009).

2.8.2 Legislação Internacional

Atualmente em todo o Mundo estão a ser desenvolvidos incentivos e regulamentações, que visam o uso de águas pluviais para consumo doméstico (Domènech e Saurí, 2011).

Alguns países nomeadamente já têm normas e leis em vigor, tais como a Alemanha com a norma DIN 1989 (FBR, 2002; Lawson et al., 2009), a Austrália (Australian Government, 2008; Government of South Australia, 2014; Internacional Water-Harvesting and Related Financial Incentives, 2014), o Brasil com a norma NBR 15.527/07 (ABNT, 2007), a Espanha com a Lei Municpal de Sant Cugat del Vallès (Ordenança Municipal per a l’Estaltvi d’aigua, 1 d’abril de 2008; Domènech e Saurí, 2011) e o Decreto 262/2007 (Decreto 262/2007), os Estados Unidos da América com o Projeto de Lei SB2549 e o Regulamento HB 3391 (Brown et al., 2005; NCSL, 2013; HarvesH2o, 2014), e o Reino Unido com a norma BS 8515:2009 (BSI Group, 2009).

2.9 Sistemas de Aproveitamento de Águas Pluviais

Existem vários tipos de sistemas de aproveitamento de águas pluviais, desde os mais rudimentares até aos mais elaborados. Os mais rudimentares são aqueles onde há uma captação de água da chuva numa superfície impermeável, seguida do seu encaminhamento para um reservatório e o seu posterior uso, normalmente para rega. Na Figura 11 está representado um sistema rudimentar de aproveitamento de águas pluviais para rega.

Os mais elaborados são aqueles que englobam processos específicos de maior rigor (filtragem, bombagem, entre outros), tornando-os sistemas mais eficientes e podendo satisfazer as descargas de urinóis e autoclismos, rega e até máquinas de lavar roupa. Na Figura 12 está ilustrado o funcionamento de um sistema eficiente.

Figura 12 - SAAP eficiente (Adaptado de: www.lnaguas.pt)

Estes SAAP são constituídos, de montante para jusante, por:

2.9.1 Superfície de captação

É a superfície impermeável, onde há o primeiro contacto da chuva, e respetivo escoamento. Quanto maior for a sua área, maior é o aproveitamento de água. Normalmente é o telhado dos edifícios mas podem ser também superfícies como pátios ou estacionamentos, desde que sejam impermeáveis;

2.9.2 Caleira

É o canal que recebe o escoamento direto da superfície de captação e o envia para o tubo de queda ou diretamente para o reservatório, conforme o tipo de SAAP. Existem vários tipos de caleiras, nomeadamente em vários tipos de material, tais como metais onde

se incluem zinco, alumínio, aço ou inox, os de PVC, de fibrocimento e até as de betão ou alvenaria de pedra.

2.9.3 Tubo de queda

É o canal vertical de secção fechada que encaminha a água para as ligações seguintes. Há uma diversidade de materiais que os constituem, tais como metais onde se incluem zinco, alumínio, aço ou inox, os de PVC e até em betão.)

2.9.4 Caixa First Flush (Descarga Inicial)

Os dispositivos de rejeição do first flush ou descarga inicial, são dispositivos que permitem a rejeição do primeiro escoamento de águas pluviais gerado pela precipitação. Estes sistemas são uma medida simples e eficaz para impedir a entrada da água da chuva contaminada no reservatório, e por em risco a qualidade da mesma. Estes dispositivos são de fácil instalação, operam automaticamente e estão disponíveis em vários tamanhos, para se adequarem a diversas situações. Para além disso estes sistemas reduzem a manutenção necessária no reservatório (Helmreich e Horn, 2009). Segundo a especificação técnica portuguesa (ANQIP, 2009), o volume a desviar poderá ser determinando com base no tempo ou com base na área de cobertura e altura de precipitação pré-estabelecida, que pode variar entre 0,5 e 8,5 mm, dependendo das condições locais. Geralmente utiliza-se a altura de 2 mm quando há ausência de dados ou estudos locais. De acordo com a referida especificação técnica, o volume de águas pluviais a desviar poderá ser calculado pela equação seguinte:

