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UNIVERSIDADE DE TAUBATÉ
Mário Nery da Silva
ESTUDO TÉCNICO E ECONÔMICO PARA
IMPLANTAÇÃO DE TÉCNICAS DE
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NA
INFRA-ESTRUTURA PREDIAL DE UMA ESCOLA
MUNICIPAL DO ENSINO MÉDIO E FUNDAMENTAL
DE TAUBATÉ
TAUBATÉ – SP
2006
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UNIVERSIDADE DE TAUBATÉ
Mário Nery da Silva
ESTUDO TÉCNICO E ECONÔMICO PARA
IMPLANTAÇÃO DE TÉCNICAS DE
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NA
INFRA-ESTRUTURA PREDIAL DE UMA ESCOLA
MUNICIPAL DO ENSINO MÉDIO E FUNDAMENTAL
DE TAUBATÉ
Dissertação apresentada pra obtenção do
Certificado de Título de Mestrado pelo
Curso Energia e Gestão Ambiental na
Indústria do Departamento de Engenharia
Mecânica da Universidade de Taubaté.
Área de Concentração: Meio Ambiente
Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto
Chaves
Co-orientador: Prof. Ms. Ederaldo Godoy
Júnior.
TAUBATÉ – SP
2006
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MÁRIO NERY DA SILVA
EDERALDO GODOY JÚNIOR
CARLOS ALBERTO CHAVES
ESTUDO TÉCNICO E ECONÔMICO PARA IMPLANTAÇÃO DE TÉCNICAS DE
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NA INFRA-ESTRUTURA PREDIAL DE
UMA ESCOLA MUNICIPAL DO ENSINO MÉDIO E FUNDAMENTAL DE TAUBATÉ
Data: ____/ ____/ ____
Resultado : ___________________
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr. Carlos Alberto Chaves
Universidade de Taubaté
Assinatura_______________________________________
Prof. Dr. José Rui Camargo
Universidade de Taubaté
Assinatura_______________________________________
Prof. Dr. Daniel Ebnuma
Universidade do Estado de São Paulo
Assinatura_______________________________________
13
Dedico esta dissertação à minha esposa Cilmara e aos meus filhos
Guilherme e Gabriel que abrilhantam a minha família e me dão
inspiração necessária para que eu continue sempre a buscar condições
para melhoria na qualidade de vida.
14
AGRADECIMENTOS
A Deus primeiramente pelo dom da vida;
Ao Prof. Dr. Carlos Alberto Chaves meu orientador que me
motivou para o curso após 15 anos sem estudar;
Ao Prof. Dr. José Rui Camargo, coordenador do curso de
Mestrado em Energia e Meio Ambiente;
Ao Prof. Ms. Ederaldo Godoy Júnior, por ministrar aulas do curso;
E ao meu irmão em Cristo, Edson André de Aguiar Júnior, pelo
apoio na conclusão deste trabalho.
15
Quando o homem perceber que pode transformar
o comportamento da humanidade através
de seus conhecimentos e atitudes,
garantirá sua sobrevivência
(Mário Nery da Silva)
16
RESUMO
O trabalho ora apresentado tem por finalidade implantar o conceito de técnica de
aproveitamento de água de chuva nas instalações prediais da Escola Municipal
Integral de Ensino Fundamental “Vereador Mario Monteiro dos Santos”, que funciona
por um período de 12 horas, totalizando a freqüência diária de cerca de 1500 (mil e
quinhentos) alunos em dois períodos, através do aproveitamento das águas pluviais
captadas nos telhados. Para a viabilidade desse aproveitamento, a água deve ser
tratada para que possam ser retidos os sólidos grosseiros e armazenada para
posterior utilização, por meio do acionamento das descargas, para lavagem dos
pátios da escola e regadas as áreas verdes. A estimativa é de que, através desse
sistema seja possível proporcionar uma grande economia de água, disponibilizandoa para fins mais nobres, pois o volume de água consumida na escola para essas
finalidades é considerável. Porém, o retorno maior somente será percebido após a
divulgação do sistema e sua implantação em todas as escolas da rede municipal,
que totalizam trinta e seis prédios, com as mesmas características do primeiro, além
das creches, que somam com as escolas o total de quarenta e cinco prédios. O
volume total de água economizada irá apresentar uma economia muito significativa.
O segundo aspecto positivo desse sistema, é o impacto na questão da educação
Ambiental no ensino de 1º e 2º Graus, pois irá conscientizar tanto os alunos como
toda a comunidade atingida pela escola, acerca da importância do uso racionado de
água potável paras fins mais nobres que a descarga em vaso sanitário.
Palavras-chave:
racionamento.
Aproveitamento
de
águas
pluviais;
educação
ambiental;
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ABSTRACT
The work for now presented has for purpose to implant the usually water technical
concept in the property facilities of the School Municipal Integral of Teaching
Fundamental "Vereador Mario Monteiro dos Santos", that it works for a period of 12
hours, totaling the daily frequency of about 1500 (thousand and five hundred)
students in two periods, through the use of the pluvial waters captured in the roofs.
For the viability of that use, the water should be treated so that it can be kept the
rude solids and stored for subsequent use, through the start of the discharges, for
wash of the patios of the school and watered the green areas. The estimate is that,
through of that system it is possible to provide a great economy of water, making
available her/it for nobler ends, because the volume of water consumed at the school
for those purposes is considerable. However, the larger return will only be noticed
after the popularization of the system and his/her implantation in all of the schools of
the municipal net, that you/they total thirty six buildings, with the same characteristics
of the first, besides the day cares, that add with the schools the total of forty five
buildings. The total volume of saved water will present a very significant economy.
The second positive aspect of that system, is the impact in the subject of the
Environmental education in the teaching of 1st and 2nd Degrees, because he/she will
become aware as much the students as the whole community reached by the school,
concerning the importance of the use rationed drinking water stop nobler ends than
the discharge in toilet.
Key words: Use of pluvial waters, rational use of water, property infrastructure for
environmental education.
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SUMÁRIO
Pág.
1. INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa
1.1.1 Preocupação com o Desperdício de Água nas Escolas
1.1.2 Desperdício de Água de Chuva
1.1.3 Conscientização da Comunidade
1.2 Problema
1.3 Objetivo Geral
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11
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12
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2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Declaração Universal dos Direitos da Água
2.2 Água: Um Recurso Cada Vez mais Ameaçado
2.2.1 O Ciclo da Água
2.3 A Distribuição e o Consumo de Água Doce no Mundo
2.3.1 Consumo de Água no Brasil
2.4 Conceito de Aproveitamento de Água da Chuva
2.4.1Aproveitamento da Água Pluvial para Consumo Não Potável
2.5 A Importância de Programas de Conservação de Água (PCA) em
Edificações
2.6 Análises para Implantação de Um Programa de Conservação de
Água - PCA
2.6.1 Análise Técnica Preliminar
2.6.2 Análise Documental
2.6.3 Levantamento de Campo
2.7 Etapas de Um Programa de Conservação de Água
2.7.1 Produtos da Etapa 1
2.7.2 Avaliação da Demanda de água
2.7.3 Perdas Físicas
2.7.4 Adequação de Processos
2.7.5 Adequação de Equipamentos e Componentes Hidráulicos
2.7.6 Controle de Pressão do Sistema Hidráulico
2.7.7 Níveis de Qualidade
2.7.8 Produtos da etapa 2
2.7.9 Produtos da etapa 3
2.8 Avaliação da oferta de água
2.8.1 Águas pluviais
2.8.2 Estudo de Viabilidade Técnica e Econômica
2.8.3 Detalhamento e Implantação do PCA
2.8.4 Implantação do Sistema de Gestão da Água
2.9 Análise Quantitativa de Precipitações de Água de Chuva
2.9.1 Intensidade de Precipitação (im)
2.9.2 Coeficiente do Deflúvio C
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20
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26
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27
27
28
28
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31
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2.9.3 Aspectos Qualitativos
2.10 Escoamento de Águas Pluviais em uma Instalação Predial
2.10.1 Calhas
2.10.2 Seção Retangular
2.10.3 Seção Trapezoidal
2.10.4 Seção Semi-circular
2.10.5 Dimensionamento das Calhas
2.10.6 Tubos de Queda
2.10.7 Dimensionamento dos Tubos de Queda
2.10.8 detalhe de Ligação da Calha ao Tubo de Queda
2.10.9 Rede Coletora
2.11 Normas para Aproveitamento de Água de Chuva
2.11.1 Decreto nº 24.643/1934
2.12 OS Usos da Água
2.13 Qualidade da Água de Abastecimento
2.14 Conceito de Cidadania e Meio Ambiente
2.14.1 O Meio Ambiente é um Bem para a Comunidade
2.14.2 Os “Problemas Ambientais” são a Manifestação de
Conflitos Sociais que têm a Natureza por Suporte
2.14.3 Toda Ação que Compromete as Condições Ambientais de
Existência e Trabalho das Populações, atenta contra Direitos Ambientais de
Indivíduos e Coletividades
2.14.4 Como Conscientizar a Sociedade
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33
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34
34
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36
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39
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41
42
42
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Dados do Local da Implantação
3.2 Configuração Geral do Sistema
3.3 Cálculo da Demanda Mensal de Água Pluvial Necessária para a
Descarga Sanitária
3.4 Dimensionamento de uma Cisterna a partir do Método Rippl
3.5 Dimensionamento do Sistema de Coleta de Água de Chuva
45
47
49
52
4. RESULTADOS
4.1 Custo da Água Potável pela Concessionária Sabesp
4.2 Economia de Água Pluvial
4.3 Investimentos realizados
4.4 Análise Econômica pelo método do Payback descontado
57
57
58
58
59
5. CONCLUSÕES
61
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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44
52
55
20
1. INTRODUÇÃO
O racionamento de água é uma questão que tem a sua importância cada vez
mais ressaltada, visando soluções alternativas que evitem o desperdício e
conscientizando as pessoas acerca de sua necessidade.
Embora pareça um assunto recente, o reaproveitamento de águas é um
sistema utilizado há séculos. Na história da civilização, desde 3.000 a.C., já se fazia
reservatórios para aproveitamento de águas pluviais.
Nos dias atuais, são vários os países que dão incentivos, inclusive fiscais
como a redução de impostos a projetos para reaproveitamento de águas pluviais.
Alguns desses países utilizam o incentivo com a finalidade exclusiva de preservação
das águas. Outros utilizam essa medida em razão da escassez de água em sua
região ou devido à pequena quantidade de água de superfície.
No Brasil ainda não existem incentivos ou projetos governamentais para o
reaproveitamento de águas pluviais.
Com o aumento da população urbana em nosso país, conseqüentemente,
aumentou-se também o consumo de água tratada. Assim, torna-se necessário o
estudo sobre a possibilidade de substituição de parte da água potável de uma
edificação por uma de qualidade inferior para fins não nobres, reduzindo a demanda
sobre os mananciais de água. No entanto, é necessário institucionalizar,
regulamentar e promover o aproveitamento de água no Brasil, fazendo com que
essa prática se desenvolva de acordo com princípios técnicos adequados e seja
economicamente viável.
No Brasil, a utilização desse sistema ainda está em fase de adaptação.
Estudos feitos pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) são utilizados para
classificar as regiões de nosso país onde ocorrem grandes volumes de precipitação
de chuva, o que torna viável ou não a implantação do projeto de reaproveitamento
de águas pluviais.
Segundo o Instituto, na região do Vale do Paraíba, onde está localizada a
cidade de Taubaté, os índices de precipitação de chuva são favoráveis para a
implantação do sistema de reaproveitamento de águas pluviais, contudo, o assunto
deve ser discutido caso a caso.
As possibilidades de êxito na implantação do projeto são maiores nas
instalações prediais onde exista um grande número de usuários. Assim, são locais
21
favoráveis
para
o
reaproveitamento
de
águas
pluviais
instalações
como
condomínios, fábricas, instituições públicas e escolas, devido a grande aglomeração
de pessoas.
