APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA PARA USOS NÃO POTÁVEIS NO
MUNICÍPIO DO RIO DE JANEIRO
Camila Lopes de Oliveira
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS
PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS
PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA
CIVIL.
Aprovada por:
____________________________________________
Prof. José Paulo Soares de Azevedo, Ph.D.
____________________________________________
Prof. Marcelo Gomes Miguez, D.Sc.
____________________________________________
Prof. Eduardo Pacheco Jordão, Dr. Eng.
____________________________________________
Prof. Isaac Volschan Jr., D.Sc.
____________________________________________
Prof. Luiz Rafael Palmier, Ph.D.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
SETEMBRO DE 2007
OLIVEIRA, CAMILA LOPES DE
Aproveitamento de água de chuva para
usos não potáveis no município do Rio de
Janeiro [Rio de Janeiro] 2007
xvi, 142 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,
Engenharia Civil, 2007)
Dissertação - Universidade Federal do Rio
de Janeiro, COPPE
1. Água de Chuva, 2. Qualidade da água de
chuva, 3. Tratamento da Água de Chuva, 4.
Sistemas de Aproveitamento de Água de
Chuva,
5.
Dimensionamento
Reservatórios
I. COPPE/UFRJ
II. Título (série)
ii
de
DEDICATÓRIA
À sociedade brasileira.
A qual investiu em um de seus milhões de cidadãos anônimos.
Cidadãos que ainda acreditam na ordem e no progresso deste país, de forma honesta,
honrosa e digna.
“Verás que um filho teu não foge à luta”.
iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, pela dádiva da vida, pela oportunidade concedida e
confiança em mim depositada.
Ao verdadeiro Mestre: Jesus. Que todos os mestres e doutores, um dia,
percebam que a Ciência dos homens nada vale se não vier atrelada a ela o avanço
moral da humanidade.
Aos meus orientadores Marcelo Miguez e José Paulo. Obrigada por estarem ao
meu lado sempre que necessitei.
Aos profissionais que colaboraram ao longo da pesquisa, dentre eles estão
Adriano Gama, da CEDAE, e os professores Ana Catarina e Wilson, do Laboratório de
Materiais de Construção da UFRJ. À Maria Cristina, do LEMA; sua simpatia e sua
presteza são louváveis. À empresa Ambio, pelas instalações fornecidas para CETE.
À “família” que construí no DRHIMA - Departamento de Recursos Hídricos e
Meio Ambiente - ao longo dos 7 (e meio) anos de UFRJ. Todos os professores foram
fundamentais na minha formação.
Aos companheiros das horas mais desesperadoras: Marcelo e Paulinho
(especialistas em “ATP”). Aos funcionários do CETE, que foram FUNDAMENTAIS na
realização desta pesquisa. Meu obrigada a Edmilson, André e Mattos, que coletaram
água de chuva até de madrugada para mim! Ao Éder e Josuel (sempre pronto pra
ajudar!). Esse pessoal trabalha até debaixo de chuva! (Literalmente).
Aos companheiros de LHC, fundamentais nos momentos de descontração:
Cáren, Magali, Aline, Felipe, Eduardo e Jorge Henrique Prodanoff. Cáren, realmente
só tem maluco nessa...sala! A meu “pai” Raul Garcia, pela força desde 2001!
Aos companheiros de UFRJ, Igor Raupp, Mariana Villas Boas e Fernanda
Brenny, não só são amigos, mas também irmãos. Existem também as amizades que
brotaram ao longo do mestrado. São elas: Fernanda Nagem, Rafaela Rodrigues, Kátia
Huse e Juliana Zonensein (“irmã”)! Sentirei muitas saudades de todos!
Agradeço aos mestrandos e doutorandos Ana Sílvia, Marcelo Fonseca, Daniel,
Iene (UFRJ) e ao “arretado” Rodolfo Nóbrega (UFCG). Esses são feras!
À Leda Setúbal e à Dilcéia Costa, representando todos aqueles que, de longe,
arrumaram uma forma de mandar suas energias positivas. À Rosemary Pereira, pelo
rango providencial nos meses de “estiagem” financeira.
À Andrea Beramendi. Você merece meus sinceros e tenros agradecimentos.
Que tu possas tomar esta minha conquista como inspiração para vencer os
iv
obstáculos. Lembre-se de que Deus não desampara seus filhos, principalmente os que
O trazem em seu coração e, principalmente, em suas atitudes diárias. Muchas gracias!
Aos meus pais, Eduardo Oliveira e Valéria Pinagé: é hora de tentar andar com
as próprias pernas, mas espero ter sempre o colo nas horas que eu tiver que retornar.
A recíproca também é verdadeira!
Obrigada também aos meus amados avós, Carlos Lopes e Miracy Pinagé. Vô,
seu exemplo de homem íntegro me ensinou mais do que possa imaginar. Que Deus o
abençoe. Vó, eu posso pedir só uma coisa? Eu quero um gatinho! E por falar nisso,
não posso abrir mão de agradecer ao meu “filho” querido, Xinza (in memoriam). Amote pra sempre.
Pra encerrar os agradecimentos familiares, deixo aqui meu carinho para Didia,
Carla (tias), Mariana, Marina, Mateus, Luana (primos) e Dudu (irmão). Espero que eu
seja a primeira de todos vocês!
Renata, Cecília, Laura e Leandro: amigos de verdade compreendem a nossa
ausência em momentos como este. À Marta Egrejas e à Suzana Patrocinio, pelo
socorro ortográfico em parte desta dissertação. Contem comigo sempre.
O agradecimento especial é direcionado a alguém que me ensinou a ser forte e
confiante. Ensinou-me mais do que eu poderia aprender em anos de UFRJ. Ensinoume que hesitar em assumir uma responsabilidade antes de enfrentá-la não nos levará
a nada. Ele é o Professor Eduardo Pacheco Jordão. Talvez pelo “acaso” de ter o
mesmo nome do meu pai, assumiu essa função em vários momentos. Não tenho
palavras para descrever o respeito, o carinho e a admiração que tenho pelo senhor.
Obrigada por tudo.
Ao CNPq, pelo apoio financeiro ao longo de dois anos de mestrado e ao
PROSAB, pelos recursos (parte do PROSAB 4 e monitoramento do PROSAB 5)
investidos nos materiais para instalação do aparato experimental na UFRJ.
v
Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA PARA USOS NÃO-POTÁVEIS NO
MUNICÍPIO DO RIO DE JANEIRO
Camila Lopes de Oliveira
Setembro/2007
Orientadores: José Paulo Soares Azevedo
Marcelo Gomes Miguez
Programa: Engenharia Civil
Grandes cidades, como São Paulo e Rio de Janeiro, sofrem com problemas
antagônicos de gestão urbana de recursos hídricos: escassez de água e enchentes.
As técnicas de captação e manejo de água de chuva surgem como alternativas
extremamente viáveis e simples para contribuir com a solução dessa problemática. O
objetivo deste trabalho é estudar a adequação e viabilidade do aproveitamento das
águas pluviais como fonte alternativa de água nas áreas urbanas, em especial no
município do Rio de Janeiro, que está sujeito a grandes cheias. Para essa finalidade
são realizados estudos quali-quantitativos de água precipitada. A qualidade da água é
monitorada em diversos pontos de um sistema experimental montado na UFRJ.
Parâmetros físico-químicos e bacteriológicos são analisados na água de precipitação
livre, de passagem pelo telhado, após tratamento com filtro de areia e presente no
reservatório para consumo final. Dois tipos de filtros de areia são estudados, um
ascendente e um descendente, totalizando 3 diferentes profundidades de meiofiltrante: 45, 60 e 90 cm. Com base em dados pluviométricos da série histórica para a
cidade, é possível determinar a capacidade ótima desejada para um reservatório
(cisterna) que supra as demandas requeridas pelo usuário. Por fim, é feita uma análise
econômica sobre a implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva
em uma residência unifamiliar para atender ao consumo de usos não-potáveis, como
em bacias sanitárias.
vi
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
RAINWATER CATCHMENT FOR NON-POTABLE USES IN THE MUNICIPALITY OF
RIO DE JANEIRO
Camila Lopes de Oliveira
September/2007
Advisors: José Paulo Soares de Azevedo
Marcelo Gomes Miguez
Department: Civil Engineering
Great cities, like Rio de Janeiro and São Paulo, suffer with two antagonistic
problems of water resources management: scarcity of potable water and flooding.
Rainwater harvesting and rain water handling techniques arise as alternatives that are
simple and viable to manage these problems. The main objective of this research is to
study the suitability and viability of rainwater harvesting as an alternative source of
water in urban areas, specially in Rio de Janeiro municipality, which is subjected to
great floods. Quantitative and qualitative studies are held to match this objective. Water
quality is measured in different stages of experimental system constructed in the
Federal University of Rio de Janeiro. Physico-chemical and bacteriological parameters
are analyzed for free precipitation water, for water passing over the roof, after the
treatment with a sand filter and in a reservoir for final consumption. Two types of sand
filters are studied: an ascendant one and a descendant one, totalizing 3 different
depths of the sand layer (45, 60 and 90 cm). A set of rainfall historical series data for
the city is used to determine the desired capacity for a reservoir (cistern) that supplies
the demands required for the user. Finally, an economic analysis for the
implementation of a rainwater harvesting system is made in a unifamiliar residence to
supply the consumption of non-potable uses, as in sanitary basins, for example.
vii
ÍNDICE
1.
2.
INTRODUÇÃO........................................................................................................ 1
1.1.
Objetivo Geral ................................................................................................. 4
1.2.
Objetivos específicos ...................................................................................... 4
1.3.
Estrutura do trabalho ...................................................................................... 5
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................... 6
2.1.
Experiências de aproveitamento de água de chuva e suas origens............... 6
2.1.1.
Ciclo hidrológico.......................................................................................... 6
2.1.2.
Precipitação atmosférica............................................................................. 8
2.1.3.
Captação e aproveitamento de água de chuva .......................................... 9
2.2.
Características qualitativas da água de chuva.............................................. 20
2.2.1.
Qualidade do ar..................................................................................... 20
2.2.2.
Qualidade da água de chuva ................................................................ 24
2.3.
Legislação Brasileira ..................................................................................... 28
2.3.1.
2.4.
3.
Gestão urbana integrada .............................................................................. 35
SISTEMAS DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA .............................. 37
3.1.
Componentes................................................................................................ 37
3.1.1
Área de Captação ................................................................................. 39
3.1.2
Remoção de materiais grosseiros......................................................... 42
3.1.3
Descarte da primeira chuva ou “First-Flush” ......................................... 46
3.1.4
Tratamento de água de chuva .............................................................. 49
3.1.5
Reservatório de armazenamento .......................................................... 53
3.2.
Dimensionamento do reservatório de armazenamento ................................ 56
3.2.1
Modelos de dimensionamento de reservatórios ................................... 57
3.2.2
Consumo de água................................................................................. 59
3.3.
4.
Padrões de qualidade associados aos diferentes usos ........................ 31
Custos e benefícios de um sistema de aproveitamento de água de chuva.. 61
METODOLOGIA DE PESQUISA E ESTUDO DE CASO: A CIDADE DO RIO DE
JANEIRO ..................................................................................................................... 63
4.1.
Caracterização da qualidade da água atmosférica....................................... 63
4.2.
Caracterização da qualidade da água no sistema de aproveitamento
no aparato experimental ........................................................................................... 64
viii
4.2.1.
Condições operacionais e metodologia de coleta do aparato
experimental ......................................................................................................... 68
4.3.
Dimensionamento do reservatório de acumulação para usos
não-potáveis em uma residência.............................................................................. 77
5.
4.3.1.
Determinação do regime de chuvas ..................................................... 78
4.3.2.
Metodologia de dimensionamento dos reservatórios............................ 80
4.3.3.
Análise econômica: Custos e Benefícios .............................................. 87
RESULTADOS E DISCUSSÕES.......................................................................... 88
5.1.
Caracterização qualitativa da água da chuva atmosférica............................ 88
5.1.1.
Resultados por bairro............................................................................ 88
5.1.2.
Resultado geral do município do Rio de Janeiro .................................. 90
5.2.
Resultados da água de lavagem do telhado (1mm) ..................................... 92
5.3.
Resultados da Cisterna................................................................................. 94
5.4.
Resultados da coluna de filtro experimental ................................................. 96
5.5.
Resultados do Filtro de Areia Ascendente e Armazenamento
Pós-filtração........................................................................................................... 100
5.6.
Observações relativas à NBR 15527/2007 - “Água de chuva –
Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis –
Requisitos”.............................................................................................................. 103
5.7.
Volume dimensionado para reservatório de armazenamento para
usos não potáveis na cidade do Rio de Janeiro – Estudo de caso: Bairro
da Ilha do Governador. ........................................................................................... 107
5.8.
Resultados da análise econômica para o estudo de caso.......................... 111
6.
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES............................................................. 115
7.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 118
ANEXOS..................................................................................................................... 129
ix
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1: Distribuição populacional e disponibilidade hídrica de acordo com
bacias hidrográficas no Brasil (Fonte: REVISTA ÉPOCA, 2007, com base em
dados da Agência Nacional de Águas)........................................................................... 3
Figura 2.1: Ciclo hidrológico (Fonte: TUCCI, 2004)........................................................ 7
Figura 2.2: Chultuns: reservatórios subterrâneos dos Maias
(Fonte: Gnadingler, 2000)............................................................................................. 10
Figura 2.3: "Dome Stadiums" no Japão: água de chuva para rega de jardins e
descarga de sanitários (Fonte: ZAIZEN et al., 2000) ................................................... 13
Figura 2.4: Tailândia: simples jarros e água para seis pessoas (Fonte: UNEP, 2007) 14
Figura 2.5: O Kenya é um dos líderes no aproveitamento da água de chuva na
África (Fonte: UNEP, 2007) ......................................................................................... 14
Figura 2.6: Cisternas de águas de chuva na Costa do Marfim já em 1975
(FONTE: EMBRATER) ................................................................................................ 16
Figura 2.7: Projeto Casa Autônoma: Residência auto-sustentável em Brasília
(Fonte: Site Projeto Casa Autônoma, 2007)................................................................ 17
Figura 2.8: ECOHOUSE, casa ecológica na Urca, Rio de Janeiro
(FONTE: KRAISSE & BASTOS, 2005)......................................................................... 18
Figura 2.9: A Cidade do Samba, no Rio de Janeiro: cisternas de até 300 mil litros
(FONTE: BELLA CALHA, 2007) ................................................................................... 19
Figura 2.10: Reservatório de lote para usos múltiplos (Fonte: TUCCI, 2004) .............. 35
Figura 3.1: Concepções de sistemas de aproveitamento de água de chuva
(FONTE: HERRMANN & SCHMIDA, 1999) ................................................................. 38
Figura 3.2: Pátios e telhados como superfícies de captação (FONTE: MAY, 2004) .... 39
Figura 3.3: Telhados verdes na Alemanha (FONTE: SCHUNDLER, 2007) ................. 39
Figura 3.4: Superfícies que são abertas durante a precipitação e simulam um
telhado .......................................................................................................................... 40
Figura 3.5: Diferentes materiais para calhas e condutores .......................................... 42
Figura 3.6: Dispositivos para remoção de materiais grosseiros ................................... 44
Figura 3.7: Alguns tipos de filtros comerciais ............................................................... 46
Figura 3.8: Exemplos de dispositivos de descarte da primeira chuva
(água de lavagem)........................................................................................................ 48
Figura 3.9: Filtro convencional de areia recomendado para uso doméstico
(FONTE: EMBRAPA, 2005 )......................................................................................... 52
x
Figura 3.10: Cisternas de Tela e Arame e de Placas de Cimento, muito comuns no
Nordeste Brasileiro. (FONTE: GNADLINGER, 2000)................................................... 54
Figura 3.11: Reservatórios comerciais de armazenamento de 5000L e 10000L
(FONTE: Acqualimp, 2007) ......................................................................................... 54
Figura 3.12: Dispositivos hidráulicos disponíveis para reservatórios de
acumulação (FONTE: Revista Téchne, 2007).............................................................. 56
Figura 3.13: Método Gráfico de Rippl........................................................................... 58
Figura 3.14: Método Monte Carlo ................................................................................. 59
Figura 3.15: Demanda de água de aparelhos hidro-sanitários
(FONTE: Adaptado de PROSAB, 2006)...................................................................... 61
Figura 4.1: Localização do Centro Experimental de Tratamento de Esgotos e a
proximidade com vias expressas (Fonte: Google Earth, 2007).................................... 65
Figura 4.2: Esquema do Sistema Experimental de Aproveitamento de Água
de Chuva montado no CETE/UFRJ............................................................................. 66
Figura 4.3: Telhados metálico e ecológico utilizados na pesquisa............................... 67
Figura 4.4: Visualização das ligações entre os componentes do aparato
experimental ................................................................................................................ 68
Figura 4.5: Reservatório de descarte em operação ..................................................... 70
Figura 4.6: Estrutura utilizada como cisterna no aparato experimental........................ 70
Figura 4.7: Esquema com as dimensões da cisterna circular com capacidade
de 2,1m3...................................................................................................................... 71
Figura 4.8: Reservatório auxiliar para armazenamento da água de chuva da
cisterna ........................................................................................................................ 71
Figura 4.9: Coluna de filtro de areia experimental........................................................ 72
Figura 4.10: Características da coluna experimental de filtro de areia......................... 73
Figura 4.11: Curva granulométrica da areia utilizada para o tratamento da água
de chuva ...................................................................................................................... 74
Figura 4.12: Alturas de coletas no meio-filtrante .......................................................... 75
Figura 4.13: Características do filtro ascendente areia ................................................ 76
Figura 4.14: Instalações do filtro ascendente de areia ................................................. 77
Figura 5.1: Resultados médios para parâmetros físico-químicos da qualidade
da água de lavagem do telhado (1o mm) .................................................................... 92
Figura 5.2:Resultados médios dos parâmetros físico-químicos da qualidade
da água da Cisterna no Dia 0 e Dia 7.......................................................................... 94
Figura 5.3: Resultados médios para parâmetros microbiológicos da qualidade
da água da Cisterna do Dia 0 e Dia 7.......................................................................... 95
xi
Figura 5.4: Amostra coletada no dia 19 de Março na Coluna Experimental
de Filtro de Areia. Resultado de 31 dias antecedentes de estiagem .......................... 97
Figura 5.5: Resultados médios dos parâmetros cor, turbidez, amônia e pH do
efluente da coluna experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da
cisterna), às alturas de 60 e 90cm................................................................................ 97
Figura 5.6: Resultados médios dos parâmetros SST, SSV, DQO e DBO, do
efluente da coluna experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da
cisterna), às alturas de 60 e 90cm................................................................................ 98
Figura 5.7: Resultados médios aparentes para parâmetros microbiológicos do
efluente da coluna experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da
cisterna), às alturas de 60 e 90cm ( inclusão do resultado do dia 19 de março) ......... 99
Figura 5.8: Resultados médios finais para parâmetros microbiológicos do
efluente da coluna experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da
cisterna), às alturas de 60 e 90cm.............................................................................. 100
Figura 5.9: Resultados para parâmetros físico-químicos (exceto cor) da
qualidade do efluente do filtro ascendente de areia no Dia 0.................................... 101
Figura 5.10: Resultados para parâmetros microbiológicos da qualidade da
água do efluente do filtro ascendente de areia no Dia 0 ........................................... 101
Figura 5.11: Resultados para parâmetros físico-químicos (exceto cor) da
qualidade do efluente do filtro ascendente de areia no Dia 7.................................... 102
Figura 5.12; Resultados para parâmetros microbiológicos da qualidade da
água do efluente do filtro ascendente de areia no Dia 7 ........................................... 102
Figura 5.13: Resultados médios de cor, turbidez e colimetria nas diferentes
etapas de caracterização da água de chuva ............................................................. 106
Figura 5.14: Gráfico “Chuva acumulada x Consumo acumulado” construído
pelo método de Rippl para série sintética de 75% .................................................... 108
xii
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 2.1: Padrões Primário e Secundário de qualidade do ar para partículas
totais em suspensão, SO2, CO, NO2 (Resolução CONAMA 003/90)......................... 23
Tabela 2.2: Resultados da qualidade da água atmosférica em diferentes estudos ..... 25
Tabela 2.3: Contaminação bacteriológica da água de chuva para diferentes
tipos de telhado (Fonte: Adaptado de TOMAZ, 2003)................................................. 26
Tabela 2.4: Parâmetros de qualidade da água a serem atendidos no ponto de
utilização.(Fonte: ABNT, 2007)..................................................................................... 27
Tabela 2.5: Padrões requeridos para qualidade de água (FONTE: Adaptado
de PROSAB, 2006 e FLORÊNCIO et al., 2006)........................................................... 33
Tabela 3.1: Valores para Coeficiente de Runoff para diferentes materiais
empregados na superfície da captação (FONTE: PROSAB, 2006) ............................ 40
Tabela 3.2: Usos aconselháveis para determinado tipo de área de coleta
(FONTE: Fendrich e Oliynik, 2002) ............................................................................. 49
Tabela 3.3: Tipos de tratamento para determinados usos requeridos
(FONTE: FENDRICH & OLIYNIK, 2002) ...................................................................... 50
Tabela 3.4: Localização indicada para as unidades de tratamento da água
(FONTE: Texas Guide to Rainwater, 1997 apud PROSAB, 2006).............................. 50
Tabela 3.5: Filtro de Areia para tratamento de água de chuva na UFSC
(Fonte: PROSAB, 2006) .............................................................................................. 51
Tabela 3.6: Resultados da água de chuva tratada com filtro de areia
(FONTE: BARCELLOS & FELIZZATO (2005)............................................................. 52
Tabela 3.7:Custos de reservatórios comerciais para tipos de materiais e
volumes pesquisados no ano de 2005 (FONTE: WERNECK, 2005) ........................... 55
Tabela 3.8: Consumo médio de água per capita em alguns países
(FONTE: Site Planeta Orgânico, 2007) ........................................................................ 60
Tabela 3.9: Demandas internas de água não potável
(Adaptado de Tomaz, 2003 e PROSAB, 2006) ............................................................ 60
Tabela 3.10: Demandas externas de água não potável
(Adaptado de Tomaz, 2003) ........................................................................................ 60
Tabela 3.11: Custos e Tempo de Retorno estimado em algumas pesquisas
no Brasil....................................................................................................................... 62
Tabela 4.1: Características da residência do estudo de caso ...................................... 78
Tabela 4.2: Precipitações médias mensais entre os anos de 1997 a 2006 para
xiii
o bairro da Ilha do Governador (Fonte: GEO-RIO)....................................................... 79
Tabela 4.3: Séries sintéticas de probabilidades calculadas a partir da
série histórica................................................................................................................ 79
Tabela 4.4: Demanda total mensal para usos não-potáveis na residência .................. 80
Tabela 4.5: Planilha utilizada para auxiliar o dimensionamento pelo método
gráfico de Rippl............................................................................................................ 81
Tabela 4.6: Planilha utilizada para auxiliar o dimensionamento pelo método
analítico de Rippl, complementando a Tabela 4.7....................................................... 82
Tabela 4.7: Dados de entrada de volume de reservatório e Área de captação
utilizados no Software InfoChuva ................................................................................ 84
Tabela 4.8: Dados de entrada para a planilha de Verificação do Volume do
Reservatório de Água de Chuva.................................................................................. 86
Tabela 4.9: Planilha de Verificação do Volume do Reservatório de Água
de Chuva ..................................................................................................................... 86
Tabela 4.10: Planilha de cálculo da Economia de Água Potável ................................. 86
Tabela 5.1: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros
físico-químicos da qualidade da água de chuva atmosférica em cada bairro ............. 89
Tabela 5.2: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros
microbiológicos da qualidade da água de chuva atmosférica em cada bairro ............ 90
Tabela 5.3: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros
físico-químicos da qualidade da água de chuva atmosférica para todos os bairros ... 91
Tabela 5.4: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros
microbiológicos da qualidade da água de chuva atmosférica para todos os bairros .. 91
Tabela 5.5: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros
microbiológicos da qualidade da água de lavagem do telhado ( 1 mm )..................... 93
Tabela 5.6: Visualização Geral da Qualidade da Água de chuva no Sistema
Experimental (Valores Médios).................................................................................. 105
Tabela 5.7: Dimensionamento da cisterna pelo método gráfico de Rippl
para série sintética de 75%. Acaptação = 100 m2, C= 0,8 e Demanda
(consumo) mensal = 4,0 m3 ....................................................................................... 107
Tabela 5.8: Dimensionamento da cisterna pelo método analítico de Rippl
para série sintética de 75%. Acaptação = 100 m2, C= 0,8 e Demanda
(consumo) mensal = 4,0 m3 ....................................................................................... 110
Tabela 5.9: Planilha de verificação de volume de reservatório preenchida
com os dados desta pesquisa, o volume verificado, neste caso, foi de 5,0 m3 ......... 110
Tabela 5.10: Resumo dos volumes de reservatórios estimados pelos
xiv
Métodos Gráfico e Analítico de Rippl para séries sintéticas de 40, 50, 75, 85
e 95% e volume final adotado pela planilha de verificação de volume de
reservatório................................................................................................................ 111
Tabela 5.11: Levantamento de custos de implantação com material e
mão-de-obra .............................................................................................................. 112
Tabela 5.12: Cálculos do custo anual com energia elétrica para o caso
proposto nesta pesquisa (custos operacionais) ........................................................ 112
Tabela 5.13: Tarifa de água potável cobrada pela CEDAE no bairro da Ilha do
Governador, para consumo até 30m3, em Agosto de 2007........................................ 113
Tabela 5.14: Economia do consumo de água potável para o volume de
reservatório de 5,0 m3 simulado com dados diários de 1997 a 2006 ........................ 113
Tabela 5.15: Resumo dos resultados encontrados e/ou adotados para
o sistema de aproveitamento de água de chuva proposto no estudo de caso.......... 114
xv
1. INTRODUÇÃO
Há algumas décadas é possível observar uma mobilização sobre as
conseqüências da interferência do ser humano na natureza. Em 1992, a Conferência
RIO-92 trouxe, junto com a Agenda 21, o conceito de sustentabilidade ambiental.
