UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ANDRÉ SUPP MARTINS
APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL PARA FABRICAÇÃO DE
CONCRETO
CRICIÚMA, JUNHO DE 2010.
0
ANDRÉ SUPP MARTINS
APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL PARA FABRICAÇÃO DE
CONCRETO
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado
para obtenção do grau de bacharel no curso de
Engenharia Civil, da Universidade do Extremo
Sul Catarinense, UNESC.
Orientador (a): professor Nestor Back
CRICIÚMA, JUNHO DE 2010.
1
ANDRÉ SUPP MARTINS
APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL PARA FABRICAÇÃO DE
CONCRETO
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado
para obtenção do grau de bacharel no curso de
Engenharia Civil, da Universidade do Extremo
Sul Catarinense, UNESC.
Criciúma, 30 de Junho de 2010.
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________
Prof. Nestor Back – especialista - UNESC– Orientador
______________________________________________
Prof. Álvaro José Back - Doutor - UNESC
______________________________________________
Prof. Tadeu de Souza Oliveira – Mestre - UNESC
2
Dedico este trabalho a minha mãe (im
memoriam)
que
sempre
me
ajudou
e
incentivou-me a concretizar meus sonhos.
Auxiliando-me
nos
mais
importantes
momentos, me ajudando a crescer.
3
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por fazer da minha vida uma vitória diária, por iluminar o
meu caminho, cuidar de mim, me permitir sonhar e me dar forças para buscar a
realização destes sonhos.
Agradeço carinhosamente a grande mãe e mulher Jandira Supp Martins
(in memoriam) pela dedicação, pelos ensinamentos, pelo seu amor e carinho que a
mim dedicou todos os dias de sua vida, pois seu amor incondicional é o que me da
forças.
As minhas irmãs Luciana Martins Marcom e Patrícia Martins Cervi pelo
amor e afeto.
Agradeço ao professor Nestor Back, orientador, pela sua ajuda e seu
apoio. Agradeço também ao professor Álvaro Back, pela paciência e sabedoria. Em
fim, a todos da banca examinadora, pela importante contribuição para o
enriquecimento e conclusão do trabalho realizado.
Agradeço a minha noiva Eduarda Dal Pont, pela confiança, incentivo,
compreensão, paciência e acima de tudo pelo grande amor e cumplicidade.
Agradeço também a minha sogra Denilze Tramontim Dal Pont, pelo
carinho e por estar sempre ao meu lado nos momentos mais difíceis.
4
“Para realizar grandes conquistas, devemos
não apenas agir, mas também sonhar; não
apenas planejar, mas também acreditar.”
(Anatole France)
5
RESUMO
A água além de satisfazer uma necessidade fisiológica do homem, é também
essencial à evolução da agricultura e ao desenvolvimento industrial. Por isto, o
presente trabalho tem como objetivo demonstrar a importância de um sistema de
aproveitamento da água de chuva em um galpão, a água resultante deste sistema
poderá ser utilizado na fabricação de tubos de concreto, devido a média extensão da
cobertura do galpão, este constitui em uma excelente fonte de captação de água de
baixo custo. O sistema é composto por calhas, condutores horizontais e verticais,
filtro, reservatório e cisterna para armazenamento da água. Verificou-se no final do
estudo que existe a possibilidade do aproveitamentio da água de chuva,
contribuíndo assim para a preservação das reservas naturais, economia de água e
custos a médio prazo, além de amenizar problemas como o risco de
desabastecimento, racionamento, e amenizar os efeitos da erosão e
impermeabilização do solo como alagamentos e inundações.
Palavras - chave: água, chuva, reaproveitamento da água.
6
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Índices pluviométricos.............................................................................35
Tabela 2 - Intensidade pluviométrica na Cidade de Sombrio/SC.............................35
Tabela 3 - Demanda média de água utilizada na Indústria......................................36
Tabela 4 - Coeficiente de rugosidade de manning..................................................39
Tabela 5 - Determinação dos condutores verticais...................................................40
Tabela 6 - Dimensões da calha ...............................................................................44
Tabela 7 - Volume mensal de produção da água de chuva......................................46
7
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1. cálculo de capacidade de coleta do galpão...........................................36
Equação 2. Cálculo da área de contribuição.............................................................37
Equação 3. Cálculo da vazão do projeto ..................................................................38
Equação 4. Dimensionamento das Calhas. .............................................................38
Equação 5. Cálculo da área da seção molhada. ......................................................39
Equação 6. Cálculo do raio hidráulico. .....................................................................39
Equação 7. Cálculo dimensionamento da cisterna (a)..............................................41
Equação 8 - Cálculo dimensionamento da cisterna (b).............................................41
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- O ciclo da água..........................................................................................17
Figura 2- Reservatório de Yerebatan Sarayi Istambul na Túrquia............................26
Figura 3- Cisternas do programa 1 milhão de cisternas............................................29
Figura 4- Residência em Ribeirão Preto com aproveitamento de água pluvial........30
Figura 5- Esquema geral da caixa ou reservatório para água da chuva...................31
Figura 6- Vista transversal do galpão........................................................................34
Figura 7- Cálculo da área de contribuição.................................................................37
Figura 8- Esquema de uma calha para o cálculo......................................................39
Figura 9- Filtros comerciais.......................................................................................41
Figura 10- Dimensões do galpão...............................................................................43
Figura 11- Dimensões da calha.................................................................................44
9
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANA – Agência Nacional de Águas.
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.
FECAN - Federação dos Municípios de Santa Catarina.
SAMAE - Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto.
NBR - Normas Brasileiras de Regulamentação.
SC - Santa Catarina.
h - Hora.
l - Litros.
cm - centímetros.
min - minutos.
mm - milímetros.
m² - metros quadrados.
m³ - metros cúbicos.
m/m - metro por metro.
s - segundos.
V - volume.
