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UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ
ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E AMBIENTAIS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTUDO PARA VIABILIZAR A IMPLANTAÇÃO DE
SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE BAIXO CUSTO EM UMA
ESCOLA PÚBLICA
Rosana Comel Engelmann
Chapecó
Junho/ 2010
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ROSANA COMEL ENGELMANN
ESTUDO PARA VIABILIZAR A IMPLANTAÇÃO DE
SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE BAIXO CUSTO EM ESCOLA
PÚBLICA
Trabalho de Monografia II apresentado ao Curso de Engenharia
Civil da Universidade Comunitária Regional de Chapecó, como
parte dos requisitos para obtenção do grau de bacharel em
Engenharia Civil.
Chapecó
Junho 2010
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Dedico este trabalho aos meus pais, Pedro e Soeli, a minha
irmã Cristina e ao meu amigo e marido Eliseu.
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AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pela força e pela fé, por tudo de bom e também pelos
fracassos, com os quais aprendi e cresci.
Agradeço a Secretaria da Educação e a Câmara de Vereadores de Águas de Chapecó que
possibilitaram a minha total dedicação aos meus estudos para alcançar os meus objetivos de
estudo.
Agradeço a Prof. Andrea Menegotto, orientadora deste trabalho pelo apoio e dedicação.
Agradeço a Cládis Dalla Rosa e a Moacir Chiarello, que ajudaram a viabilizar meus estudos.
Se as coisas são inatingíveis... ora!
Não é motivo para não querê-las...
Que tristes os caminhos, se não fora
A presença distante das estrelas!
Mário Quintana
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RESUMO
ENGELMANN, R.C. Estudo para Viabilizar a Implantação de Sistemas Sustentáveis de
Baixo Custo em uma Escola Pública . 2010. Trabalho de Monografia II – Curso de
Engenharia Civil, Universidade Comunitária da Região de Chapecó, UNOCHAPECO,
Chapecó, 2010.
A questão ambiental emergiu depois da Segunda Guerra Mundial no final do século XIX e
pela primeira vez a humanidade percebeu que os recursos naturais são finitos e que o uso
incorreto pode representar o fim da própria existência. A progressiva consciência sobre a
sustentabilidade na utilização dos recursos está introduzindo uma nova forma de projetar,
voltada à sistemas mais sustentáveis. Nesta linha de pesquisa é importante destacar o sistema
de captação e aproveitamento da água da chuva e o aquecimento solar. O presente trabalho
tem como objetivo possibilitar a implantação de sistemas sustentáveis com baixo custo em
uma instituição municipal de ensino de Águas de Chapecó, através da implantação e avaliação
de um sistema de aquecimento solar alternativo e do dimensionamento de um sistema de
captação e aproveitamento de água pluvial que atende pontos de consumo não potáveis.
Ambos baseados na estrutura da escola e no clima da região, procurando adaptá-los com as
necessidades da escola visando sempre baixo custo. O sistema de aquecimento solar
apresentou um aumento médio de 22,9% da temperatura da água no outono com um
investimento de aproximadamente R$ 500,00. O sistema de captação e aproveitamento de
águas pluviais foi dimensionado para funcionar sem bombeamento, e exige um investimento
de R$ 1600,00 para o reservatório, mais a estrutura para suporte do reservatório e tubulações,
conexões para a captação e distribuição da água. Um investimento baixo se comparado a
sistemas convencionais, como por exemplo, os sistemas com bombeamento. Pretende-se
assim, proporcionar a proximidade da sociedade com as práticas sustentáveis, para difundir a
idéia de sustentabilidade e preservação ambiental, e evidenciando o custo de implantação e os
respectivos benefícios, almeja-se despertar o interesse da sociedade (órgãos municipais e
usuários da escola) para adoção dessas idéias.
Palavras-chave: sustentabilidade; sistema de captação e aproveitamento da água da chuva;
sistema de aquecimento solar, baixo custo, economia.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Fontes de energia...............................................................................................
Figura 2: Sistema para a retirada de materiais grosseiros.................................................
Figura 3: Etapas de um sistema de aquecimento solar......................................................
Figura 4: Coletor com circulação natural (termos sifão) circuito aberto..........................
Figura 5: Confecção do gabarito para corte do pet...........................................................
Figura 6: Processo de corte e dobra das embalagens longa vida......................................
Figura 7: Montagem dos tubos de distanciamento com as conexões T............................
Figura 8: Esquema de montagem do coletor solar............................................................
Figura 9: Coletor pronto....................................................................................................
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Figura 10: Esquema de funcionamento de um sistema convencional de aquecimento
solar por termo sifão..........................................................................................................
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Figura 11: Foto da fachada frontal da escola....................................................................
Figura 12: Gráfico consumo mensal da escola..................................................................
Figura 13: Gráfico de precipitação média mensal entre os anos de 1969 a 2007.............
Figura 14: Gráfico de precipitações no mês de março......................................................
Figura 15: Esquema do condutor vertical.........................................................................
Figura 16: Sistema de distribuição horizontal externo.....................................................
Figura 17: Sistema de distribuição vertical externo..........................................................
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Figura 18: Planta baixa da cobertura da escola com indicação do ponto de consumo e
do local de instalação do coletor solar..............................................................................
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Figura 19: Gabarito para o corte das garrafas pet.............................................................
Figura 20: Colunas ligadas por conexões T......................................................................
Figura 21: Dobradura das embalagens longa vida............................................................
Figura 22: Montagem do painel com 12 colunas..............................................................
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Figura 23: Fixação das colunas e dos litros descartáveis com fita de auto fusão..............
Figura 24: Fixação do painel sobre tubos de 50mm..........................................................
Figura 25: Foto da cobertura escolhida para a instalação do coletor................................
Figura 26: Corte esquemático com distâncias verticais....................................................
Figura 27: Foto do reservatório com bóia e adaptador......................................................
Figura 28: Foto do reservatório com entradas e saídas.....................................................
Figura 29: Foto da escola com o sistema já instalado.......................................................
Figura 30: Gráfico de valores médios diários das temperaturas da água..........................
Figura 31: Gráfico de ganho de calor percentual médio da água......................................
Figura 32: Gráfico do dia com maior aquecimento obtido...............................................
Figura 33: Gráfico do dia de menor aquecimento.............................................................
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Faixa do coeficiente de escoamento superficial para cada tipo de material......
32
Tabela 2: Quantidade mínima de água para diversos usos................................................
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Tabela 3: Consumo per capita em litros............................................................................
36
Tabela 4: Consumo em litros............................................................................................
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Tabela 5: Alunos regularmente matriculados anualmente................................................
55
Tabela 6: Controle da temperatura da água do aquecedor................................................
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO............................................................................................................ 12
1.1
TEMA ................................................................................................................... 12
1.2
PROBLEMA DE PESQUISA................................................................................ 13
1.3 OBEJETIVOS ............................................................................................................ 13
1.3.1 Objetivo geral...................................................................................................... 13
1.3.2 Objetivos específicos ........................................................................................... 13
1.4
2
JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 13
A QUESTÃO AMBIENTAL......................................................................................... 16
2.1 RECURSOS HÍDRICOS ........................................................................................... 16
2.2 A ENERGIA E O MEIO AMBIENTE ....................................................................... 23
2.2.1 Fontes Não-renováveis ..................................................................................... 24
2.2.2 Fontes Renováveis ............................................................................................ 24
2.2.3 A questão energética no futuro ........................................................................ 25
2.2.4 Energia Solar.................................................................................................... 26
3 SUSTENTABILIDADE................................................................................................... 27
3.1 CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS .............................. 28
3.1.1 Dimensionamento de um sistema de captação de águas pluviais ...................... 29
3.1.1.1 Captação......................................................................................................... 31
3.1.1.2 Consumo ........................................................................................................ 35
3.1.1.3 Armazenamento.............................................................................................. 37
3.2 AQUECIMENTO SOLAR........................................................................................ 39
3.2.1 Dimensionamento de Sistema de Aquecimento Solar........................................ 40
3.2.2 Aquecedor Solar de Baixo Custo ...................................................................... 42
3.2.2.1 Construção do Coletor de Energia Solar.......................................................... 44
3.3 EDUCAÇÃO AMBIENTAL ..................................................................................... 48
3.3.1 Educação Ambiental em Escolas ...................................................................... 49
4
MÉTODO DE TRABALHO ......................................................................................... 51
4.1 SISTEMA DE CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA ........ 51
4.2 SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR .................................................................. 53
5 APRESENTAÇÃO DO RESULTADOS......................................................................... 55
5.1 SISTEMA DE CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS......... 55
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5.1.1 Consumo de Água da Escola.............................................................................. 55
5.1.2 Dimensionamento do Reservatório ................................................................... 57
5.1.3 Análise da precipitação - verificação da capacidade de armazenamento ......... 58
5.1.4 Dimensionamento da Calha................................................................................ 60
5.1.5 Sistema de Filtragem .......................................................................................... 60
5.1.5 Sistema de Distribuição ...................................................................................... 61
5.2 SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE BAIXO CUSTO ................................. 64
5.2.1 Considerações Iniciais......................................................................................... 64
5.2.2 Construção do Coletor Solar .............................................................................. 65
5.2.3 Instalação do Sistema de Aquecimento solar..................................................... 69
5.2.4 Coleta de Dados................................................................................................... 72
5.2.5 Análise dos resultados......................................................................................... 74
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CONSIDERAÇÕES FINAIS......................................................................................... 78
REFERÊNCIAS................................................................................................................... 80
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1 INTRODUÇÃO
O Mundo tem sido atingido nos últimos anos por uma série de mudanças climáticas radicais.
Apesar de ainda não haver uma confirmação científica, muitos pesquisadores entendem que
tais fenômenos estão relacionados com o aquecimento global. Aquecimento global é o
agravamento do efeito estufa provocada pelas ações humanas. O efeito estufa em si é um
fenômeno natural responsável pela manutenção da temperatura terrestre em níveis
compatíveis com a vida. Já o aquecimento global é uma forma de aumento neste efeito,
provocado pelas emissões de gás carbônico e outros em quantidades muito superiores a que o
planeta pode suportar, o que tem gerado uma série de mudanças climáticas no mundo inteiro.
Todos estes efeitos reafirmam que, caso nada seja feito pela sociedade para combatê-los, a
mesma será atingida pelas mudanças climáticas e todas as suas consequências. É aí que entra
o conceito de sustentabilidade.
O importante, é que cada pessoa se conscientize da importância de uma atuação mais
responsável em relação ao meio ambiente, e faça sua parte.
É necessário adotar práticas sustentáveis que possibilitem diminuir o ritmo dessas mudanças
climáticas, as quais podem ser muito simples, como a adoção de medidas que visem à
racionalização de energia elétrica, da água e de recursos não renováveis.
Dentro desse contexto surgem os sistemas de aproveitamento da água da chuva e o
aquecimento solar, capazes de mudar a relação do homem com a natureza. Para tanto, devem
ser conhecidos e adotados pela maioria da sociedade. Por isso, a idéia é introduzi-los em
escolas, para que a sociedade possa acompanhar e instruir-se sobre esses sistemas
ambientalmente correto, considerando-os como uma alternativa viável e econômica.
1.1 TEMA
Estudo para implantação de sistemas sustentáveis de baixo custo em escola municipal com
dimensionamento de um sistema de captação e aproveitamento de água pluvial para usos não
potáveis, e implantação de sistema de aquecimento solar com material alternativo.
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1.2 PROBLEMA DE PESQUISA
O sistema de aquecimento solar com materiais recicláveis (pet e caixinhas longa vida) é uma
alternativa viável para a estrutura da escola e o clima da região? É possível a implantação de
um sistema de captação e aproveitamento de água da chuva para consumo não-potável que
supra as necessidades da escola sem bombeamento?
1.3 OBEJETIVOS
1.3.1 Objetivo geral
Verificar a viabilidade de implantação de sistemas sustentáveis com baixo custo em escola
municipal, através da implantação e avaliação de um sistema de aquecimento solar alternativo
e do dimensionamento de um sistema de captação e aproveitamento de água pluvial para
atender pontos de consumo não potáveis sem bombeamento, baseados no ciclo hidrológico,
e/ou, na estrutura da escola.
1.3.2 Objetivos específicos
a) Verificar a estrutura da escola, analisando projeto hidráulico;
b) Avaliar a melhor forma de implantar o sistema de aquecimento solar alternativo;
c) Avaliar o desempenho do aquecimento solar alternativo;
d) Analisar e dimensionar um sistema de captação e aproveitamento de água pluvial para
atender pontos de consumo não potáveis, sem bombeamento;
e) Proporcionar a proximidade dos usuários da escola com as práticas sustentáveis para
difundir a idéia de sustentabilidade.
1.4 JUSTIFICATIVA
Atualmente existem muitos sistemas sustentáveis, que utilizam recursos alternativos,
anteriormente desperdiçados ou não reaproveitados.
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A adoção de práticas sustentáveis é vital como parte do processo de tentar anular ou pelo
menos diminuir o ritmo dessas mudanças climáticas. Tais práticas podem ser muito simples,
como a adoção de medidas que visem à racionalização da utilização da energia elétrica, da
água e de recursos não renováveis.
O importante neste momento é a conscientização individual da importância de uma atuação
mais responsável de sua parte em relação ao meio ambiente, buscando orientações sobre a
sustentabilidade ambiental. Somente assim, pode-se atingir condições de garantir um futuro
melhor paras as próximas gerações.
A captação e aproveitamento da água da chuva é um dos sistemas sustentáveis mais
interessantes, considerando que a água é um recuso finito, e que há limites em seu uso.
Também os custos do tratamento estão cada vez mais elevados, e os custos de recuperação
dos lagos, rios e represas são também muito altos (TUNDISI, 2003).