Estavam lançadas diretrizes sócio-ambientais a serem seguidas por governos e
sociedade com intuito de promover o equilíbrio entre o meio ambiente e a população
humana.
Mais de uma década se passou e esse conceito ainda busca espaço em meio
à aglomeração populacional global. O crescimento desenfreado do contingente
humano traz consigo mais buscas por recursos naturais. E a água, por fim, acaba
sendo o recurso mais afetado, uma vez que é acarretado o maior consumo direto para
sobrevivência, como beber, cozinhar alimentos e manter a higiene; e indireto, quando
se faz necessário o aumento das produções agrícola e industrial.
Como consumo indireto, a FAO - Food and Agriculture Organization, das
Nações Unidas - cita que são necessários até 15 mil litros de água para produzir 1
quilo de carne bovina, por exemplo.
A FAO também alerta que, atualmente, 1,1 bilhão de pessoas não têm acesso
a recursos hídricos adequados e, em virtude da previsão de que a população mundial
passe dos atuais 6,5 bilhões de pessoas para, até 2025, 8 bilhões, espera-se que dois
terços da população mundial sejam atingidos com a falta de água, sendo que 1,8
bilhão destes enfrentarão uma "falta drástica" (Fonte: Terra Notícias, 2007).
Aliado a isso, observa-se a grande concentração populacional nos centros
urbanos em todo o mundo. Só no Brasil, no ano 2000, segundo o IBGE (2000) apud
MAY (2004), cerca de 81,25% da população brasileira vivia na área urbana, ou seja,
mais de 137 milhões de pessoas.
Sendo assim, o resultado do somatório desses e outros fatores é a escassez
hídrica.
A divisão natural das disponibilidades hídricas pode ser descrita da seguinte
forma: de toda a superfície terrestre, aproximadamente 71% é coberta por água. De
um total de 1,4 milhão de km3 de água existente na Terra, 97,5% é salgada e 2,5% é
doce.
Porém, de toda água doce, apenas 0,3% está concentrada em mananciais,
lagos e reservatórios. O restante se encontra em calotas polares (68,9%) e águas
subterrâneas (29,9%) (WERNECK, 2005).
1
A América do Sul detém 28% da água potável do planeta (GEO-3, 2000 apud
WERNECK, 2005). Só o Brasil representa um dos países privilegiados, com metade
desse número: 14% de toda água potável do planeta (REVISTA ÉPOCA, 2007).
Por outro lado, toda essa abundância aparente, e que está intrínseca na cultura
da população brasileira, parece não existir quando é comparada às condições de
países como Argélia e Marrocos. Segundo reporta a REVISTA ÉPOCA (2007),
baseada em dados da Organização das Nações Unidas, ambos os países estão
classificados no mesmo grupo daqueles que sofrem ou tendem a sofrer com mesma
intensidade a escassez hídrica.
Além da aglomeração urbana, outros fatores são responsáveis por essa
estatística brasileira: poluição dos corpos hídricos, que aloca parte daquela água que
poderia ser direcionada à população, e má distribuição territorial da população.
Em se tratando de Brasil, considerando os prestadores de serviços de
abrangência regional, somente 50,3% dos esgotos domésticos são coletados e
desses, apenas 31,3% são tratados antes de serem lançados aos mananciais.
Quando se considera os de abrangência local, o índice de tratamento cai para 23,2%
(SNIS, 2004).
Outra questão amplamente abordada é a distribuição da população no território
nacional. Nas regiões Nordeste e Sudeste, por exemplo, onde se concentra a grande
maioria das pessoas, a disponibilidade hídrica é desfavorável. Já na região Norte,
embora retenha quase 70% de toda água do Brasil, o percentual de habitantes
representa apenas 7,58%, segundo TOMAZ (2001).
A relação entre disponibilidade hídrica e população pode ser visualizada, por
bacia hidrográfica que abrange o país, conforme mostra a Figura 1.1.
2
Água disponível no país (%)
População do país (%)
Figura 1.1: Distribuição populacional e disponibilidade hídrica de acordo com algumas bacias
hidrográficas no Brasil (Fonte: REVISTA ÉPOCA, 2007, com base em dados da Agência Nacional
de Águas)
Exatamente por esses aspectos que a sociedade brasileira deve passar por
uma reformulação quanto à sua cultura de abundância de que a água é um recurso
ilimitado sempre à disposição. Enquanto no Nordeste há uma maior mobilização da
população, por conta das características climáticas enfrentadas, no Sudeste, embora
não aparente haver grande dificuldade em encontrar reservas hídricas, a poluição
aloca parte dessa água disponível.
Desta forma, além de se buscar o aumento da eficiência do uso da água pela
própria sociedade, a adoção de novas fontes alternativas é mais do que iminente. O
aproveitamento das águas pluviais, a dessalinização da água do mar, a reposição das
águas subterrâneas e o reúso da água estão inseridos no contexto do
3
desenvolvimento sustentável que deve servir de base para essa nova postura
ambiental (AGENDA 21, 2001 apud GIACCHINI & FILHO, 2005).
Tais práticas atendem o que anseia a Lei Federal No 9.433 de 8 de Janeiro de
1997. Essa lei estabelece, como um dos objetivos da Política Nacional de Recursos
Hídricos, a necessidade de se “assegurar à atual e às futuras gerações a necessária
disponibilidade de água, em padrões de qualidade adequados aos respectivos usos”.
O aproveitamento da água de chuva, ao substituir a água potável por outras de
qualidade inferior em usos que não requerem padrões rigorosos de qualidade,
contribui com a redução da sobrecarga nos sistemas convencionais de abastecimento
de água. Além do que é ótima ferramenta na gestão urbana integrada, na qual se
destaca o controle de cheias urbanas.
1.1 Objetivo geral
Este trabalho tem como objetivo avaliar a adequação e viabilidade do
aproveitamento das águas de chuva como fonte alternativa de água em centros
urbanos. Estudos experimentais são realizados para avaliar a qualidade da água da
chuva e a possibilidade de sua utilização para usos não-potáveis.
1.2 Objetivos específicos
Esta pesquisa objetiva estudar as potencialidades do aproveitamento da águas
de chuva, no ambiente urbano, considerando suas características qualitativas e
quantitativas.
Assim, os objetivos específicos, estabelecidos para este trabalho, foram:
1. Caracterizar a água de chuva em diferentes bairros do município do Rio
de Janeiro, estabelecendo características médias;
2. Caracterizar a qualidade das primeiras águas de chuva que lavam os
telhados;
3. Caracterizar a qualidade das águas de chuva coletadas e armazenadas
para fins de uso doméstico;
4. Avaliar o tratamento a água de chuva coletada através de filtração em
filtros de areia;
4
5. Dimensionar um reservatório de acumulação (cisterna) para atender a
usos não-potáveis de uma residência unifamiliar, baseado em dados
históricos pluviométricos de um bairro localizado na Ilha do Governador;
e
6. Avaliar, para um determinado tempo de vida útil, se há o retorno do
investimento para o estudo de caso acima.
1.3 Estrutura do trabalho
No segundo capítulo deste trabalho é feita uma revisão bibliográfica do uso da
água de chuva ao longo da história. Descreve-se, brevemente, o percurso da água no
ciclo hidrológico, as experiências de outros países e do Brasil e as características
qualitativas do ar e da água de chuva. Por fim, são comentadas as legislações
brasileiras voltadas que envolvem o assunto, inclusive experiências positivas do uso
da captação da chuva na gestão urbana de recursos hídricos.
O capítulo 3 descreve as técnicas e componentes utilizados na captação e
manejo das águas pluviais. Também são citados métodos de dimensionamento de
reservatórios que podem ser adotados nos cálculos de volumes de cisternas.
Finalmente, são relatadas as metodologias de análise econômica de sistemas de
aproveitamento de água de chuva.
No quarto capítulo são detalhadas as metodologias adotadas na pesquisa para
se alcançar os objetivos deste trabalho. Estudos da qualidade do ar na cidade do Rio
de Janeiro são expostos. Metodologias aplicadas para coletas de amostras e operação
dos aparatos experimentais utilizados, determinação do regime de chuvas e
dimensionamento do reservatório de acumulação (cisterna) proposto para uma
residência unifamiliar também estão incluídos no capítulo.
O capítulo 5 apresenta os resultados encontrados e relata as experiências
positivas
e
negativas
das
metodologias
aplicadas,
principalmente
na
fase
experimental.
No capítulo 6, é apresentada uma discussão sobre os resultados encontrados
e suas recomendações para a boa prática da captação e utilização da água de chuva.
5
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1.
Experiências de aproveitamento de água de chuva e suas origens
2.1.1. Ciclo hidrológico
Como o próprio nome diz, o ciclo hidrológico é um fenômeno que, através da
energia solar e da aceleração da gravidade, gera um movimento cíclico da água entre
a superfície terrestre e a atmosfera.
A quantidade de água que circula no sistema hidrológico da Terra é constante
ao longo do tempo; ou seja, não há geração nem perda de água. Esse é mais um
argumento, quando se fala em uso racional da água, para fortalecer a atenção pela
preservação dos recursos hídricos.
De forma simplificada, o processo se baseia em duas transferências. Uma
delas é a da água presente na superfície terrestre para a atmosfera em forma de
vapor, sendo esse como conseqüência da evaporação e transpiração vegetal
(evapotranspiração). A outra é a da água na atmosfera para a superfície sob quaisquer
formas de precipitação, sendo a chuva e a neve as mais observadas na natureza
(TUCCI, 2004).
Sob condições meteorológicas favoráveis, ocorre então a condensação do
vapor de água suspenso na atmosfera em microgotículas de água. Essas, por sua vez,
interagem com pequenos núcleos de poeira e gelo formando partículas com
dimensões maiores denominadas aerossóis (Ibid).
Quando esses aerossóis, ao se agruparem, formam gotas com tamanho
suficiente para que o peso vença a resistência do ar e os mecanismos que as mantêm
suspensas, ocorre a precipitação em forma de chuva.
Parte dessa precipitação evapora antes mesmo de atingir alguma superfície, a
outra parte é interceptada pelas plantas e evapora logo a seguir e o restante alcança
diretamente a superfície terrestre ou corpos d’água (rios, lagos etc).
Ao ser interceptada pela vegetação, a água é absorvida para utilização nas
necessidades vitais das plantas e depois é devolvida à atmosfera através da
transpiração vegetal.
O que não é retido pela vegetação e por superfícies impermeáveis, se infiltra
no solo até a sua saturação e, assim, contribui para a recarga de aqüíferos
6
subterrâneos. A partir desses aqüíferos podem aflorar nascentes, formar lagos e por
fim desaguar nos oceanos.
O volume precipitado que atingiu a superfície, após a saturação do solo, escoa
superficialmente contribuindo para os rios. Esse é o processo chamado de
escoamento superficial. Nas áreas urbanas, dada a existência de muitas superfícies
impermeabilizadas e solos com a capacidade de infiltração reduzida pela influência
das atividades humanas, há a tendência de amplificação das enchentes. Isso ocorre
porque o volume escoado é muito além do capaz de ser suportado pelas redes de
drenagens. Ou seja, surge, nesta situação, mais uma questão fundamental no que diz
respeito à gestão de recursos hídricos, associada ao manejo e conservação da água
no meio urbano.
Para fechar o ciclo hidrológico tem-se a evaporação de superfícies líquidas,
sejam elas lagoas, lagos, depressões em terrenos e rochas, rios, oceanos, solos e
superfícies úmidas etc. Embora a contribuição mais significativa seja a dos oceanos,
devido à grande área do planeta abrangida por eles, a evaporação de corpos d’água é
um fenômeno presente em todas as etapas de uma forma geral.
Na Figura 2.1 observa-se um esquema detalhado do ciclo hidrológico.
Figura 2.1: Ciclo hidrológico (Fonte: TUCCI, 2004)
A energia solar é a maior responsável pela movimentação de todo o ciclo
hidrológico. É através do calor irradiado pelo Sol que é possível a evaporação e,
assim, a manutenção do equilíbrio climático da Terra.
7
Como se pode perceber, o ciclo hidrológico é mais um exemplo de como o
meio ambiente é um conjunto de processos físicos, químicos, biológicos e
meteorológicos perfeitamente interligados. Isso significa que há de se considerar
sempre essas peculiaridades ao se planejar qualquer ação no âmbito dos recursos
hídricos.
2.1.2. Precipitação atmosférica
A precipitação atmosférica é a transferência da água contida na atmosfera para
a superfície terrestre. Existem diferentes tipos de precipitação, os quais são
diferenciados de acordo com o estado e o tamanho das partículas de água precipitada.
Neblina, chuva, orvalho, geada, neve, granizo e saraiva são exemplos de
precipitação, sendo essa última diferenciada do granizo pelo diâmetro das pedras de
gelo.
A formação das chuvas está intimamente ligada a vários fatores peculiares,
dentre eles a quantidade de vapor d’água presente no meio atmosférico, a
característica geomorfológica local e o clima da região.
Dependendo da movimentação e formação das massas de ar, os tipos de
precipitação em forma de chuva podem ser classificados como convectivas, frontais ou
ciclônicas e orográficas.
Chuvas convectivas são mais freqüentes em regiões equatoriais, onde os
ventos são mais brandos e a movimentação do ar é, geralmente, normal à superfície.
São formadas a partir do aquecimento do ar úmido próximo ao solo. Em seguida, essa
massa de ar quente e úmida, ao atingir determinada altura, se resfria e o vapor d’água
presente se condensa ocorrendo então a precipitação. São chuvas de fortes
intensidades, pequena duração e que atingem pequenas áreas. Grande parte das
enchentes urbanas é ocasionada por esse tipo de chuva.
As chuvas frontais ou ciclônicas são provenientes do encontro de extensas
massas de ar frias e quentes. Algumas interfaces (frentes) podem atingir até 3000 km
de extensão. As frentes de ar frio que vêm dos pólos da Terra, ao interagirem com as
frentes de ar quente, elevam estas bruscamente. Esse processo provoca a
condensação do vapor d’água presente em grande quantidade e ocasiona chuvas.
São chuvas de intensidade média, porém que abrangem grandes áreas e por um
longo período de tempo.
Já as chuvas orográficas são as que têm sua formação muito ligada às
características geográficas. As massas de ar que seguem do oceano para o continente
8
trazem junto a umidade proveniente do mar. Ao chegarem à superfície e encontrarem
relevos montanhosos, essas massas de ar quente e úmido se elevam como se fosse
para superar a barreira geográfica. Sendo assim, elas se resfriam e se condensam
formando nuvens e chuvas. São chuvas com intensidades menores que as das chuvas
convectivas, de grande duração e áreas pequenas.
2.1.3. Captação e aproveitamento de água de chuva
O aproveitamento de água de chuva consiste em coletar a precipitação através
de uma área de captação, geralmente telhados, e utilizar esta água acumulada, em
reservatórios, para atender algum tipo de consumo.
2.1.3.1.
Experiências internacionais
Relatos sobre a utilização de técnicas para captação e aproveitamento da água
de chuva revelam que, há milhares de anos, várias civilizações já implantavam
estruturas para a coleta e uso desse tipo de água.
Desde a civilização Maia, e depois a Asteca, sistemas estruturados, mesmo
que de maneira simples, eram mantidos como forma de obtenção de recursos hídricos
em regiões pertencentes ao México.
Como fruto dessas experiências, o México hoje possui antigas e tradicionais
tecnologias para coleta de água de chuva. Os Maias coletavam a água da chuva
através de áreas de captação de 100 a 200 m2 e a armazenavam em reservatórios
subterrâneos (Chultuns) escavados para capacidade de 20.000 a 45.000 litros (Figura
2.2).
Há dois mil anos, no Planalto de Loess da China (Província Ganzu), já eram
utilizados pequenos reservatórios para captação de água de chuva. Um projeto de
pesquisa chamado “Dying Wisdom”, na Índia, cita experiências em quinze diferentes
zonas ambientais desse país (Gnadingler, 2000).