10
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................13
1.1 O PROBLEMA......................................................................................................13
1.2 OBJETIVOS.........................................................................................................14
1.2.1 Geral..................................................................................................................14
1.2.2 Específicos.......................................................................................................15
1.3 JUSTIFICATIVA...................................................................................................15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.............................................................................16
2.1 A ÁGUA................................................................................................................16
2.2 TIPOS DE ÁGUA..................................................................................................18
2.2.1 Água bruta......................................................................................................18
2.2.2 Água mineral..................................................................................................18
2.2.3 Água radioativa..............................................................................................18
2.2.4 Água doce.......................................................................................................19
2.2.5 Água salgada..................................................................................................19
2.2.6 Água ácida......................................................................................................19
2.2.7 Água potável..................................................................................................19
2.2.8 Água poluída..................................................................................................20
2.2.9 Água tratada...................................................................................................20
2.3 A GEOGRAFIA DA ÁGUA....................................................................................20
2.3.1 Água no Brasil................................................................................................22
2.3.2 Água em Santa Catarina................................................................................23
2.4 ÁGUA DE CHUVA................................................................................................24
2.5 HISTÓRICO DA UTILIZAÇÃO DA ÁGUA DE CHUVA........................................25
2.6 QUALIDADE DA ÁGUA DE CHUVA....................................................................27
2.7 APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA.......................................................27
2.8 UTILIZAÇÃO DA ÁGUA DE CHUVA PELA SOCIEDADE...................................28
2.9 TÉCNICAS E PRINCIPAIS COMPONENTES PARA CAPTAÇÃO DA ÁGUA DE
CHUVA......................................................................................................................29
2.9.1 Calhas..............................................................................................................31
2.9.2 Condutores horizontais e verticais...............................................................32
11
2.9.3 Filtros................................................................................................................32
2.9.4 Separador das primeiras águas.....................................................................32
2.9.5 Cisterna.............................................................................................................32
3 MATERIAIS E MÉTODOS......................................................................................34
3.1 ÍNDICES PLUVIOMÉTRICOS..............................................................................34
3.2 DEMANDA DE ÁGUA NA INDÚSTRIA................................................................36
3.3 CAPACIDADE DE COLETA DO GALPÃO...........................................................36
3.4 ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO.................................................................................36
3.5 VAZÃO DO PROJETO.........................................................................................37
3.6 CALHAS...............................................................................................................38
3.7 CONDUTORES VERTICAIS................................................................................39
3.8 FILTRO.................................................................................................................40
3.9 CISTERNAS.........................................................................................................41
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................42
4.1 CÁLCULO DA ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO.........................................................42
4.2 VAZÃO A SER CAPTADA NA CALHA.................................................................43
4.3 DIMENSIONAMENTO DAS CALHAS..................................................................44
4.4 CONDUTORES VERTICAIS................................................................................45
4.5 RESERVATÓRIO DE DESCARTE......................................................................46
4.6 CÁLCULO DA CAPACIDADE DE COLETA DO GALPÃO...................................46
4.7 DIMENSIONAMENTO DA CISTERNA.................................................................47
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................48
6 BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................49
12
1 INTRODUÇÃO
1.1 O PROBLEMA
A substância em maior quantidade encontrada no planeta terra é a água
(SPERLING, 1996), sendo a mesma fundamental à vida, pois, todas as reações nos
seres vivos necessitam de um veículo que as facilite e que sirva para regular a
temperatura, devido ao grande desprendimento de calorias resultante da oxidação
da matéria orgânica. E através da água se satisfaz completamente a estas
exigências e se encontra presente em proporções elevadas na constituição de todos
os seres vivos, inclusive no homem, onde atinge cerca de 75% de seu peso. Sua
influência foi primordial na formação das aglomerações humanas (BRAILE, 1979).
Segundo Miller (1966), a água além de satisfazer uma necessidade
fisiológica do homem, é também essencial à evolução da agricultura e ao
desenvolvimento industrial. Desde os tempos mais remotos, o homem dela depende
para preservação de sua vida e, onde quer que a encontre, utiliza-a para diversos
fins, inclusive como via de transporte. A água é ingerida em maior quantidade do
que toda e qualquer outra substância, e é também, a principal excreção. Talvez não
exista processo fisiológico em que ela não seja de importância fundamental.
Apesar de seu grande valor, os seres humanos não fazem idéia da
importância que a água significa em suas vidas. Pois, apesar de todos os esforços
para armazenar e diminuir o seu consumo, a água está se tornando, cada vez mais,
um bem escasso, e sua qualidade se deteriora cada vez mais rápido (FREITAS;
BRILHANTE; ALMEIDA, 2001).
Cuidar da natureza é um assunto que diz respeito a todos, e o melhor
caminho é fazer o uso correto e equilibrado do patrimônio natural que se possui e
que está se perdendo pelo consumo excessivo de alguns e pelo desperdício de
outros (CROOK, 1993).
Segundo Miller (1966), antigamente alguns homens já se preocupavam
em melhorar a qualidade e captação da água e já executavam rudimentarmente tal
processo há mais de 4.000 mil anos. Por volta de 2.500 anos a.C., na mesopotâmia
13
foi comprovado que já existiam sistemas de captação e canalização de água com o
objetivo de captar e conduzir esta água para outro lugar.
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. Existem maneiras conhecidas de se captar: uma delas é aproveitando o
teto da casa, a sua armazenagem poderá ser feita em uma caixa separada ou
diretamente na cisterna, caixa central do seu estabelecimento (Lares na cidade,
fazenda, sítios, chácaras, industrias e etc.) ou ainda em cisternas secas e
abandonadas, reaproveitando-as (CROOK, 1993).
A água é o material mais consumido no planeta e um elemento
indispensável a todas as formas de vida. Além disso, é um componente fundamental
do concreto, responsável pelas reações de endurecimento e usada na cura, chega
representar 20% de seu volume. A NBR 12655/96, especifica que a água destinada
ao amassamento do concreto deve ser guardada em caixas estanques e tampadas,
de modo a evitar a contaminação por substâncias estranhas, sendo este um fator
que merece atenção, porém muitas vezes negligenciado.
O aproveitamento da água de chuva no meio industrial é altamente viável
devido as construções existentes, como galpões, paióis e etc, com médias e
grandes extensões de telhados, sendo possível captar milhares de litros de água da
chuva, o que diminui o uso de água potável (CREDER, 2003).
A partir do conhecimento sobre o exposto acima se formula o seguinte
problema de pesquisa: Como desenvolver um sistema construtivo e econômico para
captação da água de chuva para ser utilizado na fabricação de concreto?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Geral:
Desenvolver um sistema de aproveitamento de água da chuva em um
galpão, para fabricação de tubos de concreto.
14
1.2.2 Específicos
•
Verificar a potencialidade de aproveitamento da água de chuva;
•
Determinar a demanda de água na industria;
•
Demonstrar os meios de captação da água de chuva;
•
Demonstrar o dimensionamento das calhas;
•
Demonstrar o dimensionamento da cisterna;
•
Demonstrar sistema de abastecimento para a produção.
1.3 JUSTIFICATIVA
O planeta terra está passando por intensas transformações, uma delas
são os recursos naturais que estão ficando escassos, principalmente a água. Devido
a este grave problema, surge o sistema de aproveitamento da água de chuva, como
uma das principais soluções para melhor gestão do uso de água, incluindo
benefícios sociais.
15
2. FUNDAMENTAÇAO TEÓRICA
Este capítulo apresenta o referencial teórico utilizado na elaboração deste
trabalho, dividido em nove seções.
2.1 A ÁGUA
A água é o constituinte inorgânico mais presente na matéria viva. A água é
uma substância simples, que pode ser encontrada tanto no estado líquido
(reservatórios, lençóis subterrâneos, mares, rios e oceanos, etc.), gasoso (vapor
d’água e umidade) ou sólido (gelo e neve), A ciência que estuda a ocorrência, a
distribuição e a circulação da água na Terra é chamada de hidrologia. O contínuo
movimento natural das águas - desde a sua evaporação dos oceanos pela ação
solar, até retornar a eles pela circulação superficial e subterrânea, depois de ter sido
distribuída em forma de precipitações no nosso planeta, a que é fundamental para o
desenvolvimento da vida na Terra – é chamado de ciclo hidrológico (SPERLING,
1996). A figura 1 mostra o ciclo da água.