O uso racional da água, priorizando as pluviais, além de diminuir os custos com tratamento e,
de certa forma, o volume de água nas enchentes, preserva o meio ambiente e,
consequentemente, melhora a qualidade de vida.
Outro sistema interessante é o aquecimento solar de água, que além de gerar menor impacto
ambiental e obviamente menor degradação dos recursos naturais, diminui os gastos com
energia elétrica. Estes são aspectos essenciais para melhor qualidade de vida e o
desenvolvimento sustentável das cidades.
Além de ser gratuita, a energia solar é uma fonte energética limpa que contribui para a
redução das emissões de gases do efeito estufa.
Quando um sistema de abastecimento de água é introduzido numa comunidade, os hábitos dos
moradores podem ser modificados por um programa de educação e demonstração do uso
racional. Por exemplo, é razoável supor que as formas de consumo de uma população irão se
alterar gradualmente à medida que o abastecimento se torna mais acessível e confiável.
Embora as melhorias possam não ser notadas de imediato, em médio prazo os benefícios
serão evidentes (SETTI et al., 2001).
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Para que ocorram mudanças é preciso primeiro mudar, rever conceitos, adotar idéias e não
apenas criá-las. Técnicas simples como a utilização de água da chuva para usos não-potáveis e
da energia solar para aquecimento da água, são alternativas que, sendo adaptadas as
necessidades e ao clima da região, podem vir a substituir ou pelo menos incrementar os
sistemas convencionais de abastecimento. No entanto, para que isso ocorra, são necessárias
iniciativas governamentais ou não, que possibilitem o acesso da população a esses sistemas
alternativos.
Portanto, a implantação de sistemas sustentáveis na escola é um exemplo de conduta, mostra a
preocupação do município e da escola com a preservação ambiental e possibilita a sociedade
em geral (pais, filhos e funcionários) de ter convivência e familiaridade com os sistemas
sustentáveis. Afinal, é nas escolas que se adquire grande parte dos conhecimentos que se
transfere para família e para sociedade pela vida toda, constituindo-se num ótimo meio para
difundir a idéia prática de sustentabilidade como uma forma de contribuir para a preservação
ambiental. A evidência do baixo custo possibilita ainda o esclarecimento aos órgãos
municipais e à sociedade em geral de que, o investimento é pequeno se comparado aos
benefícios que esses sistemas proporcionam.
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2 A QUESTÃO AMBIENTAL
O desenvolvimento da sociedade urbana e industrial, por não conhecer limites, ocorreu de
forma desordenada e sem planejamento. A exploração desenfreada de recursos naturais para
sustentar o sistema capitalista, acabou por gerar o caos, há muito tempo anunciado. O
aquecimento global, extinção acelerada de espécies, escassez de água e energia já são fatos.
De acordo com Braga (2002), a crise ambiental pode ser descrita considerando-se três
aspectos básicos: crescimento populacional, demanda de energia e de materiais e geração de
resíduos, ou seja, poluição.
Segundo o mesmo autor, o problema de poluição ambiental surge no momento em que o ser
humano descobre o fogo e passa ser capaz de impulsionar máquinas e realizar mais trabalho,
o que o conduz a um enorme avanço tecnológico. Esse desenvolvimento traz a necessidade de
quantidades cada vez maiores de energia e materiais que, por sua vez, resulta em quantidades
cada vez maiores de resíduos.
Scarlato (1992), também concorda que os problemas ambientais têm natureza histórica e que,
em consequência, não podem ser resolvidos sem antes transformar a maneira como a
sociedade se relaciona com a natureza.
2.1 RECURSOS HÍDRICOS
Mesmo sendo responsável pela manutenção de todos os ecossistemas, a água só teve agregado
ao seu valor fundamental o valor econômico e social nas últimas décadas, quando ficou
evidente a escassez, devido a crescente demanda e mau uso.
Devido à abundância de recursos hídricos no planeta, durante séculos a água foi considerada
um recurso natural inesgotável.
Os recursos hídricos constituem um bem natural renovável, cujo volume é relativamente
constante, porém com uma distribuição variável ao longo dos tempos (TSUTIYA, 2005).
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Essa distribuição heterogênea no espaço pode ser observada pela existência dos desertos,
caracterizados por baixa umidade, e das florestas tropicais, caracterizadas por alta umidade
(BRAGA, 2002).
Entretanto, apesar de existir em abundância, nem toda água é diretamente aproveitada pelo
homem. Por exemplo, a água salgada dos oceanos pode ser utilizada para abastecimento
humano, porém as tecnologias atualmente disponíveis para dessalinização são ainda um
processo bastante caro quando comparado com os processos normalmente utilizados para o
tratamento de água para uso doméstico (BRAGA, 2002).
Ainda segundo o mesmo autor, a água presente nas geleiras, localizadas em regiões muito
distantes e, a extração de águas muito profundas também estão sujeitas a limitação
econômica.
Do volume total de água no planeta, é estimado que apenas 2,5% seja de água potável.
Apenas 0,266% deste total se encontram em lagos, rios e reservatórios, estando o restante
distribuído na biomassa e na atmosfera sob a forma de vapor. Deste modo, estima-se que
somente 0,007% de toda a água doce do planeta encontra-se em locais de simples acesso para
o consumo humano (UNIÁGUA, 2009).
Segundo Philippi (2005), a disponibilidade de água doce na Terra excede, em muito, a
demanda humana. No entanto, no que se refere a qualidade, o quadro se agravará: a atividade
industrial lança ao ar uma variedade de substancias que, ao receber grandes quantidades de
energia provenientes de raios, se transformam em compostos, muitos dos quais tem natureza
ainda desconhecida.
Para Philippi (2005), mesmo considerando a intensa expansão da atividade industrial, no
Brasil, o principal problema da poluição hídrica está ligado aos dejetos de origem doméstica.
De acordo com Gonçalves (2006), não se trata de um problema exclusivamente brasileiro e
tem como uma das principais causa o crescimento da população.
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2.1.2 Degradação e Escassez dos Recursos Hídricos
A água é um bem precioso e cada vez mais tema de debates no mundo todo. O uso irracional
e a poluição de fontes, como: rios e lagos podem ocasionar a falta de água doce muito em
breve, caso nenhuma providência seja tomada.
Segundo Mancuso (2003) e Philippi (2005), “desde as primeiras civilizações até os dias atuais
que o homem vem construindo suas cidades em torno de rios e lagos, utilizados tanto para
retirada de água como também para receber e diluir dejetos.”
As intensas e crescentes agressões ao meio ambiente vêm comprometendo cada vez mais a
qualidade e quantidade dos recursos hídricos disponíveis. Ao mesmo tempo, os recursos
hídricos vêm sendo desperdiçados de diferentes formas em todo o mundo, sobretudo nos
grandes centros urbanos.
“A urbanização é, sem dúvida, a intervenção humana que maior impacto causa no meio
natural” (PHILIPPI, 2005).
Para Silva apud Gonçalves (2006), algumas das principais causas da escassez da água são:
a) Urbanização elevada e desordenada da infra-estrutura urbana;
b) Diversificação e intensificação das atividades e consequentemente do uso da água;
c) Impermeabilização e erosão do solo;
d) Ocupação de área de mananciais, com consequente poluição e assoreamento das
margens;
e) Conflitos gerados pelas concorrências entre os diversos aproveitamentos de água;
f) Preponderância histórica dos interesses do setor hidroelétrico na política dos recursos
hídricos;
g) Deficiências do setor de saneamento e a relação entre água e saúde:
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h) Migrações populacionais motivadas pela escassez de água;
i) Conflitos entre países gerados pela falta de água, muitos dos quais assumindo
proporções de guerra.
As indústrias, cidades e atividades agrícolas têm um potencial muito grande de poluição. Os
resíduos gerados pelas cidades, como lixo, esgotos, entulhos e produtos tóxicos, originados
nas residências ou indústrias, são carregados para os rios com a ajuda das chuvas.
Segundo Braga (2002), uma das principais causas de inundações nos meios urbanos é a
impermeabilização do solo por meio das construções e da pavimentação das ruas, pois quando
chove ocorre escoamento superficial mais intenso devido a pouca ou nenhuma capacidade de
infiltração.
Segundo Gonçalves (2006), a agricultura está na dianteira no consumo de água
principalmente devido à contínua expansão da fronteira agrícola, mas também devido ao
desperdício.
De acordo com Rebouças apud Gonçalves (2006), o uso da água na agricultura ocorre de
forma ineficiente, com um desperdício estimado de 60% de toda a água fornecida a este setor.
Sendo que, em linhas gerais, a maior parte da água doce mundo é consumida na agricultura,
responsável por utilizar 70% da mesma.
Em realidade, a transição do século 20 para o século 21 é marcada por um crescimento
demográfico sem precedentes: em 1999, a população mundial era de 6 bilhões de pessoas e
estima-se que chegará a 7,9 bilhões em 2025. O quadro é agravado nas bacias hidrográficas
com maiores índices de urbanização, não só pelo crescimento rápido da demanda de água,
mas também pela poluição causada pelo lançamento de águas residuais (GONÇALVES,
2006).
Segundo Mancuso (2003), há previsões de escassez mundial de água até o ano de 2025. Com
base na disponibilidade de menos de 1000 m³ de água renovável por pessoa/ano, existem
projeções que antecipam a escassez progressiva de água em diversos países do mundo, no
intervalo de 1955-2025:
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a) Países com água escassa em 1955: Malta, Djibuti, Barbados, Cingapura, Kuwait e
Jordânia.
b) Países adicionados a lista em 1990: Qatar, Arábia Saudita, Emirados Árabes Unidos,
Iêmen, Tunísia, Cabo Verde, Quênia, Burundi, Argélia, Ruanda e Somália.
c) Países que se encontram adicionados aos anteriores sob todas projeções de
crescimento populacional das Nações Unidas para o ano de 2025: Líbia, Omã,
Marrocos, Egito, Camarões, África do Sul, Síria, Irã, Etiópia, e Haiti.
Born apud Gonçalves (2006) ressalta que, além da escassez física, existem outros dois tipos
de escassez: a escassez econômica, referente à incapacidade de se pagar os custos de acesso a
águas e a escassez política, correspondente às políticas públicas inadequadas que impedem
algum segmento populacional de ter acesso à água ou ecossistemas aquáticos.
Segundo Tsutiya (2005), apesar de todos os problemas ambientais e sociais, que são causados
por falta de água, como as secas que levam a provocar apagões e o racionamento de energia
devido à energia elétrica no Brasil ser gerada em usinas hidrelétricas que aproveitam a água
de rios, o consumidor brasileiro ainda não tem plena consciência da importância do uso
racional da água.
Não se trata de um problema exclusivamente brasileiro, segundo Mancuso (2003), em muitas
regiões do globo, a população ultrapassou o ponto em que podia ser abastecida pelos recursos
hídricos disponíveis. Hoje existem 26 países que abrigam 262 milhões de pessoas e que se
enquadram na categoria de áreas de escassez de água.
De acordo com Tundisi (2003), atualmente ampliou-se a percepção de que a água é um recuso
finito, de que há limites em seu uso e que os custos do tratamento estão cada vez mais
elevados, e também que os custos de recuperação dos lagos, rios e represas são também muito
altos.
As soluções que preservam a quantidade e qualidade da água passam necessariamente por
uma revisão dos métodos e sistemas relacionados com o uso da água pelas populações, tendo
como meta a sua conservação; programas de conservação da água constituem-se em
importante ferramenta para assegurar a oferta de água potável (GONÇALVES, 2006).
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Ainda, de acordo com o mesmo autor, a conservação de água compreende o uso racional da
água, que pressupõe o uso eficiente, e o uso de fontes alternativas de água. Para o autor,
diversos são os instrumentos, os mecanismos e as tecnologias a serem empregados no trato
dessa questão, porém vários deles carecem de estudos e investigações que auxiliem o seu
melhor emprego e produzam resultados sanitários, ambientais e econômicos satisfatórios.
Uma das alternativas mais interessantes sob diversos aspectos é o aproveitamento de águas
pluviais, que além de diminuir o consumo de água potável, contribui para diminuir os estragos
com as inundações, que levam o lixo até os mananciais, ou seja, contribui para diminuir
também a poluição hídrica, assim como, os benefícios econômicos, devido a redução de
consumo das redes públicas.
2.1.3 Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos
O Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos teve sua implantação ordenada
pela Constituição de 1988. Em atendimento a esse princípio constitucional foi promulgada a
Lei no 9.433, em 9.1.97, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos (BRAGA,
2002).
Segundo Braga (2002), o sistema tem por objetivos: coordenar a gestão integrada das águas,
arbitrar administrativamente os conflitos relacionados com os recursos hídricos, implementar
a Política Nacional de Recursos Hídricos, planejar, regular e controlar o uso, a preservação e a
recuperação dos recursos hídricos. Ainda cita que:
São objetivos da Política Nacional de Recursos Hídricos assegurar a necessária
disponibilidade de água, a utilização racional e integrada dos recursos e a prevenção
e defesa contra eventos hidrológicos críticos. Ela baseia-se nos princípios:
 a água é um bem de domínio público;
 a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico;
 em situação de escassez, o uso prioritário é de consumo humano e a
dessedentação de animais;
 a gestão de recursos hídricos deve promover o uso múltiplo da água;
 a bacia hidrográfica é a unidade territorial para a gestão dos recursos hídricos;
 a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a
participação do poder público, dos usuários e das comunidades.
22
2.1.4 Alterações Hidrológicas
O ciclo hidrológico é o movimento da água entre os continentes, oceanos e a atmosfera. De
acordo com Tundisi (2003), o ciclo é o princípio unificador fundamental de tudo o que se
refere à água no planeta. Toda a água está em contínuo movimento cíclico entre as reservas
sólida, líquida e gasosa. Os componentes do ciclo hidrológico são: precipitação, evaporação,
transpiração, infiltração, percolação e drenagem.