O estudo apresentado nesse trabalho, tem como alvo os prédios escolares,
em que o uso de água tratada para fins menos nobres é comum, através do
acionamento das descargas e lavagem de pátios, que são práticas constantes
nesses
estabelecimentos,
o
que
torna
a
implantação
do
sistema
de
reaproveitamento de águas pluviais favorável. A viabilidade do projeto implantado,
deverá proporcionar um impacto em toda a comunidade local. Através das aulas
expositivas sobre o trato da água, a comunidade deve ser conscientizada sobre o
uso racional da água no dia-a-dia de uma família, em uma residência. Por intermédio
da escola poderá ser constatado que o respeito ao uso da água pode também ser
um meio de economizar e a verba economizada poderá ser utilizada para outros
investimentos escolares, como por exemplo, compra de materiais.
1.1 JUSTIFICATIVA
1.1.1 Preocupação com o Desperdício de Água nas Escolas
A água utilizada nas escolas, é destinada tanto para fins nobres como
bebedouros e cozinha, como para fins menos nobres como lavagem de pátios e
janelas, descargas de vasos sanitários e mictórios e irrigação de jardins.
O aproveitamento de águas pluviais tem por finalidade manter o sistema de
uso de água de chuva no prédio da escola, para atender a demanda da utilização
onde não há necessidade de existência de água potável (fins menos nobres).
Existe um grande desperdício de água potável nas escolas através do
consumo das bacias sanitárias. No Brasil, segundo o IPT em 1986, o consumo geral
das bacias sanitárias variava entre 12 litros/descarga a 20 litros/descarga.
A partir de 1995, é que começaram a aparecer no mercado brasileiro
aparelhos economizadores de água, como bacia sanitárias, torneiras de fechamento
automático, controle de água nos chuveiros, mictórios, etc.
Existem três tipos básicos de bacias sanitárias: gravidade, pressão e vácuo.
As bacias sanitárias com pressão liberam o ar comprimido que fica armazenado em
um tanque necessitando de menos água para o arraste.
As bacias sanitárias a
vácuo quando são acionadas cria-se um vácuo relativo e a descarga é feita com
22
pouca água. O Brasil utiliza as bacias sanitárias por gravidade. Com a descarga de
água de 1,6 litros, segundo a NBR 6452 da ABNT, tem-se a sifonagem da água
contida no vaso junto com os dejetos humanos. Após a sifonagem é recomposto
automaticamente o selo hídrico, que evita o retorno dos gases de esgoto para o
banheiro.
1.1.2 Desperdício da Água da Chuva
As precipitações são causadas por diferenças de aquecimento nos diversos
estratos da atmosfera de um determinado local. A forma mais comum de
precipitação é a chuva, que ocorre quando as gotas d’água são pesadas o suficiente
para caírem na superfície da terra. Estas superfícies também podem ser os telhados
de instalações prediais como o de uma escola onde escoam através de calhas e
são levadas aos efluentes próximos dando continuidade ao seu ciclo normal, uma
vez que por determinação do Código Sanitário do Estado de São Paulo (Decreto
12.342, de 27/09/78) o despejo na rede de esgoto é proibido.
Para a análise da possibilidade de aplicação de águas pluviais devem ser
realizadas simulações de captação e reserva em função de séries históricas de
dados pluviométricos médios mensais de Postos Pluviométricos da região onde se
encontra a edificação.
O desenvolvimento de um projeto de aproveitamento de águas pluviais deve
inicialmente identificar demandas possíveis para serem supridas por tal volume e a
análise de precipitação de chuva na região.
Em seguida, é calculada a área de coleta e dimensionado o volume do
reservatório.
Cabe ressaltar que ao reservar e utilizar águas pluviais, além de reduzir o
consumo de água potável para diversos fins, a edificação em questão não
contribuirá com o sério problema das enchentes em muitas cidades.
1.1.3 Conscientização da Comunidade
Os "problemas ambientais" são a manifestação de um conflito entre
interesses privado e bem coletivo.
O meio ambiente é constituído, basicamente, por elementos que não são
passíveis de apropriação privada. Este é o caso do ar e, em grande parte, das
águas. Ninguém pode, portanto, ser privado do acesso a estes bens, ainda que no
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caso da água este acesso possa ser condicionado ou não pela distância relativa dos
rios, lagos e nascentes, ou pela existência de sistemas artificiais de distribuição.
A divisão da sociedade em proprietários e não-proprietários de terras, alterou
radicalmente as condições de existência destes últimos, que passaram a depender,
para sua sobrevivência, da possibilidade de vender sua capacidade de trabalho na
qualidade de assalariados. A destruição dos laços tradicionais com a terra, de onde,
com seu trabalho direto as famílias camponesas podiam extrair alimentos, embora
não tenha acarretado a eliminação física desta, transformou profundamente sua
existência social. Os "problemas ambientais" são a manifestação de conflitos sociais
que têm a natureza por suporte.
Os elementos da natureza influenciam as condições de existência de todos os
indivíduos e as condições de trabalho de grupos sociais específicos. Toda
comunidade que respira o oxigênio da atmosfera é obrigada a aspirar também o
material particulado emitido por uma usina siderúrgica situada em suas
proximidades. Neste caso, as condições de saúde de todos são afetadas,
particularmente aqueles que trabalham na usina ou moram perto dela.
Por outro lado, alguns grupos sociais dependem da existência equilibrada de
determinados ecossistemas, nos quais trabalham e dos quais extraem os meios de
sua subsistência. Este é o caso de pescadores artesanais, seringueiros,
apanhadores de castanha e comunidades indígenas, por exemplo, cuja reprodução
social depende da fertilidade dos rios e lagos, da integridade dos seringais e dos
castanhais.
1.2 Problema
Nos prédios escolares, um grande volume de água tratada é utilizado em
vasos sanitários, lavagem de pátios, janelas e irrigação de jardins, proporcionando
um gasto excessivo de água tratada, que por sua vez, resulta em um considerável
desembolso em dinheiro para o pagamento mensal da despesa realizada. No outro
extremo, se verifica que na precipitação de chuva um grande volume de água, escoa
pelos tubos conectados às calhas e vão desaguar nos efluentes, o que na maioria
das vezes, chega a provocar inundações nas ruas que dão acesso à escola.
24
1.3 Objetivo Geral
Discutir técnica e economicamente o uso racional da água nas instalações
prediais de uma escola através do aproveitamento das águas pluviais captadas
através da superfície de telhados.
O sistema deverá ser auto-suficiente para garantir que a lavagem de pátios e
janelas, descargas dos vasos sanitários e mictórios, e irrigação de jardins, sejam
feitas com águas pluviais, levando a comunidade local a refletir sobre os cuidados
necessários para evitar desperdícios da água.
25
2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Declaração Universal dos Direitos da Água
A presente Declaração Universal dos Direitos da Água foi proclamada tendo
como objetivo atingir: todos os indivíduos, todos os povos e todas as nações, para
que todos os seres humanos, tendo esta declaração constantemente presente no
espírito se esforcem através da educação e do ensino, em desenvolver o respeito
aos direitos e obrigações nela anunciados e assim, com medidas progressivas de
ordem nacional e internacional, o seu reconhecimento e sua aplicação efetiva.
1. A água faz parte do patrimônio do planeta. Cada continente, cada povo, cada
nação, cada região, cada cidade, cada cidadão é plenamente responsável aos olhos
de todos.
2. A água é a seiva de nosso planeta. Ela é condição essencial de vida de todo
vegetal, animal ou ser humano. Sem ela, não se poderia conceber como é a
atmosfera, o clima, a vegetação, a cultura ou a agricultura.
3. Os recursos naturais de transformação da água em água potável são lentos,
frágeis e muito limitados. Assim sendo, a água deve ser manipulada com
racionalidade, precaução e parcimônia.
4. O equilíbrio e o futuro de nosso planeta dependem da preservação da água e de
seus ciclos. Estes devem permanecer intactos e funcionando normalmente para
garantir a continuidade da vida sobre a Terra. Esse equilíbrio depende em particular
da preservação dos mares e oceanos, por onde os ciclos começam.
5. A água não é somente herança de nossos predecessores; ela é, sobretudo, um
empréstimo aos nossos sucessores. Sua proteção constitui uma necessidade vital,
assim como a obrigação moral do homem para com as gerações presentes e
futuras.
6. A água não é uma doação gratuita da natureza; ela tem um valor econômico:
precisa-se saber que ela é, algumas vezes, rara e dispendiosa e que pode muito
bem escassear em qualquer região do mundo.
7. A água não deve ser desperdiçada nem poluída, nem envenenada. De maneira
geral, sua utilização deve ser feita com consciência e discernimento para que não se
chegue a uma situação de esgotamento ou de deterioração da qualidade das
reservas atualmente disponíveis.
26
8. A utilização da água implica respeito à lei. Sua proteção constitui uma obrigação
jurídica para todo homem ou grupo social que a utiliza. Essa questão não deve ser
ignorada nem pelo homem nem pelo Estado.
9. A gestão da água impõe um equilíbrio entre os imperativos de sua proteção e as
necessidades de ordem econômica, sanitária e social.
10. O planejamento da gestão da água deve levar em conta a solidariedade e o
consenso em razão de sua distribuição desigual sobre a Terra.
2.2 Água: Um Recurso Cada Vez Mais Ameaçado
A água é um recurso natural essencial para a sobrevivência de todas as
espécies que habitam a Terra. No organismo humano a água atua, entre outras
funções, como veículo para a troca de substâncias e para a manutenção da
temperatura, representando cerca de 70% de sua massa corporal. Além disso, é
considerada solvente universal e é uma das poucas substâncias que se encontra
nos três estados físicos: gasoso, líquido e sólido. É impossível imaginar como seria o
nosso dia-a-dia sem ela.
Os alimentos ingeridos dependem diretamente da água para a sua produção.
A água é necessária também para a higiene pessoal, para lavar roupas e utensílios
e para a manutenção da limpeza de nossas habitações. Ela é essencial na produção
de energia elétrica, na limpeza das cidades, na construção de obras, no combate a
incêndios e na irrigação de jardins, entre outros. As indústrias utilizam grandes
quantidades de água, seja como matéria-prima, seja na remoção de impurezas, na
geração de vapor e na refrigeração. Dentre todas essas atividades, porém, é a
agricultura aquela que mais consome água – cerca de 70% de toda a água
consumida no planeta é utilizada pela irrigação.
A ameaça da falta de água, em níveis que podem até mesmo inviabilizar a
existência humana, pode parecer exagero, mas não é. Os efeitos na qualidade e na
quantidade da água disponível, relacionados com o rápido crescimento da
população mundial e com a concentração dessa população em megalópoles, já são
evidentes em várias partes do mundo. Dados do Fundo das Nações Unidas para a
Infância (Unicef) e da Organização Mundial da Saúde (OMS) revelam que quase
metade da população mundial (2,6 bilhões de pessoas) não conta com serviço de
saneamento básico e que uma em cada seis pessoas (cerca de 1,1 bilhão de
pessoas) ainda não possui sistema de abastecimento de água adequado. As
27
projeções da Organização das Nações Unidas indicam que, se a tendência
continuar, em 2050 mais de 45% da população mundial estará vivendo em países
que não poderão garantir a cota diária mínima de 50 litros de água por pessoa. Com
base nestes dados, em 2000, os 189 países membros da ONU assumiram como
uma das metas de desenvolvimento do milênio reduzir à metade a quantidade de
pessoas que não têm acesso à água potável e saneamento básico até 2015.
Mesmo países que dispõem de recursos hídricos abundantes, como o Brasil,
não estão livres da ameaça de uma crise. A disponibilidade varia muito de uma
região para outra. Além disso, as reservas de água potável estão diminuindo. Entre
as principais causas da diminuição da água potável estão o crescente aumento do
consumo, o desperdício e a poluição das águas superficiais e subterrâneas por
esgotos domésticos e resíduos tóxicos provenientes da indústria e da agricultura.
2.2.1 O Ciclo da Água
Na natureza, a água se encontra em contínua circulação, fenômeno
conhecido como ciclo da água ou ciclo hidrológico. A água dos oceanos, dos rios,
dos lagos, da camada superficial dos solos e das plantas evapora por ação dos raios
solares. O vapor formado vai constituir as nuvens que, em condições adequadas,
condensam-se e precipitam-se em forma de chuva, neve ou granizo. Parte da água
das chuvas infiltra-se no solo, outra parte escorre pela superfície até os cursos de
água ou regressa à atmosfera pela evaporação, formando novas nuvens. A porção
que se infiltra no solo vai abastecer os aqüíferos, reservatórios de água subterrânea
que, por sua vez, vão alimentar os rios e os lagos (figura 1).