16
Figura 1. O ciclo da água
Fonte: U.S department of the interfer, U.S. geological surver, 2002.
No ciclo hidrológico, a água se apresenta na atmosfera sob a forma de
vapor, podendo precipitar-se como chuva, neve, granizo ou orvalho, de acordo com
as condições climáticas. Uma vez em contato com o solo, a água pode escoar,
formando as chamadas águas de superfícies (rios, represas, lagos), ou se infiltrar na
terra, formando as correntes subterrâneas (fontes, poços rasos ou profundos e
galerias de infiltração). As águas superficiais, através da ação do calor, evaporam e
voltam à atmosfera, de onde o ciclo se reinicia. Porém, as águas que se
movimentam através do ciclo hidrológico completam esse ciclo em períodos
diferentes de tempo (DACACH, 1979).
Entretanto, segundo May (2004), não há um controle sobre o ciclo
hidrológico, única solução existente aos homens é administrar e conservar a água
disponível.
Ao chover, as águas dissolvem, em certa quantidade, uma série de
elementos: gás carbônico, oxigênio, bactérias e outras partículas. Isso não causa,
entretanto, problemas do ponto de vista da qualidade. A qualidade vai depender da
área de captação e dos reservatórios de armazenamento e distribuição, pois a água
de chuva é insípida ao paladar e um pouco corrosiva. (HAMMER, 1999).
17
2.2 TIPOS DE ÁGUA
Esta seção trata os tipos de água, juntamente suas características, sendo
que diversas substâncias e microorganismos estão presentes na água, o que se
sugere a seguinte classificação:
2.2.1 Água bruta
É aquela que não passou por nenhum tipo de tratamento, ou seja,
encontrada nas condições naturais do manancial de captação (MONTOIA, 2008).
2.2.2 Água mineral
É a água subterrânea apropriada para o consumo e que possui
propriedades terapêuticas. (BOTELHO, 1984).
2.2.3 Água radioativa
É a água que possuiu radioatividade natural, sendo geralmente de origem
subterrânea e proveniente de locais de ocorrência de explosões atômicas
(MONTOIA, 2008).
18
2.2.4 Água doce
É aquela própria para o consumo humano, que tem gosto agradável
(MONTOIA, 2008).
2.2.5 Água salgada
É água que tem alto teor de cloreto de sódio (por exemplo, a água do
mar), além da dureza elevada (SPERLING, 1996).
2.2.6 Água ácida
É aquela água que tem PH menor que 7, em geral as águas naturais que
têm seu pH regulado pela relação dióxido de carbono/bicarbonatos. É aquela que
possui elevado teor de ácidos, principalmente ácidos minerais, ácido sulfúrico, gás
carbônico (CROOK, 1993).
2.2.7 Água potável
É a água que é agradável aos sentidos do paladar e do olfato, inofensiva à
saúde humana e que, atendendo aos padrões de potabilidade, e é adequada ao
consumo doméstico (SPERLING, 1996).
19
2.2.8 Água poluída
É aquela que apresenta características que a tornam imprópria para o
consumo humano imediato (CROOK, 1993).
2.2.9 Água tratada
É a água que, depois de captada, passou por um ou vários processos de
purificação de forma a adequá-la às condições de consumo final (CROOK, 1993).
2.3 A GEOGRAFIA DA ÁGUA
A água existe na Terra apresenta três fases: sólida, líquida e gasosa. A
terra foi denominada planeta azul pelos primeiros astronautas, pois quase toda sua
superfície é coberta pela água dos mares e oceanos. Porém para a manutenção da
vida nos ecossistemas terrestres e, portanto, para a sobrevivência do homem na
biosfera a água doce é fundamental. Todavia uma porcentagem muito pequena do
volume total de água existente na Terra é de água doce. Entretanto, a outra parte
está sob a forma de gelo ou neve nas regiões polares ou em aqüíferos muito
profundos. Do restante, quase metade está nos corpos dos animais e vegetais
(biota), como umidade do solo e como vapor d'água na atmosfera, e a outra metade
está disponível em rios e lagos (POSTEL, 1992).
A distribuição da água não se faz de forma homogênea entre a população,
pois, o regime de chuvas varia muito entre as diferentes áreas de um mesmo
continente, a disponibilidade de água doce per capita é bastante desigual nas várias
regiões do planeta: desde níveis extremamente baixos, de 1.000 m3/ano per capita,
até níveis muito elevados, superiores a 50.000 m3/ano. Outro problema são as
variações climáticas periódicas que podem agravar as secas, provocando morte e
20
sofrimento humano, e também causar as enchentes, que são um dos piores
desastres naturais em termos de vítimas e de danos vultosos às propriedades e aos
solos agrícolas (ANDRADE, 2003).
Entre 1900 e 1990, o consumo total de água para as atividades humanas
(agrícola, industrial, doméstica e outras) cresceu seis vezes, que é mais do que o
dobro do crescimento da população mundial neste período. O aumento do consumo
é maior nos países em desenvolvimento do que nos desenvolvidos, em virtude do
crescimento da população. As Nações Unidas, prevêem a estabilização do
crescimento populacional somente entre o final do Século 21 e o ano 2.110. Sem
dúvida, a água será um recurso limitante no Século 21 e vai atingir mais
severamente os países que estão se desenvolvendo. Outros fatores preocupantes,
além do crescimento demográfico, são a melhoria do nível de vida de parte da
população (que terão acesso mais fácil à água) e o aumento da área irrigada e das
atividades industriais (POSTEL, 1992).
Entre os diversos usos da água, a que apresenta o maior desperdício é a
irrigação. Para se produzir uma tonelada de grãos são necessários mil toneladas de
água, e para uma tonelada de arroz, duas mil toneladas de água. Além disso,
sistemas de irrigação mal planejados e ou mal operados podem provocar a
salinização e degradação dos solos. A melhoria da eficiência dos sistemas de
irrigação
é,
portanto,
uma
das
condições
prioritárias
para
se
atingir
o
desenvolvimento sustentável (POSTEL, 1992).
O suprimento global de água vai permanecer constante ou poder sofrer
um pequeno acréscimo em virtude das mudanças climáticas - maior temperatura
global gerando maior quantidade de vapor d'água. Temos que considerar,
entretanto,
a
degradação
ambiental
provocada
pelos
desmatamentos,
principalmente nas nascentes, e pela poluição dos recursos hídricos, provocada
pelas atividades humanas (BOTELHO, 1984).