9
Figura 2.2: Chultuns: reservatórios subterrâneos dos Maias (Fonte: Gnadingler, 2000)
Na Roma Ocidental as casas eram construídas com cisternas individuais e
pátios pavimentados para captar água de chuva e complementar os aquedutos da
cidade (Gerston, 1997).
Embora as práticas utilizadas nessas épocas tenham sido abandonadas ao
longo do tempo, devido ao avanço das técnicas de abastecimento de água; nas
últimas décadas, em todo o mundo, ressurge uma nova consciência sobre a
conservação dos recursos hídricos. O aproveitamento de água de chuva é uma boa
alternativa nesse sentido.
Em alguns lugares, a coleta de água de chuva é a única forma de se obter
água, como o caso da Ilha de Gilbratar, onde há um dos maiores sistemas de coleta
que existe (Ibid).
Atualmente, alguns dos países mais empenhados no desenvolvimento de
novas técnicas são Austrália, Estados Unidos, Alemanha e Japão.
Na Austrália, a idéia de estocar água para posterior utilização surgiu em 1948
Em 2003, os governos dos estados de Nova Gales do Sul (New South Wales) e Vitória
(Victory), compensaram financeiramente os comerciantes, empresários e quaisquer
moradores que comprassem tanques para estocagem e utilização de água de chuva.
Foram ressarcidos valores de até 500 dólares australianos caso fosse aproveitada a
água de chuva em tanques de lavagem de roupa e descargas de vasos sanitários.
(Fonte: Bluescope Steel). Um estudo realizado no sul deste mesmo país mostrou que
10
mais de 80% da população rural utiliza a água da chuva como fonte de abastecimento,
contra apenas 28% da população urbana (HEYWORTH et al., 1998 apud PROSAB,
2006).
Em 2005, dentro do projeto-piloto dirigido pela União Européia, “Sustainable
Housing in Europe”, foi lançado o primeiro empreendimento, constituído por 101
habitações distribuídas por dois edifícios, que previa o aproveitamento das águas
pluviais para rega de jardins e limpeza de sanitários (NEVES et al., 2006).
Pelo menos quinze estados e territórios norte-americanos usam sistemas de
aproveitamento de água de chuva. Alasca, Hawaí, Washington, Carolina do Norte,
Pensilvânia e Texas são alguns desses que, somados, reúnem aproximadamente
meio milhão de pessoas beneficiadas por algum tipo de Sistema de Aproveitamento
em suas atividades diárias (KRISHNA, 2005).
Legislações Estaduais e Federal nos Estados Unidos vêm refletindo o anseio
da população no que se refere à conservação da água. Na década de 90, o Texas foi
pioneiro a derrogar taxas de propriedades para instalações comerciais e industriais
que fizessem uso da coleta de água de chuva e medidas de controle de poluição. Em
2001, o senado norte-americano atribuiu competência tributária às autoridades locais
para que isentassem, total ou parcialmente, propriedades que contivessem
componentes de sistemas de aproveitamento de água de chuva; e, além disso, foram
concedidas isenções de taxas na compra de equipamentos para esse fim. No ano de
2003, as associações de moradores foram impedidas de assinarem convênios e
contratos que banissem medidas de conservação de água, dentre eles o
aproveitamento das águas pluviais.
Em 1957, foi criado o Texas Water Development Board (TWBB), que abrange
várias áreas de saneamento ambiental. O TWDB, desde então, é referência para
pesquisadores, profissionais e interessados pelo tema “Aproveitamento de água de
chuva”. É também o responsável por um dos manuais mais referenciados em todo o
mundo: “The Texas Manual on Rainwater Harvesting”, que já apresenta como versão
mais atual a sua terceira edição, publicada em 2005.
Esse manual veio sanar as dúvidas do setor da Construção Civil do Texas
quando, no mesmo ano, essa medida de conservação de água ganhou força num
relatório apresentado pela Comissão de Construções Residenciais do Texas. O
relatório motivou construtores a incorporarem esse tema em seus projetos. O manual
contém informações-padrão sobre a qualidade da água requerida para determinados
usos, instalações e componentes de um sistema de aproveitamento de água de chuva,
orientações sobre dimensionamento do sistema, etc.
11
Segundo HERRMANN & SCHMIDA (1999), hoje, na Alemanha, há mais de 100
grupos comerciais competindo no mercado de aproveitamento de água de chuva e
mais de 100 mil reservatórios foram construídos na última década. A cidade de Berlim
é um exemplo de racionalização da água. A água captada em praças e edificações
tem sido utilizada para paisagismo e amenização da temperatura nos últimos verões
europeus. Em Hamburgo, quem é adepto à prática de utilizar a água da chuva, pode
até desembolsar US$ 2000 como subsídio do governo (TOMAZ, 2003). Embora possa
ser vista como um gasto nas contas públicas, essa é uma ação que, além de preservar
os recursos hídricos, atenua os efeitos hidráulicos nos sistemas de drenagem.
Outros que não poupam esforços para implementar sistemas de coleta e
aproveitamento de água de chuva são os japoneses. Os exemplos mais visíveis estão
nos estádios e complexos esportivos. Os chamados “Dome Stadiums”, por serem
construções com imensas áreas de captação, têm capacidade de armazenamento
para grandes volumes de água. ZAIZEN et al. (2000) citam os estádios Tokyo Dome,
Fukuoka Dome e Nagoya Dome como exemplos. Cada um possui, respectivamente,
1000, 1800 e 1500 m3 em reservatórios para rega de jardins e descarga de vasos
sanitários. Na Figura 2.3 encontram-se as imagens dos citados estádios. Na cidade de
Kitakyushu, em 1995, foi erguido um edifício com 14 pavimentos prevendo a utilização
da água de chuva com um reservatório para 1000 m3 (TOMAZ, 2001). Foi no Japão
também onde surgiu o “Raindrops Group”, com a intenção de difundir a idéia de que
essas águas podem ser uma aliada e não uma vilã nas enxurradas urbanas. Para isso,
em 1995 foi publicado um manual específico para aproveitamento da água de chuva, o
“Rainwater & You: 100 Ways To Use Rainwater”, já traduzido para o português.
12
Tokyo Dome,
construído em
1983
Fukuoka Dome,
construído em 1993
Nagoya
Dome,
construído
em 1997
Figura 2.3: "Dome Stadiums" no Japão: água de chuva para rega de jardins e descarga de
sanitários (Fonte: ZAIZEN et al., 2000)
Em Singapura, país com uma média pluviométrica anual de 2370 mm, há mais
de 56 indústrias que utilizam mais de 800 mil m3 de água de chuva por mês (TOMAZ,
2003). No aeroporto de Changi, de 28 a 33% total da água consumida é proveniente
13
da coleta e tratamento da água de chuva, gerando uma economia de US$ 255.000 por
ano (UNEP, 2007).
Na Tailândia, recipientes com capacidades variadas de 100 a 3000 litros
transformados em reservatórios de água de chuva são suficientes para sustentar uma
família de até seis pessoas no período de estiagem, que pode durar até seis meses
(Figura 2.4). Alguns países da África como, África do Sul, Etiópia, Uganda,
Moçambique, Tanzânia e Quênia, também seguem o exemplo. Neste último, em 1994,
foi fundada a “Kenya Rainwater Association” (KRA), que, juntamente com o “Southern
and Eastern Africa Rainwater Harvesting Network” (SearNet), é um dos responsáveis
pela transformação no país: muitas cisternas foram construídas ao longos dos últimos
anos (Figura 2.5) (SEARNET, 2007; KRA, 2007).
Figura 2.4: Tailândia: simples jarros e água para seis pessoas (Fonte: UNEP, 2007)
Figura 2.5: O Kenya é um dos líderes no aproveitamento da água de chuva na África (Fonte:
UNEP, 2007)
Em 1989, surgiu a “International Rainwater Catchment Systems Association”
(IRCSA) que promove Conferências Internacionais de Sistemas de Cisternas de Água
14
de Chuva em todo o mundo. Em 1999, uma dessas conferências foi realizada no
Brasil. (IRCSA, 2007).
2.1.3.2.
Experiências pelo Brasil
Por ser um país com predomínio de clima tropical, o que caracteriza uma zona
de alto índice pluviométrico, a prática de aproveitamento das águas de chuva no Brasil
não foi muito difundida ao longo do tempo.
Os portugueses, por vivenciarem expedições a regiões do Norte da África, ou
seja, locais com histórico pluviométrico desfavorável, já tinham certo domínio sobre
algumas técnicas de aproveitamento de água de chuva. Porém, as características
climáticas do Brasil não eram preocupantes a ponto dessas práticas serem
trabalhadas aqui.
As diferentes características naturais e sociais de cada região do país
interferem na forma como cada núcleo populacional se comporta perante o uso dos
recursos hídricos.
A primeira experiência brasileira notável em captação de água de chuva
aconteceu, em 1943, através da ação do exército Norte-Americano, na Ilha de
Fernando de Noronha, onde até hoje a água de chuva é utilizada para o
abastecimento. A partir de 1975, quando foi criado o Centro de Pesquisas
Agropecuárias do Trópico Semi-Árido (CPTASA), iniciou-se um processo na sociedade
brasileira para unir esforços para estudar e implementar essas técnicas de captação
(PROSAB, 2006).
A extinta Empresa Brasileira de Assistência Técnica e Extensão Rural
(EMBRATER) já distribuía, juntamente com os Institutos de Assistência Técnica e
Extensão Rural (EMATER), cartilhas informativas de técnicas utilizadas em países da
África e França, assim como na região Nordeste do país (Figura 2.6). A captação da
água escoada em auto-estradas para servir de suporte hídrico para atividades rurais,
como criação de rebanho bovino, era uma das práticas apresentadas nessas cartilhas.
15
Bomba
Tampas
Água vinda do
telhado
Ladrão
Filtro
Tanque de decantação
Figura 2.6: Cisternas de águas de chuva na Costa do Marfim já em 1975 (FONTE: EMBRATER)
Ainda como experiência no país, foi lançado há mais de uma década e
atualmente financiado pela FINEP, Caixa Econômica Federal e CNPq, o Programa de
Pesquisas em Saneamento Básico – PROSAB - também vem contribuindo com a
difusão de uma nova consciência pelo uso racional da água. O trabalho do Governo
Federal em conjunto com universidades de todo o país tem sido de extrema
importância, uma vez que apóia o desenvolvimento de pesquisas e o aperfeiçoamento
de tecnologias de baixo custo. No VI Seminário do PROSAB, realizado em Brasília,
em abril de 2006, a Universidade de Campinas, as Universidades Federais do Espírito
Santo e Santa Catarina divulgaram resultados de suas atuais pesquisas.
Desde sua fundação, em 1999, a Associação Brasileira de Captação e Manejo
de Água de Chuva (ABCMAC), vem firmando o compromisso com a conservação dos
recursos hídricos através da divulgação de estudos e pesquisas, realização de
congressos, seminários e fóruns de discussão sobre o tema, dentre outras ações.
A região semi-árida do Nordeste Brasileiro é a que mais contabiliza
experiências e mobiliza a sociedade sobre o assunto. Justamente por se situar em
áreas pouco privilegiadas em disponibilidade hídrica, grande parte dos nordestinos
busca novas alternativas para atenderem suas demandas e necessidades básicas
diárias. Segundo TOMAZ (2003), o sertão nordestino possui índices pluviométricos
que variam entre 250 a 600 mm/ano, motivo mais que convincente pela canalização
de esforços governamentais e não-governamentais nessa região.
Como fruto disso, em 2001, um promissor programa que deu início ao anseio
de promover o acesso da população do Semi-árido à água foi criado: o P1MC,
Programa 1 milhão de Cisternas. Com recursos não governamentais e do Governo
16
Federal, a previsão inicial era construção de um milhão de cisternas em cinco anos.
São padronizadas cisternas de 16 mil litros, o suficiente para abastecer uma família de
cinco pessoas por 8 meses, o período de estiagem no sertão brasileiro. Mais de 190
mil cisternas já foram construídas, em 1019 Municípios.
Em 2007, a ASA, Articulação no Semi-Árido Brasileiro, uma rede de
organizações da sociedade civil, lançou o Programa Uma Terra e Duas Águas (P1+2),
com o objetivo de fomentar o desenvolvimento rural com destinação de água (segunda
água) para criação de animais e produção de alimentos, além de fornecer a água para
consumo humano (primeira água).
Fora do Nordeste, outros exemplos do aproveitamento da água de chuva,
surgem de atitudes que podem ser consideradas isoladas. Cidadãos comuns, já
conscientes da situação de escassez, já buscam instalar dispositivos em suas
residências, muitas vezes mesmo sem bases técnicas corretas. Algumas empresas e
indústrias, como empresas de ônibus ou postos de gasolinas, instalam sistemas de
captação para lavagem de carros, de pátios, no processo industrial, etc.
Em Brasília, no Setor de Mansões Park Way, um projeto piloto denominado
“Casa Autônoma” foi construído para exemplificar a possibilidade de uma residência
auto-sustentável, ou seja, sem previsão de abastecimento pela concessionária local.
Um sistema de coleta e aproveitamento de água de chuva foi instalado com uma área
de captação de 320 m2, um filtro comercial próprio para águas de chuva e
reservatórios com capacidade para 15 mil litros (MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E
TECNOLOGIA, 2004).
Figura 2.7: Projeto Casa Autônoma: Residência auto-sustentável em Brasília (Fonte: Site Projeto
Casa Autônoma, 2007)
Na cidade do Rio de Janeiro, algumas experiências vieram tanto de iniciativas
isoladas de moradores e empresários, tanto de ações do poder público. WERNECK
(2005) cita duas residências localizadas nos bairros da Lagoa e da Urca que incluíram
instalações hidráulicas e sanitárias com água de aproveitamento de chuvas. Essa
17
última, premiada pelo PROCEL (Programa Nacional de Conservação de Energia
Elétrica), utiliza a água de chuva juntamente com o esgoto tratado no abastecimento
da descarga de vasos sanitários, na irrigação das lajes verdes, nas torneiras
secundárias (limpezas de pisos, carros e banhos em animais).
Figura 2.8: ECOHOUSE, casa ecológica na Urca, Rio de Janeiro (FONTE: KRAISSE & BASTOS,
2005)
A Prefeitura do Rio de Janeiro mostrou que a gestão pública pode e deve
servir de exemplo para a sociedade: construiu em toda a Cidade do Samba, na
Gamboa, instalações para a captação e uso da água das chuvas. O sistema conta
com uma área de captação de mais de 20 mil metros quadrados e cisternas de até
300 m3, que alimentam descargas de vasos sanitários e torneiras para lavagem dos
galpões (BELLA CALHA, 2007).
18
Figura 2.9: A Cidade do Samba, no Rio de Janeiro: cisternas de até 300 mil litros (FONTE:
BELLA CALHA, 2007)
Duas grandes obras para os Jogos Pan-Americanos do Rio 2007 são recentes
exemplos que inseriram o aproveitamento de água de chuva em suas instalações. O
Estádio João Havelange, com área de captação de 12.500 m2 e aproveitamento anual
de 11 mil m3 e a Arena Poliesportiva de Jacarepaguá, com 15 mil m2 de telhados
(BELLA CALHA, 2007).
De uma forma geral, é possível avaliar como positiva a movimentação da
sociedade brasileira no que se refere aos esforços pelo uso de novas fontes hídricas.
Nos últimos anos, alguns centros urbanos, como Curitiba, São Paulo e Rio de Janeiro,
iniciaram um processo legislativo para acelerar a implementação de tais técnicas no
19
setor da construção civil. Mais adiante serão comentados os avanços normativos e
legislativos sobre o assunto.
2.2. Características qualitativas da água de chuva
Todas as águas estão sujeitas às contaminações física, química, bacteriológica
e radioativa. Assim como a água fornecida pelas companhias de abastecimento, a
água de chuva também merece atenção especial quanto ao aspecto qualitativo.
2.2.1. Qualidade do ar
Vários fatores influenciam na qualidade da água de chuva e um dos principais
é a qualidade do ar.
O ar tem sua qualidade definida através da concentração de partículas nele
difusas. E essa concentração é afetada por alguns fatores básicos. Dentre eles estão
a taxa de emissão de poluentes na atmosfera, as condições meteorológicas, a estação
do ano e a topografia local (RUSSO, 2002). A arborização, por exemplo, tem papel
importante na qualidade do ar. Uma cortina de árvores em meio urbano é capaz de
reter até 80 % das partículas inaláveis emitidas pelos motores a diesel (SIRKIS, 1999
apud RUSSO, 2002).
2.2.1.1.
Contaminação atmosférica
Os poluentes atmosféricos mais comumente monitorados são o Dióxido de
Enxofre – SO2, as partículas totais em suspensão – PTS, as partículas inaláveis –
PM10, o monóxido de carbono – CO, o Dióxido de Carbono – CO2 e os oxidantes
fotoquímicos (Ozônio – O3, Hidrocarbonetos – HC e Óxidos de Nitrogênio – NOx)
(MAIA, 2005)
Os contaminantes podem ser classificados da seguinte forma:
Quanto à origem:
6
Poluentes primários - os que são emitidos diretamente pelas fontes
emissoras.
20
6
Poluentes secundários - subprodutos das reações, fotoquímicas ou não,
de outros poluentes.
A remoção dos poluentes atmosféricos está concentrada em duas formas de
deposições atmosféricas: deposição seca e deposição úmida.
6
Deposição seca - É a forma de deposição gravitacional de poluentes
atmosféricos sobre a superfície, sem a ocorrência de precipitação (MAIA,
2005). Ocorre a sedimentação das partículas pela ação da gravidade. Tende a
predominar em áreas próximas às fontes poluidoras.
6
Deposição úmida - A sedimentação dos poluentes atmosféricos na superfície
procede através da “lavagem” da atmosfera pela precipitação. Os constituintes
são incorporados aos elementos da precipitação (nuvens, gotas de chuva,
aerossóis) e são carreados durante a chuva para a superfície.
Poluentes como a fuligem resultante das emissões de gases provenientes do
meio urbano (veículos, indústrias e queima de resíduos) são carreados pelas
deposições seca e úmida, sendo assim os principais meios de poluição das superfícies
impermeáveis.
Os padrões nacionais de qualidade do ar estabelecidos pela RESOLUÇÃO
CONAMA Nº 003 foram definidos como :
6
Padrão
Primário
-
São
as
concentrações
de
poluentes
que,
ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população.
6
Padrão Secundário - São as concentrações de poluentes abaixo das
quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem-estar da população, assim
como o mínimo dano à fauna, à flora, aos materiais e ao meio ambiente em
geral.
Na Tabela 2.1, são definidos os limites de alguns parâmetros de qualidade do
ar referentes aos padrões primário e secundário.
21
Tabela 2.1: Padrões Primário e Secundário de qualidade do ar para partículas totais em suspensão,
SO2, CO, NO2 (Resolução CONAMA 003/90)
Poluente
Padrão
Valor (μg/m³) Poluente
Primário
80
Média Geométrica Anual
Primário
Valor de 24h (*)
240
Padrão
Primário
Média de 8h (*)
Valor (μg/m³)
10000
Primário
Valor de 24h
-
Secundário
Média de 1h (*)
40000
CO
PTS
Secundário
Média Geométrica Anual
Secundário
Valor de 24h (*)
Primário
Média Aritmética Anual
Primário
Valor de 24h (*)
60
Secundário
Valor de 24h
Primário
Média Aritmética Anual
150
80
365
100
Primário
Valor de 1h (*)
320
NO2
SO2
Secundário
Média Geométrica Anual
40
Secundário
Média Aritmétrica Anual
100
Secundário
Valor de 24h (*)
100
Secundário
Valor de 1h (*)
190
(*) Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano.
PTS – Partículas Totais em Suspensão
A cidade do Rio de Janeiro, além de estar sujeita às condições de uma região
de clima tropical, o que favorece reações na atmosfera e a geração de poluentes
secundários, possui características peculiares na sua formação geomorfológica, que
tendem a intensificar a ação da poluição.
Em 1994, um diagnóstico da qualidade do ar na Região Metropolitana do Rio
de Janeiro foi apresentado pela Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente
(FEEMA). Quase uma década depois, outro relatório de qualidade do ar foi divulgado.
Em 2003, o Relatório Anual da Qualidade do Ar expressou significativa melhora no
quadro da poluição na cidade do Rio de Janeiro.
Na Figura 2.10 abaixo estão apresentados valores referentes aos anos de
1994 e de 2003 para efeito de comparação da evolução da qualidade do ar.
22
Valores médios de concentrações de Partículas em
Suspensão - Anos 1994 e 2003
200
μg/m³
150
100
50
Ti
ju
ca
Ce
nt
Ja
ro
ca
re
pa
gu
á
M
ar
ac
an
ã
Re
al
en
go
Su
m
Sã
ar
o
é
Cr
ist
óv
Co
ão
el
ho
Ne
to
0
Bairros
Valores de 1994
Valores de 2003
Padrão Conama 03/90
Figura 2.10: Concentrações de partículas totais em suspensão na cidade do Rio de Janeiro nos anos
de 1994 e 2003 (Fonte: FEEMA, 1995 e 2004)
Como se pode observar, em todos os bairros passíveis de comparação exceto no Sumaré onde os valores se mantiveram próximos - houve redução nas
concentrações. No Centro, a concentração reduziu-se ao patamar máximo proposto
pela legislação, ou seja, na faixa de 80 μg/m3, e no Maracanã a redução em quase
metade do valor verificado em 1994 enquadrou o bairro no padrão recomendado pela
CONAMA 003/90. O bairro de Jacarepaguá apresentou altos valores, com uma média
de concentração de 170 μg/m3, em 1994 e de 120 μg/m3, aproximadamente, em 2003.