Segundo o mesmo autor, a água que atinge a superfície de uma bacia hidrográfica pode,
então, ser drenada e ser reservada em lagos e represas e, daí evaporar para a atmosfera ou
infiltrar-se e percolar-se no solo.
No entanto, a intervenção humana, tem alterado o ciclo hidrológico natural. Segundo
Gonçalves (2006), a intervenção deu origem a um ciclo menor, de natureza antrópica, que
acontece dentro das cidades, denominado ciclo urbano das águas.
Tombini (2003) relata que, com a urbanização, a cobertura da bacia é alterada para
pavimentos impermeáveis e são introduzidos condutos para escoamento pluvial, gerando as
seguintes alterações no referido ciclo:
a) Redução da infiltração do solo.
b) Aumento do escoamento superficial.
c) Redução do escoamento subterrâneo.
d) Redução da evapotranspiração.
O impacto da urbanização é mais significativo, para precipitações de maior freqüência, onde o
efeito da infiltração é mais importante. Para precipitações de baixa freqüência, a relação entre
as condições naturais e a urbanização é relativamente menor.
Para acompanhamento, análise e gerenciamento dos recursos hídricos, é
fundamental a medição regular dos principais elementos que controlam o ciclo
hidrológico para a determinação da quantidade de água disponível, e assim, otimizar
o seu uso. Os principais elementos são: a precipitação, a evapotranspiração, o
escoamento e o armazenamento da água no solo, aqüíferos, represas e geleiras.
Outro dado importante a ser acompanhado é o da qualidade da água, pois, em função
deste, o uso da água fica limitado para algumas atividades. (SETTI et al., 2001)
23
2.2 A ENERGIA E O MEIO AMBIENTE
O homem vem ao longo dos anos modificando seu padrão de vida, utilizando a tecnologia
para viver mais e melhor. Isso implica num consumo cada vez maior de energia.
De acordo com Braga (2002), dentre os principais usos de energia pela humanidade,
destacam-se: aquecimento, processos industriais e transportes.
Segundo Scarlato (1992), a questão energética é uma das bases da poluição ambiental. Um
exemplo é a crescente taxa de emissão de dióxido de carbono que está diretamente
relacionada ao uso de combustíveis fósseis.
São inúmeras as formas de obter energia. A Figura 1 apresenta um diagrama que mostra as
possíveis fontes de energia, das quais as primárias são convertidas pelo homem em outras
formas de energia, ou seja, energia elétrica, energia química, energia térmica e energia
mecânica.
Figura 1 – Fontes de energia.
(Fonte: SCARLATO, 1992)
24
Braga (2002), entre outros autores, expõem que os recursos energéticos, ditos primários, são
classificados em renováveis e não-renováveis.
2.2.1
Fontes Não-renováveis
Segundo Cuore (2010), as fontes de energia não-renováveis se caracterizam por não ser
possível repor o que já gasto. Essas fontes, em algum momento vão acabar e serão necessários
milhões de anos de evolução semelhante para poder contar novamente com elas. São aquelas
cujas reservas são limitadas e estão sendo devastadas com a utilização. As principais são: os
combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão) e a energia nuclear.
2.2.2 Fontes Renováveis
As fontes de energias renováveis, são combustíveis que usam como matéria-prima elementos
renováveis para a natureza, como a energia eólica, Biomassa, energia hídrica e energia solar,
entre outras.
Segundo Braga (2002), as fontes renováveis provêm direta ou indiretamente da energia solar,
sendo que o aproveitamento direto da energia solar vem sendo aos poucos implementado.
Hoje em dia a radiação solar direta é utilizada para atividades domésticas, principalmente para
o aquecimento de água e ambientes. Já o emprego de fontes renováveis ditas indiretas, tais
como vento e vazão de rios é limitado pela quantidade de energia disponível no tempo. Como
não existe uma relação direta entre o consumo e disponibilidade, há necessidade de armazenar
a energia para o atendimento contínuo da demanda. Um exemplo é a hidrelétrica que depende
da vazão dos rios.
De acordo com Cuore (2010), a utilização das energias renováveis em substituição aos
combustíveis fósseis é viável e vantajosa. Além de serem praticamente inesgotáveis, as
energias renováveis podem apresentar impacto ambiental muito baixo, sem afetar o balanço
térmico ou a composição atmosférica do planeta.
25
2.2.3 A questão energética no futuro
A vida moderna tem sido movida à custa de recursos esgotáveis que levaram milhões de anos
para se formar. O uso desses combustíveis em larga escala tem mudado substancialmente a
composição da atmosfera e o balanço térmico do planeta provocando o aquecimento global,
degelo nos pólos, chuvas ácidas e envenenamento da atmosfera e todo meio-ambiente. As
previsões dos efeitos decorrentes para um futuro próximo, são catastróficas.
Muitos ainda vêem a geração de energia por fontes renováveis como uma iniciativa isolada,
incapaz de atender à grande demanda de um país continental. A utilização de energias
alternativas não pressupõe o abandono imediato dos recursos tradicionais, mas sua capacidade
não deve ser subestimada. A Alemanha, por exemplo, provou como o uso das fontes
renováveis pode ser útil ao Estado, à população e ao meio-ambiente. O país é responsável por
cerca de um terço de toda a energia eólica instalada no mundo, representando metade da
potência gerada em toda a Europa.
“As energias renováveis estão crescendo rapidamente no mundo e no final de 2008
já somavam 280 GW, o que representa um aumento de 16% em comparação com a
capacidade instalada em 2007. O crescimento da energia renovável foi acima do
esperado e que isso se deve à aprovação de políticas favoráveis às fontes
alternativas, como uma forma de tentar reduzir as emissões de gases do efeito estufa,
assim como satisfazer a procura crescente por energia, aumentar a segurança
energética e estabilizar os custos”. (CUORE, 2010)
Para Cuore (2010), o consumo de energia primária mundial poderá atingir duas a três vezes o
consumo atual. Portanto, prevê-se que os maiores aumentos na procura de energia no futuro
sejam dos países em vias de desenvolvimento, devido a um maior crescimento demográfico e
crescimento e desenvolvimento econômico.
No entanto, o mesmo autor afirma que, o ser humano vem se demonstrando bastante criativo e
empregando os mais diversos meios na luta para identificar-se a “fonte energética perfeita”,
ou somente aperfeiçoar as fontes já identificadas. As fontes de energias renováveis podem ser
a solução para o nosso planeta. O que falta, segundo o autor, é que todos, desde as grandes
indústrias até as mais humildes residências, assumam seu papel neste processo de
“reconstrução” do nosso planeta.
26
2.2.4 Energia Solar
Entre as fontes renováveis de energia, a que se demonstra mais interessante e adaptável a
realidade do nosso país é a energia solar.
Segundo Cuore (2010), a Energia Solar apresenta inúmeras vantagens, principalmente em
países como o Brasil, onde o Sol é soberano na maioria das regiões o ano todo. Entre os
benefícios podemos citar: é uma energia que não consome combustível, a instalação é simples
e sua manutenção mínima, a vida útil dos painéis é comprovadamente de 25 anos, permite a
sua auto-suficiência energética.
De acordo com Cuore (2010), a cada ano a radiação solar trazida para a terra leva energia
equivalente a vários milhares de vezes a quantidade de energia consumida pela humanidade.
Através de coletores solares, a energia solar pode ser transformada em energia térmica, e
usando painéis fotovoltaicos a energia luminosa pode ser convertida em energia elétrica.
Braga (2002), entre outros autores, citam dois componentes na radiação solar: radiação direta
e radiação difusa. A radiação direta é a que vem diretamente do sol, sem reflexões ou
refrações intermediárias. A radiação difusa é emitida pelo céu durante o dia, graças aos
muitos fenômenos de reflexão e refração da atmosfera solar, nas nuvens, e os restantes
elementos do atmosférico e terrestre. A radiação refletida direta pode ser concentrada e de
utilização, embora não seja possível concentrar dispersa a luz que vem de todas as direções.
No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa são utilizáveis.
Além de ser gratuita, a energia solar é uma fonte energética limpa que contribui para a
redução das emissões de gases do efeito estufa.
Uma boa utilização é o aquecimento solar de água, que além de gerar menor impacto
ambiental e obviamente menor degradação dos recursos naturais, tem um menor custo. Estes
são aspectos essenciais para melhor qualidade de vida e o desenvolvimento sustentável das
cidades.
27
3 SUSTENTABILIDADE
Pode-se definir sustentabilidade como o conjunto de práticas adotadas que visam a diminuir
os impactos gerados pelas atividades humanas que poderiam prejudicar o meio ambiente.
A adoção de práticas sustentáveis é vital como parte do processo de tentar anular ou pelo
menos diminuir o ritmo das mudanças climáticas observadas atualmente.
Tais práticas podem ser muito simples, como a adoção de medidas que visem à racionalização
da utilização da energia elétrica, da água e de recursos não renováveis.
O importante neste momento é que cada um se conscientizar da importância de uma atuação
mais responsável de sua parte em relação ao meio ambiente e que procurem orientações sobre
como melhorar a sustentabilidade ambiental. Somente assim teremos condições de garantir
um futuro melhor paras as próximas gerações.
O setor da construção civil, por exemplo, tem ganhado força e importância no cenário
internacional no que se refere à busca de sua sustentabilidade e a transformação de práticas e
métodos ultrapassados, afirma Feldmann (2007). Segundo ele, a construção civil sustentável,
como é chamada essa nova tendência, faz uso de materiais ecologicamente corretos e
eficientes e de soluções tecnológicas inteligentes para promover o bom uso e a economia de
recursos, como água e energia elétrica; a redução da emissão de gases de efeito estufa, tanto
na produção de matéria-prima quanto na operação normal das edificações.
Muitas vezes, alguma parcela da energia pode ser gerada no próprio lugar e a água pode ser
reaproveitada, fazendo com que no longo prazo se obtenha uma economia considerável nas
contas de luz e água. Geralmente a energia externa produz gases de efeito estufa em algum
momento de sua produção. Em um contexto mais amplo, proporcionar a sua própria energia
faz com que o edifício colabore com a redução destes gases.
Segundo Scarlato (1992), a forma, as técnicas e materiais podem e devem ser combinados da
melhor maneira que convier, uma construção sustentável não tem receita pronta, apenas
diretriz a serem levadas em consideração na hora de projetar.
28
É preciso, portanto, que tal preocupação seja passageira, que demonstre a real mudança de
postura do setor, que tem papel fundamental para assegurarmos a sustentabilidade de nosso
planeta.
3.1 CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS
A captação da água de chuva é uma maneira rápida de se obter um grande volume de água em
um período de tempo bastante reduzido, e de razoável qualidade.
O aproveitamento de água da chuva, além de resultar em economia de água potável, contribui
também para mitigar problemas relacionados com a escassez de recursos hídricos. É uma
forma de uso mais racional da água potável e de se evitar o seu uso para fins não potáveis,
reduzindo a pressão sobre os mananciais (DUDZEVICH, 2009).
Segundo Gonçalves (2006), coletar água da chuva não é apenas conservar a água, mas
também a energia, considerando o consumo necessário para a operação de uma estação de
tratamento de água entre o bombeamento em as operações de distribuição entre os
reservatórios. Estudos mostram que o custo energético tem se constituído num montante
aproximado de 25% a 45% do custo total de operações de sistemas de abastecimento de água.
De acordo com Dudzevich (2009), o armazenamento da água da chuva em cisternas pode ser
visto também como uma forma de contribuir para a redução de enchentes nos grandes centros
urbanos.
Segundo Zanella (2009), durante a chuva, a água precipitada entra em contato com a poluição
atmosférica e com contaminantes depositados nas superfícies de captação, como telhados e
lajes.
Para Gonçalves (2006), o tipo de material utilizado para a cobertura das edificações pode
interferir na qualidade da água da chuva. Preferencialmente, este revestimento não deve reter
sujeira e promover o crescimento de bactérias e parasitas.
Segundo o mesmo autor, a literatura aponta em relação ao aspecto bacteriológico, que se deva
dar preferência a telhados metálicos, seguidos pelos plásticos, e por último, os de cerâmica.
29
De acordo com Zanella (2009), quando partimos para a utilização da água, deve existir uma
correlação entre a qualidade da água obtida e aquela necessária à execução da atividade
proposta tendo em vista a obtenção do resultado desejado e a segurança operacional da
atividade. Ainda afirma que:
É necessário, portanto, o tratamento dessas águas visando à remoção dos
contaminantes que podem ser prejudiciais ao uso da água para os processos de
limpeza. O tipo de tratamento dependerá muito do local onde será realizada a coleta
de água. Em condições favoráveis, como, por exemplo: baixo grau de poluição aérea
e ausência de vegetação e animais nas coberturas, é possível que apenas o descarte
da água da primeira chuva e remoção de sólidos grosseiros como folhas e galhos
seja suficiente para a obtenção de água com qualidade adequada ao o uso
pretendido. Em condições de entorno mais adversas pode ser necessária a utilização
de sistema de tratamento mais apurado, com filtros para partículas mais finas ou, em
casos extremos, a utilização de agentes químicos.
3.1.1 Dimensionamento de um sistema de captação de águas pluviais
Um sistema de aproveitamento de água da chuva possui características próprias e
individualizadas e atende ao princípio do saneamento ecológico, sendo na essência
independente de um sistema centralizado. Quando se utiliza deste, está se promovendo autosuficiência e ainda se contribui para a conservação da água (GONÇALVES, 2006).