A principal diferença entre a crise do petróleo e a crise da água é que a
crise da água deverá afetar mais seriamente os países em desenvolvimento, onde
centenas de milhares de pessoas já estão morrendo e continuarão a morrer devido à
falta de água limpa e às secas. Nos países mais pobres, a água poluída é a principal
causa de muitas doenças, como a diarréia, que mata mais de 3 milhões de pessoas
(principalmente crianças) por ano no mundo. Além do mais, 80% de todas as
21
doenças e mais de 33% das mortes nos países em desenvolvimento estão
associadas à falta de água em quantidades adequadas (ANDRADE, 2003).
Para atendimento pleno da demanda futura de água para fins urbanos,
com o aproveitamento de novas fontes, estima-se que seriam necessários
investimentos da ordem de 11 a 14 bilhões de dólares por ano, durante os próximos
30 anos, o que significa o dobro da quantidade de recursos financeiros disponíveis
para investimento em abastecimento doméstico durante os anos 80. Por tudo isto,
recursos financeiros setoriais desta magnitude difícilmente estarão disponíveis
(ANDRADE, 2003).
A escassez de água, que já foi motivo para muitas guerras no passado,
pode, cada vez mais, agir como catalisador no conjunto de causas ligadas a
qualquer conflito futuro. A questão mais importante neste século, para muitos
países, pode ser o controle dos recursos hídricos. A comunidade internacional deve
reconhecer a escassez de água como poderosa e crescente força de instabilidade
social e política e atribuir à crise da água a prioridade devida na agenda política
internacional (BOTELHO, 1984).
2.3.1 Água no Brasil
No Brasil foi avaliada a relação entre a demanda e disponibilidade de
água nas doze regiões hidrográficas existente. Os resultados mostram que o Brasil é
um país rico em disponibilidade hídrica, porém apresenta uma grande diferença
espacial e temporal das vazões. As bacias localizadas em áreas que apresentam
uma combinação de baixa disponibilidade e grande utilização dos recursos hídricos
passam por situações de escassez e estresse hídrico (ANA, 2006).
O Brasil é um país privilegiado em quantidade de água, mas apesar desta
disponibilidade não se tem atenção suficiente a este bem econômico (SILVEIRA,
2006). O Brasil possui uma situação hídrica muito favorável no mundo, detém
aproximadamente 12% da água doce existente do planeta e 6.220 bilhões de m³ das
fontes renováveis do mundo, é o segundo com maior recursos hídricos ficando atrás
apenas da Rússia com 4.059 bilhões de m³. Mas, contudo, possuímos um dos
22
maiores índices de desperdício de água do mundo. Verifica-se ainda que a nossa
riqueza hídrica está presente na região Norte do país (TUNDISI, 2005).
2.3.2 Água em Santa Catarina
O estado de Santa Catarina, situado na região Sul do País, possui
fronteiras estaduais com Paraná (ao Norte), com Rio Grande do Sul (ao Sul), e
internacional, com Argentina (a oeste), limita-se a leste com o oceano Atlântico,
tendo Florionópolis como capital administrativa. O estado integra 293 municípios
atualmente agrupados em 21 associacões, que compõem a Federação dos
Municípos de Santa Catarina – FECAN (Governo do estado de Santa Catarina,
2006).
Segundo a divisão atualmente adotada pela Agência Nacional de águas
(ANA, 2006), os rios que drenam o território estadual de Santa Catarina integram
três grandes regiões hidrográficas. A região hidrográfica do Paraná, a região
hidrográfica do Uruguai e a região hidrográfica Atlântico Sul.
Em Santa Catarina, a escassez de água acontece com mais intensidade
no oeste do Estado e na região litorânea em época de veraneio, principalmente
durante as festividades de Natal e o Ano Novo, quando muitos municípios têm sua
população mais do que duplicada, com a vinda de turistas de várias partes do Brasil
e do mundo (REGINALDO, 2005).
A escassez de água é uma realidade em várias regiões do Estado de
Santa Catarina. A elevada dependência de abastecimento de águas superficiais, a
concentração da produção em áreas com baixa capacidade de retenção,
principalmente o relevo acidentado e a competição com outros segmentos
econômicos torna preocupante o cenário atual (REGINALDO, 2005).
A contaminação crescente das fontes de abastecimento vem exigindo a
busca de alternativas muitas vezes inviáveis economicamente. A estiagem é um
fenômeno normal, considerada como a época do ano em que o solo perde mais
água do que recebe. Quando este período se prolonga, não há a recarga dos
aqüíferos e as fontes superficiais são as primeiras a secar. A estiagem ocorrida no
23
estado no ano de 2003, mostrou a fragilidade dos sistemas de abastecimento de
água existentes e causou prejuízos significativos para a sociedade (REGINALDO,
2005).
O Estado de Santa Catarina possui índices de precipitação anual entre
razoável e excelente favorecendo o uso potencial da água de chuva (REGINALDO,
2005).
2.4 ÁGUA DE CHUVA
Segundo EMBRAPA (2005), a água de chuva está disponível em
abundância em quase todas as regiões brasileiras, mas seu uso para consumo
humano e animal só é recomendado após tratamento. A utilização desta água para
limpezas em geral, irrigação, permite poupar a água potável disponível nas
propriedades.
Conforme Oliveira, (2006) aproveitar a água da chuva é possível e muito
viável no meio rural, sendo integrado ao abastecimento de água potável, podendo
substituí-la sempre que necessário, ajudando a contribuir para a retenção das águas
pluviais. Para tornar a água potável é necessário o armazenamento e o tratamento
destas águas para que garanta a qualidade compatível com o seu determinado uso.
As técnicas e os custos presentes no tratamento da água para
dessedentação de animais estão relacionados á qualidade desta água antes do
tratamento. Tratar água de boa qualidade é mais simples e econômico. As águas de
chuva captadas através dos telhados das edificações apresentam uma boa
qualidade, daí a necessidade de evitar sua contaminação com outras fontes
(SANTOS, 2002),
Segundo Giacchini (2005), aproveitar a água de chuva nas edificações
significa muito mais que reduzir o consumo e as despesas com água tratada,
representa um passo importante para a construção de um mundo mais digno, no
qual todos tenham acesso a água de boa qualidade.
Segundo Santos (2002), a água de chuva pode ser uma ótima alternativa
principalmente em regiões que possuem bons níveis de precipitação. A qualidade da
24
desta água, tem sido avaliada em diversas pesquisas. Nestas pesquisas a água é
coletada diretamente da atmosfera. Coletada em uma edificação, tem um contato
com o sistema de drenagem pluvial da mesma, isto é, o telhado, as calhas e os
condutores verticais. A água da chuva a ser utilizada é coletado de forma indireta,
fato este que altera sua qualidade.
2.5 HISTÓRICO DA UTILIZAÇÃO DA ÁGUA DE CHUVA
Apesar de parecer algo novo, a utilização da água de chuva pelo homem
para a produção de alimentos, higiene, criação de animais e até mesmo consumo
humano acontece há milhares de anos (OLIVEIRA, 2004).