Sendo assim, considerado como um dos bairros mais poluídos da cidade.
2.2.1.2.
Chuva ácida
“Chuva ácida é o nome genérico dado ao processo de ‘precipitação ácida’, que
além da chuva, acontece também como neve ácida, nevoeiro ácido, geada ácida,
granizo ácido e poeira ácida. A chuva ácida é provocada pelas transformações
químicas de gases que foram emitidos para a atmosfera por processos naturais (como
erupções vulcânicas) ou antropogênicas (queima de combustíveis fósseis). Os
maiores responsáveis pelo processo de precipitação ácida são o dióxido de enxofre SO2, cerca de 70%, e óxidos de nitrogênio - NOX (NO, N2O, NO2), cerca de 30%, que
reagem com o vapor d’água na atmosfera para formar pequenas quantidades de ácido
sulfúrico (H2SO4) e ácido nítrico (HNO3), respectivamente.” (LEMOS, 2007).
23
Segundo DAVIS & CORNWELL (1991), uma chuva com pH igual a 5,6, embora
abaixo do pH neutro (pH =7,0), é uma ocorrência considerada natural. Esse fato é
atribuído ao equilíbrio da concentração de CO2 na atmosfera, que, em reação com
moléculas de H2O, resultam no gás carbônico H2CO3, levemente ácido. Entretanto, há
autores que consideram a ocorrência de chuva ácida quando o pH é inferior a 5,0.
(TRESMONDI et al., 2005)
Dentre os vários efeitos da chuva ácida, os que refletem sobre a saúde
humana estão ligados às doenças respiratórias, como asma e bronquite crônica, a
irritações nos olhos, dentre outras doenças.
2.2.2. Qualidade da água de chuva
Segundo TOMAZ (2003), a qualidade da água de chuva pode ser analisada em
quatro diferentes pontos:
6
Antes de atingir a superfície de captação, o que se denomina Água de chuva
da atmosfera ou atmosférica;
6
Após escoar pela superfície de captação, também conhecida como Água de
lavagem do telhado (caso a superfície seja um telhado);
Na cisterna ou reservatório de acumulação; e
6 No ponto de utilização da água.
2.2.2.1.
Chuva atmosférica
A água da chuva atmosférica é a água sem contato com nenhuma impureza
além daquelas suspensas no ar. É a chuva in natura, se pode assim dizer, aquela que
só traz consigo os poluentes atmosféricos carreados durante a deposição úmida. A
qualidade da água nesta etapa está intimamente ligada à qualidade do ar na
localidade de estudo.
Nesta etapa é importante conhecer a área do projeto, ou seja, as fontes
atmosféricas de poluição, as atividades antropogênicas e as condições ambientais
naturais. Em regiões próximas aos oceanos, por exemplo, há chances de aumentarem
as concentrações de cloro, sódio, potássio e magnésio na água de chuva.
A água de chuva, geralmente, é livre de sais e minerais dissolvidos, não
necessitando, em um primeiro momento, de tratamento químico.
24
Na tabela 2.2, são apresentados alguns resultados de pesquisas sobre a
qualidade da água da chuva atmosférica.
Tabela 2.2: Resultados da qualidade da água atmosférica em diferentes estudos
Turbidez
Cor
UNT
uC
mg/l
mg/l
mg/l
6,5
-
-
-
0,2
0,2
5,3
1,8
-
24
5,1
-
1,6
4
7,3
0,6
0,7
0,9
-
8,4
4,1
0,5
0,3
0
20,1
17,2
-
Autores
pH
Vázquez et al.
(2003)
Pinheiro et al.
(2005)
PROSAB,
Florianópolis, SC 5,8
(2006)
Annecchini
6,1
(2005)
Da Costa (2007) 5,2
Dureza Cloretos
N. Amoniacal
Jaques (2005)
5,5
4,3
10
9,3
9,1
1,1
Adhityan (2000)
4,1
4,6
8,7
0,1
-
-
Fonte: PROSAB (2006) e OLIVEIRA (2005)
2.2.2.2.
Água de lavagem (após escoar pela superfície de coleta)
A água ao passar pela superfície de captação, na maioria das vezes, tem a sua
qualidade deteriorada. A chuva precipitada na superfície, além de trazer as impurezas
citadas no item anterior, arrasta os materiais impuros depositados durante a estiagem.
Ou seja, material sólido depositado pela deposição seca, além de folhas, fezes de
animais, pequenos pedaços do revestimento do telhado, etc.
As qualidades físicas e químicas variam entre cada área de coleta e entre cada
local. Quanto maior o número de dias sem chuva, mais impurezas presentes e a
qualidade da água tende a piorar. Por apresentar baixos valores de dureza, são águas
recomendadas em processos industriais, como resfriamento de torres, por exemplo.
Outros fatores também influenciam as características da água de lavagem do
telhado. O material que compõe a superfície de coleta tem participação no resultado
final da qualidade da água. JAQUES et al (2005) encontraram valores de cor que
variaram de 15 a 180 uH para telhados de cimento amianto.
FOERSTER (1999) reportou estudos que investigaram fontes de poluentes de
tipo de telhados e coberturas. Amostras do escoamento foram tiradas de um sistema
de telhados experimentais contendo cinco diferentes tipos de material de cobertura e
de telhados residenciais de cinco diferentes localizações em Bayreuth, Alemanha. Os
25
autores concluíram que os telhados que possuíam peças metálicas não deveriam ser
conectados aos dispositivos de infiltração uma vez que as concentrações de cobre e
zinco excediam, em muito, os valores máximos permitidos.
Estudos realizados em diferentes telhados na Austrália e Estados Unidos
(Washington e Wisconsin) também reportaram que materiais galvanizados seriam as
principais fontes de zinco em zona urbana. Os materiais de telhados com alguns tipos
de tintura e os revestimentos de cobertura seriam suspeitos de serem fontes
importantes do cobre e de chumbo. Telhados com cobertura de ferro galvanizado, por
exemplo, retinham concentrações de 10 μg/L de chumbo e de 50 μg/L de zinco
(Watershed Protection Techniques, 1994).
Em telhados de área industrial, as concentrações de chumbo, zinco, sólidos
suspensos e turbidez são altas. Já a água coletada dos telhados de área rural tem
uma considerável concentração de nitratos e um pH ligeiramente mais elevado. Os
níveis de pH, de condutividade e de turbidez costumam ser mais elevados em
telhados feitos de concreto (Thomas e Greene, 1993).
Na tabela 2.3 estão valores encontrados para análise de contaminação
bacteriológica da água de chuva.
Tabela 2.3: Contaminação bacteriológica da água de chuva para diferentes tipos de telhado (Fonte:
Adaptado de TOMAZ, 2003)
Coliformes fecais
Coliformes Totais
Tipo de telhado
(NPM/ 100ml)
(NPM/100ml)
Cerâmicos
Chapa
Galvanizada
Concreto
2.2.2.3.
8
65
6
45
5
15
Da cisterna ou reservatório de acumulação
A avaliação da qualidade no reservatório de acumulação está associada, em
grande parte, à sedimentação do material sólido no fundo e à proliferação de algas e
bactérias devido à presença de matéria orgânica e provável penetração de luz solar.
A superfície líquida também merece atenção devido à presença de óleos e
materiais flutuantes de menores dimensões. É recomendado que seja realizada a
descarga de água da superfície do reservatório para que se eliminem essas impurezas
Embora tenda a haver toda cautela no que se diz respeito à vedação da
cisterna, o desenvolvimento de microorganismos quase sempre ocorre e com isso
tende a aumentar os valores da Demanda Bioquímica de Oxigênio. Essa situação
26
acontece influenciada pela formação de uma camada de lama no fundo do
reservatório (cisterna) decorrente da deposição de materiais suspensos.
Em contrapartida, REBELLO (2005) encontrou valores menores que 2 mg/L de
DBO em cisternas da área urbana de Santana de Parnaíba, São Paulo.
Há riscos também de contaminação microbiológica por bactérias como
Pseudomonas Aeruginosa e alguns protozoários como o Cryptosporidium e a Giárdia
(RUSKIN & PATRICK, 1988 apud CAVALCANTI et al., 2005).
Segundo AMORIM e PORTO (2001), no caso de suspeitas de contaminação, é
orientado que se adicione uma solução de cloro gasoso, hipoclorito de sódio a 10% ou
água sanitária a 2% para desinfecção da água. Vale ressaltar que essa é uma solução
para fins não-potáveis.
2.2.2.4.
No ponto de utilização da água
No ponto de consumo, a importância de se caracterizar a água está mais
ligada ao controle dos parâmetros de qualidade requeridos ao uso referido.
Obviamente, os parâmetros no ponto de utilização deverão atender às normas
sanitárias referentes à qualidade da água consumida ou utilizada para cada situação.
Com caráter normativo, a recém publicada NBR 15527/2007 – “Água de chuva
– Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis –
Requisitos” aconselha o atendimento de alguns parâmetros de qualidade de água no
ponto de uso (Tabela 2.4).
Tabela 2.4: Parâmetros de qualidade da água a serem atendidos no ponto de utilização.(Fonte:
ABNT, 2007)
Parâmetros
Análise
Valor
Coliformes totais
Semestral
Ausência em 100 ml
Coliformes termotolerantes
Semestral
Ausência em 100 ml
Cloro residual
Mensal
0,5 a 3,0 mg/L
Turbidez
<2,0 UT; para usos menos
Mensal
restritivos <5,0 UT
Cor aparente (caso não seja
Mensal
<15UH
utilizado nenhum corante, ou
antes, da sua utilização)
Deve prever ajuste de pH para
pH de 6,0 a 8,0 no caso de
Mensal
proteção
das
redes
de
tubulação de aço carbono ou
distribuição, caso necessário
galvazinado
NOTA
Para lavagem de roupas deve ser feita a análise de Crytosporidium parvum
anualmente
27
Como pode ser percebido, grande parte dos valores dos parâmetros está
baseada na Portaria MS 518/2004, que estabelece padrões de qualidade para água
tratada e destinada ao consumo humano.
2.3. Legislação Brasileira
Enquanto em alguns países do mundo a efetividade de legislações específicas
para o aproveitamento de água de chuva se faz presente há algum tempo, no Brasil,
as primeiras normas e leis começam a ser discutidas e regulamentadas.
A cidade de São Paulo foi pioneira quando, em Janeiro de 2002, aprovou a Lei
nº 13.276 que tornou obrigatória a construção de reservatórios para águas pluviais
coletadas por áreas impermeabilizadas superiores a 500 m2, seja em reformas ou em
novas construções. Porém, é importante notar que o objetivo principal até então seria
o de evitar cheias urbanas e não a captação e o aproveitamento de água de chuva. Na
referida lei, apenas foi citada a possibilidade de dar um destino a essa água para um
fim não potável.
Em 2003, no município de Curitiba, a Lei Nº 10.785, de 18 de setembro, criava
o Programa de Conservação e Uso Racional da Água nas Edificações, o PURAE.
Dentre os objetivos do PURAE, está a indução ao uso de novas fontes alternativas de
abastecimento de água em novas residências, conforme artigos 6o e 7o citados abaixo.
“Art. 6º. As ações de Utilização de Fontes
Alternativas compreendem:
I - a captação, armazenamento e utilização de
água proveniente das chuvas; e
II - a captação e armazenamento e utilização de
águas servidas.
Art. 7º. A água das chuvas será captada na
cobertura das edificações e encaminhada a uma cisterna
ou tanque, para ser utilizada em atividades que não
requeiram o uso de água tratada, proveniente da Rede
Pública de Abastecimento, tais como:
a) rega de jardins e hortas;
b) lavagem de roupa;
c) lavagem de veículos;
d) lavagem de vidros, calçadas e pisos”
28
No mesmo ano, outra cidade do sul do país adotou a temática. Em MaringáPR, a Lei nº.6.345 instituiu o Programa de Reaproveitamento de Águas de Maringá,
com a finalidade de diminuir a demanda de água no município e aumentar a
capacidade de atendimento da população. Previa-se incentivar os munícipes a
reutilizarem as águas servidas e captarem e utilizarem as águas das chuvas.
Em 2004, foi a vez de outro grande centro urbano incluir o tema água de chuva
em sua esfera político-ambiental: o Rio de Janeiro. Muito semelhante à Lei no 13.276,
de São Paulo, o Decreto nº. 23.940, exigiu a retenção das águas pluviais em áreas
impermeabilizadas acima de 500m2 em reservatórios para retardar os picos das
enchentes. Seu cumprimento é condição para a emissão do "habite-se" e é obrigatória
a existência do reservatório de acumulação de águas pluviais para fins não potáveis e
pelo menos um ponto de água destinado a essa finalidade.
No âmbito estadual, o Governo do Estado do Rio de Janeiro baixou a Lei nº.
4.393, de 16 de setembro de 2004, e obrigou as empresas projetistas e de construção
civil a prover coletores, caixa de armazenamento e distribuidores para água de chuva
em projetos de empreendimentos residenciais que abriguem mais de 50 famílias ou
nos de empreendimentos comerciais com mais de 50 m2 de área construída, em todo
o Estado.
Mais recentemente, em todo o estado de São Paulo, foi provida a
obrigatoriedade de implantação desses sistemas e o condicionamento desses à
obtenção das aprovações e licenças, de competência do Estado e das Regiões
Metropolitanas no que se refere ao uso do solo urbano e outros projetos de infraestrutura. No artigo 3º da Lei 12.526/2007, são estabelecidos três destinos para a
água reservada:
6
Infiltração no solo;
6
Lançamento na rede pública, depois de uma hora de chuva e;
6
Utilização para finalidades não potáveis em edificações.
Como se pode ver, a grande maioria dos instrumentos legais apresenta um
contexto mais generalizado sobre o assunto, quando cada dia mais há a necessidade
de legislações mais específicas.
Pensando nisto, a iniciativa de pesquisadores renomados, empresários e
interessados
no
tema
culminou
na
elaboração
de
norma
técnica
voltada
exclusivamente para o uso da água de chuva. A elaboração do texto teve início em
janeiro deste ano de 2007 e esteve disponível para discussão e consulta nacional no
29
site da ABNT até março. No dia 24 de setembro, foi publicada denominada de “NBR
15527/2007- Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para
fins não potáveis - Requisitos”. Este documento, de oito páginas, atinge o seguinte
objetivo:
“Fornece os requisitos para o aproveitamento de
água de chuva de coberturas em áreas urbanas para fins
não potáveis. Aplica-se a usos não potáveis em que as
águas de chuva podem ser utilizadas após tratamento
adequado como, por exemplo, descargas em bacias
sanitárias, irrigação de gramados e plantas ornamentais,
lavagem de veículos, limpeza de calçadas e ruas,
limpeza de pátios, espelhos d'água e usos industriais”
Alguns dos pontos a serem comentados sobre essa norma técnica são:
6
A recomendação de novos valores para dados de projeto, como, por exemplo,
a lâmina de 2mm para dimensionamento do dispositivo de descarte
(usualmente de 1 mm) e a inclusão de um Fator de captação η na fórmula de
cálculo do volume de chuva aproveitável (que antes só incluia o Coeficiente de
Runnof).
6
A indicação de parâmetros de qualidade de água no ponto de utilização;
6
A possibilidade dada à utilização para fins potáveis desde que a água de chuva
seja tratada e seu efluente atenda à Portaria n° 518 do Ministério da Saúde;
6
Recomendações no que se refere à manutenção do sistema; e
6
A existência de anexo com 6 métodos de cálculos para dimensionamento dos
reservatórios, incluindo os métodos práticos alemão, inglês e australiano.
Desde 2005, tramita, na Câmara Municipal de São Paulo, o projeto de Lei
743/05, que propõe incentivo fiscal, em forma de desconto no Imposto Predial e
Territorial Urbano, aos contribuintes que, em suas edificações, mantenham áreas
permeáveis que possibilitem a efetiva absorção de água de chuva. O desconto seria
de 3 a 8%, podendo chegar a 10%, caso a parte permeável atinja 1/5 da área total do
terreno.
O Sistema Fiesp/Ciesp, em parceria com a ANA – Agência Nacional de Águas,
elaborou, em 2004, um manual com o objetivo de orientar os usuários industriais na
implantação de programas de conservação e reúso de água. O Manual de
30
Conservação e Reúso da Água se foca no reúso de efluentes, porém dedica uma
parte ao aproveitamento de água de chuva no seu capítulo 7.
2.3.1. Padrões de qualidade associados aos diferentes usos
O uso da água de chuva requer fiscalização e controle da qualidade da água
fornecida ao usuário. É preciso verificar sua qualidade e o uso para o qual ela será
direcionada para então aplicar normas técnicas que limitem os valores dos parâmetros
qualitativos e o tratamento a que a água deverá ser submetida.
Esta etapa é importante para que se proteja o usuário e os componentes do
sistema de captação, tratamento e distribuição a fim de que este tenha o máximo de
vida útil possível.
Ainda não há uma única norma que balize valores de parâmetros
exclusivamente para o uso de águas pluviais, sendo assim, se adotam as legislações
disponíveis de acordo com o bom senso do projetista.
2.3.1.1.
Padrões de qualidade para uso potável
No Brasil, o Ministério da Saúde, através da Portaria 518, de 25 de março de
2004, definiu as condições das águas destinadas ao consumo humano. A Portaria
estabelece as responsabilidades por parte de quem produz a água, incluindo os
sistemas de abastecimento por soluções alternativas, a quem cabe o exercício de
“controle de qualidade da água”.
No capítulo VI, da MS no 518/04, são determinadas algumas exigências
aplicáveis aos sistemas alternativos de abastecimento de água, porém nada é
comentado especificamente sobre a água de chuva.
O projeto de norma técnica “Aproveitamento de água de chuva em áreas
urbanas para fins não potáveis”, da ABNT, porém, faz menção ao uso potável desde
que seja usado o tratamento adequado para que a mesma atenda à Portaria n° 518 do
Ministério da Saúde.
2.3.1.2.
Padrões de qualidade para usos não potáveis
31
Como referência atual para usos não-potáveis, ou seja, aqueles mais indicados
para as águas pluviais, estão:
6
a NBR 13.969/97, que embora seja voltada para o tratamento de
efluentes, dedica parte de seu texto à qualidade da água caso ela seja
direcionada ao reúso;
6
as diretrizes estabelecidas pelo PROSAB – Programa de Pesquisa em
Saneamento Básico – para usos urbanos de esgotos sanitários (Tabela
2.5); e
6
o Manual ANA/FIESP, de Conservação e Reúso da Água.
Pela NBR 13.969/97, “o tipo de reúso pode abranger desde a simples
recirculação da água de enxágüe da máquina de lavagem, com ou sem tratamento,
para os vasos sanitários, até uma remoção em alto nível de poluentes, para lavagens
de carros” (item 5.6). Nela também são definidas classes para cada tipo de reúso, a
saber:
6
Classe 1 – Lavagem de carros e outros usos que requerem o contato
direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo
operador, incluindo chafarizes;
6
Classe 2 – Lavagens de pisos, calçadas e irrigação dos jardins,
manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos, exceto
chafarizes;
6
Classe 3 – Reúso nas descargas dos vasos sanitários;
6
Classe 4 – Reúso nos pomares, cereais, forragens, pastagens para
gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por
sistema de irrigação pontual.
Como comentado anteriormente, a norma técnica sobre Aproveitamento de
Água de Chuva em Meio Urbano para Usos não-potáveis, que está para ser publicada
pela ABNT, também será muito bem-vinda como dispositivo normativo para essa
questão.
Outras duas normas que também são geralmente citadas como referência em
reúso de água, são as resoluções CONAMA No 274/2000, que define os padrões de
balneabilidade, e CONAMA No 357/2004, que, dentre outras atribuições, estabelece os
padrões de qualidade para os corpos hídricos
32
Desta forma, ao se estabelecer os valores limites possíveis para os parâmetros
de qualidade de água para determinado tipo de uso, é aconselhado se basear no uso
mais restritivo, ou seja, que solicite os valores mais rigorosos dos parâmetros da água
de chuva a ser utilizada.