28
Figura 1 - Ciclo da Água
FONTE: AWWA (American Water Works), 2005.
2.3 A Distribuição e o Consumo de Água Doce no Mundo
A massa total de água na Terra não aumenta nem diminui, é sempre o
mesmo. A Agricultura consome aproximadamente 70%, a Indústria 22% e o uso
doméstico 8% de água da superfície do nosso planeta, conforme gráfico
representado pela figura 2. O percentual de água salgada do nosso planeta é de
97,5%. Da parcela de água doce, representada por 2,5%, concentra-se nas geleiras,
calotas polares ou em regiões montanhosas 68,9%, nas águas subterrâneas 29,9%,
sendo que 0,9% compõe a umidade do solo e dos pântanos e apenas 0,3% constitui
a porção superficial de água doce presente em rios e lagos, conforme gráfico
mostrado na figura 3.
A água doce não está distribuída uniformemente pelo globo. Sua distribuição
depende essencialmente dos ecossistemas que compõem o território de cada país.
Segundo o Programa Hidrológico Internacional da Organização das Nações Unidas
para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco), a América do Sul possui 26% do
total de água doce disponível no planeta para apenas 6% da população mundial,
enquanto o continente asiático possui 36% do total de água e abriga 60% da
população mundial.
29
8%
22%
70%
In d ú s t ria
A g ric u lt u ra
D o m é s t ic o
Figura 2 – Consumo de água
FONTE: Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação (FAO), 2000.
To ta l g lo b a l
(água)
2,5%
97,5% 0,3%
2,5%do Total global
(água doce)
68,9%
29,9%
0,9%
Água doce
Geleiras e neves eternas
Água salgada
Rios e lagos
Águas subterrâneas
Solo, pântanos e geadas
Figura 3 – Total global de água - Fonte: Plano Nacional de Recursos Hídricos
FONTE: Secretaria de Recursos Hídricos do Ministério do Meio Ambiente, 2000.
O consumo diário de água é muito variável ao redor do globo. Além da
disponibilidade do local, o consumo médio de água está fortemente relacionado com
o nível de desenvolvimento do país e com o nível de renda das pessoas. Uma
pessoa necessita de, pelo menos, 40 litros de água por dia para beber, tomar banho,
escovar os dentes, lavar as mãos, cozinhar etc. Dados da ONU, porém, apontam
que um europeu, que tem em seu território 8% da água doce no mundo, consome
em média 150 litros de água por dia. Já um indiano, consome 25 litros por dia.
Segundo estimativas da Unesco, com a continuidade do ritmo atual de
crescimento demográfico sem o estabelecimento de um consumo sustentável da
30
água, em 2025 o consumo humano poderá chegar a 90%, restando apenas 10%
para os outros seres vivos do planeta.
2.3.1 Consumo de Água no Brasil.
Com
uma
ESTATÍSTICO,
área
2000)
de
e
aproximadamente
mais
de
169
8.514.876
milhões
de
km²
habitantes
(ANUÁRIO
(CENSO
DEMOGRÁFICO, 2000), o Brasil é hoje o quinto país do mundo, tanto em extensão
territorial como em população. Em função de suas dimensões continentais, o Brasil
apresenta grandes contrastes relacionados não somente ao clima, vegetação
original e topografia, mas também à distribuição da população e ao desenvolvimento
econômico e social, entre outros fatores.
De maneira geral, o Brasil é um país privilegiado quanto ao volume de
recursos hídricos, pois abriga 13,7% da água doce do mundo. Porém, a
disponibilidade desses recursos não é uniforme. Mais de 73 % da água doce
disponível no país encontra-se na bacia Amazônica, que é habitada por menos de
5% da população. Apenas 27 % dos recursos hídricos brasileiros estão disponíveis
para as demais regiões, onde residem 95% da população do país (LIMA, 1999). Não
só a disponibilidade de água não é uniforme, mas a oferta de água tratada reflete os
contrastes no desenvolvimento dos Estados brasileiros. Enquanto na região Sudeste
87,5% dos domicílios é atendido por rede de distribuição de água, no Nordeste a
porcentagem é de apenas 58,7%.
O Brasil registra também elevado desperdício: de 20% a 60% da água tratada
para consumo se perde na distribuição, dependendo das condições de conservação
das redes de abastecimento. Além dessas perdas de água no caminho entre as
estações de tratamento e o consumidor, o desperdício também é grande nas
residências, envolvendo, por exemplo, o tempo necessário para o banho, a própria
forma como se toma banho, a utilização de descargas no vaso sanitário que
consomem muita água, a lavagem da louça com água corrente, no uso da
mangueira como vassoura na limpeza de calçadas, na lavagem de carros, etc.
2.4 Conceito de Aproveitamento de Água da Chuva
A American Water Works Association – AWWA em 31 de Janeiro de 1993,
definiu a conservação da água como as práticas, tecnologias e incentivos que
aperfeiçoam a eficiência do uso da água.
31
Um programa de conservação da água constitui-se de medidas e incentivos.
Medidas são as tecnologias e mudanças de comportamento, chamadas
práticas, que resultam no uso mais eficiente da água.
Incentivos de conservação da água são: educação pública, as campanhas, as
estruturas tarifárias e os regulamentos que motivam o consumidor a adotar as
medidas específicas (AMY VICKERS, 2001).
A AWWA, desde 1993 encoraja os serviços de água considerar o lado do
suprimento e o lado da demanda. É o que se chama de Planejamento Integrado de
Recursos (IRP).
Como exemplo, o uso de uma bacia sanitária para 6 litros/descarga, trata-se
de uma medida de tecnologia e a mudança de comportamento para que o usuário
da bacia sanitária não jogue lixo na mesma, é uma medida prática.
Os incentivos na conservação da água são as informações nos jornais,
rádios, televisões, panfletos, workshops, etc., mostrando como economizar água.
Uma tarifa crescente incentiva a conservação da água, um pagamento de
uma parte do custo de uma bacia sanitária é incentivo para o uso de nova
tecnologia, como a bacia sanitária com 6 litros/descarga.
Os regulamentos de instalações prediais, códigos, leis são incentivos para
que se pratique a conservação da água.
O aumento da eficiência do uso da água irá liberar os suprimentos de água
para outros usos, tais como o crescimento da população, o estabelecimento de
novas indústrias e a melhora no meio ambiente.
A conservação da água está sendo feita na América do Norte, Europa e
Japão. As principais medidas são o uso de bacias sanitárias de baixo consumo, isto
é, 6 litros/descarga; torneiras e chuveiros mais eficientes quanto à economia da
água; diminuição das perdas de água nos sistemas públicos de maneira que o
tolerável seja menor que 10%, reciclagem; aproveitamento da água e informações
públicas.
Porém, existem outras tecnologias não convencionais, tais como o
reaproveitamento de águas servidas residenciais, muito em uso na Califórnia, e a
captação de água de chuva.
Estimativa feita em 1999 pelo International Environmmental Technology
Centre (IETC) das Nações Unidas concluíram que no ano 2010, a população da
32
Alemanha e dos Estados Unidos aceitarão 45 e 42% de água de chuva e 20 e 21%
respectivamente de água servida.
No Texas, a cidade de Austin, que tem média pluviométrica anual de 810mm,
fornece US$ 500 a quem instalar sistema de captação de água de chuva. O valor de
US$ 500 correspondente a US$ 40/m3 da capacidade de armazenamento do
reservatório. Assim, um reservatório com 16m3 tem o valor ofertado pela cidade de
Austin de US$ 500 que é um pouco menor que 16m3 x US$ 40/m3 = US$ 640. Ainda
no Texas, a cidade de San Antonio fornece US$ 200 para quem economizar
1.230m3 de água da rede pública usando água de chuva, durante o período de 10
anos.
No Texas, as casas com área de captação de 185m2 a 277m2 são comuns e
usam reservatórios de fibra de vidro com 38m3 de capacidade. O custo do
reservatório de fibra é de US$ 260/m3 de água reservada no reservatório. Incluindo
os filtros, o custo total do reservatório variará de US$ 260/m3 a US$ 330/m3.
A cidade de Sumida, que fica na área metropolitana de Tóquio, no Japão, tem
precipitação média anual de 1400mm e mesmo assim é aproveitada a água da
chuva devido à segurança no abastecimento de água em caso de emergência.
Conforme Conferência Internacional de Captação de Água da Chuva
realizada no Brasil em 1999, foram construídos no nordeste brasileiro, de 1997 a
1999 cerca de 20 mil novos reservatórios.
Na Austrália, foi traçado o objetivo na Gold Coast para que as residências
economizem 25% da água do serviço público usando água da chuva. O custo
estimado para aproveitamento de água de chuva é de US$ 6.000 com despesas de
US$ 215.
2.4.1 Aproveitamento da Água Pluvial para Consumo Não Potável
Segundo Tomaz (2003), o aproveitamento de água de chuva para consumo
não potável é um sistema utilizado em vários países há anos. Essa tecnologia vem
crescendo e dando ênfase à conservação de água. Além de proporcionar economia
de água potável, contribui para prevenção de enchentes causadas por chuvas
torrenciais em grandes cidades, onde a superfície tornou-se impermeável, impedindo
a infiltração de água.
Segundo Tomaz (2003), a água subterrânea corresponde cerca de 29,0% do
volume total de água doce do planeta. Somente 0,266 % da água doce representa
33
toda a água dos lagos, rios e reservatórios (significando 0,007 % do total de água
doce e salgada existente no planeta). O restante da água doce está na biomassa e
na atmosfera sob a forma de vapor.
Segundo Mancuso (2003), a falta de água é um dos graves problemas
mundiais que podem afetar a sobrevivência dos seres humanos. O uso
desordenado, o desperdício e o crescimento da demanda são fatores que
contribuem para intensificar a escassez de água potável no planeta e, é previsto
para o século XXI, a falta de água para 1/3 da população mundial.
De acordo com Azevedo Netto (1963), 72% das internações hospitalares do
Brasil são decorrentes de problemas relacionados à ingestão de água contaminada.
2.5 A Importância de Programas de Conservação de Água (PCA) em
Edificações
Em uma edificação o Programa de Conservação de Água – PCA, implantado
de forma sistêmica, implica em otimizar o consumo de água, com a conseqüente
redução do volume de efluentes gerados, a partir da otimização do uso e da
utilização de fontes alternativas, considerando os diferentes níveis de potabilidade
necessários, de acordo com um Sistema de Gestão apropriado.
O conceito de Conservar Água deve ser adotado tanto nas edificações já
existentes, quanto em novas edificações. Nestas, o PCA deve ser incorporado ainda
durante a fase de concepção, de forma a viabilizar ainda mais os investimentos e
possibilidades de atuação a serem realizados.
A figura 4 apresenta de forma esquemática as etapas de implantação de um
PCA em uma edificação existente.
ETAPA 1
Avaliação Técnica
Preliminar
ETAPA 4
Estudo de Viabilidade
Técnica e Econômica
ETAPA 2
Avaliação da Demanda
de Água
ETAPA 5
Detalhamento Técnico
ETAPA 3
Avaliação da Oferta de
Água
ETAPA 6
Implantação do Sistema
de Gestão da Água
Figura 4 - Fluxograma das etapas de um PCA a ser implantado em edificação já existente.
FONTE: Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP – BT/PCC/405, 2005.
34
2.6 Análises para Implantação de Um Programa de Conservação de Água
(PCA)
2.6.1 Análise Técnica Preliminar
Esta etapa consiste no levantamento de todos os dados e informações que
envolvam o uso da água na edificação para aquisição de pleno conhecimento sobre
a condição atual de utilização.
Compreende o mapeamento dos usos da água na edificação, através da
análise do sistema hidráulico, processos e usuários que utilizam água e dos índices
históricos de consumo. A Avaliação Técnica Preliminar inicia-se com a análise dos
documentos disponíveis como base para a avaliação da edificação.
2.6.2 Análise Documental
Nesta etapa são levantados e analisados todos os documentos e informações
disponíveis que possam auxiliar no entendimento da edificação sob a ótica do uso
da água. A exemplo disto podem ser citados os Projetos de Sistemas Hidráulicos,
histórico anual de contas de água/energia, especificação de equipamentos ou
sistemas consumidores de água, entre outros.