Em Istambul na Turquia, durante o governo de César Justinian (527-565
a.C.), foi construído um dos maiores reservatórios do mundo denominado de
Yerebatan Sarayi (figura 1), cujas dimensões eram de 140 por 70 metros totalizando
um volume de 80.000 m³ com objetivo de armazenar água da chuva. (OLIVEIRA,
2004).
Na ilha de Creta são encontrados inúmeros reservatórios escavados em
rochas anteriores a 3000 a.C. com a finalidade de aproveitamento da água da chuva
para o consumo humano (TOMAZ, 2003).
Na Europa, as vilas Romanas eram cidades projetadas prevendo a
utilização da água de chuva para consumo humano e uso doméstico, anterior a 2000
a.C.. Pelo mundo são encontrados inúmeros reservatórios, muitos escavados em
rochas com a finalidade de armazenar água de chuva para consumo humano, como
por exemplo, na famosa fortaleza de Masada (Israel), na Península de Iucatã
(México), em Monturque – Roma (Itália) (UNEP, 2005).
No Norte do Egito, África foram encontrados recentemente tanques de 200
a 2000 m³, sendo, muitos deles, utilizados até hoje (TOMAZ, 2003).
25
Figura 2. Reservatório de Yerebatan Sarayi, Istambul na Turquia.
Fonte: TOMAZ, 2003.
Alguns países industrializados, como a Alemanha, a população e as
autoridades públicas estão apoiando ativamente o aproveitamento de água de
chuva. Além disso, o governo alemão está participando com apoio financeiro,
oferecendo financiamentos para a construção de sistemas de captação de água
pluvial, incentivando assim a economia de água potável para suprir as futuras
populações e novas indústrias, conservando as águas subterrâneas que são
utilizadas como fontes de recurso hídrico em muitas cidades do país (GROUP
RAINDROPS, 2002).
Segundo Tomaz (2003), especialistas acreditam que até o ano de 2010,
um percentual de 15% de toda água utilizada na Europa seja proveniente de
aproveitamento de água de chuva.
26
2.6 QUALIDADE DA ÁGUA DE CHUVA
A água de chuva tem potencial para superar a qualidade de águas
superficiais e subterrâneas visto que não entra em contato com solos ou rochas que
possam contaminá-la pela dissolução de seus componentes, bem como não está
diretamente sujeita ao lançamento de esgotos e outros poluentes de origem
antropogênica que são constantemente dispostos em corpos d’água, podendo
inclusive atingir o lençol freático (MAY, 2004).
Gonçalves et. al, (2006) enfatizam que diversos fatores influenciam a
qualidade da água da chuva e dentre estes se destacam a localização geográfica
(proximidade do oceano, áreas urbanas ou rurais), a presença de vegetação, as
condições meteorológicas (intensidade, duração e tipo de chuva, regime de ventos),
a estação do ano e a presença de carga poluidora. Pode-se citar ainda a influência
dos materiais que compõem o sistema de captação e armazenamento como
telhados, calhas e reservatório. Segundo o mesmo autor a qualidade da água da
chuva deve ser considerada nos três momentos distintos de um sistema de
aproveitamento: a chuva atmosférica, a chuva após passagem pela área de
captação e na cisterna ou reservatório de armazenamento.
2.7 APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA
Conforme Silveira et. al (2006), a captação de água da chuva sendo
utilizada em grande escala, pode diminuir o consumo da rede de abastecimento
público podendo beneficiar muitas famílias com uma água de baixo custo,
amenizando os impactos da estiagem em áreas rurais e ainda a diminuição de
enchentes em áreas urbanas.
Conforme Marinoski (2007), para verificar a viabilidade da implantação do
sistema de aproveitamento de água pluvial são necessários os seguintes fatores:
bons níveis de precipitação, ter uma área de captação e verificar a demanda do uso
da água. Ao projetar o sistema devem-se observar os fatores ambientais locais,
27
clima, fatores econômicos, função e o tipo de usos da água, procurando não
padronizar as soluções técnicas.
Segundo Giacchini (2005), aproveitar a água da chuva é uma maneira
simples e sustentável, a humanidade mostra a sua consciência como ser humano
racional, inteligente e espiritual. Monstra que é possível utilizar os recursos naturais
de maneira equilibrada, sem destruir ou esgotar as suas fontes possibilitando a
renovação dos mesmos.
De acordo com Oliveira (2006), com o aproveitamento da água de chuva,
podemos obter diversas vantagens, como:
• Diminuir o consumo de água potável na propriedade e diminuição dos prejuízos
com a falta de água em épocas de estiagem;
• Evitar o desperdício de água potável onde esta não é necessária, como na
utilização na lavagem de piso na suinocultura e avicultura, descarga de vasos
sanitários, irrigação de hortas e jardins;
• Contribuir com a natureza no sentido ecológico não desperdiçando um recurso
natural e disponível em abundância no meio rural;
• Reduzir o risco de enchentes e erosão, armazenando parte da água que seria
escoada para lagos e rios;
2.8 UTILIZAÇÃO DA ÁGUA DE CHUVA PELA SOCIEDADE
A água de chuva pode ser utilizada em diversos processos, é uma ótima
fonte de água e de tecnologia relativamente simples e econômica. A captação da
água de chuva é um processo antigo e muito utilizado em regiões áridas e semiáridas como é o caso do Nordeste Brasileiro onde, às vezes, a captação ainda é
feita de maneira artesanal e cuja finalidade pode, inclusive, ser o consumo humano
devido à falta de água tratada (GROUP RAINDROPS, 2002).
O aproveitamento da água de chuva está sendo utilizado por indústrias,
escolas, dessedentação de animais, agricultura, postos de gasolina, enfim em
atividades que consomem um volume elevado de água para fins não potáveis, pois
28
representa uma economia no consumo de água tratada e conseqüentemente
redução de despesas (UNEP, 2005).
Atualmente, a captação da água da chuva para fins de reaproveitamento é
praticada principalmente na região Nordeste devido à escassez hídrica. Em julho de
2003 teve início o Programa de Formação e Mobilização Social para a Convivência
com o Semi-Árido: um Milhão de Cisternas Rurais - P1MC, que tem como objetivo
beneficiar cerca de 5 milhões de pessoas na região semiárida, com água potável,
através da construção de cisternas. Cada cisterna tem capacidade para armazenar
16 mil litros de água da chuva, captados dos telhados através de calhas. As
cisternas são confeccionadas com placas pré-moldadas de concreto ou com
camadas sucessivas de argamassa armadas com tela de arame galvanizado. São
construídas por pedreiros das próprias localidades treinados pelo programa e pelas
famílias beneficiadas pela cisterna (UNEP, 2005). A figura 3 mostra a configuração
das cisternas.
Figura 3. Cisternas do programa 1 milhão de cisternas.
Fonte: Rainwater Harvesting And Utilisation – UNEP (2005).
2.9 TÉCNICAS E PRINCIPAIS COMPONENTES PARA CAPTAÇÃO DA ÁGUA DE
CHUVA
A área de captação é a superfície onde a chuva que será coletada irá cair.