Internacionalmente é mais usual falar-se em aproveitamento de águas pluviais (AAP) e de
Sistemas de Aproveitamento de Água Pluvial (SAAP). Segundo GRAF (2009), existem
algumas regras que devem ser observadas no dimensionamento e na instalação destes
sistemas:
a) Adotar um modelo de cálculo específico para aferição das quantidades e das
necessidades de água em cada projeto.
b) Admitir apenas como úteis as superfícies de recolha que não estejam em contato
periódico com pessoas, animais ou máquinas.
30
c) Adotar sistemas de filtragem que rejeitem as primeiras águas após longos períodos
sem pluviosidade, em valores médios de rejeição de 0,5 litros por m². Técnica
conhecida por First Flush.
d) Prever uma válvula de corte no início do sistema, com desvio para o coletor pluvial, de
modo a desligar todos os seus componentes para verificação, manutenção ou
substituição.
e) Prever uma válvula anti-refluxo com membrana anti-roedores na saída do esgoto do
depósito de armazenamento, que deve estar ligado ao coletor pluvial.
f) Utilizar um reservatório de armazenamento construído de material isento de
porosidade, que não propiciem reações químicas. Atualmente, o polietileno de alta
densidade é o material mais indicado para guardar a água da chuva.
g) O depósito deve ser enterrado, garantindo-se que a água da chuva fica protegida da luz
e uma temperatura sem grandes variações. Dessa forma se pode evitar a formação de
algas e o desenvolvimento de certos micro-organismos.
h) O depósito deve ter uma abertura tamponada capaz de permitir o acesso ao seu interior
para manutenção.
i) A entrada de água no interior do depósito deve ser feita do fundo para a superfície
através de um acessório especial que não origine turbulência, além de que dessa forma
se consegue uma oxigenação da água armazenada sempre que entra uma nova.
j) A captação de água no interior do depósito pela bomba deve acontecer a cerca de dez,
quinze centímetros abaixo do nível, sendo nessa zona que se encontra a melhor
qualidade.
k) O dimensionamento do sistema deve prever que o overflow do depósito aconteça entre
três a cinco vezes por ano, garantindo-se uma boa renovação.
l) No caso de a água da chuva alimentar alguns equipamentos no interior dos edifícios,
cisternas de WC, por exemplo, essa canalização deve ser independente da restante e
sem possibilidade de cruzamento. As bombas que simultaneamente estão ligadas ao
depósito da água da chuva e ao mesmo tempo à rede potável, fazendo a comutação
31
automática após esgotar-se o depósito, devem possuir homologação garantindo a não
entrada de água pluvial na rede potável por refluxo.
m) Todas as torneiras alimentadas pela água da chuva devem ser assinaladas com
etiquetas indicando “água não potável ou imprópria para beber”. Essas torneiras só
poderão ser manipuladas com uma chave de segurança.
n) A manutenção e limpeza do sistema devem privilegiar as épocas do ano antes do início
das chuvas e após o inverno.
o) Os principais parâmetros físico-químicos da água armazenada no depósito devem ser
verificados com intervalos máximos de seis meses.
p) De cinco em cinco anos poderá ser recomendável o esvaziamento total do depósito e a
sua lavagem completa.
De acordo com Dudzevich (2009), o primeiro passo para o correto dimensionamento de um
sistema de aproveitamento de água de chuva é encontrar o ponto de equilíbrio entre três
importantes pontos: captação, consumo e armazenamento .
3.1.1.1 Captação
Existem duas maneiras conhecidas de se captar: a primeira é aproveitando o telhado da casa, e
o segundo é revestindo o subsolo de uma área de encosta com plástico e canalizando a água,
pré-filtrada pelo solo, até uma caixa ou reservatório (GONÇALVES, 2006)
O mais comum é a utilização da captação nos telhados que, como já visto anteriormente, pode
ser de diferentes materiais.
Para Gonçalves (2006), os telhados podem ser inclinados ou pouco inclinados. E, o tipo de
revestimento interfere no sistema de aproveitamento de água chuva, devendo-se dar
preferência, para os de menor absorção de água, ou seja, as telhas que tenham um coeficiente
de escoamento (C) maior, para minimizar as perdas. Este coeficiente varia com a inclinação
do telhado e com o material da superfície de captação. A tabela 1 mostras valores encontrados
para C de acordo com o material empregado.
32
Tabela 1 – Faixa do coeficiente de escoamento superficial para cada tipo de material
(Fonte: GONÇALVES, 2006)
De acordo com Dudzevich (2009), para obter informações precisas sobre índices
pluviométricos mensais, o projetista poderá consultar os órgãos estaduais competentes
[Epagri]. Com esses dados, efetua-se uma média dos índices pluviométricos dos últimos 20
anos (mês a mês). Assim pode-se calcular com certa precisão o volume de água que um
determinado telhado irá conseguir gerar a cada mês.
Segundo a NBR 10844 (ABNT, 1989), a vazão de projeto deve ser calculada pela fórmula:
Q= I*A
60
Onde:
Q = Vazão de projeto, em L/min
I = intensidade pluviométrica, em mm/h
A = área de contribuição, em m2
33
h
A= ( a  )  b
2
A = área de contribuição, m²;
a = largura, m;
h = altura da tesoura, m;
b = comprimento, m.
Para a utilização da água da chuva, é necessário que as edificações sejam dotadas de calhas
coletoras e condutores verticais para o direcionamento da água da chuva do telhado ao
reservatório. O dimensionamento adequado das calhas verticais, bem com sua instalação, são
elementos importantes para o funcionamento de todo o sistema (GONÇALVES, 2006).
De acordo com NBR 15527 (ABNT, 2007) as calhas e condutores horizontais e verticais
devem atender a NBR 10844 (ABNT, 1989). Também devem ser observados o período de
retorno escolhido, a vazão de projeto e a intensidade pluviométrica, assim como, quando
utilizado o dispositivo de descarte de água deve ser dimensionado pelo projetista. Na falta de
dados, recomenda-se o descarte de 2 mm da precipitação inicial.
Segundo Creder (2006), o dimensionamento das calhas pode ser feito pela fórmula de
Manning – Strickler, o mesmo sugerido na NBR 10844 (ABNT, 1989):
Q = K. (S/n). RH2/3. d1/2
Onde:
Q = vazão de projeto, em litros/min.
S = área da seção molhada, em m²
n = coeficiente de rugosidade
RH = S/P = raio hidráulico, em m
P = perímetro molhado, em m
d = declividade da calha, em m/m
K = 60000.
34
Independente do sistema adotado deve-se evitar a entrada de gravetos e folhas ou outros
materiais grosseiros no interior do reservatório de armazenamento final. De acordo com
Gonçalves (2006), uma maneira bastante simples de remoção deste tipo de material é a
instalação de telas ou grades, como mostra a Figura 2.
Figura 2 – Sistema para a retirada de materiais grosseiros.
(Fonte: GONÇALVES, 2006)
Segundo Gonçalves (2006), muitos estudos na literatura técnica tem evidenciado que a
primeira chuva é mais poluída, por lavar a atmosfera e a superfície de captação. Portanto, é
aconselhável descartar a água da chuva inicial, desviando-a de forma manual através do uso
de tubulações ou ainda de forma automática através de dispositivos de auto-limpeza.
Após o descarte da primeira chuva, algumas substâncias ainda permanecem na água onde,
faz-se necessária a utilização de dispositivos para a sua eliminação.
Entretanto, segundo Gonçalves (2006), se a água de chuva não for utilizada para fins potáveis
como beber, cozinhar e tomar banho, não é necessário a desinfecção da mesma. Este tipo de
tratamento aumentaria os custos e exigiria uma permanente manutenção.
35
De acordo com a NBR 15527 (ABNT, 2007), o volume não aproveitável da água de chuva
pode ser lançado na rede de galerias de águas pluviais, na via pública ou ser infiltrado total ou
parcialmente, desde que não haja perigo de contaminação do lençol freático, a critério da
autoridade local competente. O esgotamento pode ser feito por gravidade ou por
bombeamento.
3.1.1.2 Consumo
O volume de água da chuva é calculado em metros cúbicos por mês. É necessário saber onde
será utilizada a água da chuva: vasos sanitários, irrigação de áreas verdes, processos
industriais, reabastecimento de piscinas, lavagem de pisos, ferramentas ou veículos etc., e
assim, efetuar um cálculo do consumo mensal da água de chuva. Na maioria das vezes o
consumo de água de chuva é contínuo e constante, e por isso é preciso um reservatório de
água ou um armazenamento bem calculado (DUDZEVICH, 2009)
De acordo com Gonçalves (2006), a água destinada ao consumo humano pode ter dois fins
distintos:
a) Usos potáveis: higiene pessoal, para beber e na preparação de alimentos, que exigem
água de acordo com os padrões de potabilidade estabelecidos pela legislação.
b) Usos não potáveis: lavagem de roupas, carros, calçadas, irrigação de jardins, descarga
de vasos sanitários, piscinas, etc.
Segundo o mesmo autor, o índice mais comum relativo ao uso da água em áreas urbanas é o
consumo diário per capita, expresso em litros por habitantes por dia (L/hab.dia). A tabela 2, a
seguir, apresenta quantidades mínimas para diversos usos.
36
Tabela 2 – Quantidade mínima de água para diversos usos
Consumo
Quantidade mínima L/pessoa.dia
Serviços Sanitários
20
Preparo de Alimentos
10
Banho
15
Água Potável
5
(Fonte: GONÇALVES, 2006)
De acordo com Creder (2006), o volume total pode ser calculado baseado em valores da
tabela 3.
Tabela 3 – Consumo per capita em litros
(Fonte: CREDER, 2006)
37
Segundo Sanaper (2008), a tabela 4 apresenta o consumo em litros em alguns pontos de maior
consumo.
Tabela 4 – Consumo em litros
Torneira aberta:
15 litros por minuto. (21.600 litros por dia)
Chuveiro:
Banho de 15 minutos corresponde ao consumo de
90 litros.
Descarga com válvula:
30 litros; descarga com caixa acoplada ao vaso: 15
litros;
Mangueira:
em meia hora consome 560 litros. (0,3 litros por
segundo)
(Fonte: Sanaper, 2008)
3.1.1.3 Armazenamento
Os reservatórios de água de chuva podem estar apoiados no solo, enterrados, semi-enterrados
ou elevados; serem construídos de diferentes materiais, como concreto armado, alvenaria,
fibra de vidro, aço, polietileno entre outros e ter diversas formas (GONÇALVES, 2006).
A escolha do local de instalação do reservatório, do modelo e do material a ser utilizado deve
levar em consideração as condições do terreno e da disponibilidade de área. Os reservatórios
superficiais devem ser instalados em locais que disponham de área livre, apresentando a
vantagem de possibilitar alguns usos sem a necessidade de bombeamento, como para a
lavagem de áreas impermeáveis e a rega de jardins (GONÇALVES, 2006).
Segundo o mesmo autor, o volume do reservatório deve ser calculado a partir dos valores
estimados
das
demandas
não
potáveis,
adotando
um
período
de
retorno
que represente o maior de números de dias sem chuva na região. Com isso, seria possível
garantir uma reserva de água suficiente para atender às demandas na edificação nos períodos
onde não há ocorrência de chuvas. Para tanto, utiliza-se a seguinte equação:
38
VRES = QNP X DS
Onde:
V RES = volume do reservatório (L),
QNP = somatório das demandas não potáveis (Lld) ,
DS = maior número de dias sem chuva na região (dias).
Segundo a NBR 15527 (ABNT, 2007), os reservatórios devem atender a NBR 12217, onde
afirma que o volume de água de chuva aproveitável depende do coeficiente de escoamento
superficial da cobertura, bem como da eficiência do sistema de descarte do escoamento
inicial, sendo calculado pela seguinte equação:
V = P X A x C x qfator de captação
onde:
V = volume anual, mensal ou diário de água de chuva aproveitável;
P = precipitação media anual, mensal ou diária;
A = área de coleta;
C = coeficiente de escoamento superficial da cobertura;
qfator de captação = eficiência do sistema de captação, levando em conta o dispositivo de descarte
de sólidos e desvio de escoamento inicial, caso este último seja utilizado.
Ainda afirma que, o volume do reservatório deve ser dimensionado com base em critérios
técnicos, econômicos e ambientais, levando em conta as boas práticas da engenharia,
podendo, a critério do projetista, ser utilizados os métodos contidos no Anexo A da NBR
15527, ou outro, desde que devidamente justificado.
Baseado nesses cálculos é dimensionado o equipamento, composto basicamente de um filtro
(retira folhas e outros detritos), um freio d´água (reduz a pressão da água, que assim não
revolve a sedimentação do fundo da cisterna), conjunto flutuante (faz com que a água mais
limpa seja bombeada para a caixa d'água) e o sifão-ladrão (retira as impurezas da superfície
da água, bloqueia odores vindos da galeria e impede a entrada de roedores).
39
Estocada ao abrigo da luz e do calor, a água se mantém fresca e livre de bactérias e algas.
Enquanto outra parte do sistema cuida de sugar a água armazenada em pontos logo abaixo da
superfície, impedindo a movimentação de eventuais resíduos.
A manutenção do equipamento é simples. Basicamente, consiste em fazer de duas a quatro
vistorias anuais no filtro (GONÇALVES, 2006).
3.2 AQUECIMENTO SOLAR
O aquecimento solar é o uso de energia solar para o aquecimento de água para banho, piscina
e processos industriais, é muito interessante por ser uma fonte energética inesgotável,
abundante e gratuita.
As principais vantagens e justificativas para adoção da tecnologia solar para o aquecimento de
água são:
 Acentuada economia de energia elétrica;
 Longa vida útil dos sistemas termos solares;
 Baixo custo de manutenção e operação dos sistemas;
 Utiliza o Sol como fonte de energia: gratuita e limpa.