2.6.3 Levantamento de Campo
O objetivo do levantamento é avaliar “in loco” os diversos usos da água para
detalhamento e aferição dos dados já obtidos e pesquisa das demais informações
necessárias. Devem ser avaliados os procedimentos que utilizam água, condições
dos sistemas hidráulicos, perdas físicas, usos e usuários envolvidos.
2.7 Etapas de Um Programa de Conservação de Água
2.7.1 Produtos da Etapa 1
São produtos desta etapa o histórico do consumo de água, macro-fluxos,
micro-fluxos de água e plano de setorização do consumo de água, onde são
definidos os setores da edificação que serão monitorados através da instalação de
medidores.
35
2.7.2 Avaliação da Demanda de Água
Nesta etapa é feita a identificação das diversas demandas para avaliação do
consumo de água atual e das intervenções necessárias para otimização do consumo
e minimização de efluentes.
São avaliadas perdas físicas, processos que utilizam água, equipamentos
hidráulicos e pressão do sistema hidráulico.
2.7.3 Perdas Físicas
Nesta etapa devem ser levantados os materiais e componentes a serem
substituídos, os pontos do sistema hidráulico a serem corrigidos, a expectativa de
redução do consumo e os custos envolvidos.
Devem ser realizados testes no sistema hidráulico para a detecção das
perdas físicas invisíveis, inclusive com a utilização de equipamentos específicos
para evitar intervenções destrutivas na edificação.
2.7.4 Adequação de Processos
Entende-se por adequação de processo o estabelecimento de procedimentos
e rotinas específicas que garantam o uso apropriado da água para realização de
atividades consumidoras, em quantidade e qualidade adequada à necessária,
evitando-se desperdícios para a realização das mesmas. É importante que os
procedimentos específicos para as atividades consumidoras cujos conteúdos devem
ser transmitidos aos usuários envolvidos nas atividades sejam detalhados. Muitas
vezes os ajustes para redução do desperdício são relativos aos aspectos
comportamentais e não somente a adequações tecnológicas.
2.7.5 Adequação de Equipamentos e Componentes Hidráulicos
Com relação à adequação de equipamentos hidráulicos, os mesmos devem
ser especificados de acordo com a pressão de utilização e o tipo de uso e de usuário
do ponto de consumo, devendo proporcionar conforto ao usuário e minimizar o
consumo de água necessário.
2.7.6 Controle de Pressão do Sistema Hidráulico
Deve ser avaliado se a pressão disponível no sistema hidráulico é apropriada
à necessidade para adequado desempenho das atividades consumidoras e
36
funcionamento dos equipamentos hidráulicos. O controle da pressão pode
representar importante contribuição para a redução do consumo de água.
2.7.7 Níveis de Qualidade
Dentre os dados obtidos na etapa 1 (Avaliação Preliminar) foram relacionadas
as características da água utilizada em cada atividade consumidora da unidade.
Nesta etapa, tais características devem ser comparadas à qualidade efetivamente
necessária para o bom desempenho da atividade, como base para subsidiar a etapa
3 do Programa, Avaliação da Oferta.
2.7.8 Produtos da Etapa 2
O resultado desta etapa é o comparativo quantitativo e qualitativo entre o
consumo atual de água da edificação e o consumo otimizado a ser obtido.
Através da Avaliação da Demanda de Água obtém-se o diagnóstico das
perdas e usos excessivos, bem como dos impactos gerados pelas ações
tecnológicas possíveis para adequação dos usos e processos para otimização do
consumo.
Ao final desta Avaliação são obtidas as seguintes informações que
caracterizam o uso atual da água na edificação (cenário inicial):
• Distribuição do consumo de água;
• Geração de efluentes atual da edificação.
Com a avaliação da demanda é gerado um planejamento contemplando a
adequação de componentes hidráulicos e processos que utilizam água, controle de
vazão e pressão e minimização das perdas físicas. São geradas diferentes
configurações de uso da água para a edificação, com possibilidade de aplicação de
diferentes graus tecnológicos, de tal forma que o consumo de água seja otimizado. É
possível então se determinar a expectativa de redução do consumo. Ainda nesta
etapa são estimados os investimentos necessários e os períodos de retorno para
cada uma das configurações concebidas.
2.7.9 Produtos da Etapa 3
O resultado desta etapa é a análise quantitativa e qualitativa das
possibilidades de oferta de água para a edificação. São planejadas as ações para
37
incorporação de águas menos nobres para aplicação em atividades consumidores
menos nobres.
Com a avaliação da oferta de água são então consolidados todos os dados e
análises técnicas para a montagem de cenários possíveis PCA a ser implementado
à edificação.
2.8 Avaliação da Oferta de Água
Uma vez caracterizada a demanda de água necessária para atendimento das
atividades consumidoras da edificação em estudo, devem ser avaliadas qualitativa e
quantitativamente, as possíveis fontes de abastecimento.
O primeiro passo desta etapa é avaliar, dentre as fontes existentes, quais são
as aplicáveis à edificação em estudo. Esta avaliação baseia-se na região onde está
localizada a edificação e nos tipos de usos e de usuários.
De uma maneira geral, as edificações podem ter seu abastecimento
proveniente da rede pública, de responsabilidade da Concessionária local de
Saneamento Básico, ou das seguintes fontes alternativas:
•
Captação direta de mananciais;
•
Águas subterrâneas;
•
Aproveitamento de efluentes;
•
Águas pluviais.
Como o assunto tratado é o reaproveitamento de águas pluviais em prédios
escolares, esse será o item analisado como fonte alternativa para abastecimento.
2.8.1 Águas Pluviais
Para o desenvolvimento de um projeto de aproveitamento de águas pluviais
deve-se inicialmente identificar demandas possíveis de serem supridas por tal
volume.
Em seguida, é calculada a área de coleta e dimensionado o volume do
reservatório.
2.8.2 Estudo de Viabilidade Técnica e Econômica
Esta etapa possui por objetivos:
•
Consolidar o Programa de Conservação de Água a ser incorporado;
38
•
Planejar as ações para implantação do mesmo, com ênfase nos maiores
consumidores, para a imediata geração de economias, com baixos investimentos
e períodos de retorno atrativos.
O Estudo de Viabilidade Técnica e Econômica é a etapa de composição dos
dados gerados na avaliação de demanda e oferta de água, através da criação de
diferentes configurações possíveis ou cenários para uma mesma edificação.
O número de cenários a serem gerados varia de acordo com a complexidade
da tipologia em análise. Além disto, a avaliação comparativa das possibilidades
deverá considerar outros aspectos além do econômico tais como aspectos técnicos,
operacionais, funcionalidade, gestão das ações, responsabilidade social e valor a
ser agregado.
2.8.3 Detalhamento e Implantação do PCA
Nesta
etapa
são
detalhados
os
sistemas
e
tecnologias
a
serem
implementadas, contendo a especificação do sistema de setorização do consumo,
especificação de cada intervenção com elementos gráficos e/ou descritivos, além
das especificações de sistemas, materiais e equipamentos a serem instalados.
Manuais de manutenção e operação dos sistemas e equipamentos devem ser
elaborados.
Após o detalhamento das ações deve ser iniciada a implantação do PCA.
2.8.4 Implantação do Sistema de Gestão da Água
Para a manutenção dos índices de economia obtidos é necessário que o
Plano de Gestão compreenda as seguintes ações:
• De base operacional: são aquelas de enfoque sistemático, as quais permitem
manter sob controle os indicadores obtidos, bem como atualizada a avaliação da
edificação quanto ao uso da água;
• De base institucional: visam o usuário interno e externo à edificação, com foco
principal na responsabilidade social e benefício a ser gerado para o meio
ambiente externo;
• De base educacional: garantem o acompanhamento e mudança comportamental
dos usuários. Estas atividades estão divididas entre dois diferentes públicos, o
primeiro deles, o gestor da água e o segundo, os demais usuários.
39
O Gestor é o responsável por transformar o comprometimento assumido em
conservar a água em um plano de trabalho exeqüível, com o objetivo de alcançar as
metas pré-estabelecidas pela organização.
2.9 Análise Quantitativa de Precipitações de Águas de Chuva
As precipitações quando atingem a superfície terrestre em parte se evaporam,
em parte se infiltram e alimentam o aqüífero subterrâneo e o restante escoa
formando os recursos hídricos superficiais.
Na tentativa de determinar a vazão de pico de cheias, muitas fórmulas
empíricas têm sido estabelecidas, em que a vazão é apresentada como função de
característica física da bacia, fatores climáticos, etc.. Como um dos métodos tem-se
as fórmulas baseadas no método racional (OLIVEIRA, 2002).
Essas fórmulas são do tipo geral
Q = C.im.A
(2.1)
onde:
Q = pico de vazão de escoamento, (L³/T);
C = coeficiente de escoamento artificial, coeficiente de deflúvio, definido como
a relação entre o pico de vazão por unidade de área e a intensidade média de
chuva.
im = intensidade média da precipitação da chuva que provoca a vazão sobre
toda a área drenada, de duração igual ao tempo de concentração, (L/T);
A = área drenada da bacia em (L²).
Embora denominação de racional dê uma impressão de segurança, a fórmula
deve ser manejada com extrema cautela, pois envolve diversas simplificações e
coeficientes cuja compreensão e avaliação têm muito de subjetivo.
A expressão 2.1 traduz a concepção básica de que a máxima vazão,
provocada por uma chuva de intensidade uniforme, ocorre quando todas as partes
da bacia passam pela secção de drenagem. O tempo necessário para que isto
ocorra, medido a partir do início da chuva, é o que se denomina de tempo de
concentração da bacia.
Neste raciocínio ignora-se a complexidade real do processamento do deflúvio,
não se considerando, em especial, o armazenamento de águas na bacia e as
40
variações de intensidade e do coeficiente de deflúvio durante o transcorrer do
período de precipitação.
A imprecisão no emprego do método será tanto mais significativa quanto
maior for a área da bacia. A rigor não deveria ser usado para áreas acima de
5km2. Entretanto a simplicidade de sua aplicação e a facilidade do conhecimento e
controle dos fatores a serem considerados, torna-se de uso bastante difundido no
estudo das cheias em pequenas bacias hidrográficas. (OLIVEIRA, 2002).
2.9.1 Intensidade de Precipitação (im)
É a medida da quantidade de chuva que cai numa área num determinado
tempo. Como a área é fixada convencionalmente em m2, a medida volumétrica se
transforma em medida de altura que normalmente se classifica em (OLIVEIRA,
2002):
•
Região de baixa precipitação: < 800mm/ ano;
•
Região de média precipitação: (800 a 1.600) mm/ano;
•
Região de alta precipitação: > 1.600 mm/ano.
A intensidade (im) considerada no método racional é um valor médio no
tempo e no espaço.
A intensidade instantânea de uma precipitação sobre um determinado
pluviógrafo, definida como a relação entre acréscimo de precipitação e o lapso de
tempo em que ocorre, é extremamente variável no decorrer do tempo. A intensidade
a ser considerada para a aplicação de método é a máxima média observada num
certo intervalo de tempo para o período de recorrência fixado. O intervalo que
corresponde à situação crítica, ou seja, a duração da chuva a considerar, será igual
ao tempo de concentração de bacia (OLIVEIRA, 2002).
Como exemplo de intensidade de chuva tem-se: 10 mm/ hora. Isso quer dizer
que em uma hora precipita 10mm de água, em uma área de 1m2, ou seja, 0,01m por
m2 por hora, isto é, se toda essa água fosse recolhida e não evaporasse nem
infiltrasse, haveria em uma hora um volume de precipitação de 0,01m3 em 1m2.
Conforme sejam as necessidades, a chuva é medida por minuto de
ocorrência, em horas de ocorrência, em dias de ocorrência, ou até em anos.
Segundo Botelho (1998) a fórmula geral do cálculo de intensidade da
precipitação é:
41
im = K.Tr
m
(2.2)
(t + to)n
onde:
im = intensidade de precipitação máxima média (mm/h)
t = tempo de duração da chuva (min)
Tr = tempo de recorrência (anos)
K, to, m, n = parâmetros a determinar para o local (superfície).
2.9.2 Coeficiente do Deflúvio C
É a relação entre a quantidade total de água escoada pela seção e a
quantidade total de água precipitada na bacia hidrográfica; pode referir-se a uma
dada precipitação ou a todas as que ocorrem em um determinado intervalo de tempo
(PINTO et al, 1973).
A tabela 1 mostra o coeficiente de escoamento superficial (C) utilizado no
calculo da vazão.