As áreas onde irá cair a água da chuva são geralmente telhados de edificações,
29
áreas impermeáveis sob a superfície do solo como estacionamentos, calçadas e
pátios. É mais comum a captação da água dos telhados por apresentar melhor
qualidade já que não sofre influência direta do tráfego de pessoas e veículos. Outra
vantagem da captação em telhados é que na maioria dos casos a água atinge o
reservatório por gravidade, o que torna mais simples e acessível o projeto (DACACH,
1979).
Para a utilização doméstica, os telhados das edificações são as principais
áreas de captação que, em localidades rurais, podem incluir outros prédios como
celeiros, galpões etc (DACACH, 1979).
Segundo Netto (1995), o telhado pode estar inclinado, pouco inclinado ou
plano. Para um sistema de telhado onde há várias águas (sentido que as águas
correm pelo telhado), cada uma dessas têm sua importância de contribuição que
será levada em consideração para o cálculo dos condutores verticais conforme
explica a figura 4.
Figura 4. Residência em Ribeirão Preto com aproveitamento de água pluvial
Fonte: O2 Engenharia (2008).
A caixa deve ser montada no lugar mais baixo, podendo receber por
gravidade á água escoada de todos os lados do telhado. No caso de se usar o
plástico enterrado, a água que escorrerá por toda a extensão do mesmo, também
deverá estar acima da caixa (NETTO, 1995).
30
Conforme Santos (2002), um sistema para aproveitar a água da chuva,
deve ser feito através da área de captação (laje, telhado e piso), por sistemas de
condução das águas (condutores verticais, condutores horizontais).
Segundo Tomaz (2005), de maneira geral um sistema de coleta e
aproveitamento de água da chuva, tem por função a captação da mesma sobre os
telhados ou lajes das edificações. A água é escoada por calhas, condutores verticais
passando por filtros para o descarte de impurezas.
Figura 5. Esquema geral da caixa ou reservatório para água de chuva
Fonte: O2 Engenharia (2008).
2.9.1 Calhas
Segundo a NBR 10844 (1989), as calhas são receptores das águas que
escoam sobre as coberturas e são conduzidas a um local determinado.
31
2.9.2 Condutores horizontais e Verticais
Conforme a NBR 10844 (1989), os condutores horizontais são tubulações
destinadas a recolher e transportar as águas da chuva até o local destinado. De
acordo com NBR 10844 (1989), condutores verticais é a tubulação destinada a
recolher a água proveniente das calhas e coberturas em geral e transportar para um
condutor horizontal.
2.9.3 Filtros
Segundo a Embrapa (2005), Se faz necessário a filtragem da água da
chuva para que seja retirada as partículas presentes no telhado como galhos, sujeira
e folhas para que não comprometam a qualidade da água.
2.9.4 Separador das Primeiras Águas
Segundo Tomaz (2003), a primeira água da chuva que escoa sobre as
coberturas são responsáveis pela retirada da sujeira, essa água pode ser desviada
manualmente através de tubulações retirando esta água da cisterna ou
automaticamente sendo desviada para um dispositivo autolimpante.
2.9.5 Cisterna
De acordo com a Embrapa (2005), a cisterna é utilizada para o
armazenamento da água da chuva, podem ter vários formatos como retangulares,
quadradas, cilíndricas e podem ser construídas com diversos matérias tais como:
32
fibra de vidro, PVC, concreto, alvenaria e ferrocimento. A cisterna deverá ter
capacidade para suprir a água durante o período de seca.
33
3 MATERIAIS E MÉTODOS
Este estudo foi realizado em uma indústria de tubos de concretos, na
cidade de Araranguá/SC, na empresa CJC pré-moldados, onde são utilizados água
potável para a produção dos mesmos, sendo esta fornecida pela SAMAE.
Para o desenvolvimento de um sistema de aproveitamento da água de
chuva, foi utilizado um galpão.
Figura 6. vista transversal do galpão
3.1 INDICES PLUVIOMÉTRICOS
Foram obtidos informações sobre os níveis pluviométricos da região
através da estação pluviométrica (02949003, da agência nacional de água (ANA),
latitude 29º07’e longitude 49º28`), instalado na cidade de Sombrio – SC, desde
1977, próximo ao bairro Sanga da Areia – Araranguá/SC, onde está situado o
galpão.
34
Tabela 1. indices pluviométricos
Período 1977 até 2009 (mm)/mês
Média
Máxima
Mínima
Janeiro
144
305,6
28,9
Fevereiro
151,7
377,4
38,6
Março
143,3
320,2
37,6
Abril
108,3
191,4
7,5
Maio
104,6
435
22
Junho
101,4
257,2
26
Julho
118,5
450,6
12,2
Agosto
127,7
369,7
27
Setembro
135,7
447,7
36,4
Outubro
135,7
248,4
23,6
Novembro
138,2
275,7
27,8
Dezembro
124,1
325
32,5
Fonte: ANA, (2010).
Segundo a NBR 10844 (1989), para fim de projeto a determinação da
intensidade pluviométrica deve ser feito através da duração da precipitação e do
período de retorno, deve ser fixado através das características da área que será
drenada. T= 1 ano, para áreas pavimentadas que passam ser tolerados
empoçamentos. T= 5 anos, para coberturas ou terraços. T= 25 anos, para áreas
onde não possam ser tolerados empoçamentos ou extravasamentos.
Tabela 2. Intensidade pluviométrica na cidade de Sombrio/SC.
Tempo de retorno - (5anos)
Intensidade pluviométrica- (mm/h)
5
168,2 mm/h
Fonte: BACK, 2002.
35
3.2 DEMANDA DE ÁGUA NA INDÚSTRIA
A indústria possui capacidade de fabricar 3 m³ de concreto, para
fabricação de tubos, para fabricação dos mesmos , são utilizadas 720 litros de água
potável/dia, resultando num gasto mensal de aproximadamente 15,84 m³ de água.
Tabela 3. Demanda média de água utilizada na indústria.
Demanda média de água
m³ de água
Diária
0,72
Mensal
15,84
Anual
190,08
3.3 CAPACIDADE DE COLETA DO GALPÃO
A capacidade de coleta do galpão, demonstra a capacidade que o galpão
pré-moldado tem em captar a água de chuva. A capacidade de coleta da superfície é
definida pela seguinte equação (NBR 10844/89):
Equação 1: V= P*A*C
Sendo que: P= precipitação (mm)
A= área de coleta em m²
C= eficiência do sistema de coleta
3.4 ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO
O galpão possui uma área de cobertura, que torna viável a construção do
sistema de captação da água de chuva. O telhado é coberto por telhas de aluzinco,
esta cobertura intercepta a água de chuva, que a conduzirá para as calhas.