Vd = P × A [1]

Onde,

Vd - Volume a desviar (litros)

P- Altura de precipitação admitida para o first flush (geralmente 2mm) A – Área de captação (m2)

Quando é utilizado o tempo, deverá ser desviado um volume mínimo correspondente aos primeiros 10 minutos de precipitação, podendo adotar-se um valor inferior, desde que o intervalo de precipitação não exceda quatro dias (ANQIP, 2009). Existem no mercado

vários modelos para a rejeição do first flush. Na Figura 13 está ilustrado o funcionamento de uma caixa first flush.

Figura 13 – Funcionamento do dispositivo First Flush (Fonte: HarvestH20, 2014)

2.9.5 Válvula First Flush

É uma válvula que se situa no encaminhamento das águas poluídas vindas da caixa first flush, e que, ligada diretamente à caixa de controlo, regula a quantidade desta água a expulsar.

2.9.6 Filtro

A água pluvial contém partículas sólidas e é indispensável a sua filtração. É então passada por um filtro que retira a maior parte das partículas sólidas da água. Existe uma variedade extensa de filtros, mas consoante a área de captação assim são os tamanhos e tipos destes elementos. Os mais básicos podem ser redes metálicas utilizadas nas caleiras ou tubos de queda. Há depois os mais eficientes que se podem colocar nos tubos de queda, os que se situam a montante do reservatório e os que estão inseridos dentro do reservatório. Há também os de carácter industrial e os específicos para vias de comunicação. Dentro de cada um destes tipos de filtros, há algumas diferenças, nomeadamente no que toca à sua eficiência, tamanho e caudais debitados, como podemos ver nos exemplos seguintes:

Filtro para instalação na parte inferior do tubo de queda. É fácil de controlar, devido à sua posição de instalação. Não é necessário entrar nos reservatórios, conforme é exigido quando os filtros são instalados dentro destes. Para limpeza basta retirar a unidade de filtro para fora, e escovar removendo todo o lixo. A capacidade é equivalente a áreas de telhado até 70 m² e tem um caudal de até 2 m3 de água limpa por hora. A água limpa pode ser usada em máquinas de lavar, descargas sanitárias e rega de jardins (3P Technik, 2014). Na Figura 14 está representado um filtro para tubo de queda.

Figura 14 - Filtro de tubo de queda (Fonte: 3P Technik)

 Filtro situado a montante do reservatório:

Filtro para instalação direta antes do reservatório, com tubo de extensão e tampa de bloqueio. Funciona com duas etapas de limpeza, ou seja, com alto nível de eficiência de filtragem, independente da taxa de fluxo. Tem capacidade para áreas de telhado até 350 m

²

e tem um caudal de até 5,4 m

³

 Filtro inserido no reservatório:

É usado onde há pouco espaço pois não á diferença de altura entre a entrada e a saída. Tem uma fácil e baixa manutenção, dependendo da acumulação de impurezas. Capacidade para áreas de captação de até 150 m

²

 Filtro industrial:

Todos os filtros acima referidos são filtros utilizados com fins de carácter doméstico. Para fins de carácter industrial existem filtros de maiores tamanhos, capacidades e resistências. Na Figura 15 estão representados filtros industriais com ligas de metal.

Figura 15 - Filtros industriais (Adaptado de: 3P Technik)

Estes filtros necessitam de uma câmara estrutural de instalação com diâmetros entre os 2000 mm e 2,500 mm. A capacidade de captação é de uma área de até 3933 m

²

³

O filtro deve ser limpo, dependendo das impurezas armazenadas, 1 ou 2 vezes por ano. A água limpa pode ser usada em máquinas de lavar, máquinas industriais, descargas sanitárias e rega de jardins (3P Technik, 2014).