33
Tabela 2.5: Padrões requeridos para qualidade de água (FONTE: Adaptado de PROSAB, 2006 e FLORÊNCIO et al., 2006)
Parâmetros
Alcalinidade
Cloretos
Cloro
E. Coli
Coli Fecais
Coli Totais
Coli Termotolerantes
Ovos de helmintos
Cor Aparente
Cor Verdadeira
DBO
DQO
Dureza
Fósforo Total
Nitrogênio Amoniacal
Nitrato
Nitrito
Nitrogênio Total
OD
Óleos e Graxas
pH
Sulfato
Surfactantes
SST
SDT
Unidade
mg/L
mg/L
mg/L
NMP/100 ml
NMP/100 ml
NMP/100 ml
NMP/100 ml
-1
l
uH
uH
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Portaria
MS 518/97
250
Resolução CONAMA 357 – Classes dos
corpos hídricos
Classe 1
Classe 2
Classe 3
250
250
250
Diretrizes do PROSAB para usos
urbanos de Esg. Sanitários
Usos
Usos
Uso
Classe 4 Irrestritos restritos
predial
Classe
1
Classe
2
0,5 - 1,5
> 0,5
< 200
< 500
Classe Classe
3
4
Ausente
< 500
< 5000
Ausente
200
1000
4000
3
75
5
75
10
0,025
3,7
10
1
0,05
3,7
10
1
0,075
13,3
10
1
≥6
≥5
≥4
≥2
6,0 - 9,5
250
6,0 - 9,0
250
6,0 - 9,0
250
6,0 - 9,0
250
6,0 - 9,0
1000
500
500
500
Turbidez
UHT
5
40
(*) Efluente com qualidade esteticamente não objetável
100
100
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NBR 13.969/97
≤ 200
≤1
≤ 10000
≤1
≤ 1000
≤1
15
10
1
(*)
(*)
(*)
(*)
≤ 30
(*)
≤ 50
> 2,0
6,0 - 8,0
(*)
(*)
(*)
< 200
<5
34
<5
< 10
2.4. Gestão urbana integrada
Com a instituição da Política Nacional de Recursos Hídricos, em 1997, pela Lei
Federal 9.433 – Lei das Águas, foi reforçado o princípio da conservação da água. E
para que isso seja posto em prática, a referida lei orienta os gestores a sistematizarem
o manejo das questões hídricas de modo que seja possível a conservação desse
recurso natural.
Além da visão por bacias hidrográficas, é preciso estar atento ao conceito da
gestão integrada no meio urbano, uma vez que a intervenção humana nas cidades
gera sub-ciclos da água (SPEERS e MITCHELL, 2000 apud PROSAB, 2006).
Dentro desses sub-ciclos se inserem os serviços públicos responsáveis pelo
abastecimento de água, pelo manejo das águas residuárias, pela geração de energia
elétrica e pela gestão das águas de drenagem.
Em 2000, na Bolívia, o contrato de privatização do sistema de águas de
Cochabamba tentou, sem sucesso, impedir os moradores de coletarem a chuva,
passando todos os recursos hídricos para a posse da nova concessionária
(JACCOUD, 2007).
É exatamente nesta questão que o Brasil tem um grande atrativo. Uma
vantagem da utilização das águas pluviais, que está associada à gestão urbana
integrada requerida pela Lei das Águas, é que essa fonte hídrica não necessita, até o
momento, de concessão de outorga nem de cobrança pelo seu uso. Resumindo, o
usuário que mantém um sistema de captação de aproveitamento de água de chuva
não precisa obter o direito de outorga nem pagar pelo uso dessa água, como acontece
em outras alternativas legais de captação.
Nesse contexto, o assunto mais notório no que diz respeito à gestão urbana de
recursos hídricos é a implantação de sistemas de captação de água de chuva como
forma de amortecer cheias urbanas e a redução de deslizamentos de terras em áreas
de ocupação intensa e desorganizada.
No Japão, embora seja um dos países mais avançados em técnicas de
aproveitamento de água de chuva para algum tipo de uso, esse desenvolvimento
iniciou-se com essa necessidade de contenção das enchentes (PROSAB, 2006).
Para que isso ocorra, a operação de sistemas que contam com a coleta das
águas pluviais funciona como um pequeno reservatório de lote (Figura 2.11). Dessa
forma, atendem também às exigências legais contidas nas legislações citadas no item
2.3, como no caso da cidade do Rio de Janeiro.
35
Transbordamento
Armazenamento
Infiltração
Figura 2.11: Reservatório de lote para usos múltiplos (Fonte: TUCCI, 2004)
MAGALHÃES et al. (2003) estudaram a implantação de um reservatório de lote
com volume 1m³, equivalente a uma caixa d’água comercial, em uma área residencial
localizada no bairro do Grajaú, na cidade do Rio de Janeiro. Segundo as simulações
dos cenários de operação do reservatório efetuadas através do modelo de células de
escoamento (MIGUEZ, 2001), foi possível atingir a uma eficiência de amortecimento
de cerca de 29% para uma chuva de 5 anos de tempo de recorrência.
Desta forma, pode se dizer que a aplicação, principalmente em larga escala,
de Sistemas de Aproveitamento de Água de Chuva deve servir como forte instrumento
de gestão urbana, principalmente no que se refere a uma questão tão preocupante
nas grandes cidades, que são as inundações.
36
3. SISTEMAS DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA
A construção de um sistema de captação de água de chuva, de forma eficiente,
não exige muitos esforços. Várias configurações são possíveis, desde as mais simples
às mais complexas. O que determinará qual sistema é mais adequado para ser
adotado são alguns fatores como o custo, a disponibilidade material dos componentes
para instalação, a demanda a ser abastecida e a exigência do atendimento a padrões
de qualidade para o uso final.
3.1. Componentes
Embora não haja sistemas padronizados, ou seja, pré-estabelecidos para que
se capte água de chuva, alguns itens são comuns em todos eles.
HERRMANN & SCHMIDA (1999) descreveram algumas concepções de
sistemas de aproveitamento de água de chuva na Alemanha. Essas concepções foram
avaliadas com a finalidade de se estudar seus impactos no sistema de drenagem
urbana (Figuras 3.1a e 3.1b)
Ilustração da Concepção
Descrição
3.1 a
Sistema de Fluxo Total
Como diz o nome, todo o
fluxo é captado. A água
segue para um reservatório
de armazenamento após
passagem por um filtro ou
uma tela. O excesso escoa
para
o
sistema
de
drenagem. Assim, pode-se
concluir que, embora o
fluxo todo seja captado,
não há o aproveitamento
total.
37
3.1 b
Sistema com Derivação ou
Auto-limpante
Parte do fluxo é descartada
por uma derivação instalada
na tubulação de descida da
água da chuva. A primeira
água é descartada para o
sistema de drenagem
juntamente com o excesso do
reservatório. Filtros ou telas
podem ser usados na
derivação.
Sistema com volume
adicional de detenção
Reservatório com um volume
adicional com finalidade de
reter água que contribui para
inundações.
Esse volume adicional escoa
para o sistema de drenagem
com regulação de uma
válvula de saída.
Sistema com infiltração no
solo
O adicional desse sistema se
refere ao encaminhamento do
volume de água excedido no
reservatório para um sistema
de infiltração no solo.
Figura 3.1: Concepções de sistemas de aproveitamento de água de chuva (FONTE: HERRMANN
& SCHMIDA, 1999)
38
3.1.1
Área de Captação
Este componente é definido como um dos mais decisivos. A viabilidade de um
projeto, desde a qualidade da água para consumo final ao atendimento da demanda,
sofre forte influência da superfície destinada à coleta.
Para que se capte a precipitação, é válida a utilização de diversos tipos de
superfícies. A mais tradicional é, sem dúvida, o telhado impermeável. Conforme
Figuras 3.2 à 3.4, também podem ser vistas outras superfícies de captação, como
pátios, estradas, lajes, os denominados telhados verdes e jardins adaptados com
sistemas de drenagem direcionados para esse fim.
Figura 3.2: Pátios e telhados como superfícies de captação (FONTE: MAY, 2004)
Figura 3.3: Telhados verdes na Alemanha (FONTE: SCHUNDLER, 2007)
39
Figura 3.4: Superfícies que são abertas durante a precipitação e simulam um telhado
Coeficiente de Runoff (C)
Ao se tratar de telhados, como comentado no Capítulo 2, existem diferenças
nos materiais que os compõem e suas respectivas influências na qualidade da água
de chuva. Além disso, o volume que é coletado na prática também varia em função da
composição da área de captação.
O coeficiente de escoamento superficial é um indicador desse volume de água
realmente aproveitável. O “coeficiente de runoff”, assim denominado, é a relação entre
o volume de chuva que escoa superficialmente e o volume precipitado no telhado.
Essa perda de água se refere à evaporação após contato com o telhado, à
absorção da água pelo material, dentre outras perdas.
Na tabela 3.1 estão alguns valores indicados para o coeficiente de escoamento
superficial e que foram estudados por diversos autores.
Tabela 3.1: Valores para Coeficiente de Runoff para diferentes materiais empregados na superfície
da captação (FONTE: PROSAB, 2006)
Material
Fonte
Coeficiente de Runoff (C)
empregado
Holkes e Fraiser apud Tomaz
0,80 – 0,90
(2003)
Van den Bossche apud Vaes e
0,75 – 0,90
Berlamont (1999)
Khan apud May (2005)
Telha Cerâmica
0,56
Holkes e Fraiser apud Tomaz
0,70 – 0,90
(2003)
Khan apud May (2005)
Telha Metálica
0,85
Van den Bossche apud Vaes e
0,80 – 0,90
Berlamont (1999)
40
Telha Esmaltada
Continuação
Khan apud May (2005)
0,94
Cobertura de PVC
0,80 – 0,95
Betume
Khan apud May (2005)
0,27
Telhados Verdes
Wilken apud Tomaz (2003)
0,40 – 0,90
Khan apud May (2005)
0,68
Van den Bossche apud Vaes e
Berlamont (1999)
Pavimentos
Considerando os estudos indicados, as coberturas de PVC e as que tenham
tido aplicação de material betuminoso são as que apresentam menor desperdício na
área de captação. De toda forma, o valor mais adotado em projetos é de 0,80, ou seja,
com uma perda de 20%, em média.
Outros componentes relacionados à área de captação são as calhas e os
condutores. Assim como a superfície de coleta, podem ser de diferentes materiais e
também de diferentes características construtivas (formas retilíneas e curvilíneas)
(Figuras 3.5a e 3.5b).
3.5 a
Calha em PVC (Fonte: Tigre, 2007)
Calha Metálica (Fonte: Calha Brasil, 2007)
41
3.5 b
Calha e Condutor em Cobre (Fonte: Roof Tile Management Inc., 2007)
Figura 3.5: Diferentes materiais para calhas e condutores
O dimensionamento de calhas e condutores verticais para o aproveitamento da
água de chuva também segue as orientações da Norma Brasileira de Instalações
Prediais de Águas Pluviais (NBR 10844/89) como qualquer outro projeto de drenagem
predial.
É aconselhável a limpeza de todos esses componentes com uma certa
freqüência, uma vez que a deposição de folhas, poeira, areia e dejetos de animais é
quase que inevitável. Quando a superfície de coleta é freqüentada por pessoas (no
caso de pátios e terraços) ou é trafegada por automóveis, a atenção quanto à limpeza
deve ser redobrada, pois o risco de contaminação é maior.
3.1.2
Remoção de materiais grosseiros
Mesmo que as superfícies de captação sejam de difícil acesso (alto das
edificações, por exemplo) e a fiscalização das condições de limpeza possa ser
realizada, devem ser feitas instalações de dispositivos que impeçam a entrada de
materiais grosseiros como folhas, galhos, etc.
42
A entrada desses materiais no sistema, além de poder obstruir a passagem da
água nas calhas e condutores, pode contaminar a água do reservatório de
acumulação e reduzir a eficácia do sistema como um todo.
Filtros, telas e grelhas são os equipamentos usados para essa finalidade.
Os filtros comerciais, que se encontram de diversos tipos, devem ser de
materiais que não enferrujem para evitar que a qualidade da água seja alterada. As
telas e grelhas não devem possuir malhas muito finas, para evitar entupimentos ou
então que a limpeza possa ser realizada sem maiores dificuldades. Malhas de rede
entre 2 e 10mm são convenientes (FENDRICH & OLIYNIK, 2002).
Telas e grades podem ser usadas em toda a calha ou apenas na saída para o
condutor vertical. Na saída da calha, é comum também o uso de ralos do tipo abacaxi.
Já os filtros podem ser usados no tubo de descida ou dentro do reservatório.
Nas Figuras 3.6 e 3.7 são destacadas instalações diversas para esses
dispositivos.
TELAS E GRADES
Grelha
Tela ou
grade
Ralo
“abacaxi”
Tela ou
grade
FONTE: Adaptado de GROUP RAINDROPS (1995)
43
FONTE: WATERFALL (2002)
Figura 3.6: Dispositivos para remoção de materiais grosseiros
FILTROS PARA REMOÇÃO DE MATERIAIS GROSSEIROS
Filtros de Descida
Impurezas
Os filtros de descida da Wisy são
instalados diretamente na
tubulação de descida dos telhados.
Separam a água de chuva de
impurezas como folhas, galhos,
insetos e musgo, que seguem pelo
tubo normalmente (FONTE:
AQUASTOCK, 2007).
Água filtrada
44
Filtros Vortex (WFF)
Os filtros tipo “Vortex” da Wisy
são instalados no ponto de união
da tubulação que drena a água de
chuva de diversos condutores
verticais, sendo, portanto, mais
eficiente. Garantem grande
eficiência, separando a água de
chuva de impurezas como folhas,
galhos, insetos e musgo, com
mínima perda de água e
exigência de manutenção mínima
(FONTE: AQUASTOCK, 2007).
Filtros Flutuantes de Sucção
Os filtros flutuantes de sucção
Wisy são instalados na tomada de
água da bomba que faz a
captação da água do reservatório
para alimentar os pontos de
consumo. Filtram impurezas que
porventura ainda estejam no
reservatório, garantindo a
qualidade da água e evitando
problemas com a bomba. Pode
ser usado independente do préfiltro, e também para água de
reúso ou de poços (FONTE:
AQUASTOCK, 2007).
45
Filtro comercial 3P Technik
Usados em telhados com áreas
de 200 m2 a 3000 m2. Seu grau
de eficiência se situa entre 90 e
95%. A sujeira separada pela
malha filtrante não se acumula e é
encaminhada diretamente para a
coleta em um recipiente, para
posterior compostagem, caso
essa seja feita. Normalmente, tal
filtro é instalado diretamente na
entrada do reservatório de água.
Esses filtros são construídos em
aço inox, com uma tela fina e
auto-limpante, podendo ser
empregados na coleta de água
em edificações (FONTE: BELLA
CALHA, 2007).
Figura 3.7: Alguns tipos de filtros comerciais
Como pode ser visto, há uma variabilidade considerável de componentes e
materiais, o que possibilita a adoção de concepções de sistemas de acordo com as
necessidades do usuário.
3.1.3
Descarte da primeira chuva ou “First-Flush”
O reservatório ou dispositivo de descarte é responsável por eliminar a água de
lavagem do telhado e influi diretamente na qualidade da água que passa no restante
do sistema.
Como quase em todos os componentes, existe uma gama de dispositivos que
exercem essa função. Eles podem ser automáticos ou manuais, projetados com base
no peso da água, acionados por bóias ou até simples bolas de ping-pong, conectados
como derivações verticais de tubulações de PVC, construídos com tonéis, comprados
em lojas de materiais de construção, etc.
A Figura 3.8a e 3.8b apresentam algumas formas de se reter e descartar a
primeira água da chuva.
46
Condutor horizontal
3.8 a
Válvula de crivo
Bóia de nível
Reservatório
de descarte
Reservatório de água de chuva
FONTE: DACACH, 1990 apud PROSAB, 2006
Condutor
vertical
Esfera
Dispositivo
de
descarte
com água
Orifício de
saída
FONTE: PROSAB, 2006
47
Segue para
reservatório
3.8b
FONTE: The Texas Manual on Rainwater Harvesting (2005) adaptado por
MENTZINGEN (2006)
Figura 3.8: Exemplos de dispositivos de descarte da primeira chuva (água de lavagem)
Muitos estudos têm detectado o fenômeno do first-flush após enxurradas no
meio urbano. Essas pesquisas, embora voltadas para superfícies pavimentadas,
contribuem para a determinação do volume de descarte para aproveitamento de água
de chuva.
A intensidade e a duração da chuva podem ter um impacto no tipo e
quantidade de poluentes presentes no escoamento superficial. A regra da “half-inch”
afirma que 90% dos poluentes são transportados durante a passagem da primeira
meia-polegada de escoamento superficial (efetivo) (PRODANOFF, 2005).
MARTINSON & THOMAS (2005) mencionam que em locais muito próximos a
estradas movimentadas e expostas a longos períodos secos, para se reduzir uma
água com valor de turbidez de 2000 UNT para uma de 5 UNT (indicada pela OMS,
dentre outras referências) é necessário que 8,5 mm iniciais da chuva sejam vertidos.
O projeto de Norma Técnica da ABNT, citado no capítulo 2, propõe que o
dimensionamento do reservatório de descarte seja feito pelo projetista, porém
recomenda o descarte dos primeiros 2 milímetros de chuva no caso de falta de dados.
TOMAZ (2003) cita que na Flórida se descarta 0,4 l/m2 e em Guarulhos, 1l/m2,
ou seja, 1mm da chuva inicial.
48
3.1.4
Tratamento de água de chuva
Embora o descarte das primeiras águas seja considerado um pré-tratamento,
dependendo da qualidade a ser atendida para o uso a ser feito, pode haver ou não a
necessidade de um tipo de tratamento mais aprimorado da água.
A qualidade do afluente ao tratamento depende do local de coleta da água
(Tabela 3.2) (FENDRICH & OLIYNIK, 2002).
Tabela 3.2: Usos aconselháveis para determinado tipo de área de coleta (FONTE: Fendrich e
Oliynik, 2002)
Classificação do grau de
pureza
A
B
Tipo de área de coleta
Telhados não utilizados
por pessoas e animais.
Telhados utilizados por
pessoas e animais.
Usos aconselháveis
Sanitários, rega de jardim.
E se purificadas, podem
ser consumidas.
Sanitários, rega de jardim.
Não podem ser
consumidas.
Sanitários, rega de jardim.
C
Estacionamentos, jardins
artificiais.
Não podem ser
consumidas e a água
necessita de algum tipo de
tratamento mais avançado.
Sanitários, rega de jardim.
D
Superfícies pavimentadas
Não podem ser
(Estradas, rodovias, ruas,
consumidas e a água
ferrovias).
necessita de algum tipo de
tratamento mais avançado.
49
Para cada uso pretendido, são indicados diferentes tipos de tratamento,
conforme Tabela 3.3 (Ibid).
Tabela 3.3: Tipos de tratamento para determinados usos requeridos (FONTE: FENDRICH &
OLIYNIK, 2002)
UTILIZAÇÃO DAS ÁGUAS PLUVIAIS
TRATAMENTO DA ÁGUA
Regar plantas
Não é necessário tratamento
Aspersores de Irrigação, Combate a Cuidados para manter o equipamento de
estocagem e distribuição em condições
Incêndios, Ar-Condicionado
de uso
Lagos, Fontes, Vaso sanitário, Lavagem Tratamento adequado ao uso a ser feito,
devido ao possível contato do corpo
de roupas e de carros
humano com a água
Desinfecção, para a água ser consumida
Piscina, Banho, Beber, Cozinhar
direta ou indiretamente
Com a definição do tratamento a ser aplicado, é importante saber quais e onde
as unidades devem ser implementadas. A Tabela 3.4 abaixo orienta quanto a essa
questão.
Tabela 3.4: Localização indicada para as unidades de tratamento da água (FONTE: Texas Guide to
Rainwater, 1997 apud PROSAB, 2006)
TÉCNICAS DE TRATAMENTO
Método
Telas e grades
Sedimentação
Filtração
Na linha de água
Carvão ativado
Osmose reversa
Camadas mistas
Filtro lento
Desinfecção
Fervura/destilação
Tratamento químico
(cloro ou iodo)
Luz ultravioleta
Local
Calhas e tubo de queda
No reservatório
Resultado
Previne entrada de folhas e
galhos no sistema
Sedimenta matéria
particulada
Após bombeamento
Na torneira
Na torneira
Tanque separado
Tanque separado
Filtra sedimentos
Remove cloro
Remove contaminantes
Captura material particulado
Captura material particulado
Antes do uso
Elimina microorganismos
No reservatório ou no
bombeamento (líquido,
tablete/pastilha ou granulado)
Elimina microorganismos
Sistemas de luz ultravioleta
devem estar localizados após
passagem por filtro
Elimina microorganismos
Antes da torneira
Elimina microorganismos
Ozonização
50
Quando apenas a sedimentação no reservatório não ofertar uma melhoria
significativa na qualidade da água, a adoção de filtros de areia é a opção mais comum
para redução de impurezas, especialmente cor e turbidez.
Porém, VALLE et al. (2005) utilizaram filtração com areia em pesquisas e
observaram que há dificuldades de remoção de cor em águas provenientes de chuva.
O dimensionamento dos filtros é adaptado aos critérios da NBR 13.969/97, da
ABNT, e baseado na bibliografia sobre tratamento de água.
Um exemplo disto é uma experiência realizada pela Universidade Federal de
Santa Catarina (PROSAB, 2006), que simulou uma chuva, através de um gerador
artificial de chuva, com determinados período de retorno e intensidade, para se obter
uma vazão diária. Desta forma, foi possível estabelecer uma Taxa de Aplicação como
dado de projeto do filtro de areia (Tabela 3.5).