Segundo Gatti (2009), a economia mensal de um sistema de aquecimento solar pode chegar a
até 80%, de acordo com o tipo de sistema utilizado na construção. O pico de economia pode
ser alcançado em hotéis e empresas, que usam o sistema em maior escala. Já em uma
residência de classe média, a economia pode chegar a 35% do valor da conta de energia.
O aquecimento solar serve para substituir sistemas de aquecimento elétrico, reduzindo a conta
de luz e o impacto ambiental. No entanto, os sistemas comerciais são ainda muito caros para a
maior parte da população.
Para quem tem dúvidas em relação a qual o tamanho do sistema que pode ser instalado em sua
casa, o Instituto Nacional de Metrologia Normatização e Qualidade Industrial (Inmetro)
40
calcula que, cada pessoa consome 100 litros de água quente por dia. Logo, numa casa com
quatro pessoas, seria necessário um sistema que contenha um reservatório de 400 litros. O
preço médio para uma casa de classe média fica entre R$ 2 mil a R$ 3 mil (GATTI, 2009).
3.2.1 Dimensionamento de Sistema de Aquecimento Solar
As etapas para a instalação de um sistema de aquecimento solar podem ser descritas através
do diagrama (Figura 3):
Captação da
Energia
Solar
Transferência
Armazenamento
Distribuição
Dimensionamento
Figura 3 – Etapas de um sistema de aquecimento solar.
Segundo Gatti (2009), um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é formado
por placas solares e um reservatório térmico. As placas são responsáveis pela captação da luz
solar. O calor captado é transferido para a água que circula no interior das tubulações.
No coletor solar busca-se, sempre, a maximização da energia absorvida e a minimização das
perdas desta energia. De acordo com a NBR 15569 (ABNT, 2008), os coletores solares devem
ser conforme NBR 10184, que foi cancelada e substituída pela NBR 15747-1, e devem ser
capazes de operar nas faixas de pressão, temperatura e demais condições especificadas em
projeto, incluindo resistência de exposição direta à radiação solar.
A transferência e o armazenamento se referem ao estudo do coletor solar e do reservatório
térmico respectivamente. Nestas fases são discutidos os respectivos balanços de energia,
materiais e parâmetros de projeto. Na fase de dimensionamento é vista a quantidade
41
necessária de água quente no sistema. Na fase de distribuição são dadas ênfases as
peculiaridades das instalações solares.
A fim de reduzir estas trocas de calor com o meio, a escolha de materiais adequados é de
extrema importância no projeto do coletor.
O reservatório térmico armazena a água aquecida, mas é alimentado com água fria pela caixa
d'água da residência ou construção.
Em sistemas convencionais, a água circula entre os coletores e o reservatório térmico através
de um sistema de circulação natural chamado termos sifão (por gravidade), a Figura 4
representa o esquema de funcionamento desse sistema. Nesse sistema, a água dos coletores
fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Assim a água fria
“empurra” a água quente gerando a circulação. A circulação da água também pode ser feita
através de moto-bomba em um processo chamado de circulação forçada ou bombeado, e são
normalmente utilizados em piscinas e sistemas de grandes volumes.
Figura 4 – Coletor com circulação natural (termos sifão) circuito aberto.
(Fonte: CREDER, 2006)
O dimensionamento correto de uma instalação de aquecimento solar depende das condições
climáticas locais; hábitos de consumo dos usuários; vazão de água quente dos equipamentos
definidos e temperatura da água aquecida.
42
A otimização de cada fase e de suas interrelações com as demais garantem a qualidade de
instalação de aquecimento solar de água.
Os sistemas de aquecimento solar com princípio de funcionamento por circulação natural ou
termo sifão são os mais utilizados em obras de pequeno porte, apesar de simples, o correto
funcionamento é função de diversos fatores interligados.
A vazão em sistemas solares por termos sifão depende da radiação solar, quanto maior a
radiação solar, maior a vazão no coletor e se não houver radiação ou a temperatura da água no
coletor for inferior à do reservatório, a circulação cessará. Sendo que, a diferença de pressão é
muito pequena e, portanto muito sensível às perdas de carga e obstruções ao longo da
tubulação.
Segundo Creder (2006), o tipo de instalação dependerá de fatores como o espaço disponível,
bem como o custo envolvido como também, o quanto o sistema será utilizado, bem como a
intensidade da radiação no sistema adotado.
3.2.2 Aquecedor Solar de Baixo Custo
Alano (2008) conseguiu montar um sistema de aquecimento solar de água feito com garrafas
plásticas de refrigerante, o pet, e caixas de leite de um litro.
O esquema é mesmo dos aquecedores solares produzidos industrialmente, conhecido
tecnicamente de sistema termos sifão. A diferença está justamente do material utilizado. As
garrafas, as caixas de leite e alguns metros de tubos de PVC são utilizados para confeccionar
o painel que serve para aquecer a água. As caixinhas recortadas e os tubos são pintados de
preto foscos para absorverem a energia solar e a transformar em calor. As garrafas envolvem
os tubos por onde passa a água e mantém o calor através de efeito estufa. A água sai do
reservatório de água em temperatura ambiente, passa lentamente pelo sistema, que eleva a sua
temperatura.
O principal objetivo deste sistema, além de economizar energia elétrica, que o sistema
convencional faz, é beneficiar o meio ambiente com uma reciclagem direta sem qualquer
43
processo industrial nos descartáveis e conscientizar a todos de que todas as embalagens pósconsumo podem ter aplicação útil no lado social.
O princípio de funcionamento é por termos sifão, o mesmo explicado anteriormente dos
aquecedores convencionais. Diferenciando-se apenas nos materiais aplicados na sua
fabricação.
Segundo Alano (2008), o sistema é possível desde que se tenha a possibilidade de instalar o
coletor solar abaixo do nível inferior da caixa ou reservatório, sendo que essa diferença de
altura não pode ultrapassar três metros de distância e no mínimo trinta centímetros. Esse
desnível é necessário para garantir a circulação da água no coletor, pela diferença de
densidade entre a água quente e a fria.
Ainda afirma que, a cada vez que a água deixa o reservatório e percorre o aquecedor, ela é
aquecida em média 10ºC, o que permite que em uma exposição de 6 horas a água atinja no
verão a temperatura de 52ºC e no inverno, 38ºC. Esse tempo de exposição começa a ser
computado a partir das 10:00 da manhã até as 16:00 da tarde.
Com intuito de baixar custos, este sistema utiliza nas colunas de absorção térmica, tubos e
conexões de PVC, menos eficiente do que os tubos de cobre ou alumínio aplicados nos
coletores convencionais. As garrafas PET pós-consumo e as embalagens longa vida pósconsumo, substituem a caixa metálica, o painel de absorção térmica e o vidro utilizado nos
coletores convencionais. O calor absorvido pelas embalagens longa vida pós-consumo,
pintadas em preto fosco, é retido no interior das garrafas e transferido para a água através das
colunas de PVC, também pintadas em preto. A caixa metálica com vidro ou as garrafas PET
pós-consumo, tem como função proteger o interior do coletor das interferências externas,
principalmente dos ventos e oscilações da temperatura, dando origem a um ambiente próprio.
Apesar de simples, o projeto contém detalhes indispensáveis na sua confecção e no seu
funcionamento.
Devido ao fato, do sistema ser confeccionado com materiais alternativos é importante
dimensionar o coletor solar em relação ao reservatório, para limitar a temperatura a níveis que
mantenham a rigidez do PVC (temperatura máxima de 55ºC), sem causar o amolecimento dos
44
mesmos, e por conseqüência comprometer a estrutura do coletor solar na parte superior,
causando vazamentos.
O aquecedor feito com estes materiais alternativos tem vantagens, que vão além do baixo
custo de sua construção e de sua facilidade de montagem. A reciclagem é feita sem o
envolvimento de qualquer processo industrial, reduzindo a quantidade de lixo a ser depositada
nos lixões e gerando emprego e renda para os catadores, conseqüentemente, adiciona valor de
mercado às matérias-primas que seriam descartados e são utilizados para a montagem desse
aquecedor.
3.2.2.1 Construção do Coletor de Energia Solar
A construção do coletor solar deve seguir a seguinte sequência, segundo Alano (2008):
a) Primeiramente, deve-se coletar todos os materiais necessários, embalagens longa vida e pet
(transparente), e lavá-los;
b) Em seguida, para facilitar o corte das garrafas, sugere-se a construção de um gabarito
muito simples utilizando dois tubos de PVC de 100 mm nas seguintes medidas: garrafas da
marca Coca Cola com 31 cm; garrafas da marca Pepsi Cola com 29 cm. Servindo como
régua para corte das garrafas como ilustra a Figura 5.
Figura 5 – Confecção do gabarito para corte do pet.
(Fonte: ALANO, 2008)
45
c) Nas embalagens longa vida, se faz corte com tamanho único para os diversos tipos de
garrafas, 22,5 cm de altura. O corte para a redução da altura da embalagem deve ser feito
na parte de cima por onde sai o líquido de seu interior. Do mesmo lado da embalagem se
faz um corte de 7 cm na parte de baixo da caixa. Esse corte servirá para o encaixe do
gargalo da próxima garrafa PET. Em seguida, se faz as dobras, como mostra a Figura 6.
Antes de pintar fazer todos
e dobras
Figura 6 – Processo de corte e dobra das embalagens longa vida.
(Fonte: ALANO, 2008)
d) Depois de dobradas, as embalagens longa vida devem ser pintadas com tinta esmalte
sintético preto fosco.
e) Em seguida, os tubos das colunas do coletor solar, devem ser cortados de acordo com os
tipos de garrafas PET: garrafas da marca Pepsi Cola com 100 cm e garrafas da marca Coca
Cola com 105 cm. E depois, pintados com tinta esmalte sintético preto fosco.
f) É necessário também, cortar os tubos que promoverão junto com as conexões T, a ligação
de uma coluna a outra, que serão os “tubos de distanciamento”, e devem ser cortados com
8,5 cm e não necessitam ser pintados. Esta medida é padrão a todos os coletores, não
importando os tipos de garrafas utilizadas, como mostra Figura 7.
46
Figura 7– Montagem dos tubos de distanciamento com as conexões T.
(Fonte: ALANO, 2008)
g) A construção segue ligando os tubos pintados de preto, para em seguida, ser aplicada no
máximo de cinco garrafas uma encaixada na outra devido ao espaço disponível, tomando o
cuidado para que as peças fiquem bem encaixadas para não ter vazamento de calor.
Depois, são encaixadas as embalagens longa vida dentro de cada pet e sob os tubos pretos,
Figura 8.
Figura 8– Esquema de montagem do coletor solar.
(Fonte: ALANO, 2008)
h) O próximo passo é finalizar o processo encaixando o restante das peças, Figura 9.
47
Figura 9 – Coletor pronto.
(Fonte: ALANO, 2008)
i) Depois de montado, é preciso verificar em qual posição ficará o aquecedor em relação à
caixa de água, se o aquecedor ficar a direita da caixa, deve-se tampar o cano inferior
esquerdo do aquecedor com um tampão de PVC, afim de que quando a água entrar no
aquecedor, ela não escape pela outra lateral. Faça o mesmo no tubo superior direito, pelo
mesmo motivo. Ou seja, se o aquecedor solar ficar a esquerda, deve-se tampar o tubo
inferior direito e o superior esquerdo. Se o reservatório ficar do lado direito, deve-se fechar
o canto inferior direito e o superior esquerdo.
48
1- entrada de água fria no reservatório pelo tubo
redutor de turbulência
2 - saída de água fria do reservatório para o coletor
3 - entrada de água fria no coletor
4 - saída de água aquecida no coletor
5 - entrada de água aquecida no reservatório
6 - saída de água quente do reservatório pelo
pescador
7 - registro para dosar o volume de água quente no
chuveiro
8 - dimmer para controlar a energia elétrica para o
chuveiro caso a água vinda do reservatório térmico
esteja fria
a - entrada de água (água fria da rua)
b - torneira de bóia para limitar o nível
máximo de água no reservatório térmico e na
caixa d'água
c - ladrão (segurança contra transbordamento)
d - saída de água fria da caixa d’água para o
chuveiro
e - registro para dosar o volume de água fria
no chuveiro
f - chuveiro elétrico
g - rede elétrica para ligar a resistência do
chuveiro caso a água vinda do reservatório
térmico esteja fria
Figura 10 – Esquema de funcionamento de um sistema convencional de aquecimento solar
por termo sifão.c
3.3 EDUCAÇÃO AMBIENTAL
Segundo Scarlato (1992), embora os problemas relacionados ao meio ambiente sejam
conhecidos há certo tempo, apenas recentemente alguns temas a ele ligados assumiram papel
de destaque nos meios de comunicação. E isso só acontece porque os problemas assumiram
proporções alarmantes.
Dias (1998) relata que, nas décadas de 50/60, impulsionado por avanços tecnológicos, o
homem ampliou a sua capacidade de produzir alterações no ambiente natural, notadamente
49
nos países mais desenvolvidos, e na década seguinte os efeitos negativos sobre a qualidade de
vida já eram evidentes. Em 1962, a jornalista Rachel Carson lançava seu livro Primavera
Silenciosa, que se tornaria um clássico na história do movimento mundial. Ele trava da perda
da qualidade de vida produzida pelo uso indiscriminado dos recursos naturais. Impulsionados
pelo livro de Rachel Carson, os movimentos ambientais cresceram, alimentados pela notória
queda qualidade ambiental.
De acordo com o mesmo autor, como toda temática em fase de afirmação, a educação
ambiental recebeu várias definições ao longo do tempo. No entanto, o conceito era reduzido
exclusivamente a seus aspectos naturais, não se pensava nas interdependências nem a
contribuição das ciências sociais à compreensão e melhoria do ambiente humano. A educação
ambiental se caracteriza por incorporar as dimensões socioeconômica, política, cultural e
histórica, não podendo basear-se em pautas rígidas e de aplicação universal, devendo
considerar as condições e estágio de cada país, região e comunidade sob uma perspectiva
histórica.