 Filtros para áreas de poluição contínua ou vias de comunicação:

Existem filtros que conseguem uma filtração contínua de impurezas e óleos, provenientes de áreas que são constantemente poluídas, tais como as vias de comunicação. Estes filtros têm capacidade de filtração superior e recebem caudais elevados. Na Figura 16 estão representados filtros para vias de comunicação.

Figura 16 - Filtros para vias de comunicação (Adaptado de: 3P Technik)

São chamados filtros de rua devido ao espaço necessário para o tratamento de águas pluviais ser significativamente reduzido e serem colocados tratamentos locais. As possibilidades de tratamento são substâncias específicas até 80% e óleo até 95%, com uma capacidade de até 650 m

²

Todos os filtros referidos têm de ter um acesso fácil pois a sua manutenção é essencial para a eficiência do sistema. Estes filtros têm também uma ligação à rede de drenagem, para onde se encaminham as impurezas e sendo utilizada esta ligação também quando o sistema está em overflow, ou seja, não há capacidade para armazenamento de mais água.

2.9.7 Reservatório

Após a filtração da água, esta é armazenada num reservatório. O reservatório tem também uma ligação à rede de drenagem por causa de overflow, tem uma sonda de nível ligada à caixa de controlo e uma ligação para a rede de abastecimento de água não potável. Em alguns reservatórios há uma ligação de entrada para a água potável da rede pública para o caso de falha de água pluvial. Noutros casos, esta rede é paralela à não potável e vai diretamente aos aparelhos. Estes reservatórios podem ser de vários materiais e de vários tipos. Os reservatórios mais antigos mas ainda hoje utilizados em países subdesenvolvidos são reservatórios de terra batida ou argila e de madeira. Na Figura 17 está representada a construção de um reservatório em argila.

Figura 17 - Reservatório em argila (Fonte: Luís Graça)

Atualmente os mais utilizados são em betão armado, em PEAD (Polietileno de Alta Densidade), em PVC, em fibra de vidro e metálicos. Conforme as utilizações e necessidades assim são os reservatórios. Existem reservatórios abertos, onde a água está

em contacto direto com a atmosfera, e reservatórios fechados. Na Figura 18 está representado um reservatório em aço galvanizado

Figura 18 - Reservatório em aço galvanizado (Fonte: www.genap.nl)

Os Reservatórios em Aço Galvanizado são instalados à superfície e são uma excelente solução para a rega de jardins ou para sistemas potáveis. Para sistemas potáveis devem ser colocados revestimentos no interior do reservatório e estes devem ser fechados. Estes reservatórios estão disponíveis em vários tamanhos, são leves e fáceis de transportar. Uma das desvantagens da sua utilização é a possibilidade de corrosão. Normalmente, estes reservatórios são mergulhados em zinco de forma a aumentar a sua resistência à corrosão. A pintura é outra solução que permite aumentar a vida útil destes reservatórios (Brown et al., 2005).

Estes podem ser reservatórios abertos como mostra a Figura 18, mas geralmente os mais utilizados são os reservatórios fechados.

Os reservatórios fechados podem ser aéreos ou superficiais e subterrâneos ou enterrados. Os reservatórios superficiais servem principalmente para rega. É habitual verem-se reservatórios destes em grandes campos de cultivo, no entanto o material utilizado, na maior parte das vezes, é o betão armado. Na Figura 19 está retratado um reservatório superficial, fechado, em betão armado.

Figura 19 - Reservatório fechado superficial em betão armado (Fonte: www.genap.nl)

Os Reservatórios em betão armado podem ser enterrados ou superficiais, no entanto, os primeiros são mais comuns e vantajosos, uma vez que permitem volumes de armazenamento maiores e não ocupam espaço acima do solo. Estes reservatórios são normalmente construídos no local ou em blocos de betão pré-fabricado, tipo manilhas ou anéis de betão. Segundo Bertolo, 2006, os reservatórios em betão armado construídos no sítio são os mais competitivos para volumes superiores a 2,5 m3. As características principais deste tipo de material são a sua robustez e longa duração. Contudo, apesar do Betão ser um material estável e duradouro é suscetível de fissurar, podendo originar fugas de água. Estas fugas podem ser facilmente reparadas, tendo no entanto o reservatório de ser esvaziado para fazer a sua reparação. Para sistemas potáveis, é essencial que o interior do tanque seja rebocado com um material de alta qualidade aprovado para utilização potável (Brown et al., 2005; Bertolo, 2006).