Tabela 3.5: Filtro de Areia para tratamento de água de chuva na UFSC (Fonte: PROSAB, 2006)
Esquema da localização no sistema
Dados de projeto
Período de retorno: 3 anos
Intensidade: 10 min
Vazão diária: 525 l/dia
Brita 1 no fundo: 0,1 m
Segue para
reservatório
superior
Areia
{
0,70 m
Defetivo = 0,2mm
U = 4,9
A Figura 3.9 a seguir mostra um filtro lento de areia projetado com base em um
modelo reduzido feito de um recipiente de PVC. O protótipo deste tipo pode ser
construído e testado na própria residência para ajudar na determinação da vazão de
filtragem e seleção da granulometria da areia e da brita para o filtro real.
51
Entrada de água
PVC 100mm
90 cm
Tampa
1,00m
Lâmina de água
Camada de areia
Camada de brita
Tubo de drenagem,
limpeza do filtro e
ladrão
0,60m
0,40m
Saída da
água filtrada
PVC 100mm
PVC 60mm
Figura 3.9: Filtro convencional de areia recomendado para uso doméstico (FONTE: EMBRAPA,
2005 )
BARCELLOS & FELIZZATO (2005) utilizaram um filtro de areia para o mesmo
fim. A unidade possuía 3,66 m de comprimento e 1,33 m de diâmetro, com
granulometria do meio filtrante variando de 2,0 a 4,8 cm. Na tabela 3.6 estão os
resultados comparados entre a água bruta (antes da filtração) e a água tratada pela
referia pesquisa.
Tabela 3.6: Resultados da água de chuva tratada com filtro de areia (FONTE: BARCELLOS &
FELIZZATO (2005)
52
No que se refere à manutenção, é indicado um intervalo médio entre lavagens
do meio filtrante de aproximadamente 25 dias, sendo admissível, para algumas
instalações, de 7 até 90 dias. (CAESB, 1976)
Geralmente, quando se requer a água para consumo humano, apenas a
filtragem com areia não é suficiente. A desinfecção é essencial, e filtros com carvão
ativado é o tratamento mais eficiente.
A desinfecção pode ser feita com raio ultravioleta, ozônio e, mais
simplesmente, com soluções de hipoclorito de sódio ou pastilhas de hipoclorito de
cálcio, desde que o residual de cloro se concentre entre 0,5 mg/l e 3,0 mg/l. (ABNT,
2007)
A norma alemã DIN 1989-1:2001-10 (1989) (apud ABNT) indica a floculação,
flotação e separação por membranas como seqüência de etapas eficiente até para
áreas de coleta como pátios com trânsito de veículos (estacionamentos).
Os respectivos métodos devem ser avaliados quanto à sua aplicabilidade em
cada caso específico. Cada sistema deve ser planejado, executado e operado
individualmente, observadas as regras técnicas correspondentes.
3.1.5
Reservatório de armazenamento
O reservatório de armazenamento, também denominado cisterna, pode ser
situado logo após o descarte das primeiras águas ou após um tratamento mais
completo, como a filtração, por exemplo. Dependerá das condições qualitativas da
água captada e requerida para o uso.
Segundo o Texas Guide to Rainwater Harvesting (1997), pode ser designado
como “full-service”, ou seja, tem a função de reter água para suprir toda a demanda
potável e não-potável da edificação ou apenas como suplementar, que seria destinado
a atenuar parte desse consumo.
Geralmente quando são construídos no local, são de alvenaria ou formados por
placas pré-moldadas de concreto e revestidos com argamassa de cimento (Figura
3.10). Quando adquiridos em estabelecimentos comerciais, podem ser fibra de vidro,
polietileno, metálicos, etc.
53
Figura 3.10: Cisternas de Tela e Arame e de Placas de Cimento, muito comuns no Nordeste
Brasileiro. (FONTE: GNADLINGER, 2000)
Muitas empresas têm se especializado neste assunto e já comercializam
reservatórios próprios para água de chuva. A Acqualimp possui cisternas de polietileno
com volumes de 2,8; 5 e 10 mil litros e que podem ser encontrados no mercado com
preços a partir de R$ 1.000,00, R$ 1.800, 00 e R$ 3.900,00, respectivamente (Figura
3.11). São reservatórios projetados com camadas que impedem a passagem de luz, a
ação de raios UV e a proliferação de bactérias. Possuem dispositivos que flexibilizam
o transporte e a sua instalação em locais variados.
Figura 3.11: Reservatórios comerciais de armazenamento de 5000L e 10000L (FONTE: Acqualimp,
2007)
54
No Rio de Janeiro, são facilmente encontrados os reservatórios fabricados em
fibra de vidro, para capacidades de 250, 310, 500, 1.000, 2.000, 3.000, 5.000, 7.000,
10.000, 15.000, 20.000, 25.000 litros, ou em polietileno, para capacidades de 310,
500, 1.000 e 5.000 litros (WERNECK, 2005).
Na Tabela 3.7 podem ser vistos os preços de diferentes reservatórios
comercializados.
Tabela 3.7:Custos de reservatórios comerciais para tipos de materiais e volumes pesquisados no
ano de 2005 (FONTE: WERNECK, 2005)
Capacidade do
reservatório (Litros)
250
310
500
1000
2000
3000
5000
7000
10000
15000
20000
25000
Valores para cada tipo de material e volume (R$)
Fibra de Vidro
89,90
100,00
160,00
225,00
389,00
549,00
904,00
1350,00
1746,00
3120,00
3760,00
4590,00
Polietileno
79,00
110,00
210,00
1250,00
-
Aço
472,82
644,64
1052,05
1650,63
4750,77
-
Um dos fatores que estão intimamente ligados à escolha da cisterna ideal para
cada caso é a disponibilidade de área para sua instalação. Como em terrenos em
áreas urbanas é perceptível a redução de espaço livre, são comuns instalações
enterradas, semi-enterradas ou até mesmo já alocadas na parte superior das
edificações evitando assim a necessidade de se instalar a bomba de recalque. O
aconselhável é que os reservatórios de água de chuva estejam acessíveis à operação
e à manutenção.
Pequenas precauções hidráulicas devem ser tomadas para evitar a
contaminação ou proporcionar adução para o consumo da água em melhores
condições. A Figura 3.12 seguinte cita 2 dispositivos comerciais, locais de instalação
no reservatório e suas funções.
55
Dispositivo Hidráulico
Local de instalação
Função
Evitar que a água entre no
Saída
reservatório pela superfície
Entrada
e movimente o material
Fundo do reservatório de
sedimentado no fundo. O
acumulação
diâmetro se expande da
entrada para a saída (para
cima) para reduzir a
pressão da água.
Amortecedor (Freio d'água)
Retirar partículas muito
finas, pólen de flores e
substâncias oleosas que
ficam no espelho d’água.
Altura da lâmina d’água
máxima projetada no
reservatório
Servir como barreira ao
acesso de animais
pequenos e reduzir a
entrada de possíveis
odores do lado externo.
Trabalhar como extravasor
Sifão de limpeza do espelho d'água
(ladrão).
Figura 3.12: Dispositivos hidráulicos disponíveis para reservatórios de acumulação (FONTE:
Revista Téchne, 2007)
Geralmente, na parte superior do reservatório, a água contém menos partículas
suspensas. Valores de turbidez de 1,2 UNT e de 2,4 UNT e de SST de 13,9 mg/l e de
35,6 mg/l na parte superior e inferior do reservatório, respectivamente, foram
determinados. (PROSAB, 2006).
Isto indica que a sucção da água que se encontra logo abaixo da superfície é a
mais indicada, pois tende a reduzir o desgaste e o consumo de energia pela bomba
com a passagem de materiais suspensos pelo equipamento.
3.2. Dimensionamento do reservatório de armazenamento
O dimensionamento do reservatório de armazenamento contempla aspectos
essenciais para a viabilidade de todo e qualquer sistema. Observando que grande
parte dos componentes já existe (telhados, calhas e condutores verticais), a decisão
pelo melhor volume e material do reservatório afeta diretamente a viabilidade
56
econômico-financeira do projeto. Afinal de contas, quanto maior o volume, maior
demanda poderá ser atendida e em contrapartida, maior será o custo de implantação.
TOMAZ (2003) afirma que o volume da cisterna seja tal que extravase de 2 a 3
vezes ao ano para limpeza do espelho d’água, por exemplo. Porém, tudo dependerá
dos critérios e objetivos estabelecidos pelo usuário e/ou pelo projetista.
Há uma gama de opções de dimensionamento:
6
para atendimento da demanda total da edificação
6
para atendimento parcial da demanda da edificação e conseqüente
amortecimento no consumo final total;
6
para conciliar as dimensões com a área disponível para instalação ou
construção;
6
3.2.1
para satisfazer às despesas financeiras limitadas pelo usuário, etc.
Modelos de dimensionamento de reservatórios
Alguns métodos podem ser adotados para se dimensionar reservatórios de
água de chuva. Os parâmetros comuns entre eles são: a série histórica de chuvas na
região do projeto, a demanda de água pretendida para os usos e a área de captação
disponível.
Os modelos matemáticos utilizados para sistemas de água de chuva,
geralmente, são adaptados de modelos já conhecidos para grandes reservatórios,
como de aproveitamento hidrelétrico e abastecimento público.
Abaixo serão descritos brevemente as metodologias mais usadas para este
fim.
Método de Rippl
Este método é muito utilizado em regularização de vazões em reservatórios,
baseando-se em um diagrama de massas do sistema. É analisada a curva “Volume
acumulado x Tempo” com a demanda requerida, observando a capacidade de
reservação que garanta uma vazão constante durante o período mais crítico de
estiagem.
O método de Rippl pode ser gráfico ou analítico. O Gráfico analisa o diagrama
de massas com o traçado da reta de consumo acumulado, conforme mostra a Figura
3.13. O Analítico é, geralmente, baseado na equação de balanço hídrico de
57
reservatório que inclui as diferenças acumuladas entre a vazão afluente e a demanda
no período considerado.
Volume
Volume do Reservatório
Reta
Consumo acumulado
Tempo
Figura 3.13: Método Gráfico de Rippl
No caso de sistemas de aproveitamento de água de chuva, a vazão afluente
referida é o volume precipitado sobre a área de captação.
Método Interativo
O método interativo, como diz o nome, permite a variação de volume de
reservatórios até que se encontre o mais conveniente para o projeto. É uma
metodologia semelhante ao método de Rippl ao utilizar a equação de balanço hídrico.
Porém, neste caso o volume do reservatório é um dos dados de entrada da
planilha de cálculo, possibilitando alterá-lo até que se atenda às necessidades do
projetista, ou do usuário, avaliando os resultados de eficiência e atendimento à
demanda.
Simulação de Monte Carlo
É um modelo estocástico que trabalha com simulações estatísticas de
diferentes parâmetros. No caso de se dimensionar reservatórios para o uso de água
pluviais, o parâmetro geralmente manuseado é a precipitação.
TOMAZ (2003) estabelece três fases ao praticar este método:
6
Fase 1: Determinar os dados de entrada, como séries histórica e
sintéticas de precipitações;
58
6
Fase 2: Calcular os dados de saída, através de um modelo de
simulação, como por exemplo, Rippl;
6
Fase 3: Avaliar os dados de saída, geralmente por um gráfico
“Probabilidade de ocorrência da série sintética x Volume do
reservatório”.
Vh
Modelo
Estocástico
Série Sintética 1
Série Sintética 2
Série Sintética 3
Figura 3.14: Método Monte Carlo
3.2.2
Modelo de Simulação
Série histórica
V1
V2
V3
.
.
.
Construção do Gráfico Probabilidade x Volume do Reservatório
A representação destas fases pode ser vista na figura 3.14.
Consumo de água
A quantidade de água consumida em uma edificação varia em função de
alguns fatores que abordam diferentes aspectos.
Fatores como localização da
edificação, consumo em determinado período do ano, eficiência de aparelhos
hidráulicos e valores culturais, como o grau individual de conscientização sobre o valor
da água.
59
Diversos estudos apontam o consumo de água per capita em diferentes partes
do Brasil e do mundo. A Tabela 3.8 mostra alguns destes valores.
Tabela 3.8: Consumo médio de água per capita em alguns países (FONTE: Site Planeta Orgânico,
2007)
País
Escócia
Estados Unidos/Canadá
Inglaterra
Suíça
Austrália
Alemanha (1990)
Alemanha (1998)
Consumo de água per capita
410 litros/hab.dia
300 litros/hab.dia
141 litros/hab.dia
159 litros/hab.dia
270 litros/hab.dia
145 litros/hab.dia
127 litros/hab.dia
Segundo o SNIS, Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento
(Ministério das Cidades), enquanto o consumo médio per capita de água no país, em
2004, foi de 142,7 l/hab.dia, no ano anterior (2003) o mesmo indicador foi de 148,7
l/hab.dia.
O Estado do Rio de Janeiro foi o que apresentou o maior consumo médio per
capita de água em 2002: 216 litros por dia. O valor é quase três vezes o do Estado de
Pernambuco, que menos consumiu, cerca de 84 litros/hab.dia (BERNARDES &
SOARES, 2004).
3.2.2.1 Consumo de água não potável
A estimativa para a demanda não potável é dividida em interna e externa à
edificação. As tabelas 3.9 e 3.10 informam os valores obtidos por esta pesquisa.
Tabela 3.9: Demandas internas de água não potável (Adaptado de Tomaz, 2003 e PROSAB, 2006)
Uso da água
Faixa de valores
Freqüência do uso
Bacia Sanitária
6- 18 l/descarga
5 descargas/hab/dia
Perdas por vazamento em
9%
bacia sanitária
Banho
113 – 189 l/banho
1 banho/hab/dia
Máquina de lavar roupas
108 – 189 l/ciclo
0,2 carga/hab/dia
Tabela 3.10: Demandas externas de água não potável (Adaptado de Tomaz, 2003)
Uso da água
Faixa de valores
Freqüência do uso
Rega de gramado ou
2
2 l/dia/m
8 - 12 Regas/mês
jardim
Lavagem de veículos
80 – 150 l/lavagem/carro
1 - 4 Lavagens/mês
Manutenção de piscina
3 l/dia/m2
8 Vezes/mês
Mangueira de jardim
50 l/dia
20 Vezes/mês
60
Como comentado anteriormente, esses são valores médios e cada caso
particular pode requerer adoção de novos valores condizentes com a situação.
Na Figura 3.15, é estabelecida a porcentagem demandada por cada aparelho
hidro-sanitário no interior de uma residência.
CONSUMO DE ÁGUA POR APARELHOS HIDRO-SANITÁRIOS EM UMA
EDIFICAÇÃO ( EM %)
Bacia sanitária
6
28
Máq. de lavar roupas
17
Banho
Lavatório
Pia de cozinha
Máq. Lava-louças
9
Tanque
5
29
6
Figura 3.15: Demanda de água de aparelhos hidro-sanitários (FONTE: Adaptado de PROSAB,
2006)
Como se pode observar, a descarga sanitária e o chuveiro são os usos
internos que mais demandam água. Sendo que em países como EUA, Suíça e
Colômbia, só os sanitários chegam a utilizar 40% de toda água consumida em uma
residência (SABESP, 2004 apud OLIVEIRA, 2005).
3.3. Custos e benefícios de um sistema de aproveitamento de água de chuva
Atualmente, embora seja vista como alternativa de cunho ambiental, é
importante que se discuta sobre a atratividade econômica de um empreendimento
dessa natureza.
De uma forma geral, a análise econômica se baseia na determinação do
período de retorno do investimento (Payback), ou seja, no tempo que se leva para
recuperar o investimento total feito para concretização do empreendimento.
Esse investimento engloba os custos com implantação (material e mão-deobra), gastos com operação e manutenção do sistema. Como despesas de operação e
manutenção, pode-se entender o consumo de energia elétrica para funcionamento de
bombas de recalque, por exemplo.
61
Ainda no campo econômico, inserem-se também nos cálculos, os benefícios
com a economia de água potável que seria consumida na edificação.
A Tabela 3.11 reúne diferentes trabalhos que estimaram custos e benefícios de
sistemas de aproveitamento de água de chuva no Brasil.
Tabela 3.11: Custos e Tempo de Retorno estimado em algumas pesquisas no Brasil
Custos
Taxa
Área de Vol.do
Economia
Demanda
de Payback (
Op.
e
Captação Res.
FONTE
Ág.Potável
Implant.
3
Juros
Anos)
Manut.
m /mês
2
3
(R$/ano)
(R$)
(m )
(m )
(%)
(R$/ano)
PROSAB
(2006)
SOUZA
(2006)
OLIVEIRA
(2005)
WERNECK
(2005)
4,9
100
5
2100,00
100,00
339,00
10
8,75
60,2
1260
15
6045,00
203,76
5510,00
-
13,6
6,1
204
5
2530,00
4,73
117,00
1
25,0
1099,0*
1285
44
35296,00
-
3603,19
1
19,0
MAY(2004)
18,0
450
10
2968,00
500,00
1590,00
10
4,0
GONÇALVES
(2004)
13,3**
1386
70,0
45181,00
-
12000,00 1,25***
13,0
* Valor Total Anual
** Demanda Média Diária
*** % a.m
MAY (2004) encontrou o menor número de anos para que se tenha um retorno
do investimento de R$ 3 mil aplicado em um reservatório com 10m3: 4 anos.
OLIVEIRA (2005), para metade deste volume e aproximadamente o mesmo custo de
implantação, determinou um período de retorno de 25 anos. Ou seja, este último,
quase o dobro do Payback estimado por GONÇALVES (2004) que estudou um
reservatório de 70m3, porém com área de captação muito superior aos 204 m2
anterior.
Como se pode perceber, é pouco razoável tentar estabelecer uma relação
entre os diferentes estudos citados. Um dos motivos é que são contabilizados gastos
com diferentes materiais, principalmente de reservatórios de armazenamento. E estes,
como citado anteriormente, são os que têm maior peso no orçamento desses
sistemas.
Por outro lado, quanto maior o valor da demanda, maior a tendência de
economia de água potável. Assim, o aproveitamento da água de chuva pode se tornar
mais atrativo para grandes consumidores, como usos para lavagem de carros em
postos de gasolina, por exemplo.
62
4. METODOLOGIA DE PESQUISA E ESTUDO DE CASO: A CIDADE DO RIO
DE JANEIRO
4.1. Caracterização da qualidade da água atmosférica
A pesquisa desenvolvida nesta dissertação caminhou em duas direções
paralelas: a coleta de água da chuva diretamente da atmosfera em alguns bairros e a
caracterização da qualidade da água de chuva ao longo do sistema de
aproveitamento. Neste item serão descritas a coleta e a avaliação da qualidade da
água atmosférica.
Com o objetivo de se ter um valor representativo da qualidade da água de
precipitação livre na cidade do Rio de Janeiro e de relacioná-la com a qualidade do ar,
alguns bairros foram selecionados como pontos estratégicos. Na escolha desses,
foram levados em consideração dois aspectos: primeiro, o interesse em se obter
pontos
geográficos
de
forma
que
fosse
possível
representar
bairros
com
características diferentes, sejam elas naturais ou urbanísticas; e segundo, escolher
locais onde houvesse presença de operadores para que a coleta das amostras fosse
sempre possível na ocorrência de precipitações.
Os bairros selecionados para análise laboratorial foram bairros da Zona Oeste
(Bangu e Jacarepaguá), Zona Norte (Ilha do Fundão, Irajá, Tijuca e São Cristóvão) e
Zona Sul (Gávea).
As amostras foram analisadas no laboratório de Engenharia do Meio Ambiente
(LEMA), pertencente à Escola Politécnica. O LEMA mantém um trabalho integrado às
pesquisas de Mestrado e Doutorado e conta com uma equipe composta por
profissionais técnicos de diversas áreas.
As amostras foram recebidas em três dias da semana: segundas, terças e
quartas-feiras, com algumas exceções, e as análises foram processadas segundo o
que preconiza o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater
(1998).
Nesta atividade o cuidado maior era a não contaminação do recipiente
responsável pela captação da chuva atmosférica. Sendo assim, foram utilizadas
bacias plásticas devidamente esterilizadas.
Para a preparação do material houve a limpeza inicial com água e sabão,
depois era despejada água fervente por alguns minutos no seu interior e o
recobrimento com filme PVC.
63
O período de amostragem foi de Agosto/2006 a Maio/2007.
A escolha dos parâmetros para estudo baseou-se nos mais utilizados na
bibliografia e que pudessem expor a condição bacteriológica e estética da água de
chuva.
6
Parâmetros Físicos – Cor, Turbidez, Sólidos Suspensos Totais (SST) e
Sólidos Suspensos Voláteis (SSV).
6
Parâmetros Químicos – Dureza, Cloretos, Ferro, Amônia (NH4), Nitrito,
pH, Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Demanda Bioquímica de
Oxigênio (DBO5).
6
Parâmetros
Bacteriológicos
–
Coliformes
totais
e
Coliformes
termotolerantes.