Tabela 1 – Coeficiente de escoamento superficial (C)
Natureza da Superfície
Valores de C
Telhados perfeitos sem fuga
0,70 a 0,95
Superfícies asfaltadas em bom estado
0,85 a 0,90
Pavimentação de paralelepípedos, ladrilhos ou blocos de madeira com juntas bem
tomadas
0,75 a 0,85
Para as superfícies anteriores sem as juntas tomadas
0,50 a 0,70
Pavimentação de blocos inferiores sem as juntas tomadas
0,40 a 0,50
Estradas macadamizadas
0,25 a 0,60
Estradas e passeios de pedregulho
0,15 a 0,30
Superfície não revestidas, pátios de estradas de ferro e terrenos descampados
0,10 a 0,30
Parques, jardins, gramados e Campinas, dependendo da declividade do solo e da
natureza do subsolo
0,01 a 0,20
FONTE: Oliveira, 2002.
2.9.3 Aspectos Qualitativos
A tabela 2 apresenta algumas análises obtidas da qualidade de água em
diversas cidades.
42
Tabela 2 – Valores mínimos e máximos (mg / l) de concentrações iônicas em águas da chuva
P
Local
(mm)
pH
Na++
Ca++
K+
Mg++
Cl
SO4
NH4+
NO3
Salvador
1.900
5,8
0,52
0,75
0,17
0,15
1,67
—
0,02
—
Ubatuba
2.124
<4,5>
0,37
<0,01
0,0
0,04
0,44
0,48
—
—
S. J. dos
1.100
4,0
0,01
0,02
0,01
0,005
<0,05
1,84
—
—
1.692
4,40
<0,02
0,01
<0,02
<0,005
0,03
1,27
—
—
2.414
3,70
0,2
0,84
0,20
0,31
0,8
2,0
0,24
0,03
2.414
5,80
0,4
4,15
1,64
0,65
2,9
16
0,97
0,03
112
<4,92>
0,25
0,0
0,007
0,035
0,45
0,3
0,005
0,02
Alasca
28,5
<4,96>
0,0
0,0
0,0
0,0
0,02
0,0
0,005
0,074
Austrália
91,6
<4,78>
0,0
0,0
0,0
0,0
0,06
0,0
0,005
0,025
Venezuela
152,5
<4,81<
0,002
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,002
0,02
Campos
Campos
do Jordão
Cubatão
Centro
Cubatão
Vila Parisi
Oceano
Índico
Delhi
—
70
0,3
0,5
0,8
0,25
1,26
4,5
—
—
Minnesota
—
3,68
0,02
0,08
0,01
0,06
—
0,16
0,010
0,054
Bermudas
391,4
<4,79>
0,43
0,0
0,0
0,05
0,70
0,240
0,0
0,0
FONTE: Gomes, 1989.
2.10 Escoamento de Águas Pluviais em uma Instalação Predial
Normalmente as precipitações, sob forma de chuvas, ocorrem quando a
condensação de vapor atmosférico forma gotas de águas de tamanho suficiente
para se precipitarem sobre a superfície terrestre.
As chuvas que caem tomam os seguintes destinos:
•
Parte evapora das superfícies logo nos instantes iniciais retornando à atmosfera;
•
Parte infiltra, indo alojar nas camadas do subsolo formando os lençóis
subterrâneos e que pode voltar à superfície por capilaridade ou através de
transpiração pelas plantas; e
•
Parte escoa pela superfície do terreno até os rios, lagos, etc.
A instalação predial pluvial compreenderá os serviços e dispositivos a serem
empregados para captação e escoamento rápido e seguro das águas de chuva e
divide-se em três partes básicas: calhas, tubos de queda e rede coletora.
43
2.10.1 Calhas
São dispositivos que captam as águas da chuva diretamente dos telhados
impedindo que estas caiam livremente causando danos nas áreas circunvizinhas,
principalmente quando a edificação é bastante alta.
Para residências de apenas um, ou no máximo dois pavimentos, muitas
vezes, o projetista dispensa o uso de calhas, deixando que as águas escoem, de
forma bem dispersa pelas bordas das telhas, caindo sobre a superfície do terreno.
As seções das calhas possuem as mais variadas formas, dependendo das
condições impostas pela arquitetura, bem como dos materiais empregados na
confecção das mesmas.
2.10.2 Seção Retangular
É a seção mais comumente usada por ser de fácil fabricação e os materiais
mais usados para a fabricação são concreto e chapa galvanizada, conforme
mostrada na figura 5.
Figura 5 – Calha: Seção Retangular
FONTE: Melo, 1988.
44
2.10.3 Seção Trapezoidal
Neste tipo de seção o concreto já é menos recomendado por causa da maior
dificuldade na confecção das formas, sendo a chapa galvanizada o material
preferido, como mostrado na figura 6.
Figura 6 - Calha – Seção Trapezoidal
FONTE: Melo, 1988.
2.10.4 Seção Semi-circular
É um tipo de seção menos usado que os dois anteriores. Os materiais mais
próprios são concreto, cimento amianto e PVC. Raramente as calhas possuem esta
seção a não ser quando localizadas nas bordas externas dos telhados, onde o PVC
tem grande aplicação, como mostrado na figura 7.
Figura 7 – Calha – Seção Semi-Circular
FONTE: Melo, 1988.
2.10.5 Dimensionamento das Calhas
As calhas não são destinadas a conduzir águas de um ponto a outro, mas sim
receptáculos das águas da superfície dos telhados e conduzindo-os imediatamente
aos tubos de queda.
É indispensável a aplicação de fórmulas de hidráulica para o seu
dimensionamento, dando a elas o mesmo tratamento de escoamento em canais.
A declividade das calhas deve ser a mínima possível e no sentido dos tubos
de queda a fim de evitar o empoçamento de águas quando cessada a chuva.
45
O cuidado que se deve ter com as dimensões é devido apenas ao
comprimento do telhado, pois quanto maior, mais água terá juntado na calha para
um mesmo intervalo de tempo. Assim sendo, a largura deverá ser aquela suficiente
para evitar que a água não caia fora quando é despejada pela telha e a altura deve
ser a metade da altura. A projeção horizontal da borda da telha, na calha deve situar
a um terço da altura, conforme a figura 8.
Figura 8 – Dimensionamento das Calhas
FONTE: Melo, 1988.
Para dimensionar calhas em edificações é utilizada uma tabela padronizada,
conforme mostrado na tabela 3.
Tabela 3 - Dimensões da Calha em função do comprimento do telhado
Comprimento do Telhado (m)
Largura da Calha (m)
Até 5,0
0,15
5,0 à 10,0
0,20
10,0à 15,0
0,30
15,0 à 20,0
0,40
20,0 à 25,0
0,50
25,0 à 30,0
0,60
FONTE: Melo, 1988.
46
2.10.6 Tubos de Queda
São tubos verticais que conduzem as águas das calhas às redes coletoras
que poderão estar situadas no terreno ou presas ao teto do sub-solo no caso dos
edifícios e/ ou pavimentos, ou despejar livremente na superfície do terreno.
2.10.7 Dimensionamento dos Tubos de Queda
Para melhor segurança quanto ao escoamento, os tubos de queda deverão
ser dimensionados levando em consideração o valor da chuva crítica, ou seja, de
pequena duração mas de grande intensidade.
No caso dos tubos de queda ao invés de se calcular o diâmetro do condutor,
fixa-se este e determina-se o número de condutores em função da área máxima de
telhado que cada diâmetro pode escoar, conforme tabela 4.
Tabela 4 – Área máxima de Cobertura para Condutores Verticais de Seção Circula
Diâmetro (mm)
Área Máxima de Telhado (m²)
50
13,6
75
42,0
100
91,0
150
275,0
FONTE: Melo, 1988.
2.10.8 Detalhe de Ligação da Calha ao Tubo de Queda
A figura 9 apresenta os detalhes da ligação entre a calha coletora e o tubo
vertical.
47
Figura 9 - Ligação da Calha ao Tubo de Queda
FONTE: Melo, 1988.
2.10.9 Rede Coletora
É a rede horizontal situada no terreno ou presa ao teto do sub-solo e que
recebe as águas de chuvas diretamente dos tubos de queda ou da superfície do
terreno.
Normalmente quando a rede coletora está situada em terreno firme, a
tubulação mais usada é a de PVC, porém, quando presa ao teto do subsolo, o mais
usado é o ferro fundido devido maior rigidez e maior resistência ao impacto. As
águas pluviais são conduzidas a uma cisterna.
2.11 Normas para Aproveitamento de Água de Chuva
Existe um projeto de norma da ABNT para aproveitamento de água de chuva
no Brasil. Há Associações Internacionais para Aproveitamento de Águas de Chuvas,
com congresso a cada dois anos desde junho de 1982 (International Rainwater
Systems Association – IRCSA).
Em 1984, a conferência foi feita na Ilhas Virgens no Caribe. Em 1987, na
Tailândia; em 1989, nas Filipinas; em 1991 em Taiwan; no Quênia foi feita em 1993;
China 1995; Irã 1997; Brasil 1999, e a última foi na Alemanha em setembro de 2001.
48
O Código Sanitário do Estado de São Paulo (Decreto 12.342, de 27/9/78) diz
o seguinte:
Artigo 12 – Não será permitida:
III – a interconexão com tubulações ligadas diretamente a sistemas públicos
com
tubulações
que
contenham
água
proveniente
de
outras
fontes
de
abastecimento.
Artigo 19 – É expressamente proibida a introdução direta ou indireta de águas
pluviais ou resultantes de drenagem nos ramais prediais de esgotos.
O artigo 12, item III, ressalta que o sistema não-potável resultante das águas
pluviais não deve ser misturado ao sistema de água potável, o que é óbvio.
O artigo 19 diz, somente, que não se pode introduzir águas pluviais nas redes
de esgotos. O aproveitamento de parte das águas pluviais em água não-potável, não
impede o lançamento nos esgotos sanitários, e a concessionária dos serviços de
água e esgoto passará a cobrar a estimativa do novo volume de esgoto que é
lançado no coletor.
É importante salientar, também, que o uso de águas pluviais para água nãopotável evita que seja desperdiçada uma água pura e tratada na limpeza de jardins,
gramados, descargas de banheiros e outras aplicações industriais, que não
necessitam de água potável.
Quando a água pluvial é usada em substituição à água potável, os esgotos
resultantes são classificados como esgotos sanitários podendo, portanto, ser
lançados nas redes de esgotos públicas.
.
No Brasil, em áreas urbanas de modo geral, os primeiros 10m3 de água
fornecido pelo serviço público é subsidiado, ficando o custo muito barato para o
consumidor e deixando de lado a alternativa do uso da água de chuva. Em lugares
onde não existe rede pública, é viável o uso da água de chuva. Até o presente
momento, o uso de água de chuva em áreas urbanas é viável para consumo
comercial e industrial ou em grandes prédios de apartamentos.
2.11.1 Decreto nº 24.643/1934
Segundo o código das águas, decreto 24.643/1934, no que se refere as
águas pluviais:
Artigo 102 – consideram-se águas pluviais as que procedem imediatamente
das chuvas.
49
Artigo 103 – As águas pluviais pertencem ao dono do prédio onde caírem
diretamente, podendo o mesmo dispor delas à vontade, salvo existindo direito em
contrário.
Parágrafo único: ao dono do prédio, porém, é permitido:
I – desperdiçar essas águas em prejuízo dos outros prédios que delas se
possam aproveitar, sob pena de indenização aos proprietários dos mesmos;
II – desviar essas águas do seu curso natural para lhes dar outro, sem
consentimento expresso dos donos dos prédios que irão recebe-las.
Artigo 104 – Transpondo o limite do prédio em que caírem, abandonadas pelo
proprietário do mesmo, as águas pluviais, no que lhes for aplicável, ficam sujeitas as
regras ditadas para as águas comuns e para as águas públicas.
Artigo 106 – É imprescritível o direito de uso das águas.
Artigo 107 – São de domínio público de uso comum as águas pluviais que
caírem em lugares ou terrenos públicos de uso comum.
Artigo 108 – A todos é lícito apanhar estas águas.
Parágrafo único: não se poderão, porém, construir nesses lugares ou
terrenos, reservatórios para o aproveitamento das mesmas águas sem licença da
administração competente.