A educação ambiental deve capacitar ao pleno exercício da cidadania. Segundo Dias (1998),
através da formação de um conceito base abrangente, técnico e culturalmente capaz de
permitir a superação dos obstáculos para a utilização sustentada do meio. O direito a
informação e o acesso às tecnologias capazes de viabilizar o desenvolvimento sustentável
constituem-se, em um dos pilares deste processo de formação de uma nova consciência em
nível mundial, sem perder a ótica local.
3.3.1 Educação Ambiental em Escolas
Para Dias (2004) uma escola não pode ser apenas formada por salas de aula, do diretor e dos
professores, precisa ser um centro de vivência da comunidade.
A Educação Ambiental é ferramenta de educação para o desenvolvimento sustentável. Ela
busca estabelecer uma nova aliança entre a humanidade e a natureza, desenvolver uma nova
razão que não seja sinônimo de autodestruição, exigindo o componente ético nas relações
econômicas, políticas e sociais. Portanto, o papel da Educação Ambiental é fundamental para
a efetiva mudança de atitude, comportamento e procedimentos.
50
Assim, educação ambiental não se restringe meramente a trabalhar assuntos relacionados à
natureza: lixo, preservação, paisagens naturais, animais, etc. Tem um caráter mais amplo, pois
o compromisso é com uma construção de valores e comportamentos e que propicie ao
educando vislumbrar a verdadeira interação entre o ser humano e a natureza.
Só a educação oportuniza uma visão de mundo que permite ter a noção exata do papel de cada
pessoa na consecução de objetivos que afetem a todos, coletivamente. Somente a Educação
Ambiental é que fornecerá a correta perspectiva da ligação entre o homem e a natureza,
promovendo um vínculo saudável entre eles, a partir da visão respeitosa e democrática da
importância de um para o outro, no contexto da vivência, valores e percepções sociais,
culturais e econômicas de cada cidadão.
É preciso buscar conscientizar os alunos da nova realidade ambiental, da importância do
conhecimento do meio natural onde vivem ampliando toda a aprendizagem às famílias.
Segundo Sato (2005), apesar de estar esculpida no texto constitucional e regulamentada na
Lei 9795/99, a educação ambiental não está sendo implementada de forma efetiva nas Escolas
Públicas. Entretanto, o fato de estar brilhantemente exposta na lei não obriga necessariamente
uma responsabilização daqueles que trabalham com a formação de assumirem os encargos
inerentes ao ensino do tema.
O mesmo autor expõe que, mesmo em âmbito acadêmico, a idéia é por muitas vezes
distorcida, e que a intervenção e a pesquisa ambiental adquirem um caráter mais formal e
meritocrático, mais teórico e menos prático. Pesquisa-se para explicar, para entender, para
descobrir e inclusive para prever, ou seja, intervém-se muito mais para formar ou incrementar
o patrimônio conceitual do que para conectar o conhecimento à prática.
Vale lembrar outra variável fundamental para encontrar a raiz da equação do progresso que é
a interação do saber científico e acadêmico com as demandas tecnológicas do setor produtivo,
a sistematização dos conhecimentos tradicionais e a definição das estratégias e soluções
tecnológicas sustentáveis. O conhecimento científico precisa sair das estantes e das memórias
dos computadores para chegar à sociedade como tecnologia desenvolvimentista.
51
4 MÉTODO DE TRABALHO
A pesquisa foi desenvolvida na Escola Municipal Professora Veneranda Soldateli (Figura 11),
no município de Águas de Chapecó, visando viabilizar a implantação de projetos sustentáveis
de baixo custo.
Figura 11 – Foto da fachada frontal da escola.
4.1 SISTEMA DE CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA
Para efetuar o dimensionamento do sistema de captação e aproveitamento de água pluvial
para pontos de consumo não-potável, foram utilizadas as fórmulas do Anexo A.
Primeiramente, foram coletados dados da escola: fotos, projetos, número de alunos
matriculados, consumo (tarifas) de água, entre outros, necessários para avaliar as condições
impostas pela Escola.
Em seguida, foram adquiridos dados de precipitação média da região de Chapecó na Epagri
do município de Águas de Chapecó. Com a análise, foi possível definir a máxima e a mínima
precipitação, os dias de maior e menor estiagem, além de fornecer a média anual de chuva em
mm.
52
Com os dados precipitação média e o conhecimento de todas as necessidades e possibilidades
da Escola, foram estimados o consumo geral e não-potável da escola, através de valores de
consumo tabelados.
Posteriormente, os valores de consumo obtidos por tabelas, foram comparados aos valores
apresentados nas tarifas de consumo da Casan, para averiguar se o os valores calculados eram
pertinentes ao consumo real.
Assim, definiu-se que os valores que deveriam ser usados como base para o dimensionamento
do sistema de captação, seriam os do consumo real da escola, fornecidos pela Casan.
Na sequência, antes da determinação da capacidade de captação de água da chuva, foi
necessário avaliar qual o sistema que melhor se adequaria as condições impostas pela a
escola.
Por visar um custo baixo de implantação/operação, foi optado por dimensionar um sistema de
captação e armezenamento mais simples possível, que não necessitasse de bombeamento e
fosse de fácil instalação e manutenção.
Com as dimensões do telhado, a precipitação média e a verificação do tipo de telha, foi
possível saber qual a área de captação é suficiente para abastecer as necessidades da
instituição, a qualidade da água captada, o tipo de filtragem necessária da água para o uso
pretendido (usos não-potáveis) e o volume do reservatório.
Em seguida, foi dimensionada a calha para a vazão demandada é determinado quais materiais
se adequariam melhor as necessidades locais e ao sistema proposto (calha, filtragem,
reservatório e distribuição).
De acordo com as condições de projeto, definiu-se o posicionamento do reservatório,
(elevado), bem como, a projeção e as dimensões das tubulações de distribuição da água do
sistema de captação e aproveitamento de água pluvial, nos pontos de consumo de água não
potáveis (descargas de banheiros e limpeza de pisos). Prevendo suportes para a tubulação
quando a mesma for aérea.
53
Por fim, foi necessário decidir sobre algumas medidas administrativas da água adquirida, a
indicação nos pontos de água imprópria para o consumo e de cuidados com tratamento e
conservação da água e do sistema (limpeza de calhas).
4.2 SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR
O sistema de aquecimento solar adotado para a pesquisa na escola, foi feito com materiais
recicláveis (pet e longa vida), proposto por Alano (2008). Optou-se por este sistema porque
além de economizar energia elétrica e beneficiar diretamente o meio ambiente, o projeto
desperta nas pessoas a consciência de que essas embalagens pós-consumo podem transformarse em algo útil.
Inicialmente, à execução deste sistema foi feita uma avaliação na escola sobre o possível
ponto de consumo. Definido o ponto de abastecimento, procurou-se então decidir o melhor
ponto para instalação do sistema.
Para iniciar a confecção do coletor solar, foi preciso definir qual seria o tamanho do
reservatório e quantos pet seriam necessários para aquecê-lo. Com eles foi confeccionado um
único painel, que foi posicionado sobre o telhado na direção noroeste que, foi a melhor
posição possível, já que, não havia como posicioná-lo na direção norte que é o ideal.
O sistema de aquecimento solar é paralelo ao sistema existente de água fria. Para o
armazenamento da água aquecida, foi utilizado um reservatório de polipropileno. O mesmo
foi posicionado sob o telhado no ponto mais elevado para atender as distâncias verticais
mínimas exigidas entre ele e o coletor e garantir que o sistema por termo sifão funcionasse.
Para a distribuição da água aquecida definiu-se o menor percurso possível para a tubulação,
visando perdas mínimas de calor. Para o fornecimento, foi instalada uma torneira sobre a pia
próxima a de água fria.
Na avaliação do desempenho do sistema foram coletados dados da temperatura da água fria,
da água aquecida no ponto de consumo e do ambiente de segunda-feira à sexta-feira, em três
horários: as 11:00h, as 13:30h e as 16:30h, que correspondem aos horários onde mais se
utiliza a água na cozinha (preparo de alimentos e limpeza). Para a coleta dos dados foi
54
utilizado um termômetro com limite de -10°C até 100°C. Os mesmos foram analisados
através de gráficos comparativos.
55
5 APRESENTAÇÃO DO RESULTADOS
5.1 SISTEMA DE CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS
5.1.1 Consumo de Água da Escola:
Segundo a tabela 3, o consumo de água em uma escola tipo externato é de 50 litros/dia por
pessoa. Com uma média de 125 alunos por dia, como mostra a tabela 5, estimou-se um
consumo total (potável + não potável) mensal de 143,8 m³.
Tabela 5 – Alunos regularmente matriculados anualmente
ANO
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
MÉDIA
Nº DE ALUNOS
145
128
148
142
118
107
95
131
138
104
111
125
De maneira análoga, se fossem utilizados valores apresentados na tabela 4, considerando por
dia, uma descarga por aluno e 15 minutos de mangueira para a limpeza, totalizaria um
consumo não potável mensal de 49,7 m³.
No entanto, estes valores estão acima dos consumos reais, conforme gráfico (Figura 12), cuja
média mensal foi de 17,3 m³.
56
30
28
Media= 17,3 m3
Intervalo do desvio padrão de 12,2 m3 até 22,4 m3
23
Consumo mensal (m3)
25
21
20
20
17
16
14
15
16
17
15
12
9
10
5
0
abr/10 mar/10 fev/10 jan/10 dez/09 nov/09 out/09 set/09 ago/09 jul/09 jun/09 mai/09
Mes/Ano
Figura 12 – Gráfico consumo mensal da escola.
No gráfico que apresenta o consumo mensal da escola em estudo, observa-se uma média e
desvio padrão iguais a 17,3 ± 5,09 m³, gerando um intervalo de 12,2 a 22,4 m³, onde
encontram-se 68,26% dos valores medidos. O valor máximo encontrado corresponde a 28 m³.
Adotando-se o valor médio de 17,3 m³, pode-se apenas quantificar o consumo não potável
mais desperdícios.
Segundo Ouriques (2005), o vaso sanitário é um dos equipamentos de maior consumo de
água, correspondendo a 30,9%. O uso da água para fins não-potáveis em estabelecimentos
comerciais como escolas, prédios públicos e mesmo em indústrias, pode responder por mais
de 50% do consumo. Ainda concluiu que, se for aproveitada toda a capacidade de captação da
água de chuva, em outros usos não potáveis, ter-se-ia uma redução média de até 60% do
consumo de água tratada.
57
Quantificando apenas o consumo de água não potável mais desperdícios, representado por 60
% do total, estima-se que em um mês seriam necessários 10,4 m³ de água. Para o mês,
considerou-se 23 dias de consumo.
5.1.2 Dimensionamento do Reservatório
Para determinar o volume do reservatório, primeiramente, foi considerado um período de
estiagem de 15 dias e analisado os valores de consumo encontrados.
Para um valor de consumo médio de 17,33 m³, considerando 15 dias de estiagem o volume
armazenado deve ser de 6,8 m³. Analisando-se os valores de consumo de 22,4 m³ (limite
superior do desvio padrão) e 28 m³ (valor extremo registrado), seria necessário armazenar
quinzenalmente respectivamente 8,8 m³ e 10,9 m³.
Percebe-se que nas duas primeiras situações de consumo analisadas, um reservatório de 10 m³
seria suficiente para atender a demanda quinzenal, e que na situação mais desfavorável,
haveria um déficit de aproximadamente 1 m³. Porém, como o consumo de 28 m³ está acima
do normalmente encontrado, e a porcentagem de água não potável apresenta-se com certa
majoração, acredita-se que esta pequena variação pode ser absorvida pelo sistema.
Como a pesquisa visa a implantação de projetos de baixo custo, optou-se por dimensionar um
sistema de captação e armazenamento mais simples possível, que não necessitasse de
bombeamento e fosse de fácil instalação e manutenção. No entanto, a estrutura da escola,
impedia que este tipo sistema fosse adotado. Para a captação através dos telhados da escola o
bombeamento seria indispensável.
Com o objetivo de manter o sistema mais simplificado, foi utilizada para captação da água da
chuva, a cobertura de uma edificação próxima, também municipal, que apresentava desnível
suficiente em relação à escola de maneira que o sistema pudesse funcionar por gravidade.
Portanto, por ser um sistema que funciona por gravidade e o reservatório ser elevado, optouse por armazenar a água da chuva em caixas em fibra de vidros de 10000 litros ou 10 m³.
58
Segundo a Fibratec (2010), os reservatórios são revestidos com uma camada especial que
dificulta a entrada de luminosidade, formando assim uma barreira de alto desempenho no
combate à formação de microorganismos, fungos e bactérias.
Além do mais, o armazenamento quinzenal também evita o acúmulo por tempo muito grande
que propicia o desenvolvimento de algas, facilitando assim sua conservação apenas com
cloração.
5.1.3 Análise da precipitação - verificação da capacidade de armazenamento
Na análise dos dados de precipitação, observaram-se dados entre os anos de 1969 e 2007,
encontrando-se um valor médio de 170,8 mm/mês ou 170,8 l/m²/mês, o gráfico da Figura 13
representa a variação encontrada.
250,0
Media=170,8 mm
Precipitação (mm)
200,0
Desvio Padrão = 24,7 mm
188,4 189,7
177,4
164,1 175,0 172,2
222,3
169,3 170,0
156,4
150,0
139,3
125,3
100,0
50,0
0,0
JAN
FEV MAR ABR
MAI
JUN
JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Meses
Figura 13 – Gráfico de precipitação média mensal entre os anos de 1969 a 2007.
No entanto, observou-se que o mês de março apresentou o menor índice pluviométrico,
abaixo da média geral, com média e desvio padrão iguais a 125,3±54,7 mm, como mostra o
gráfico (Figura 14).