É importante ressaltar que parâmetros que indicam a presença de metais
pesados, como chumbo e zinco, não foram avaliados nesta pesquisa. Porém, essa
avaliação é recomendada, uma vez que esses micropoluentes inorgânicos, em
determinadas concentrações, oferecem risco à saúde humana e animal, podendo
produzir efeitos tóxicos apenas pelo contato cutâneo.
4.2. Caracterização da qualidade da água no sistema de aproveitamento no
aparato experimental
A avaliação da qualidade da água de chuva ao longo do sistema de
aproveitamento se desenvolveu no Centro Experimental de Tratamento de Esgotos
(CETE), localizado na Ilha do Fundão, campus da UFRJ. Sua instalação se encontra a
cerca de 500 metros da Baía de Guanabara, ao lado de 3 (três) importantes vias
expressas da cidade: Linhas Amarela e Vermelha e Avenida Brasil (Figura 4.1).
64
Linha
Vermelha
Linha
Amarela
Av. Brasil
Figura 4.1: Localização do Centro Experimental de Tratamento de Esgotos e a proximidade com
vias expressas (Fonte: Google Earth, 2007)
O sistema de aproveitamento de água de chuva montado no CETE é pioneiro
na Universidade Federal do Rio de Janeiro, uma vez que abrange diversas etapas do
procedimento de captação e tratamento da água de chuva.
O aparato experimental compreendeu o uso de telhados como superfície de
coleta, descarte da água de limpeza do telhado (reservatório de descarte) e do
gradeamento seguido de um reservatório – a cisterna.
Após a cisterna, duas outras instalações foram operadas paralelamente: um
filtro de areia ascendente - seguido de um reservatório de armazenamento
(Reservatório Pós-Filtração) - e uma coluna de filtro de areia experimental. A Figura
4.2 esquematiza o sistema descrito acima, o qual é classificado como de derivação ou
auto-limpante, segundo HERRMANN & SCHMIDA (1999).
65
Figura 4.2: Esquema do Sistema Experimental de Aproveitamento de Água de Chuva montado no CETE/UFRJ
66
As superfícies de coleta de água de chuva são os dois telhados do CETE. Um
telhado metálico e outro telhado ecológico composto por fibras orgânicas, betume e
resina à prova de raios. A soma das áreas dos telhados é de aproximadamente 93 m2
(Figura 4.3).
Figura 4.3: Telhados metálico e ecológico utilizados na pesquisa
A água coletada é escoada através de calhas semi-circulares e em seguida é
direcionada por condutores horizontais e verticais para um terminal, ambos de PVC e
com diâmetro de 125mm.
Do terminal, uma saída de água segue para o reservatório de descarte e para a
cisterna. A conexão em T, instalada na parte superior do dispositivo de descarte,
produz um fecho hídrico e desvia a água para a cisterna automaticamente.
Da cisterna, a água da chuva é direcionada para duas diferentes estruturas de
tratamento: um filtro de areia ascendente, que está diretamente conectado a ela, e
uma coluna de filtro de areia experimental, que não está conectada ao sistema, mas
que recebe o afluente através de uma bomba peristáltica. Esse último foi instalado
com intuito de pesquisar duas alturas diferentes do meio filtrante.
A opção por se utilizar o tratamento com filtro de areia após o descarte das
primeiras águas e da cisterna foi tomada com bases em estudos que concluem que as
primeiras águas de lavagem do telhado são de difícil tratamento e que a cisterna age
como um tanque de sedimentação, facilitando o tratamento posterior com filtro de
areia.
A Figura 4.4 permite uma visualização geral das descrições acima.
67
Calhas e condutores
Reservatório e
registro de descarte
Tela e gradeamento
Cisterna
Filtro ascendente
de areia
Figura 4.4: Visualização das ligações entre os componentes do aparato experimental
A reservação da água tratada pelo filtro ascendente de areia é feita em caixa
d’água de fibrocimento de 250 l.
4.2.1. Condições operacionais e metodologia de coleta do aparato
experimental
O sistema experimental de aproveitamento de água de chuva sofreu diversas
modificações até que se obtivesse a configuração final. A aquisição do material e
estruturas para a sua construção se iniciou em Julho de 2006. Em Novembro do
68
mesmo ano já era possível iniciar a operação; porém, a operação com a concepção
utilizada na pesquisa só foi iniciada em Janeiro de 2007.
A pesquisa se baseou na coleta em diferentes pontos do sistema para
caracterização da água de chuva ao longo do caminho no aparato. Foram coletadas
amostras da água da chuva após a passagem pela área de captação (reservatório de
descarte), no reservatório receptor, durante o tratamento com filtros de areia e no
reservatório de armazenamento pós-filtração.
Todas as amostras foram coletadas manualmente e em frascos esterilizados
com volume de 1 litro cada. Em seguida, foram refrigeradas e encaminhadas ao
laboratório dentro do prazo de 24h após a coleta.
Os parâmetros adotados foram os mesmos para a etapa de caracterização da
chuva atmosférica, com inclusão da alcalinidade.
Como a pesquisa teve influência de condições naturais, o planejamento das
coletas esteve predisposto a alterações. Tentou-se manter uma freqüência semanal de
coletas em todas as etapas, porém nem sempre foi possível devido à ausência de
precipitações.
Na seqüência são descritas as condições operacionais discriminadas de cada
componente do sistema e a metodologia de coleta aplicada a cada um desses.
Reservatório (Dispositivo) de Descarte
O reservatório de eliminação das primeiras águas foi dimensionado para que
se descartasse o primeiro milímetro (1 mm) da precipitação. Esse valor foi adotado por
ser o mesmo utilizado como objeto de estudo pelo PROSAB em algumas de suas
experiências. Como a área total de coleta dos dois telhados é de 93m2, o volume
calculado é dado por 93 litros, já convertidos da unidade métrica para volumétrica.
O material usado foi um tonel de polietileno cortado na altura que fornecesse o
volume desejado. Como o volume de 93 l é um número fracionado, arredondou-se
para 100 l. Por fim, selou-se com uma tampa de forma a não haver vazamento durante
a operação.
Após atingir a capacidade máxima do reservatório de descarte, a amostra era
coletada através de um registro acoplado na parte inferior do dispositivo e o restante
era descartado. Esse procedimento era realizado a cada evento chuvoso (Figura 4.5).
69
Figura 4.5: Reservatório de descarte em operação
Cisterna
Como cisterna, foi reaproveitada uma estrutura pré-existente no CETE.
Antes de chegar à cisterna, a água desviada do reservatório de descarte passa
por uma tela instalada no condutor vertical e, logo em seguida, por um gradeamento.
Essa tela era limpa após cada ocorrência de precipitação. As grades tiveram como
função prioritária evitar que animais pequenos, como roedores, por exemplo,
entrassem na cisterna (Figuras 4.6 e 4.7).
Entrada
Saída
Figura 4.6: Estrutura utilizada como cisterna no aparato experimental.
70
0,60 m
Entrada
Saída
0,70 m
0,55 m
0,25 m
0,20 m
Figura 4.7: Esquema com as dimensões da cisterna circular com capacidade de 2,1m3
Como o objetivo era a avaliação da qualidade da água de cada evento chuvoso
isoladamente, era necessário estar com a cisterna vazia para receber uma possível
chuva. Sendo assim, o armazenamento da água presente na cisterna era feito em um
reservatório auxiliar (Figura 4.8), liberando a cisterna para a próxima precipitação.
O uso de um reservatório auxiliar, também no sistema já funcionando em
condições normais de operação, em uma residência, por exemplo, habilita o sistema a
também atuar no controle de cheias de uma área urbana, por permitir manter a
cisterna sempre vazia para a próxima precipitação. Essa pode ser considerada outra
importante função do sistema.
Figura 4.8: Reservatório auxiliar para armazenamento da água de chuva da cisterna
71
A qualidade da água foi caracterizada através de coletas pontuais na superfície
do reservatório. Uma amostra era recolhida no dia ou no dia posterior mais próximo da
precipitação, denominado assim de Dia 0. E outra amostra era coletada após 7 dias de
armazenamento (reservatório auxiliar), sendo chamada de Dia 7.
Nas amostras do Dia 0, era feita a mistura da água do fundo do reservatório
com a da superfície com uma haste de PVC, inicialmente esterilizada, para se obter
uma amostra a mais homogênea possível. Essa metodologia foi adotada para tentar
se coletar uma amostra representativa da água recém precipitada.
Coluna de filtro de areia experimental
Esse componente da pesquisa foi instalado para possibilitar a comparação
entre diferentes alturas de filtração para um mesmo meio filtrante (Figuras 4.9). As
escolhas da areia como meio filtrante e da granulometria a ser adotada se basearam
na NBR 13.969/97 (Tanques Sépticos - Unidades de Tratamento Complementar e
Disposição Final dos Efluentes Líquidos - Projeto, Construção e Operação) e na
bibliografia sobre tratamento de água, como as pesquisas realizadas pelo PROSAB
(2006) e VALLE et al. (2005).
Operação de bombeamento da água da cisterna
para a coluna de filtro de areia experimental
Antes da vedação contra incidência de luz solar
Figura 4.9: Coluna de filtro de areia experimental
72
A Figura 4.10 explicita as dimensões da coluna experimental. O detalhe ao
lado dessa figura mostra um artifício utilizado na saída de um dos pontos de coleta.
Foram dispostas camadas de diferentes granulometrias, da menor para maior, para
evitar a perda de areia e conseqüente alteração no resultado e/ou entupimento do
coletor.
0,30 m
0,40 m
Coluna
d’água
Brita 2
Areia
D10 =1,4mm
Areia
D10 =0,48mm
0,60 m
Areia
0,30 m
0,40 m
Brita 2
0,10 m
Brita 4
Figura 4.10: Características da coluna experimental de filtro de areia
A composição granulométrica foi determinada no Laboratório de Materiais de
Construção (UFRJ) após passagem por peneiras da Série de Tyler. Com auxílio do
programa CurveExpert 1.3, foi traçada a respectiva curva granulométrica e fornecidos
os valores do diâmetro efetivo (D10), e do Coeficiente de Uniformidade (U)(Figura
4.11).
73
Características da Coluna Experimental de Filtro de Areia
D10 = 0,48 mm
U = 1,33393
Massa específica = 2,617 g/cm3, sendo U = D60/D10
Porosidade = 0
Figura 4.11: Curva granulométrica da areia utilizada para o tratamento da água de chuva
A determinação das alturas de filtração foi baseada na boa prática da utilização
de filtros lentos e na própria literatura sobre o assunto. Geralmente, os filtros lentos
simples possuem altura em torno de 1,0 m, desta forma, foram adotadas a altura
máxima de 0,90 m da coluna filtrante e a altura de 0,60 m, essa com o objetivo de
observar o comportamento da filtração com menor profundidade de leito.
Por se tratar de um filtro com operação intermitente, a avaliação de perda de
carga não seria pertinente. Desta forma, a altura de 40 cm que se tinha disponível
para ser utilizada como coluna d’água era suficiente para os objetivos avaliados nesta
pesquisa.
A água da cisterna foi fornecida à coluna com o auxílio de uma bomba
peristáltica com vazão de 2,631 ml/s. A taxa de aplicação utilizada na pesquisa foi de
3,2 m3/m2/dia, conforme indicado para filtro lento de tratamento de água (2,5 a 10
m3/m2/dia) (CETESB, 1976).
A área externa da coluna experimental foi revestida de modo a impedir a
passagem de luz para o interior, evitando, assim, o crescimento de algas.
No início da operação, foi feita a desinfecção do meio filtrante com hipoclorito
de sódio a 2,5% e houve lavagem da areia com água limpa após cada experimento
realizado.
74
Foram coletadas amostras de efluentes referentes às alturas de 60 e 90 cm de
passagem pelo meio-filtrante, a cada experimento (evento chuvoso) (Figura 4.12). O
afluente foi considerado como o mesmo coletado na cisterna, ou seja, antes de entrar
na coluna.
Altura de 60 cm
Altura de 90 cm
Figura 4.12: Alturas de coletas no meio-filtrante
Filtro de areia ascendente e reservatório pós-filtração
Com o intuito de aproveitar as instalações pré-existentes na UFRJ, decidiu-se
montar outra unidade de tratamento através de filtração de areia. Com isso, seria
possível comparar as eficiências de filtros descendente e ascendente, e indicar qual o
mais apropriado para tratamento da qualidade da água de chuva.
A profundidade da camada suporte foi adotada tomando como referência a
NBR 13.969/97. Como a estrutura utilizada como filtro já existia, tendo dimensões
fixas, a profundidade restante da estrutura, após colocação da brita, foi preenchida
com a camada de leito filtrante (Figura 4.13).
75
Saída
0,05 m
Areia
0,45 m
Britas 2 e 4
0,15 m
Distribuidores
Entrada
Figura 4.13: Características do filtro ascendente areia
A ligação desta estrutura com a cisterna é feita por uma tubulação de PVC e as
características da areia são as mesmas da utilizada na coluna experimental (Figura
4.14).
Assim como na coluna experimental, antes de ocorrer a primeira operação,
também houve desinfecção do meio-filtrante com hipoclorito de sódio a 2,5% e
lavagem da areia após experimentos.
As coletas eram realizadas no reservatório de fibrocimento localizado após o
filtro. O procedimento era feito logo após a chuva, representando o efluente do filtro e,
no mesmo local, após 7 dias de armazenamento (Dia 7).
76
Ligação entre a cisterna e filtro ascendente de areia
Figura 4.14: Instalações do filtro ascendente de areia
4.3. Dimensionamento do reservatório de acumulação para usos não-potáveis
em uma residência
Para este estudo de caso, admitiu-se uma residência unifamiliar de classe
média, localizada no bairro da Ilha do Governador, município do Rio de Janeiro.
A Tabela 4.1, a seguir, resume os dados utilizados no dimensionamento.
77
Tabela 4.1: Características da residência do estudo de caso
4
Habitantes
1
Bacia sanitária
10 m2
1
100 m2
0,8
Área de jardim
Automóveis
Área de captação
Coeficiente de Runnof
A escolha desse local se deu pelo fato de se tentar, ao máximo, aproximar a
realidade qualitativa e quantitativa da implantação de um sistema de aproveitamento
de água de chuva com as condições práticas do experimento. Como a estação
pluviométrica mais próxima da Ilha do Fundão (local de pesquisa) era a da Ilha do
Governador, esta foi utilizada como referência.
4.3.1. Determinação do regime de chuvas
Conforme mencionado no início do capítulo, o município do Rio de Janeiro
apresenta diversidades naturais, inclusive no que se refere ao volume de
precipitações. MAIA (2005) citou que as áreas litorâneas apresentam clima tropical
chuvoso com pequena estação seca, apenas um ou dois meses com precipitação
inferior a 60 mm. Os bairros situados na base do Maciço da Tijuca (Laranjeiras,
Botafogo, Humaitá, Jardim Botânico, Gávea, etc) apresentam clima tropical chuvoso
na maior parte do tempo, uma vez que são influenciados por formações de nuvens e
precipitações de caráter orográfico. Bairros localizados mais para o interior, como
Méier, Irajá e Cascadura, apresentam estação seca no inverno de até quatro meses.
Já bairros como Tijuca, Grajaú e Andaraí, a pluviosidade é pouco mais elevada devido
à proximidade com a encosta do maciço.
Considerando essa peculiaridade, para o dimensionamento da cisterna foi
utilizado um histórico referente a 9 anos de chuva, de 1997 a 2006. Os dados
pluviométricos manuseados foram mensais e diários, sendo que os valores das
precipitações mensais médias foram utilizados na estimativa do volume da cisterna e
aqueles da série histórica diária para análise da simulação do reservatório calculado.
Os registros das alturas de precipitações estão disponíveis no site do Alerta
Rio, da Geo-Rio, vinculado à Prefeitura do Rio de Janeiro, e estão discriminados por
bairros (Tabela 4.2).
78
Tabela 4.2: Precipitações médias mensais entre os anos de 1997 a 2006 para o bairro da
Governador (Fonte: GEO-RIO)
Ano
Jan
Fev Mar Abr
Mai
Jun
Jul
Ago Set
Out Nov
9,9
36,5 45,2 88,0 70,6
1997 262,4 26,6 87,0 24,4 51,1 23,9
1998 245,4 279,2 101,2 70,5 119,5 43,2 35,3 24,6 60,8 129,7 90,1
2,2
8,1
96,3 40,1 110,4
1999 225,5 161,1 112,6 28,4 39,2 59,9
5,2
54,5 47,1 97,4 39,2 165,8
2000 220,2 175,6 132,8 39,2 14,3
3,6
24,4 54,4 109,6
2001 34,0 63,8 206,2 15,8 68,4 18,6 66,2
2002 137,6 144,6 58,8 10,2 107,6 37,2 23,0 23,8 71,8 23,4 117,8
7,4 147,4 72,4 46,8
3,6
9,6 149,0 43,8 161,8 263,4
2003 319,4
2004 187,4 192,6 66,0 124,0 58,4 29,8 87,6 17,4 12,4 60,0 146,4
5,4
49,6 42,0 151,6
2005 265,8 88,6 112,8 116,6 51,8 30,0 67,6
295,4
110,0
38,6
99,0
50,2
19,6
22,8
34,0
89,6
96,8 115,6
2006
Ilha do
Dez
119,2
227,7
104,7
116,2
324,4
182,6
68,0
132,2
150,6
95,4
Segundo TOMAZ (2003), a precipitação média não oferece uma probabilidade
confiável, pois contém uma probabilidade de ocorrência de 40%, aproximadamente.
De modo a atribuir níveis de confiança às séries de precipitação utilizadas, foram
gerados percentis a partir dos dados observados para o local. Estes percentis são
séries sintéticas geradas através de séries históricas com auxílio da função Percentil,
do Microsoft Excel. Uma série sintética de X% significa que as precipitações mensais
poderão ter aqueles valores calculados com uma probabilidade de X%.
Neste trabalho foram geradas séries sintéticas de 40, 50, 75, 85 e 95%,
conforme indicado na Tabela 4.3.
Tabela 4.3: Séries sintéticas de probabilidades calculadas a partir da série histórica
Mês
Prob. 40% Prob. 50% Prob. 75% Prob. 85% Prob. 95%
Jan
252,2
235,5
195,6
155,0
80,6
Fev
151,2
127,3
70,0
39,6
16,0
Mar
112,7
106,9
71,3
61,3
47,7
Abr
71,3
54,9
25,4
18,8
12,7
Mai
54,4
51,5
47,7
41,9
25,5
Jun
29,9
26,9
18,9
9,9
4,3
Jul
43,0
29,2
13,1
9,7
5,5
Ago
28,4
24,2
10,4
6,3
4,4
Set
65,2
55,2
44,2
31,2
17,8
Out
71,2
57,2
40,6
39,5
30,5
Nov
129,2
116,7
109,8
96,9
79,4
Dez
139,6
125,7
107,6
98,7
80,3
Os valores diários foram adaptados das alturas de precipitações que estão
disponíveis em intervalos de 15 em 15 minutos desde Janeiro/1997 até
Dezembro/2006. Estes foram somados com o auxílio de planilhas elaboradas no
Microsoft Excel de modo a fornecer o total precipitado por dia durante todo o período
citado.
79
4.3.2. Metodologia de dimensionamento dos reservatórios
Neste trabalho foram dimensionados e simulados volumes de cisternas por
mais de um método. O objetivo foi o de obter valores comparativos e, com isso,
auxiliar na decisão de qual volume final deveria ser adotado.
4.3.2.1.
Métodos de determinação dos volumes ótimos
Para o cálculo da capacidade do reservatório, foram utilizados os métodos
gráfico e analítico de Rippl. Com isso se pretendia determinar um volume ótimo com o
qual se atenda a toda demanda requerida, regularizando uma dada vazão de chuva,
sem necessidade de suprimento externo de água.
Método Gráfico de Rippl
Para as construções dos gráficos “Vazão de Chuva Acumulada x Consumo
Acumulado”, precisou-se do cálculo da demanda total a ser atendida e do volume de
chuva precipitado captado pelo telhado, em valores mensais.
Baseando-se nas Tabelas 3.8 e 3.9, as demandas não-potáveis foram
estimadas e se encontram na Tabela 4.4.
Tabela 4.4: Demanda total mensal para usos não-potáveis na residência
Valores adotados
Uso requerido
Total/Mês
Litros
Freq. mensal
6
150 (por hab)
3600
Bacia sanitária
20
10
200
Rega de jardim
100
2
200
Lavagem de veículo
Demanda não-potável total (Litros)
4000
Estes valores foram adotados por serem considerados os mais adequados
para o estudo de caso.
Através da Tabela 4.5 é possível calcular o volume de chuva e o consumo
acumulado ao longo dos meses.
80
Tabela 4.5: Planilha utilizada para auxiliar o dimensionamento pelo método gráfico de Rippl.
Série sintética
Vol. chuva (Qt)
Vol. acum. de chuva Consumo acumulado
Meses
(m3)
(m3)
(P=X%)
(AcaptaçãoxCxP)
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
A série sintética a ser utilizada já foi calculada anteriormente e se encontra na
Tabela 4.3. O volume de chuva (Qt) é calculado conforme a Equação 4.1:
Qt = Acaptação x C x P
Equação 4.1
Na qual: Acaptação é a área de captação do telhado;
C é o Coeficiente de Runoff, adotado como 0,8; e
P é a precipitação da série sintética para o período de tempo considerado.