Segundo a NBR 10844/89, deve-se usar a seguinte equação para realizar
o cálculo da área de contribuição:
36
Equação 2. Cálculo da área de contribuição
A=(a + h/2).b
Onde:
A= área de contribuição do telhado (m²) ;
a= metade da largura do telhado (m);
h= altura da tesoura (m);
b= comprimento do telhado (m).
Figura 7. Cálculo da área de contribuição
Fonte: NBR 10844/89.
3.5 VAZÃO DO PROJETO
O volume da água de chuva a ser captado varia de acordo com a área de
cobertura e intensidade das chuvas. O volume de captação pode ser calculado
segundo a NBR 10.844/89 pela expressão abaixo:
Equação 3. Cálculo da vazão do projeto
Q= (I x A / 60)
Onde:
37
Q= vazão do projeto, l/min;
I= intensidade pluviométrica mm/h;
A= área de contribuição, m².
3.6 CALHAS
As calhas têm como objetivo, a coleta da água que cai no telhado,
Segundo a NBR 10844/89, as calhas são receptores das águas que escoam sobre
as coberturas e são conduzidas a um local determinado, devendo ser
dimensionadas através da fórmula de Manning-Strickler:
Equação 4. Dimensionamento das Calhas.
Q = K . (S/n). RH2/3 . I1/2
Onde:
Q = vazão do projeto (l/min);
S = área da seção molhada (m²);
n = coeficiente de rugosidade (conforme tabela);
R = raio hidráulico em (m);
I = declividade da calha (m/m);
K = 60.000
Segundo a NBR 10.844/89 a inclinação das calhas de beiral e platibanda
deve ser uniforme e com inclinação mínima de 0,5%.
Segundo Creder (2003), para realizar o cálculo da área da seção molhada
e raio hidráulico, utilizaremos as seguintes equações, considerando lamina da água
a meia altura.
Equação 5. Cálculo da área da seção molhada.
S = (a x b)
2
Equação 6. Cálculo do raio hidráulico.
RH= a*b/ 2b + a
2
38
Figura 8. Esquema de uma calha utilizada para o cálculo
b
b/2
a
Fonte: CREDER, 2003.
A seguir tabela com o coeficiente de rugosidade de Manning:
Tabela 4. Coeficiente de rugosidade de Manning.
Material
Plástico, fibrocimento, aço, metais não ferrosos
Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida
Cerâmica, concreto não alisado
Alvenaria de tijolos não revestida
Fonte: NBR 10.844,(1989).
Coeficiente de
rugosidade (N)
0,011
0,012
0,013
0,015
3.7 CONDUTORES VERTICAIS
Conforme a NBR 10.844/89 os condutores verticais de seção circular
devem possuir diâmetro interno mínimo de 70 mm, sempre que possível deve ser
projetado em uma única prumada e conter peças de inspeção.
De acordo com Creder (2003), para superfícies com grandes extensões,
a cada 95 m² da área de contribuição deverá ser utilizado um condutor vertical para
que evite o transbordamento da calha.
Abaixo um método prático que fornece o diâmetro do condutor vertical
para as chuvas críticas de 120 mm/h e 150 mm/h (TOMAZ, 2003).
39
Tabela 5. Determinação dos condutores Verticais.
Diâmetro
Vazão
Área do telhado (m²)______________
(mm)
(I/s)
Chuva de 150 mm/h
Chuva de 120mm/h
50
0,57
14
17
75
1,76
42
53
100
3,78
90
114
125
7,00
167
212
150
11,53
275
348
200
25,18
600
760
Fonte:Botelho e Ribeiro,1998 apud Tomaz, 2003.
3.8 FILTRO
É necessário um filtro para a retirada de galhos, folhas e outros detritos
para que a carga orgânica presente na água a ser armazenada seja a menor
possível. Existem filtros caseiros que podem ser feitos de alvenaria, PVC ou fibra de
vidro, composto de materiais inertes com granulometrias mais finas até mais
grossas. Exitem filtros comerciais com capacidade de filtrar a água da chuva de
telhados de 200m² a 3000m², seu grau de eficiência varia de 90 a 95%.
Figura 9. Filtros comerciais.
Fonte: EMBRAPA, 2005.
40
3.9 CISTERNA
Segundo Oliveira (2006), para dimensionar a cisterna será realizado o
seguinte cálculo.
Equação 7. Cálculo dimensionamento da cisterna (a).
V=0,042 x P x A x T
Onde:
P = precipitação média anual, (mm);
T = número de meses de pouca chuva ou seca;
A = área de coleta, (m²);
V = volume de água aproveitável e o volume de água do reservatório, (L).
Também existe o método Inglês, dado pela equação:
Equação 8. Cálculo dimensionamento da cisterna (b).
V= 0,05 *P *A
41
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Foi realizado o levantamento dos índices pluviométricos da região
estudada, no período de 1977 até 2009, através da estação pluviométrica 02949003
da Agência Nacional de Águas (ANA),
instalada na cidade de Sombrio/SC,
verificou-se que a média anual é de 1533,2 mm, dividindo a média pluviométrica
anual por 12, teremos a media pluviométrica mensal.
1533,2mm / 12 meses = 127,77mm/mês
A intensidade pluviométrica foi baseada na tabela elaborada por Back
(2002), com dados obtidos em função do município de Sombrio/SC. Pela
proximidade geográfica, foram adotados os mesmos valores para o galpão situado
no município de Araranguá/SC.
O período de retorno determinado pela NBR 10844/89 é de 5 anos, com
duração de 5 minutos. Dessa forma são considerados :
T= 5 anos
Duração = 5 minutos
Intensidade pluviométrica = 168,2 mm/h
4.1 CÁLCULO DA ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO
Para calcular a área de contribuição foram utilizados os seguintes dados:
comprimento do telhado, metade da largura do telhado e altura da tesoura. O
telhado possui 20 metros de comprimento, a metade da largura do telhado possui
7,5 metros e a tesoura possui uma altura de 1,8 metros. Através de levantamento
em campo foram obtidos os valores das dimensões do galpão, realizado pelo autor.
Figura 10. Dimensões do galpão.
42
b =20 m
h=1,80m
a=7,5m
A=(7,5+1,80/2)*20
A= 168 * 2
A= 336 m²
Após o cálculo da área de contribuição verificou-se que o galpão possui
168 m² para cada lado da área de cobertura, ou seja, 336 m² de área total de
cobertura, o que o torna uma ótima opção para captar a água da chuva devido a sua
grande extensão. Em propriedades rurais é possível também aproveitar outras
estruturas existentes como chiqueirões e galpões.
4.2 VAZÃO A SER CAPTADA NA CALHA
Para o cálculo da vazão a ser captada na calha foram utilizadas a
intensidade de chuvas no período de retorno de 5 anos e a área de contribuição.
Q=( I * A/60)
Q=(168,2 * 168/60)
Q=470,96 l/min ou 7,85 l/s para cada lado da área de cobertura ou 942 l/min para
área total.