2.12 Os usos da água
Após análise das condições da água na natureza, sua distribuição no planeta
– em especial no Brasil – e as ameaças que pairam sobre este bem precioso, é
necessário verificar como ela é tratada para o consumo humano (uso doméstico e
esgoto sanitário) e em outras situações nas quais os seres humanos necessitam
dela para viver e produzir (uso industrial, uso agrícola, geração de energia,
navegação, pesca e lazer) e encontrar soluções para preservar sua qualidade e
quantidade, combatendo a contaminação por esgoto, agrotóxicos, lixo e outras
formas de poluição.
Segundo o Ministério da Saúde, para que a água seja potável e adequada ao
consumo humano, deve apresentar características microbiológicas, físicas, químicas
e radioativas que atendam a um padrão de potabilidade estabelecido. Por isso,
antes de chegar às torneiras das casas, a água passa por estações de tratamento,
onde são realizados processos de desinfecção para garantir seu consumo sem
50
riscos à saúde. Após chegar à estação de tratamento, a água passa basicamente
pelas seguintes etapas:
1. Adição de coagulantes: consiste em misturar à água substâncias químicas
(sulfato de alumínio, sulfato ferroso etc.) e auxiliares de coagulação que
permitem a aglutinação das partículas em suspensão.
2. Coágulo-sedimentação: a água, já com coagulantes, é conduzida aos
misturadores (rápidos e lentos) que promovem a formação de flocos entre o íon
alumínio ou ferro trivalente e as partículas presentes na água. Dos misturadores,
a água passa para os tanques de decantação, chamados de decantadores, onde
permanece por um período médio de três horas. No fundo dos tanques,
depositam-se flocos que arrastam grande parte das impurezas.
3. Filtração: após a decantação, a água segue para os filtros, unidades de areia de
granulometria variada que retêm as impurezas restantes. O filtro tem dispositivos
capazes de promover a lavagem de areia, para que o processo de filtragem não
seja prejudicado pela obstrução do leito filtrante.
4. Desinfecção: a água, após filtrada e aparentemente limpa, ainda pode conter
bactérias e outros organismos patogênicos (não visíveis a olho nu) que podem
provocar doenças como a febre tifóide, disenteria bacilar e cólera. Torna-se
necessário, então, a aplicação de um elemento que os destrua. Esse elemento é
o cloro, aplicado em forma de gás ou em soluções de hipoclorito, numa
proporção que varia de acordo com a qualidade da água.
5. Fluoretação: para prevenir a cárie dentária; o flúor e seus sais têm se revelado
notáveis como fortalecedores da dentina. A aplicação do flúor na água, por meio
de produtos como fluossilicato de sódio ou ácido fluossilícico, é a etapa final do
tratamento. Estas substâncias químicas, no entanto, podem causar problemas à
saúde se não utilizadas criteriosamente.
Após o tratamento, a água passa por análises laboratoriais, a fim de garantir a
distribuição de um produto de qualidade. O tratamento da água é fundamental para
a saúde pública. Nos países da América Latina, apesar dos sistemas de
abastecimento terem, pouco a pouco, se estendido até os lugares mais afastados,
ainda existe muito a ser feito. Segundo a Organização Mundial de Saúde, na
América Latina e Caribe, em 2000, 78 milhões de pessoas não tinham acesso a
água encanada e 117 milhões de pessoas não eram atendidas por esgotamento
sanitário, respectivamente 15% e 22% da população total desta região.
51
2.13 Qualidade da Água de Abastecimento
A qualidade da água de abastecimento no Brasil é normalizada pelo Ministério
da Saúde.
A tabela 5 a seguir apresenta os parâmetros físico-químico e microbiológico,
de acordo com a Portaria 36 do Ministério da Saúde.
Tabela 5 – Portaria 36 do Ministério da Saúde: Parâmetros físico-químico e microbiológico.
Parâmetro
Portaria 36 – Ministério da Saúde
Sabor / Odor
Ph
Não objetável
6,5 a 8,5
Cor aparente (mg Pt / l e UH)
5
Oxigênio Dissolvido (mg de O2 / l)
—
Tubidez (UT)
1
DBO5 (mg de O2 / l)
—
Cloretos ( mg Cl / l)
250
Nitratos (mg N / l)
10
Nitritos (mg N /l )
—
Ferro Solúvel (mg Fe / l)
0,3
Manganês (mg Mn / l)
0,1
Sólidos Dissolvidos (mg / l)
1000
Dureza (mg CACO3 / l)
500
Sulfatos (mg SO4 2- / l)
400
Cloro Residual (mg Cl2 / l)
> 0,2
Coliformes Totais (UFC / 100 ml)
Ausência
Coliformes Fecais (UFC / 100ml)
Ausência
FONTE: Macedo , 2003.
2.14 Conceito de Cidadania e Meio Ambiente
O movimento social contra a degradação do meio ambiente vem se
articulando crescentemente com as lutas democráticas pela implantação de um novo
modelo de cidadania. A defesa dos direitos ambientais das populações unifica lutas
sociais com distintos objetivos específicos: o acesso a bens coletivos como a água e
o ar, em níveis e qualidade compatíveis com condições adequadas de existência; o
52
acesso a recursos naturais de uso comum necessário à existência de grupos sócioculturais específicos como seringueiros, apanhadores de castanha e comunidade
indígenas; a garantia de uso público do patrimônio natural constituído por áreas
verdes, cursos d’água e nascentes, freqüentemente degradados pelos uso privado
incompatível com os interesses coletivos da sociedade.
2.14.1 O Meio Ambiente é um Bem para a Comunidade
Meio ambiente é a base natural sobre a qual se estruturam as sociedades
humanas. O ar, a água, o solo, a flora e a fauna dão os suportes físico, químico e
biótico para a permanência das civilizações humanas sobre o planeta. Ao longo dos
diferentes estágios de sua evolução histórica, estas civilizações modificaram o meio
natural: alimentaram-se de outras espécies, domesticaram plantas e animais,
artificializaram a natureza para assegurar a existência biológica dos indivíduos e a
reprodução de sua organização social.
2.14.2 Os "Problemas Ambientais" são a Manifestação de Conflitos Sociais que
têm a Natureza por Suporte
Os elementos da natureza influenciam as condições de existência de todos os
indivíduos e as condições de trabalho de grupos sociais específicos. Toda
comunidade que respira o oxigênio da atmosfera é obrigada a aspirar também o
material particulado emitido por uma usina siderúrgica situada em suas
proximidades. Neste caso, as condições de saúde de todos são afetadas,
particularmente as daqueles que trabalham na usina ou moram perto dela.
Por outro lado, alguns grupos sociais dependem da existência equilibrada de
determinados ecossistemas, nos quais trabalham e dos quais extraem os meios de
sua subsistência. Este é o caso de pescadores artesanais, seringueiros,
apanhadores de castanha e comunidades indígenas, por exemplo, cuja reprodução
social depende da fertilidade dos rios e lagos, da integridade dos seringais e dos
castanhais.
No caso da contaminação do ar por partículas e efluentes gasosos de origem
industrial, um conflito se estabelece entre os interesses das empresas, desejosas de
se livrarem, sem custos, da parcela invendável de sua produção, precavendo-se de
uma redução em sua margem de lucratividade, e a comunidade de trabalhadores e
moradores que sofre as doenças respiratórias e vive em condições sanitárias
53
precárias. O conflito social se explica quando a comunidade percebe que a
lucratividade da empresa está sendo alimentada pela precariedade das condições
de existência da população.
2.14.3 Toda Ação que Compromete as Condições Ambientais de Existência e
Trabalho das Populações, atenta contra Direitos Ambientais de Indivíduos e
Coletividades
Os movimentos sociais viabilizaram e expandiram, ao longo da história, o
espaço dos direitos na sociedade. A liberdade religiosa adveio das guerras de
religião; as liberdades civis, da luta dos parlamentos contra os soberanos absolutos;
a liberdade política e as conquistas sociais, do amadurecimento do movimento
operário; e assim por diante. No Estado de Bem-Estar constituído nos países
capitalistas centrais, tais direitos estenderam-se à proteção contra o desemprego, ao
direito à educação básica gratuita e de qualidade, à assistência à invalidez e à
velhice. Na sociedade brasileira, os direitos civis e políticos que foram tragados na
turbulência dos regimes autoritários, têm vigorado nos períodos de normalidade nas
instituições democráticas. As condições de exercício de tais direitos permanecem,
porém, precárias para a grande maioria da população, desprovida dos meios de
existência necessários à sua constituição como sujeito político autônomo. Os direitos
à
educação,
à
saúde,
à
velhice
são,
por
seu
turno,
apenas formais,
permanentemente submersos pela crise fiscal do Estado e pela avidez das elites.
A este quadro precário da cidadania no Brasil somam-se as limitações que as
condições ambientais de existência colocam para o exercício pleno dos direitos
adquiridos por grande parte das populações. Os moradores da Vila Socó, por
exemplo, desprovidos de condições apropriadas de moradia, e compelidos a viver
entre os oleodutos de Cubatão (SP), não puderam usufruir de seus direitos civis
básicos, submetendo-se aos riscos do terrível acidente que vitimou, em 1984,
dezenas de membros daquela comunidade. Naquela ocasião, centenas de famílias
de trabalhadores foram surpreendidas à noite por explosões e incêndios nas
tubulações em torno das quais viviam, por falta de moradia adequada. A mesma
cidadania precária decorre das condições ambientais de existência em que estão
inseridos os moradores de encostas perigosas, as comunidades compulsoriamente
deslocadas de seu ambiente sócio-cultural para a construção de hidrelétricas, os
moradores de áreas onde houve o lançamento incontrolado de lixo químico e outros
54
resíduos tóxicos, os trabalhadores vitimados pelo benzeno na indústria petroquímica,
pela silicose na construção naval, etc. Vivendo e trabalhando em condições
ambientais adversas, arriscadas e danosas à saúde, estas populações são
constrangidas a exercer, de forma restrita os seus direitos de cidadania.
2.14.4 Como Conscientizar a Sociedade
A
sociedade
do
futuro
pode
ser
designada
por
duas
categorias:
“sustentabilidade” e “virtualidade” para chamar a atenção para uma sociedade
sustentável e uma sociedade que democratiza o acesso à informação.
Costuma-se designar por “sociedade sustentável” aquela que é capaz de
satisfazer suas necessidades sem comprometer as chances de sobrevivência das
gerações futuras. Mas não é só isso. A sociedade sustentável requer uma mudança
de nosso estilo de vida, para que seja: a) ambientalmente sustentável no acesso e
uso dos recursos naturais e na preservação da biodiversidade; b) socialmente
sustentável na redução da pobreza e das desigualdades na promoção da justiça
social; c) culturalmente sustentável na conservação do sistema de valores, práticas e
símbolos de identidade que determinam integração nacional ao longo do tempo e d)
politicamente sustentável aprofundando a democracia e garantindo o acesso e
participação de todos os setores da sociedade nas decisões públicas.
Três décadas de debates sobre “nosso futuro comum” deixaram algumas
pegadas ecológicas, tanto no campo da economia, quanto no campo da ética, da
política e da educação, que podem nos indicar um caminho diante dos desafios da
educação de adultos do Século XXI. A sustentabilidade tornou-se um tema gerador
preponderante neste início de milênio para pensar não só o planeta, um tema
portador de um projeto social global e capaz de reeducar nosso olhar e todos os
nossos sentidos, capaz de reacender a esperança num futuro possível, com
dignidade, para todos.
O cenário não é otimista: toda a vida do planeta pode ser destruída neste
milênio que se inicia. A humanidade vive numa sociedade em risco. Uma ação
conjunta global é necessária, um movimento como grande obra civilizatória de todos
é indispensável para que se realize essa outra globalização.
55
3. MATERIAL E MÉTODOS
Os dados de precipitação foram coletados no posto meteorológico do
Departamento de Ciências Agrárias da Universidade de Taubaté (UNITAU),
localizado na Fazenda Piloto, situada na estrada municipal Dr. José Luiz
Cembranelli, 5000 na zona rural do município, aproximadamente 5 km do centro
comercial da cidade. Os dados de precipitação estão sendo coletados desde julho
de 1982, quando foi instalado o posto meteorológico na UNITAU. As coordenadas
geográficas do posto são 23o 02' S, 45o 30' W e 577 m. O posto de Taubaté usa o
pluviômetro “Ville de Paris” para coleta da precipitação, com área de captação de
400 cm2.