59
300
Precipitação (mm)
250
Média de Março= 125,3 mm
Desvio Padrão= 54,7 mm
200
261,4
180,0
150
125,3
100
50
70,6
37,5
0
Ano
Figura 14 – Gráfico de precipitações no mês de março.
Considerando uma chuva mensal de 125,3 mm e área de telhado de 158,4 m² (uma água do
telhado), a capacidade de captação do telhado corresponde a 19,9 m³.
Para uma chuva de 70,6 mm, equivalente ao limite inferior das 68,26% das leituras
observadas durante o período de 1969 a 2007, então a capacidade de captação equivale a 11,2
m³ mensais.
Não serão realizadas considerações com o valor mínimo de 37,5 mm precipitados, por ser um
dado esporádico e muito abaixo dos normalmente encontrados.
Observa-se que ocorrendo uma precipitação média de 125,3 mm, o volume necessário
reservado de 10 m³, seria atingido, captando-se apenas a chuva de uma das águas do telhado.
Num cenário mais desfavorável, onde se tem apenas 70,6 mm mensais de precipitação,
percebe-se que o volume requerido não seria atingido, desta forma, recomenda-se a utilização
do sistema “bypass” implantado através das caixas d’águas potável existentes na escola ou
que, ocorra um estudo da viabilidade da captação através da área total do telhado, e não de
apenas 50% dele.
60
5.1.4 Dimensionamento da Calha
Para atender as necessidades do projeto, definiu-se que a calha deveria ser de aço galvanizado
com base de 20cm e altura de 10cm, ter inclinação de 0,5% e comprimento de 17,8m. Do
mesmo modo, definiu-se que o condutor vertical deve ser de PVC e ter bitola de 150 mm, pois
toda vazão da calha deve ser encaminhada para o reservatório por um único tubo vertical. O
projeto não tem necessidade de condutor horizontal, apenas condutor vertical e uma
,10
respectiva curva de 45º, como mostra Figura 15.
Curva 45º
m
0m
5
Ø1
Figura 15 – Esquema do condutor vertical.
5.1.5 Sistema de Filtragem
Para uso humano, inclusive para uso não potável, a água da chuva deve sofrer algum tipo de
filtração e/ou cloração, o que pode ser feito com equipamento barato e simples. A água de
chuva captada direta dos telhados por meio de calhas deve passar por um filtro para retirada
de impurezas maiores como galhos e folhas, para em seguida ser armazenada. Esse filtro pode
ser uma tela de metal instalada sobre a calha. Em seguida esta água deve ser conduzida
durante os primeiros cinco minutos á drenagem da escola, a mesma por onde deve escoar o
ladrão, e seguir até rede pluvial. Depois de descartadas as primeiras águas, a água pode ser
armazenada abrindo o registro de gaveta, com operação manual, que controla o bloqueio e a
61
entrada de água, ou então, pode-se utilizar algum tipo de separador de águas pluviais
automático, modelos já comercializado ou modelos de baixo custo, como o indicado pela
Sociedade do Sol (2010) no Anexo B.
5.1.6 Sistema de Distribuição
A distribuição da água da chuva do reservatório até a escola foi projetada com tubulações
aéreas com bitola de 50 mm. Para tanto, definiu-se a menor distância possível e o uso de
calhas metálicas para a sustentação desta tubulação. Tanto o posicionamento do reservatório
quanto a projeção da tubulação, foram definidos com intuito de não desperdiçar o espaço
usado como estacionamento. A Figura 16 representa o sistema de distribuição horizontal
externo entre a edificação que coleta a água da chuva e a escola.
62
Figura 16 – Sistema de distribuição horizontal externo.
A Figura 17 representa o esquema de distribuição vertical externo com os respectivos
desníveis.
63
Área de capatação
Reseratório
Distribuição
ESCOLA
,30
2,50
2,80
2,69
Ladrão
2,60
1,31
Calha
Figura 17 – Sistema de distribuição vertical externo.
Na distribuição interna, as tubulações de água da chuva seguem paralelas ao sistema de
distribuição de água fria existente. A tubulação do ramal principal com bitola de 50mm, os
ramais e subramais que vão para os vasos sanitários com bitola de 40mm e 20mm. Por fim, o
ramal e subramal direcionados para limpeza de pisos com bitolas de 25mm e 20mm
respectivamente. O Anexo C mostra o sistema horizontal e vertical interno de distribuição da
água da chuva.
Para que não aconteça o transbordamento do reservatório foi inserido ao sistema o ladrão,
tubulação que fica no nível mais elevado do reservatório, por onde a água da chuva é
descartada e enviada ao sistema de drenagem da escola.
No ponto, destinado a limpeza de pisos, previu-se a informação de ponto impróprio para
consumo, através de uma placa com desenho representativo.
Como o reservatório não é enterrado, é indicado fazer a cloração da água periodicamente, na
proporção indicada pelo fabricante, para evitar a formação de algas e o desenvolvimento de
certos microorganismos.
64
Por fim, foi inserida no nível inferior do reservatório, uma tubulação direcionada ao sistema
de drenagem da escola, controlada por um registro de gaveta manual, com o intuito de
facilitar a limpeza do reservatório quando necessário.
5.2 SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE BAIXO CUSTO
5.2.1 Considerações Iniciais
A escolha deste sistema se deu não só pelo seu baixo custo, mas também pela simplicidade de
montagem e instalação, mostrando que a preservação ambiental pode ser uma iniciativa
possível a todos da sociedade.
Além do mais, o aquecedor solar com recicláveis tem um sistema semelhante ao aquecedor
convencional. Segundo Alano (2008), seu funcionamento também se baseia no termos sifão,
pois este método é o que melhor se adapta a aparelhos simples. À medida que a água esquenta
sobe pelas colunas do aquecedor/coletor, seguindo a tubulação, e regressa à parte superior do
reservatório, enquanto que a água fria por ser mais pesada flui para a parte inferior do coletor
mantendo o aquecedor sempre cheio de água e fechando o ciclo de aquecimento.
Para iniciar a execução deste sistema foi feita uma avaliação na escola sobre o possível ponto
de consumo. Na maioria das vezes, os sistemas de aquecimento solar abastecem os chuveiros
das residências. Mas no caso da escola (tipo externato), o ponto de maior consumo de água
quente não é o chuveiro e sim a pia da cozinha.
Em seguida, procurou-se o melhor ponto para instalação do sistema. Considerou-se somente a
estrutura da escola, ou seja, não foi admitida a construção de estruturas externas para suporte
tanto para a coleta da energia solar como para o armazenamento da água aquecida para não
gerar mais custos. Foi definido que seria instalado na direção noroeste no ponto mais
próximo da cozinha (ponto de consumo), indicado na Figura 18.
65
Coletor
Solar
Ponto de
consumo
Figura 18 – Planta baixa da cobertura da escola com indicação do ponto de consumo e do
local de instalação do coletor solar.
5.2.2 Construção do Coletor Solar
A construção do coletor solar seguiu o modelo sugerido por Alano (2008).
Para iniciar a confecção do coletor solar, foi preciso primeiramente, definir qual seria o
tamanho do reservatório e quantos pets seriam necessários para aquecê-lo.
Segundo Alano (2008), cada pet aquece 1 litro de água. Então, optou-se por um reservatório
de 300 litros, com 216 pet (garrafas de refrigerante) e 180 embalagens longa vida (caixinhas
de leite) para aquecê-lo. Foi adotado um reservatório um pouco maior, pois como pesquisa, o
sistema foi instalado e analisado no inverno e não se sabe ainda qual seu desempenho no
verão.
Primeiramente, foram coletados litros de refrigerante e caixinhas de leite em escolas, creches
e bares onde há maior consumo desses produtos, os quais tiveram que ser devidamente
limpos.
Em seguida, foi confeccionado um gabarito para o corte das garrafas pet, com 31 cm de tubo
PVC 100mm, cortado na vertical para o encaixe da garrafa, como mostra a foto (Figura 19).
66
Figura 19 – Gabarito para o corte das garrafas pet.
Confeccionou-se também um gabarito para o corte dos tubos de 20 mm, utilizados nas
colunas do aquecedor. Foram cortados, 36 tubos com 105 cm de comprimento cada e também
com 8,5 cm, usados para ligar as conexões T. As conexões T são usadas para ligar uma coluna
à outra, como mostra Figura 20.
Figura 20 – Colunas ligadas por conexões T.
67
Na sequência, foi feito o corte das embalagens longa vida. Então, efetuo-se com tinta esmalte
preto fosco a pintura das mesmas e das 36 colunas (tubos 20 mm).
Depois de pintadas, foram feitas as dobras necessárias nas embalagens longa vida, como
mostra Figura 21.
Figura 21 – Dobradura das embalagens longa vida.
Para facilitar a construção foram executados 3 painéis com 12 colunas, composto estas por 5
garrafas e 5 embalagens longa vida, os pets que sobram no final são utilizados para o
acabamento, como mostra a foto (Figura 22).
68
Figura 22 – Montagem do painel com 12 colunas.
Os tubos (colunas) foram colados as conexões T e as mesmas coladas nos tubos de ligação de
8,5 cm. As colunas com os litros descartáveis já encaixados, foram fixadas com fita de alta
fusão, como mostra foto (Figura 23).
Figura 23 – Fixação das colunas e dos litros descartáveis com fita de alta fusão.
No final da montagem, os painéis foram ligados uns aos outros, formando um único painel. O
painel foi fixado sobre tubos de 50 mm para que houvesse melhor sustentação e impedisse o
esmagamento das garrafas, como pode ser visualizado na Figura 24.
69
Figura 24 – Fixação do painel sobre tubos de 50 mm.
5.2.3 Instalação do Sistema de Aquecimento solar
A instalação do sistema foi executada na cobertura da Figura 25, próximo ao ponto de
consumo definido inicialmente.
Figura 25 – Foto da cobertura escolhida para a instalação do coletor.
70
O sistema de aquecimento solar é paralelo ao sistema existente de água fria. Para o
armazenamento da água aquecida, foi utilizado um reservatório de polipropileno com
capacidade para 300 litros. O mesmo foi posicionado sob o telhado no ponto mais elevado,
para atender as distâncias verticais mínimas exigidas entre ele e o coletor e garantir que o
sistema por termo sifão funcionasse, de acordo com o esquema da Figura 26.
Figura 26 – Corte esquemático com distâncias verticais.
A água que abastece o sistema chega pela parte superior do reservatório, onde tem a bóia que
regula o nível de água, nela foi colocado um adaptador que direciona a água para o fundo da
caixa, como mostra a Figura 27.
Figura 27 – Foto do reservatório com bóia e adaptador.
71
No reservatório existem duas entradas e duas saídas. A entrada da água fria que abastece o
sistema, a saída da mesma para o aquecedor a entrada da água aquecida e a saída da mesma
pra o ponto de consumo, como mostra a Figura 28.
Figura 28 – Foto do reservatório com entradas e saídas.
Para a distribuição da água aquecida definiu-se o menor percurso possível para a tubulação,
visando perdas mínimas de calor. Para o fornecimento, foi utilizada tubulação com de 25 mm
e instalada uma torneira sobre a pia próxima a de água fria.
A Figura 29 mostra o sistema de aquecimento solar já instalado na escola. Pode-se ver o
coletor sobre o telhado, assim como, a chegada da tubulação de água aquecida ao ponto de
consumo.
72
Figura 29 – Foto da escola com o sistema já instalado.
5.2.4 Coleta de Dados
Para a avaliação do desempenho do sistema, foram coletados dados da temperatura da água
fria, da água aquecida no ponto de consumo e do ambiente de segunda-feira à sexta-feira, em
três horários: às 11:00, às 13:30 e às 16:30 horas; que correspondem aos horários onde mais
se utiliza a água na cozinha (preparo de alimentos e limpeza).
Os dados foram coletados entre 24 de maio a 11 de junho e podem ser observados na Tabela
6.
73
Tabela 6 – Controle da temperatura da água do aquecedor.
Clima
Data
Sol
24/mai
Chuva/
Nublado
Hora
X
X
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
X
X
25/mai
X
X
X
26/mai
27/mai
X
X
X
X
X
X
X
28/mai
X
X
X
29/mai
X
X
31/mai
X
X
X
1/jun
2/jun
X
X
X
X
X
X
X
7/jun
X
X
X
8/jun
X
Temperatura Temperatura Temperatura
da Água Fria
da Água
do Ambiente
(°C)
Aquecida (°C)
(°C)
19
19
20
19
20
20
20
20
21
20
20
21
19
20
20
19
20
20
15
16
18
19
20
20
19
21
21
12
12
15
12
12
15
20
21
25
22
25
28
23
24
28
25
25
30
24
25
28
24
25
27
15
16
20
19
22
25
20
25
27
13
14
21
13
14
23
16,5
17
18
14,5
17
19
11
12,5
17
10,5
15
18
12,5
16
18
15,5
17
19,5
8,5
8,5
10
7
13,5
16
10,5
13
16
11
14
18
10
16
17,5
74
Tabela 6 (Continuação) – Controle da temperatura da água do aquecedor.
Data
Clima
Chuva/
Sol
Nublado
X
9/jun
X
X
X
X
10/jun
X
X
11/jun
X
X
Hora
Temperatura Temperatura Temperatura
da Água Fria
da Água
do Ambiente
(°C)
Aquecida (°C)
(°C)
11:00
13
15
8
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
11:00
13:30
16:30
14
18
13
14
19
16
19
22
19
30
14
16
24
17
23
29
12
16
7
11
21,5
10
15
18
As temperaturas ambientes contidas na Tabela 6, são dados da Estação Automática de
Xanxerê pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).