43
4.3 DIMENSIONAMENTO DAS CALHAS
Para este cálculo foi utilizado à vazão de um lado da área de cobertura,
pois os dois lados possuem a mesma dimensão, foi utilizada como base uma calha
retângular com 30 cm de largura por 20 cm de altura, valores estes utilizados
conforme a tabela de Dimensões da Calha em função da vazão a ser captada na
calha.
Tabela 6. Dimensões da Calha
Dimensão
a
b
0,20
0,10
0,30
0,20
0,40
0,30
0,50
0,40
0,60
0,50
0,70
0,60
0,80
0,70
0,90
0,80
1,00
0,90
Fonte: CREDER, 2003.
declividade
0,5%
336
1501
3785
7538
12946
20283
29775
41641
56243
1%
475
2122
5353
10660
18309
28684
42109
58889
79540
2%
671
3001
7571
15075
25892
40566
59551
83281
112487
Após obter as dimensões da calha é necessário calcular a área de seção
molhada:
figura 11. Dimensões da calha
A= (a*b)/2
A = 0,20 x 0,30/2
b = 0 ,2 0
A = 0,03 m².
b /2
a = 0 ,3 0 m
Para determinar a capacidade da vazão suportada pela calha, têm-se que
cálcular seu raio hidráulico (RH). O raio hidráulico é a resultante da relação entre
área molhada e perímetro molhado (CREDER, 2003).
RH= a*b/ 2b + a
2
RH= 0,20* 0,30/ 2 * 0,20 + 0,30
2
44
RH= 0,03 m
Foi utilizada a fórmula de Manning para a verificação das calhas,
considerando uma declividade de 0,5%, para calha com dimensões de 30x20 cm
(como a mesma já é produzida na indústria e padronizada, apenas verificou-se se
tinha capacidade de escoar toda a água, conforme cálculo de vazão máxima), temse:
Q = K . (S/n). RH²/³ . I¹/²
Q = 60.000 * (0,03/0,013)* (0,03)²/³ * (0,005)¹/²
Q = 945,28 l/ min
Aconselha-se que sejam utilizadas calhas de concreto (já produzidas na
indústria), pois a região é litonânea e podem haver problemas de corrosão nas
calhas, que são confeccionadas de materiais metálicos, o que podem diminuir a
durabilidade delas.
4.4 CONDUTORES VERTICAIS
Para os condutores verticais de seção circular recomenda-se que seu
diâmetro interno seja de no mínimo de 70mm. É recomendado que a cada 95m² de
área
de
contribuição
possua
um
condutor
vertical
para
que
não
haja
transbordamento das calhas.
Como cada lateral do galpão possui uma área de 168m² de cobertura, é
recomendado que a cada 95m² possua um condutor vertical, dividindo 168/95
teremos 1,77, ou seja, é indicado o uso de 2 condutores para cada lateral. Sugerese o uso de condutores verticais com 100 mm de diâmetro, para a determinação dos
condutores verticais. Considerando as chuvas intensas de 168,2 mm/h e área do
telhado para até 167m², e que a lateral do galpão possui uma área de 168m² dividese por 2 condutores tendo assim um condutor para cada 84m² de área de cobertura.
45
4.5 RESERVATÓRIO DE DESCARTE
Para o descarte das primeiras águas da chuva é recomendado que seja
descartado 1 litro de água/m² da cobertura existente, conforme Tomaz (2003). Fica
indicado o uso de uma caixa de água com capacidade para o descarte de 400 litros
das primeiras águas tendo em vista que a área de cobertura possui 336m², é
recomendado o descarte das primeiras águas pois, são responsáveis pela limpeza
do telhado tirando a poeira e detritos, que poderiam afetar a qualidade do concreto,
sendo assim quanto maior o descarte das primeiras águas melhor será a qualidade
da água armazenada na cisterna.
4.6 CÁLCULO DA CAPACIDADE DE COLETA DO GALPÃO
A precipitação anual média registrada durante a série histórica é de
1533,2 mm, sendo que desta 70% da chuva precipitada pode ser aproveitada com
eficiência (GROUP RAINDROPS, 2002). Têm-se que:
V= 1533,2 * 336 *0,7
V= 360,61 m³
A seguir a tabela de volume mensal de produção da água de chuva.
Tabela 7. volume mensal de produção da água de chuva.
Mês
Precipitação
(mm)
V/m³
Janeiro
144
33,87
Fevereiro
151,7
35,68
Março
143,3
33,70
Abril
108,3
25,47
Maio
104,6
24,60
46
Junho
101,4
23,85
Julho
118,5
27,87
Agosto
127,7
30,03
Setembro
135,7
31,92
Outubro
135,7
31,92
Novembro
138,2
32,50
Dezembro
124,1
29,19
Percebe-se que a demanda da água que pode ser captada, é maior que a
quantidade a ser utilizada pela indústria.
4.7 DIMENSIONAMENTO DA CISTERNA
O cálculo do volume da cisterna foi realizado através do método de
Oliveira (2006), para isso foi utilizado à média pluviométrica anual da região, a área
de contribuição e os meses de pouca chuva na região.
V= 0,042 * P * A * T
V = 0,042 * 1533,2 * 336 * 1
V = 21.636,51L ou 21,636 m³
Percebe-se que o volume indicado para a cisterna, segundo Oliveira, é
de 21.636,51 l, a partir destes valores é indicada a construção de uma cisterna com
capacidade para aproximadamente 22 m³. A cisterna fica indicado a do tipo em
plástico. Para manter uma boa qualidade da água armazenada na cisterna é
necessário que a cisterna seja impermeável, com boa vedação para que fique
protegida contra a entrada de luz, sujeira, animais e insetos dentro da cisterna.
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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A água de chuva está disponível na maioria das regiões, sua captação e
seu empreendimento concorrem para reduzir alguns problemas vivênciados neste
século, como as enchentes nas cidades e as futuras disputas socias pela água. A
idéia de captar a água de chuva, em qualquer que seja o empreendimento, deve
sempre ser levada adiante, seja na utilização para lavagem de calçadas, de carros,
banheiros, irrigação ou somente para evitar enchentes.
Tem que haver consciência de que se deve mudar alguns hábitos no diaa-dia, para que futuras gerações possam desfrutar desse bem que nos é servido
hoje em dia. O passo mais importante para redução da demanda da água é o seu
uso racional. Este procedimento é importante também para reduzir a poluição hídrica
e custos de todo o sistema de coleta e tratamento de esgotos, trabalhando assim
para o desenvolvimento sustentável.
Este estudo contribuiu para ressaltar a importância com o meio ambiente,
demonstrando um meio de captar água de chuva e aproveitá-la, evitando assim o
uso de água pótavel, sendo este meio já escasso em algumas regiões Brasileiras.
Todavia é necessário maiores divulgações sobre a importância de reaproveitar a
água de chuva, fazendo assim, com que diminua o uso de água potável,
desperdícios e enchentes.
Porém é de extrema importância a realização de mais estudos nesta área,
para melhor percepção e conscientização da educação ambiental.
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