A Tabela 6 apresenta a normal climatológica da precipitação do Vale do
Paraíba-SP.
TABELA 6 - Normal climatológica de Taubaté (1946-1976). Valores da precipitação em mm.
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
ANO
210,6
210,5
177,2
74,8
46,1
30,3
28,4
41,7
59,0
128,6
137,8
207,2
1352,2
FONTE: 7º DISME/INMET – Distrito de Meteorologia, 1976.
A Tabela 7 representa a ocorrência de chuva na região do Vale do Paraíba
no período de 1983 a 2002 dos valores mensais da precipitação de chuva de
Taubaté.
56
Tabela 7 – Distribuição mensal da precipitação em Taubaté (período de 1982-2000). Valores da precipitação em mm/mês.
ANO
J
F
M
A
M
J
1982
J
A
S
O
N
D
TOTAL
%
52,8
94,5
15,0
161,0
141,5
229,5
—
—
1983
258,0
193,0
136,5
111,5
127,5
151,0
53,0
11,5
266,0
51,5
109,3
157,5
1.626,3
+19,1
1984
103,5
63,0
67,0
109,0
90,5
0,0
3,5
48,5
84,5
24,5
98,5
161,0
853,5
-37,5
1985
275,0
200,0
189,5
44,0
57,0
10,5
2,5
9,0
75,5
117,0
109,5
237,0
1.326,5
-2,9
1986
142,5
134,0
268,0
83,5
58,0
7,0
26,5
81,5
39,5
42,5
115,5
249,5
1.248,0
-8,6
1987
293,5
215,0
111,0
221,0
181,0
129,0
11,5
1,5
50,0
103,5
85,5
70,5
1.473,0
+7,9
1988
196,0
293,0
213,0
97,0
152,5
31,0
0,0
0,0
34,0
153,5
71,5
178,0
1.419,5
+3,9
1989
231,5
340,3
247,3
113,3
72,9
85,5
84,2
79,4
83,7
19,2
135,8
193,8
1.686,9
+23,5
1990
161,7
123,2
132,8
74,5
21,3
5,0
67,8
76,2
117,6
83,3
107,5
95,3
1.066,2
-21,9
1991
301,9
162,4
356,8
84,8
20,0
32,9
9,8
14,1
118,0
141,3
96,8
178,1
1.516,4
+11,0
1992
166,5
129,8
59,8
80,0
53,7
0,0
75,2
23,7
125,6
114,5
210,5
130,2
1.269,5
-7,0
1993
245,6
250,6
300,2
131,7
49,0
31,9
12,3
14,7
145,5
84,5
79,9
86,1
1.432,0
+4,9
1994
216,7
72,4
151,3
100,1
89,2
40,5
21,7
0,0
1,14
96,7
132,4
298,2
1.2203
-10,6
1995
151,0
353,5
197,8
31,0
67,5
8,1
63,9
11,9
38,2
266,5
120,3
183,1
1.492,8
-9,3
1996
215,8
229,3
364,8
48,1
31,9
22,9
5,1
26,1
149,2
124,1
189,5
201,3
1.608,1
+17,8
1997
223,5
49,2
70,4
25,8
57,4
69,3
9,0
18,4
112,6
63,8
243,8
142,4
1.085,6
-20,5
1998
120,7
254,3
158,4
45,6
89,1
12,4
12,3
10,6
141,1
211,1
66,4
130,5
1.252,5
-8,3
1999
377,6
401,4
80,5
40,6
19,0
68,6
11,0
4,8
65,0
26,5
71,4
1500
1.316,4
-3,6
2000
342,0
169,1
260,1
8,3
9,4
0,4
60,5
92,4
90,4
56,0
227,8
235,9
1.552,3
+13,7
MÉDIA
233,5
201,9
192,5
80,5
63,3
39,2
30,7
32,6
92,2
102,2
127,0
174,1
1.365,
—
FONTE: Banco de Dados da NASA - GCPC (National Aeronautics and Space Administration – Global Continental Precipitation Climatology)
11
3.1 Dados do Local da Implantação
O estudo foi realizado na Escola Municipal de 1º e 2º Graus “Vereador Mario
Monteiro dos Santos”, localizada no Município de Taubaté, no Vale do Paraíba, na
latitude 23º, longitude 45º, com índice pluviométrico de 1.300 mm/ano e clima do
tipo subtropical quente.
A figura 10 mostra o local do estudo.
Figura 10 – Foto do local em estudo, EMIEF “Vereador Mario Monteiro dos Santos”.
12
A figura 11 mostra o croqui, dando ênfase à disposição das salas de aula e
demais dependências.
BLOCO 1
BLOCO 2
50,50m
TELHADO
PÁTIO COBERTO
COZINHA
QUAD RA ESPORTIVA COBERTA
BLOCO 3
WC
TELHADO
30m
WC
60m
Figura 11 – Croqui da atual Escola
BLOCO 4
BLOCO 5
BLOCO 6
BLOCO 7
13
3.2 Configuração Geral do Sistema
O sistema em estudo é composto de construção de um pavimento em blocos
de concreto com laje e cobertura de calhetões de fibra de cimento, além de uma
quadra poliesportiva impermeável em concreto. A veiculação de água no interior
dessa infra-estrutura é ilustrada pela figura 12.
Figura 12 – O local de alojamento da cisterna está indicado na figura.
A proposta visa o aproveitamento das águas pluviais como é ilustrado na
Figura 13 pelo fluxograma, com a nova veiculação proposta das águas pluviais no
prédio e pela Figura 14 pelo croqui da escola.
14
Cavalete padrão
SABESP de
fornecimento
de água
Água coletada do telhado
Reservatório de água da Escola
Sistema de Remoção de Sólidos
grosseiros
Sistema de Cisternas para
armazenamento de águas pluviais
Bacia sanitárias
com válvula
Lavagem de
pátios
Mictórios
Sistema de tratamento
Anaeróbio de efluentes
Legenda:
13
–
Fluxograma
da
aproveitamento das águas pluviais.
veiculação
das
Cozinha
Caixa de Gordura
Descarte na rede
de águas pluviais
Descarte de efluente
tratado na rede de coleta
urbana
Figura
Bebedouros
Descarte de água pluviais
Rede de Coleta Urbano
águas
no
sistema
proposto
com
15
Figura 14 – Croqui da Escola com o sistema de aproveitamento de águas pluviais proposto.
16
3.3 Cálculo da Demanda Mensal de Água Pluvial Necessária para a Descarga
Sanitária.
A Escola Municipal Integral de Ensino Fundamental “Vereador Mario
Monteiro dos Santos”, que funciona por um período de 12 horas, totaliza a
freqüência diária de cerca de 1500 (mil e quinhentos) alunos nos dois períodos. O
cálculo da demanda mensal de água pluvial necessária para os vasos sanitários é
expresso pela equação 1:
Dad = Np x Nd x [Vd + Vvaz] x D
(3.1)
onde:
Dad = demanda mensal de água para descarga
Np = número de pessoas
Nd = número de descargas por habitante ao dia
Vd = volume de descarga [L ou m³]
Vvaz = 10% Vd [L ou m³]
D = número de dias utilizado durante o mês
3.4 Dimensionamento de uma Cisterna a partir do Método Rippl.
O dimensionamento da cisterna do sistema de aproveitamento de águas
pluviais proposto foi realizado segundo o método Rippl, conforme Tomaz (2003).
Um dos métodos mais utilizados para se dimensionar uma cisterna é o método
Rippl, que consiste na análise da curva gerada a partir de dados coletados em
campo e em pesquisas, tais como índice pluviométrico da região onde se deseja
instalar o sistema, demanda de água utilizada, dentre outros. Após a coleta destes
dados elaborou-se a tabela 8, que fornecerá os valores para confecção da curva de
resposta de dimensionamento de cisternas pelo método Rippl.
A figura 15, mostra o índice pluviométrico (em m³/mês) da região de Taubaté,
considerando o período entre janeiro de 1.946 a dezembro de 2005.
17
400
350
300
250
200
150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
Figura 15 – Índice pluviométrico da região de Taubaté
Fonte: Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo (DAEE), 2005.
COLUNA 4
COLUNA 6
COLUNA 7
COLUNA 8
COLUNA 9
COLUNA 10
311
236
160
1
750
187
187
160
27
Fevereiro
258
195
160
1
750
155
342
320
22
Março
249
485
160
1
750
149
491
480
11
Abril
121
450
160
1
750
73
564
640
0
COLUNA 5
COLUNA 3
Janeiro
COLUNA 1
COLUNA 2
Tabela 8 – Dimensionamento da cisterna pelo método Rippl
Maio
74
434
160
1
750
44
608
800
0
Junho
53
337
320
2
750
31
639
1120
0
Julho
39
438
160
1
750
23
662
1280
0
Agosto
47
405
320
2
750
28
690
1600
0
Setembro
75
358
160
1
750
45
735
1760
0
Outubro
155
396
160
1
750
93
828
1920
0
Novembro
182
349
160
1
750
109
937
2080
0
Dezembro
447
447
160
1
750
268
1205
2240
0
FONTE: Tomaz, 2003.
18
onde:
Coluna 1 – São os meses de janeiro a dezembro
Coluna 2 – Índice pluviométrico mensal em Taubaté em mm
Coluna 3 – Consumo médio mensal da unidade escolar em metros cúbicos
Coluna 4 – Consumo médio mensal nos vasos sanitários da unidade escolar em
metros cúbicos
Coluna 5 – Número de descargas acionadas por dia, por pessoa
Coluna 6 - Área disponível para captação em metros quadrados
Coluna 7- Volume mensal disponível de água de chuva em metros cúbicos. É
obtido através da multiplicação da coluna 2 pela coluna 4 e pelo coeficiente de
Runoff 0,80 e dividido por 1000 para se obter os resultados em metros cúbicos.
Coluna 8 - Demanda de água de chuva acumulado. Em dezembro tem-se o volume
máximo que é de 1.205 metros cúbicos.
Coluna 9 - Demanda mensal acumulada nos vasos sanitários em metros cúbicos,
sendo que em dezembro tem-se o máximo de demanda anual, que é de 2.240
metros cúbicos ao ano e que deverá ser menor ou igual ao máximo de chuva anual
que é de 1.205 metros cúbicos.
Coluna 10 - Chuva acumulada, menos demanda, em metros cúbicos. É obtida pela
diferença entre a coluna 8, referente a volume de água de chuva acumulado e a
coluna 9, referente a demanda de água acumulada.
Coloca-se então, os dados da coluna 9 em um gráfico, usando Microsoft
Excel obtendo a figura 16.
Na figura, as paralelas são traçadas em relação a abscissa, tangenciando o
ponto mais alto e o ponto mais baixo. Obtém-se 27m³, que para o caso é a
diferença entre 27 e 0 da coluna 9, da tabela 8.
19
Para a elaboração da tabela 8, foi adotada uma média de 02 descargas por
aluno no inverno, e de 01 descarga por aluno no verão, primavera e outono.
30
25
20
15
27 m3
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Figura 16 – Gráfico para dimensionamento da cisterna pelo método Rippl.
O volume da cisterna (Vc) é dado pela diferença entre os extremos do
gráfico, ou seja, conforme a equação 2:
Vc = Vi – Vf
(3.2)
3.5 Dimensionamento do Sistema de Coleta de Água de Chuva
Para o dimensionamento do sistema de coleta de água de chuva, foi utilizada
a norma NBR 10844 de dezembro de 1989, que recomenda adotar a intensidade de
chuva como 150 mm/h, e a duração da precipitação deve ser fixada em 5 minutos.
Para o cálculo da vazão utiliza-se a equação 3:
Q=IxA
60
(3.3)
20
onde:
Q = vazão do projeto [L/min]
I = intensidade pluviométrica [mm/h]
A = área de contribuição [m²]
Para o prédio onde está localizado a quadra coberta da Escola, tem-se uma
vazão igual a 318,75 L/min.
Considerando condutores horizontais tubulares de diâmetro igual a 125 mm,
para uma declividade de 4%, a vazão do total do condutor será de 900 L/min.
O material a ser utilizado é mostrado na tabela 9.
TABELA 9 – Descrição da quantidade e custo do material utilizado para a implementação do
aproveitamento das águas pluviais.