5.2.5 Análise dos resultados
Os dados de temperaturas diárias, fornecidos pelo aquecedor solar instalado, foram analisados
primeiramente através do gráfico da Figura 30.
30
26,7
Temperatura (0C)
25
20
Temperatura da água ambiente
Temperatura da água aquecida
20,3
16
15
13
10
5
0
Dias
Figura 30 – Gráfico de valores médios diários das temperaturas da água.
75
De acordo com o gráfico da Figura 30, o dia 27 de maio apresentou o maior valor médio com
temperatura igual 26,7 oC. Por sua vez, o dia 07 de junho apresentou o menor valor com 16oC.
No entanto, esses valores são influenciados por fatores climáticos, como a temperatura e a
nebulosidade. Portanto, foi necessário analisá-los levando em consideração esses fatores. O
gráfico da Figura 31 apresenta o aquecimento percentual médio da água.
45
% de Aquecimento
Porcentagens de aquecimento
35
30
42,0
Temperatura da água ambiente
40
31,5
28,5
28,4
27,1
23,1
30,5
25
21,1
18,2
20
23,2
11,7
15
10
5
17,6
13,8
4,3
0
Dias
Figura 31 – Gráfico com aumento percentual médio da temperatura da água.
O período de análises é o outono, com temperaturas máximas não superiores a 22 oC.
Segundo Alano (2008) para este período, o sistema solar consegueria atingir até 38 oC, e o
valor máximo foi de 30 oC, ocorrido em 27 de maio e 9 de junho.
Segundo o gráfico da Figura 31, no dia 9 de junho obteve-se o maior aquecimento
proporcional, com 42% de aumento na temperatura. Já no dia 31 de maio o menor
aquecimento, com apenas 4,3%. No entanto, a média de aumento na temperatura da água
ficou de 22,9%. Como estes valores estão fora da média foram analisados individualmente,
como pode ser observado nos gráficos da Figura 32 e Figura 33.
76
35
30
Temperatura água ambiente
Temperatura da agua aquecida
30
Temperatura (0C)
25
19
20
15
15
13
18
14
10
5
0
11:00
13:30
16:30
Horas
Figura 32 – Gráfico do dia 09/06 - Maior aquecimento obtido.
No dia 9 de junho a variação da temperatura ambiente foi de 8oC à 16oC, onde ocorreu um
aumento de 100% na temperatura entre as 8 e 16 horas, o que fez com que o sistema de placas
obtivesse um desempenho elevado, passando de 18 oC para 30 oC.
25
Temperatura água ambiente
Temperatura água aquecida
20
Temperatura (C )
20
15
18
15
15
16
16
10
5
0
11:00
13:30
16:30
Hora
Figura 33 – Gráfico do dia 31/05 -Menor aquecimento obtido.
77
Por sua vez, o dia 31 de maio iniciou com temperatura ambiente variando de 8,5 oC a 10oC,
não se elevando durante o dia, o que fez com que o sistema de aquecimento solar não tivesse
um bom desempenho.
78
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com o objetivo de viabilizar a implantação de sistemas sustentáveis de baixo custo na Escola
Municipal Professora Veneranda Soldatelli, efetuou-se o dimensionamento de um sistema de
captação e aproveitamento de água da chuva e a implantação e avaliação de um sistema de
aquecimento solar, ambos baseados na estrutura da escola e no clima da região, procurando
adaptá-los com as necessidades da escola visando sempre baixo custo.
No dimensionamento do sistema de captação e armazenamento de água da chuva, observou-se
nos consumos de água medidos na escola, uma média e desvio padrão iguais a 17,3±5,09 m³,
onde encontram-se 68,26% dos valores medidos. O valor máximo encontrado corresponde a
28 m³.
Nas duas primeiras situações de consumo analisadas, um reservatório de 10 m³ seria
suficiente para atender a demanda quinzenal, e que na situação mais desfavorável, haveria um
déficit de aproximadamente 1 m³. Porém, como o consumo de 28 m³ está acima do
normalmente encontrado, e a porcentagem de água não potável apresenta-se com certa
majoração, acredita-se que esta pequena variação pode ser absorvida pelo sistema.
Observou-se que o mês de março apresentou menor índice pluviométrico, com a média e
desvio padrão iguais a 125,3±54,7 mm. Ocorrendo uma precipitação média de 125,3 mm, o
volume necessário reservado de 10 m³, seria atingido, captando-se apenas a chuva de uma das
águas do telhado. Num cenário mais desfavorável, onde se tem apenas 70,6 mm mensais de
precipitação, o volume requerido não seria atingido, desta forma, recomenda-se a utilização
do sistema “bypass” implantado através das caixas d’águas potável existentes na escola ou
que, ocorra um estudo da viabilidade da captação através da área total do telhado, e não de
apenas 50% dele.
O sistema de aquecimento solar, por sua vez, foi feito com materiais recicláveis, não só pelo
seu baixo custo, mas também pela simplicidade de montagem e instalação e por mostrar que a
preservação ambiental pode ser uma iniciativa acessível a todos da sociedade.
79
O período de análises foi o outono, com temperaturas máximas não superiores a 22oC,
comparando com a literatura, para este período, o sistema solar consegueria atingir até 38oC,
e o valor máximo foi de 30oC, ocorrido em 2 dos dias.
Nas porcentagens de aumento na temperatura da água, a média obtida ficou de 22,9%. No
entanto, no dia 9 de junho a variação da temperatura ambiente foi de 100% na temperatura
entre as 8 e 16 horas, o que fez com que o sistema de placas obtivesse um desempenho
elevado, passando de 18 oC para 30 oC. Já, no dia 31 de maio iniciou com temperatura
ambiente variando de 8,5oC a 10oC, não se elevando durante o dia, o que fez com que o
sistema de aquecimento solar não tivesse um bom desempenho.
A implantação do sistema de aquecimento solar exige um investimento de aproximadamente
R$ 500,00 para a construção e instalação.
A instalação do sistema de captação e aproveitamento da água da chuva exige um
investimento de R$ 1600,00 para a reserva da água da chuva, mais a estrutura para suporte do
reservatório e tubulações, conexões para a captação e distribuição da água. Um investimento
baixo se comparado a sistemas com bombeamento, por exemplo.
No entanto, a implantação destes sistemas sustentáveis de baixo custo trazem vantagens que
vão muito além das vantagens econômicas. Mostra a preocupação do município e da escola
com a preservação ambiental e possibilita a sociedade em geral (pais, filhos e funcionários) de
ter convivência e familiaridade com os sistemas sustentáveis, vendo que são iniciativas
possíveis para todos. A evidência do baixo custo possibilita ainda o esclarecimento aos órgãos
municipais e à sociedade em geral de que, o investimento é pequeno se comparado aos
benefícios que esses sistemas proporcionam, podendo-se difundir estes sistemas em outras
escolas e/ou casas e empresas do município.
80
REFERÊNCIAS
ABREU, Ana Lígia Papst de et al. Estudo Arquitetônico de Creche com considerações
bioclimáticas e com aproveitamento de águas pluviais e energia solar para aquecimento de
água. Florianópolis: EMC/UFSC, 2005.
ALANO, José Alcino. Manual Aquecedor Solar: Produzido com materiais recicláveis. 4ª ed.
Curitiba, PR: SEMA, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.527: Água de chuva Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis - Requisitos. Rio de
Janeiro, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.569: Sistema de
aquecimento solar de água em circuito direto - Projeto e instalação. Rio de Janeiro, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10844: Instalações prediais
de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12217: Projetos de
reservatório de distribuição de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1994.
AZEVEDO NETTO, J. M. Manual de Hidráulica. 8ª ed. São Paulo, SP: Edgard Blucher,
1998.
BARROS, Raphael T. de V. et al. Saneamento. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da
UFMG, 1995.
BRAGA, Benedito. Introdução a Engenharia Ambiental. São Paulo: Prentice Hall, 2002.
81
CREDER, Hélio. Instalações Hidráulicas e Sanitárias. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
CUNHA, Sandra Baptista da; GUERRA, Antônio José Teixeira. A Questão Ambiental:
Diferentes abordagens. 3ª ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2007.
CUORE, Raul Enrique C. Fontes de energia renováveis e seus principais benefícios para a
humanidade. Disponível em: http://www.webartigos.com/articles/21159/1. Acessado em:
maio de 2010.
DIAS, Genebaldo Freire. Educação ambiental: princípios e práticas. 5a ed. São Paulo: Global,
1998.
DMITRUK, Hilda B.(Org). Cadernos Metodológicos 1: Diretrizes de Metodologia Científica.
5ª ed. Chapecó: Argos, 2001.
DUDZEVICH, Airton. Sistema de Aproveitamento de Água de Chuva. Revista Téchne, São
Paulo: PINI, ano 18, n° 148, p. 77-80, julho. 2009.
FELDMANN, Fábio. Sustentabilidade: a vez da construção civil. 2007. Disponível em:
http://terramagazine.terra.com.br/interna. Acessado em: fevereiro de 2010.
GATTI, Rodrigo. Energia solar: atitude sustentável ajuda planeta. 2009. Disponível em:
http://redacaoindaia.blogspot.com/2009/08/energia-solar-atitude-sustentave.
Acessado
em:
abril de 2010.
GRAF.
Aproveitamento
de
Água
da
Chuva.
Disponível
http://www.graf.pt/Conceito/tabid/64/Default.aspx. Acessado em: outubro de 2009.
em:
82
GONÇALVES, Ricardo Franci. Uso racional da água em edificações. Vitória, ES: Prosab,
2006.
HELLER, Léo; PÁDUA, Valter Lúcio de. Abastecimento de água para consumo humano.
Belo Horizonte, MG: UFMG, 2006.
MALDANER, Rafael Carlos. Projeto de captação, armazenamento e utilização de água
pluvial em edifício educacional. 2007. Monografia II. Unochapecó. Chapecó, 2007.
MANCUSO, Pedro Caetano Sanches; SANTOS, Hilton Felício dos. Reuso de Água. Barueri,
SP: Manole, 2003.
MAY, Simone. Estudos de viabilidade do aproveitamento da água da chuva para consumo
não potável em edificações. 2004. Dissertação de Mestrado. Escola Politécnica de São Paulo.
São Paulo, 2004.
NETTO, Carmo Gallo. Pesquisa avalia consumo de água em escolas. Campinas, SP: Jornal da
Unicamp, 04 abr. 2005.
OURIQUES, Rafael Zini et al. Aproveitamento da água de chuva em Escola Municipal de
Santa Maria-RS. 2005. Trabalho de Iniciação Científica. UNIFRA. Santa Maria-RS: Ciências
Naturais e Tecnológicas, 2005.
PHILIPPI, Arlindo; PELICIONI, Maria Cecília F. Educação Ambiental e Sustentabilidade.
São Paulo: Manole, 2005.
SATO, Michele; CARVALHO, Isabel. Educação ambiental: pesquisa e desafios. Porto
Alegre, RS: Artmed, 2005.
83
SCARLATO, Francisco Capuano; PONTIN, Joel Arnaldo. Do nicho ao lixo: ambiente,
sociedade e educação. São Paulo: Atual, 1992.
SETTI, Arnaldo Augusto et al. Introdução ao Gerenciamento de Recursos Hídricos. Brasília:
Agencia nacional de energia Elétrica; Agencia Nacional das Águas, 2001.
SILVA, Eliana Gomes de Paula e; SILVA, Adriano Gomes de Paula e. Práticas ambientais na
Escola
Municipal
Ângleo
Ricardo
em
Frutal
(MG).
2010.
Disponível
em:
http://www.revistasustentabilidade.com.br. Acessado em: abril de 2010.
TEIXEIRA, Wilson et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
TOMBINI, Andersson José. Projeto para a Automação de um Sistema de Aproveitamento de
Água da Chuva. 2003. Estágio Supervisionado II. Unochapecó. Chapecó, 2003.
TSUTIYA, Milton Tomoyuki. Abastecimento de água. São Paulo: Escola Politécnica de São
Paulo, 2005.
TUNDISI, José Galiza. Água no século XXI: Enfrentando a escassez. São Paulo: Rima, 2003.
UNIÁGUA.
Universidade
da
água.
Água
no
Planeta.
Disponível
em:
http://www.uniagua.org.br. Acessado em: outubro de 2009.
VENZON, Marcio. Proposta de utilização de energia solar para aquecimento de água e
fluentes para linhas de tratamento de superfície na Atlas Indústria de Eletrodomésticos Ltda.
2004. Pós-graduação. Universidade Federal de Lavras. Lavras-MG, 2004.
84
ZANELLA, Luciano. IPT Responde Especial-Sustentabilidade. Revista Téchne, São Paulo:
PINI, ano 18, n° 142, p. 54-55, janeiro. 2009.
85
ANEXO A
Fórmulas utilizadas para o dimensionamento do sistema de captação e
aproveitamento de águas pluviais para pontos de consumo não
potável.
86
Consumo de Água da Escola
N° de alunos x litros/pessoa
Dimensionamento do Reservatório
Consumo não-potável total= (60%) x (consumo médio)
Captação de Água Pluvial
h
A= ( a  )  b
2
A = área de contribuição, m²;
a = largura, m;
h = altura da tesoura, m;
b = comprimento, m.
Q= I*A
60
Q = Vazão de projeto, em L/min
I = intensidade pluviométrica, em mm/h
A = área de contribuição, em m²
Calhas
Q = K. (S/n). RH2/3. d1/2
Onde:
Q = vazão de projeto, em litros/min.
S = área da seção molhada, em m²
n = coeficiente de rugosidade = 0,011
RH = S/P = raio hidráulico, em m
P = perímetro molhado, em m
d = declividade da calha, em m/m
K = 60000.
87
ANEXO B
Separador de águas pluviais de baixo custo
88
89
ANEXO C
Sistema horizontal e vertical interno de distribuição da água da chuva
90
91