Os reservatórios superficiais devem ser opacos, isolados e protegidos, para minimizar potenciais problemas de congelamento, aquecimento e crescimento de algas. Têm a vantagem de possibilitar alguns usos sem a necessidade de bombagem, tais como a lavagem de pavimentos e rega (BSI Group, 2009).

No entanto, quando nos localizamos em ambientes urbanos, o aproveitamento do espaço deve ser rigoroso, por isso são mais utilizados os reservatórios subterrâneos e de menores dimensões. Segundo a especificação técnica Portuguesa ETA 0701, é recomendada a instalação de reservatórios subterrâneos em locais de baixa temperatura, quando se

pretenda localizar o reservatório no exterior. Desta forma, previne-se o congelamento da água armazenada, uma vez que se aproveita a proteção geotérmica do solo (ANQIP, 2009).

Existem reservatórios em fibra de vidro e podem ser instalados à superfície, enterrados ou colocados no interior dos edifícios e estão disponíveis comercialmente numa vasta gama de dimensões, formas e cores. Estes reservatórios possuem uma elevada durabilidade, são leves, fáceis de transportar e são adequados para o armazenamento de água para fins potáveis (Bertolo, 2006).

Estes reservatórios são de fácil reparação e resistentes às intempéries, todavia o seu custo é relativamente alto, sendo preferível utilizar reservatórios em Polietileno de Alta Densidade (Brown et al., 2005). Na Figura 20 está representado um reservatório em PEAD.

Figura 20 - Reservatório em PEAD (Fonte: www.goldenfibra.com)

Os reservatórios em PEAD podem ser instalados à superfície, enterrados ou colocados no interior dos edifícios e estão disponíveis comercialmente numa vasta gama de dimensões, formas e cores. Estes reservatórios são compactos, no entanto apresentam grande capacidade de armazenamento (Helmreich e Horn, 2009). Contêm uma superfície interior lisa que facilita as operações de manutenção e reparação, sendo que as ações de reparação de fugas podem ser realizadas facilmente, utilizando o calor para derreter o plástico e moldar conforme o necessário. Uma das desvantagens da utilização de

reservatórios em polietileno é que os mesmos são degradáveis através da radiação UV (Bertolo, 2006).

Qualquer reservatório necessita, tal como os filtros, uma manutenção e limpeza a cada 1 ou 2 anos consoante a sua utilização. Esta condição implica que os reservatórios de maiores dimensões tenham um acesso para facilitar a manutenção e podendo ser repartidos em células. A comunicação entre células deve ser equipada com válvulas de seccionamento. Este sistema tem a vantagem de o SAAP continuar operacional mesmo que seja necessário efetuar qualquer tipo de manutenção ou reparação nos reservatórios (ANQIP, 2009).

2.9.8 Bomba hidropressora

A jusante do reservatório, é necessário uma bomba para garantir a pressão necessária na rede, visto que a maioria dos reservatórios estão a cotas inferiores à própria rede. Alguns reservatórios já têm a bomba incluída que é do tipo submersível. No caso de bombas submersíveis deve ser garantido um nível mínimo de água acima da bomba de forma a evitar danos por aspiração de ar, detritos e sedimentos. Para além disso a bomba deve ser removível de forma a permitir a manutenção (BSI Group, 2009). Na Figura 21 estão representadas bombas submersíveis com vários tamanhos e potências.

Figura 21 - Bombas submersíveis (Fonte: www.hidraulicart.pt)

Outros sistemas funcionam com uma bomba independente do reservatório. Quando o sistema de bombagem é instalado no exterior do reservatório deve respeitar os níveis de