Material
Quantidade
Custo por peça (R$)
Custo total (R$)
27
300,00
8.100,00
Tubo 3" 12m 3" x 12
8
30,00
240,00
Cotovelo 3" 90°
3
6,00
18,00
T 3"
1
6,00
6,00
Tampão 4"
4
2,00
8,00
Redução 3" p/ ¾
1
5,00
5,00
Tubo 3/4" 12 m
3
20,00
60,00
Bóia
27
20,00
540,00
Flange ¾"
27
8,00
216,00
Flange 50mm
27
8,00
216,00
Cotovelo 50 mm
27
3,00
81,00
Cisterna 1 m
3
TOTAL
9.490,00
FONTE: média de mercado na região do Vale do Paraíba, 2005.
O custo total da implantação do projeto é de R$ 9.490,00 na Escola
“Vereador Mario Monteiro dos Santos” especificamente. Entretanto, cada prédio
escolar da rede municipal possui uma planta própria e diferenciada, devendo o
projeto ser adaptado em cada caso. Porém, mesmo prescindindo de adaptação
específica, estima-se que o custo de cada implantação não ultrapassará a quantia
de R$ 10.000,00 (dez mil reais) por unidade instalada.
21
4 RESULTADOS
4.1 Custo da Água potável pela Concessionária Sabesp
O custo da água fornecida pelo sistema tradicional pode ser definido como
sendo um custo cíclico, ou seja, o consumo varia com o passar dos meses, como
pode-se observar na tabela 10, mas este se repete ao começar um novo ano.
Tabela 10 – Custo da água potável pela Concessionária Sabesp
Período de análise
Consumo
Custo (R$)
Agosto/2005
405
R$ 1.999,09
Julho/2005
438
R$ 2.169,37
Junho/2005
337
R$ 1.648,21
Maio/2005
434
R$ 2.148,73
Abril/2005
450
R$ 2.231,29
Março/2005
485
R$ 2.411,89
Fevereiro/2005
195
R$ 915,00
Janeiro/2005
236
R$ 1.127,05
Dezembro/2004
447
R$ 2.215,81
Novembro/2004
349
R$ 1.710,13
Outubro/2004
396
R$ 1.917,58
Setembro/2004
358
R$ 1.644,32
TOTAL
FONTE – SABESP, 2005
R$ 22.138,16
22
4.2 Economia de Água Pluvial
A economia de água da chuva pode ser observada na tabela 11.
Tabela 11 – Economia de água pluvial
Período de análise
Consumo
Economia (R$)
187
561
155
465
149
447
73
219
44
132
31
93
23
69
28
84
45
135
93
279
109
327
268
804
R$ 3.615
Janeiro/2005
Fevereiro/2005
Março/2005
Abril/2005
Maio/2005
Junho/2005
Julho/2005
Agosto/2005
Setembro/2005
Outubro/2005
Novembro/2005
Dezembro/2005
TOTAL
4.3 Investimentos realizados
Os investimentos realizados na escola podem ser observados na tabela 12.
Tabela 12 – Investimentos realizados
Período de análise
Janeiro/2005
Fevereiro/2005
Março/2005
Abril/2005
Maio/2005
Junho/2005
Julho/2005
Agosto/2005
Setembro/2005
Outubro/2005
Novembro/2005
Dezembro/2005
Saida
-9.490
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-200
23
4.4 Análise Econômica pelo método do Payback descontado
A análise econômica pelo método do Payback descontado à taxa de 12% ao
ano pode ser observada na figura 17. Verifica-se que após o trigésimo quinto mês,
o retorno do investimento é alcançado. A tabela apresentada no apêndice A mostra
os retornos do investimento de forma numérica.
R$ 2.000
R$ 1.000
R$ 0
0
4
8
12
16
20
24
(R$ 1.000)
(R$ 2.000)
(R$ 3.000)
(R$ 4.000)
(R$ 5.000)
(R$ 6.000)
(R$ 7.000)
(R$ 8.000)
(R$ 9.000)
(R$ 10.000)
(R$ 11.000)
Figura 17 – Análise do Payback para a escola
28
32
36
24
5 CONCLUSÕES
Pode-se concluir que através da implantação deste projeto, a Escola
Municipal “Vereador Mario Monteiro dos Santos”, tenderá ser auto-suficiente em
termos de uso de água para fins de uso sanitário, lavagem de pátios e irrigação de
áreas
verdes,
retornando
o
investimento
realizado
num
período
de
aproximadamente 3 anos. Além disso, haverá uma considerável redução nos
gastos com a água fornecida pela distribuidora, pois parte da demanda será suprida
pelo projeto que com grande êxito também transformará o comportamento de toda
a comunidade, a começar pelos alunos que terão aulas expositivas observando na
prática o aproveitamento de águas pluviais, passando a ser agente multiplicador do
racionamento de água e preservação do meio ambiente.
A análise do Payback mostra que com um investimento relativamente baixo,
é possível compensar o valor desembolsado para a implantação do projeto no já no
segundo mês de funcionamento.
É válido citar, que o projeto será inicialmente implantado utilizando metade
da área disponível do telhado da quadra coberta, podendo ser posteriormente
ampliado, utilizando-se o telhado inteiro, para um maior acúmulo de águas pluviais.
25
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ACSELRAD, H. Cidadania e Meio Ambiente. Direitos Humanos e Cidadania –
Sociedade
Catarinense
de
Direitos
Humanos.
Disponível
na
Word
Web:‹http://www.dhnet.org.br/direitos/sos/ecologia/cidadaniamambiente/htm, consultado
em 24/05/2006.
AMY VICKERS, AMHERST, MA USA ELETRONIC GREEN JOURNAL. Disponível
na Word Web:‹http://www.egjr.lib.uidaho.edu/egjr17/vickers1/htm, consultado em
20/05/2006.
A DISTRIBUIÇÃO E O CONSUMO DE ÁGUA DOCE NO MUNDO E NO BRASIL.
Anuário
Estatístico
2000.
Disponível
na
W ord
Web:‹http://www.idec.org.br/biblioteca/mcs_água, consultado 03/05/2006.
AWW – American Water Works Association. Water meters-selection, installation an
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AZEVEDO NETTO, J. M. Manual de Hidráulica, editora Edgard Blucher Ltda, São
Paulo, 1998.
BOLETIM TÉCNICO DA ESCOLA POLITECNICA DA USP – BT/PCC/405 –
Formulação de diretrizes para implantação de programas de conservação de água
em edificação, São Paulo, 2005.
BOTELHO, Manuel Henrique Campos. Águas de Chuva – Engenharia das Águas
Pluviais nas Cidades, 2ª ed, editora Edigar Brucher, São Paulo, 1998.
BRASIL, SECRETARIA DO MEIO AMBIENTE – Política Nacional do Meio
Ambiente. Lei n.º 6.938 de 31 de agosto de 1981 – texto atualizado em 07/02/2000.
Disponível na Word Web:‹http://www.mma.gov.br, consultado em 07/06/2006.
26
CENSO DEMOGRÁFICO, 2000. Disponível na Word Web:‹http://www.ibge.com.br,
consultado em 14/07/2006.
GADOTTI, M. – Centro de formazione “Paulo Freire” – Debate: Qual adulto? Qual
comunidade? Uma perspectiva freiriana. Milano,
24 setember 2004.
2004. Disponível na Word Web:‹http://www.mma.gov.br, consultado em 12/06/2006.
GOMES, J FENDRICH ROBERTO – Qualidade da Água no Campus PUCPR,
Curitiba , ISAM, 1989.
KITAMURA, MC – Aproveitamento de águas pluviais para uso não potável – T.C.C.
Enge. Ambiental – Pontifícia Universidade Católica do Paraná, junho 2004.
LIMA, A.C.M. –Transporte hidráulico de misturas sólido-líquido, Ed. Edger Brucher
Ltda., São Paulo, 1999. Disponível na Word Web:‹http://www.buscatextual.cnpq.br,
consultado em 23/05/2006.
MACEDO, ANTONIO CARLOS – Águas pluviais –São Carlos, S.P., Editora Lima,
2003.
MANCUSO, P.C.S. - Reuso de Água – 1ª ed., São Paulo, Editora Manole, 2003.
MELO, VANDERLEY – Instalações prediais hidráulicas Sanitárias, Editora Edgar
Blucher Ltda, 1988..
NETTO, J.; MARTINS, J.; PUPPI, I.; NETTO, F.; FRANCO, P. - Planejamento de
Sistemas de Abastecimento de Água - Publicação da Universidade Federal do
Paraná e da Organização Pan-Americana de Saúde, 1963 pp. 1-203 – Organização
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OLIVEIRA JUNIOR , OB – Avaliação do desempenho funcional de bacias sanitárias
de volume de descarga reduzido com relação à remoção de sólidos – Dissertação
27
(mestrado), Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas,
Campinas, S.P., 2002.
SABESP – Saneamento Básico do Estado de São Paulo, São Paulo, 2005.
SAUTCHÚ’K, C.A.; MARRACCINI. O. - Formulação de diretrizes para implantação
de programas de conservação de água em edificações - Boletim Técnico da Escola
Politécnica da USP – Departamento de Eng Civil, São Paulo, 2005.
SECRETARIA DE RECURSOS HÍDRICOS DO MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE.
Disponível na Word Web:‹http://www.mma.gov.br, consultado em 06/07/2006.
TOMAZ, P. - Aproveitamento de Água da Chuva –Editora Navegar, São Paulo
2003.
TORRES, O. F. F. - Fundamentos da Engenharia Econômica – Editora Thompson,
São Paulo, 2006.
28
APÊNDICE A
Análise do Payback descontado (taxa de 12% ao ano)
29
Período de análise
Inicial
Janeiro/2005
Fevereiro/2005
Março/2005
Abril/2005
Maio/2005
Junho/2005
Julho/2005
Agosto/2005
Setembro/2005
Outubro/2005
Novembro/2005
Dezembro/2005
Janeiro/2006
Fevereiro/2006
Março/2006
Abril/2006
Maio/2006
Junho/2006
Julho/2006
Agosto/2006
Setembro/2006
Outubro/2006
Novembro/2006
Dezembro/2006
Janeiro/2007
Fevereiro/2007
Março/2007
Abril/2007
Maio/2007
Junho/2007
Julho/2007
Agosto/2007
Setembro/2007
Outubro/2007
Novembro/2007
Dezembro/2007
F.C.
F.C. Desc.
F.C. Desc. Ac.
-9.490
(R$ 9.490,00)
(R$ 9.490,00)
561
R$ 560,55
(R$ 8.929,45)
465
R$ 464,26
(R$ 8.465,19)
447
R$ 445,93
(R$ 8.019,26)
219
R$ 218,30
(R$ 7.800,96)
132
R$ 131,47
(R$ 7.669,49)
93
R$ 92,55
(R$ 7.576,93)
69
R$ 68,61
(R$ 7.508,32)
84
R$ 83,46
(R$ 7.424,85)
135
R$ 134,03
(R$ 7.290,82)
279
R$ 276,78
(R$ 7.014,05)
327
R$ 324,14
(R$ 6.689,91)
-200 + 804
R$ 598,23
(R$ 6.091,68)
561
R$ 555,20
(R$ 5.536,48)
465
R$ 459,82
(R$ 5.076,66)
447
R$ 441,67
(R$ 4.634,99)
219
R$ 216,22
(R$ 4.418,77)
132
R$ 130,22
(R$ 4.288,55)
93
R$ 91,67
(R$ 4.196,88)
69
R$ 67,96
(R$ 4.128,92)
84
R$ 82,67
(R$ 4.046,25)
135
R$ 132,75
(R$ 3.913,50)
279
R$ 274,13
(R$ 3.639,37)
327
R$ 321,04
(R$ 3.318,33)
-200 + 804
R$ 592,52
(R$ 2.725,81)
561
R$ 549,90
(R$ 2.175,91)
465
R$ 455,43
(R$ 1.720,48)
447
R$ 437,45
(R$ 1.283,03)
219
R$ 214,15
(R$ 1.068,88)
132
R$ 128,97
(R$ 939,90)
93
R$ 90,80
(R$ 849,11)
69
R$ 67,26
(R$ 781,85)
84
R$ 81,88
(R$ 699,98)
135
R$ 131,48
(R$ 568,49)
279
R$ 271,52
(R$ 296,97)
327
R$ 317,97
R$ 21,00
-200 + 804
R$ 586,86
R$ 607,86
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