Com a Tabela 4.5 preenchida foram plotados os gráficos para cada série
sintética e estimados manualmente os volumes dos reservatórios.
Método Analítico de Rippl
Neste caso, os reservatórios foram dimensionados através da adaptação da
planilha de Dimensionamento do Reservatório de Água de Chuva fornecida por MAY
(2004).
Sendo assim, à Tabela 4.5 são adicionadas três colunas: “volume de chuva
(Qt) – demanda”, “volume do reservatório” e “volume do reservatório (acumulado)”,
conforme mostra a Tabela 4.6 a seguir.
81
Tabela 4.6: Planilha utilizada para auxiliar o dimensionamento pelo método analítico de Rippl,
complementando a Tabela 4.7.
Vol. chuva(Qt)-demanda Vol. do reservatório Vol. do reservatório
Meses
(m3)
(m3)
(acumulado)
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Volume final do reservatório (m3)
Segundo MAY (2004), a coluna “volume de chuva (Qt) – demanda” é a
diferença entre o volume de água de chuva captado no mês e o consumo mensal.
Na coluna “volume do reservatório”, são repetidos os valores negativos
encontrados na coluna anterior. Caso aqueles tenham sido positivos, as lacunas são
preenchidas com valor nulo.
A coluna “volume acumulado do reservatório” é o volume obtido com o
somatório dessas diferenças negativas (Ibid).
4.3.2.2.
A
seguir
Métodos de simulação dos reservatórios dimensionados
será
detalhada
a
metodologia
aplicada
na
simulação
do
funcionamento dos reservatórios calculados, incluindo a análise de eficiência e
confiabilidade.
Programa Computacional InfoChuva (NÓBREGA et al., 2007)
Desenvolvido para servir como ferramenta computacional de avaliação de
riscos de desabastecimento de sistemas de captação de água de chuva, o InfoChuva
possui metodologia baseada no algoritmo de balanço hídrico de reservatório (cisterna),
que tem como referência o balanço de massa definido pela Equação da Continuidade:
(Equação 4.2)
Vdt = Vdt-1 + Vcap - Vcon,t
82
Na qual: Vdt é o volume disponível no instante t;
Vdt-1 é o volume disponível no instante t-1;
Vcap é o volume captado entre os instantes t-1 e t;
Vcon,t é o volume consumido entre os instantes t-1 e t.
Através de cada simulação são calculados dois índices: de garantia e de
confiabilidade volumétrica. A garantia é a razão entre o número de períodos que não
houve necessidade de suprimento de água e o número de períodos totais
considerados. Segundo TOMAZ (2003), a confiabilidade volumétrica é definida pela
Equação 4.3.
Confiabilidade =
Vol.Chuva(Qt ) − Overflow − Suprimento
Vol.Chuva
(Equação 4.3)
O software é um pacote de aplicações desenvolvido em linguagem de
programação Java. A execução do software é realizada através de linha de comando
no prompt do MS-DOS, ou prompt de comando. É utilizado um executável
denominado “systernas.jar” e mais dois arquivos de entrada (um com os parâmetros e
outro com valores de precipitação), como requisitos básicos para execução da
aplicação.
O InfoChuva utiliza os seguintes parâmetros como dados de entrada:
6
Coordenadas geográficas do local estudado (Latitude e Longitude), em
valores decimais;
6
Área de Captação, em m2;
6
Coeficiente de Escoamento Superficial;
6
Demanda mensal, em m3.
6
Volume do reservatório que se deseja avaliar, em m3;
6
Volumes Inicial e Morto, em %;
6
Área superficial do reservatório em contato com a atmosfera e que
proporciona a evaporação, em m2;
6
E por último, os dados de precipitação mensal, como um arquivo de
entrada específico.
Os parâmetros Área de Captação, Volume do Reservatório e Demanda Mensal
podem ser inseridos por faixas de valores e não como um valor único. Isso possibilita
83
a visualização e a análise de diferentes configurações, através da inter-relação destes
parâmetros, cada um com seus respectivos valores, em uma mesma saída de
resultados.
Na Tabela 4.7, estão os dados de entrada utilizados nesta pesquisa.
Tabela 4.7: Dados de entrada de volume de reservatório e Área de captação utilizados no Software
InfoChuva
Faixas
3
2
Série Sintética (X%)
Vol. Reservatório(m )
Área de Captação (m )
3
3
2
2
Variação: 1m em 1m
Variação: 10m em 10m
35
1a8
40
50
70 a 100
75
1 a 14
85
1 a 8; 12 a 17
95
19 a 24
A área superficial foi considerada nula uma vez que os reservatórios estariam
fechados à exposição do ambiente e assim, ocasionando uma evaporação
desprezível. Assumiu-se um coeficiente de escoamento superficial igual a 0,8.
Os resultados calculados pelo programa fornecem os Volumes Precipitados
Mensais (VC), Volumes Disponíveis para uso (VD) e os índices de Garantia de
atendimento à demanda e de Confiabilidade Volumétrica.
Outros
detalhes
sobre
o
Software
InfoChuva
estão
disponíveis
em
http://eeg.lsd.ufcg.edu.br/twiki-public/bin/view/EEG/Cisternas.
Verificação do Volume do Reservatório de Água de Chuva (MAY, 2004)
De forma simples, este método interativo permite também a simulação de
diversos volumes de reservatórios de armazenamento (cisternas) e a relação entre
Volume, Eficiência e Economia de água potável. Foi utilizada a planilha de verificação
para reservatório de água de chuva fornecida por MAY (2004).
Com o manuseio de dados diários de precipitação, foi possível verificar o
volume de extravasamento e o volume abastecido pela concessionária local a cada
dia.
Uma adaptação feita na planilha citada foi a consideração do volume eliminado
da primeira água, assumido como 1mm. Ao calcular o volume de chuva Qt, a planilha
foi programada para avaliar se, no dia, a lâmina de chuva era maior ou menor que
1mm. De acordo com esta condição, era realizada a seguinte operação:
84
{
P(mm) > 1 → Qt.efet = Qt − VDesc.
(Equação 4.4)
P(mm) ≤ 1 → Qt.efet = 0
Onde: Qt.efet. é o volume disponível de chuva;
VDesc. é o volume de descarte (0,1m3).
Foram determinados os índices de Garantia e de Confiabilidade Volumétrica; e
a economia referente à redução do uso de água potável. A Confiabilidade Volumétrica,
neste caso, por haver o descarte da primeira chuva, considerou-se o Volume
Disponível de Chuva e não o Volume de Chuva (Qt) definido pela Equação 4.1.
Porém, deve-se somar, ao total desta economia, o valor referente à cobrança
de esgoto estipulado pela Concessionária local, geralmente baseada no consumo de
água potável. No caso do Estado do Rio de Janeiro, administrado pela Companhia
Estadual de Águas e Esgotos - CEDAE, a cobrança é o mesmo valor consumido de
água potável.
A planilha elaborada é similar à apresentada a seguir, separadas nas Tabelas
4.8, 4.9 e 4.10, apenas por uma questão didática.
85
Tabela 4.8: Dados de entrada para a planilha de Verificação do Volume do Reservatório de Água de Chuva
3
0,133
Demanda Cte (m )
3
0,1
Volume de Descarte (m )
0,8
Coef.Runnof
2
100
Área de Captação(m )
3
Volume do Reservatório (m )
x
Onde x é o volume dado pelo projetista a ser simulado
Tabela 4.9: Planilha de Verificação do Volume do Reservatório de Água de Chuva
Chuva Diária Volume de chuva Volume Disponível de Chuva Vol.Res. em t-1 Vol.Res. em t
Ano/Mês/Ano
3
3
3
P(mm)
Qt(m3)
Qt.efet(m )
St-1(m )
St (m )
Overflow
3
Ov(m )
Suprimento de água
3
S(m )
01/01/Ano 0
31/12/Ano n
Onde n é o último ano da série histórica considerada
Tabela 4.10: Planilha de cálculo da Economia de Água Potável
Total
Volume Disponível de Chuva
Qt.efet
Overflow
Ov
Suprimento de água
S
ΣQt.efet
ΣOv
ΣS
Economia de água potável
Consumo Efetivo de Água de Chuva
Consumo Efetivo de Água Potável
Volume Total Consumido
Economia
Unidade
ΣQt.efet - ΣOv
ΣS
ΣQt.efet - ΣOv + ΣS
(ΣQt.efet - ΣOv)/(ΣQt.efet - ΣOv + ΣS)
(ΣQt.efet - ΣOv) x Tarifa Água Potável x 2
86
m3
m3
m3
%
R$/Ano
4.3.3. Análise econômica: Custos e Benefícios
Foram
levantados
custos
de
implantação,
como
reservatórios
de
armazenamento e de distribuição, bomba de recalque e mão-de-obra, consultando os
preços de mercado atualmente aplicados aos equipamentos e serviços.
Os critérios para a escolha do material dos reservatórios foram a facilidade de
implantação, respectivo tempo de vida útil e o custo atual no mercado.
MENTZINGEN (2006) projetou uma bomba de recalque para atender a uma
altura manométrica referente à uma residência de 2 pavimentos. As mesmas
especificações foram adotadas neste trabalho admitindo-se as mesmas condições
operacionais.
Com custos de operação e manutenção, foram consideradas apenas as
despesas anuais com energia elétrica ocasionada pelo uso da motobomba, uma vez
que estas são as mais significativas.
Para a estimativa do consumo de energia elétrica, foram adquiridas as
especificações da bomba adotada e a tarifa cobrada pela Light Serviços de
Eletricidade S.A, concessionária responsável pela administração da energia no
município do Rio de Janeiro.
A tarifa mensal de água potável utilizada nos cálculos se baseou nos valores
estabelecidos pela CEDAE.
Adotou-se a equação do Método Período de Retorno do Investimento
(Payback) para avaliar se o investimento feito no sistema de aproveitamento da água
de chuva seria pago dentro de um tempo de vida útil de 20 anos.
87
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Este capítulo mostra os resultados de qualidade de água nos diversos pontos
estabelecidos no sistema experimental construído no âmbito desta dissertação e,
também, os resultados do dimensionamento do reservatório e seus benefícios. Alguns
dados foram descartados devido a erros ou imprevistos experimentais.
Grande parte dos parâmetros foi comparada com os limites fornecidos pela
NBR 15527/2007, que baliza o uso da água de chuva para fins não-potáveis em meio
urbano. Em termos de comparação das concentrações de coliformes termotolerantes e
DBO, adotaram-se as diretrizes do PROSAB (FLORÊNCIO et al., 2006) para reúso
urbanos de esgotos sanitários. Adotaram-se também, em algumas comparações de
sólidos suspensos, os padrões do manual de reúso da ANA/FIESP (2004).
5.1. Caracterização qualitativa da água da chuva atmosférica
5.1.1. Resultados por bairro
Foram coletadas 20 amostras, distribuídas por bairro, de forma que fosse
possível observar as peculiaridades de cada local. Os resultados estão nas tabelas 5.1
e 5.2.
88
Tabela 5.1: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros físico-químicos da
qualidade da água de chuva atmosférica em cada bairro
Estatísticas
Cor
uH
DBO
mg/L
5
5
3
3
Média
17,0
5,4
2,6
4,8
3,1
6,0
23,0
6,4
D.P.
13,6
3,6
0,2
5,3
3,9
0,7
9,0
1,6
6
6
6
6
6
6
3
2
12,8
5,7
2,5
2,5
1,9
6,0
41,2
7,7
7,7
2,3
0,6
1,7
1,4
0,8
9,2
2,6
5
5
4
5
5
5
3
2
Média
15,4
3,6
1,8
4,8
2,7
6,4
39,9
11,2
D.P.
19,0
3,5
0,5
4,4
1,7
0,4
24,4
3,2
1
1
1
1
1
1
1
1
22,0
8,0
2,9
4,6
2,6
6,2
2,6
2,0
D.P.
-
-
-
-
-
-
-
-
n
1
1
1
0
0
1
1
0
8,0
2,0
1,4
-
-
6,5
13,4
-
D.P.
-
-
-
-
-
-
-
-
n
1
1
0
1
1
1
1
1
51,0
5,0
-
0,0
0,0
7,0
≤2
≤2
D.P.
-
-
-
-
-
-
-
-
n
1
1
0
1
1
1
1
1
14,0
8,0
-
11,0
10,0
6,9
23,3
2,9
-
-
-
-
-
-
-
-
Média
n
Média
S. Cristóvão Média
Gávea
DQO
mg/L
5
n
Tijuca
pH
mg/L
4
D.P.
Fundão
SSV
mg/L
5
n
Irajá
SST
mg/L
5
n
Bangu
Turbidez
Dureza
FAU
mg CaCO3
Média
Jacarepaguá Média
D.P.
n: número de amostras válidas
De uma forma geral, a cor, em todos os bairros, se apresentou elevada, em
especial nos bairros da Tijuca e Gávea, com 22 e 51 uH, respectivamente. Neste
último, pode ter ocorrido algum erro de coleta e de manuseio da amostra, devido ao
valor destoante.
Embora só houvesse uma amostra representativa, pode-se dizer que o bairro
de São Cristóvão apresentou um bom resultado de turbidez. Com uma concentração
de PTS (partículas totais em suspensão) no ar maior que 100 µg/m3, segundo FEEMA
(2003) esperava-se um valor mais elevado de turbidez. Isso pode não ter ocorrido
devido à chuva do dia antecedente ao dia da coleta, o que pode ter carreado as
impurezas da atmosfera.
Observando os resultados das amostras por data de coleta, nos bairros de
Bangu e Irajá pôde-se verificar a presença de chuva ácida, com valor mínimo de pH
igual a 4,7, no dia 27/11/2006, em Bangu (vide Anexos). Esse bairro, que já alocou
uma importante fábrica de tecidos, é localizado em um vale, o que dificulta a
movimentação das massas de ar e, assim, a dispersão de poluentes.
89
Os maiores valores de sólidos suspensos foram observados em Jacarepaguá,
o que tende a confirmar, neste bairro, a influência, na água de chuva, da poluição do
ar detectada nos estudos da FEEMA nos anos de 1994 e 2003.
As concentrações de cloretos só foram detectados em menos de 20% das
amostras e com valores muito baixos. O mesmo se repetiu para o parâmetro ferro.
Como se pode observar na Tabela 5.2, a precipitação livre apresenta excelente
qualidade bacteriológica, com concentrações muito baixas de coliformes totais e
termotolerantes. Estas últimas estão muito próximas da concentração indicada como
padrão de potabilidade e muito abaixo daquela recomendada pelas diretrizes do
PROSAB (2006) para uso predial, que é de 1000 NMP/100ml de coli. termotolerantes.
Tabela 5.2: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros microbiológicos da
qualidade da água de chuva atmosférica em cada bairro
Estatísticas
Coliformes
Termotolerantes
NMP/100ml
Coliformes Totais
NMP/100ml
n
Média
D.P.
n
Irajá
Média
D.P.
n
Fundão
Média
D.P.
n
Tijuca
Média
D.P.
n
S. Cristóvão Média
D.P.
n
Gávea
Média
D.P.
n
Jacarepaguá Média
D.P.
Bangu
5
5,0
7,3
3,2
7,2
6
2,7
6,5
0,8
2,0
5
7,2
8,1
5,4
7,0
1
16,0
-
16,0
1
0,0
-
0,0
1
0,0
-
0,0
1
2,0
-
0,0
-
n: número de amostras válidas
5.1.2. Resultado geral do município do Rio de Janeiro
Os resultados foram unificados com o intuito de qualificar, de uma forma geral,
a chuva que precipita sobre a capital do estado do Rio de Janeiro.
De acordo com as Tabelas 5.3 e 5.4, pode-se qualificar a água de chuva
atmosférica na cidade do Rio de Janeiro da seguinte forma:
90
6
Baixa concentração de sólidos suspensos, o que pode justificar a quase
inexistência de turbidez;
6
Água considerada branda, apresentando concentrações de CaCO3
inferiores à maioria dos valores referenciados na Tabela 2.2, no capítulo
2;
6
Considerada básica, ou seja, pH acima do considerado como o natural
para chuva, referenciado com o valor de 5,6 por DAVIS & CORNWELL
(1991) e acima de 5,2, pH observado na cidade de João Pessoa/PB
(DA COSTA, 2007);
6
Coloração notável visualmente, o que pode causar rejeição pelos
consumidores. Próximo à cor, de 12,8uC, detectada na cidade de
Florianópolis/SC (PROSAB, 2006);
6
Baixos riscos de contaminação por patógenos, com valor máximo, tanto
para
coli.
totais
como
para
coli.
termotolerantes,
de
apenas
16NMP/100ml, ou seja, muito abaixo do referenciado por PROSAB
(2006) para usos urbanos, de 1000 NMP/100ml.
Tabela 5.3: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros físico-químicos da
qualidade da água de chuva atmosférica para todos os bairros
Estatísticas
n
Méd.
D.P.
Mín
Máx.
Cor
uH
20
16,7
14,3
2,0
51,0
Turbidez
FAU
20
5,1
3,0
0,0
11
Dureza
mg CaCO3
16
2,3
0,6
1,2
3,43
SST
mg/L
19
4,1
4,0
0,0
13
SSV
mg/L
19
2,8
2,8
0,0
10
pH
mg/L
20
6,2
0,7
4,7
7,2
DQO
mg/L
13
27,2
18,5
2,0
64,8
DBO
mg/L
10
6,4
3,7
2,0
13,4
n: número de amostras válidas
Tabela 5.4: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros microbiológicos da
qualidade da água de chuva atmosférica para todos os bairros
Estatísticas
n
Méd.
D.P.
Mín
Máx.
NMP/100ml
20
4,75
6,97
Coliformes
Termotolerantes
NMP/100ml
20
3,20
5,95
0,00
16,00
0,00
16,00
Coliformes Totais
n: número de amostras válidas
O período de pesquisa se estendeu, em grande parte, na estação do verão. É
recomendado que se mantenha o monitoramento da água de chuva ao longo de um
ciclo completo de estações, pois há influências do clima de cada uma delas na
91
qualidade do ar e da chuva. Desta forma, nos resultados deste presente trabalho pode
ter predominado as características de uma única estação.
5.2. Resultados da água de lavagem do telhado (1mm)
Embora o descarte das primeiras águas tenha o intuito de amenizar a carga
contaminadora no resto do sistema, é natural que se observe, nas etapas seguintes, a
presença dos mesmos contaminantes, mesmo que em concentrações reduzidas.
Na Figura 5.1 e Tabela 5.5, estão os resultados da qualidade da água dos
telhados que foram lavados pelo primeiro milímetro de chuva. Ao avaliar os valores de
desvio-padrão, alguns resultaram maiores que as médias. Isto pode ser atribuído a um
pequeno número de amostras coletadas agregado às diversidades naturais (número
de dias sem chuva e qualidade do ar durante esses dias, por exemplo) de uma
pesquisa neste tema.
QUALIDADE DA ÁGUA DE LAVAGEM DO TELHADO
(1o mm)
23,5
DBO
66,4
Parâmetros
DQO
pH
6,7
13,0
SSV
19,8
SST
2,8
Amônia
Turbidez
22,0
Cor
157,7
0,0
25,0
50,0
75,0
100,0
125,0
150,0
175,0
Figura 5.1: Resultados médios para parâmetros físico-químicos da qualidade da água de lavagem
do telhado (1o mm)
92
Tabela 5.5: Resultados médios (Média e Desvio Padrão) para parâmetros microbiológicos da
qualidade da água de lavagem do telhado ( 1 mm )
Estatísticas
n
Méd.
D.P.
Mín
Máx.
NMP/100ml
12
2,30E+05
7,18E+05
Coliformes
Termotolerantes
NMP/100ml
12
2,20E+05
6,90E+05
16,0
2,50E+06
0,0
2,40E+06
Coliformes Totais
O resultado médio de turbidez desta pesquisa, convertido de FAU para UNT,
foi de aproximadamente 6,0 UNT, ou seja, pouco acima do indicado pela NBR
15527/2007, que é de 5,0 UNT.
O pH aumentou após passagem pelo telhado, com o valor de 6,7. Isto deve ter
sido causado pelo contato da água de chuva atmosférica com substâncias reagentes,
que reduzem a acidez, presentes no telhado. Segundo a literatura, os valores de pH
tendem a aumentar em contato com as impurezas da área de captação, como por
exemplo carbonatos e hidróxidos ou nitrogênio amoniacal presente na matéria
orgânica oriunda de fezes de animais e folhas.(REBELLO et al, 2005).
Os parâmetros indicadores de presença de matéria orgânica, DQO e DBO,
apresentaram resultados significativos. Os valores de 66,4 mg/L e de 23,5 mg/L,
respectivamente,
foram
influenciados
por
3
valores
elevados
coletados
sucessivamente, após um período de 31 dias sem chuva. Esta foi a maior estiagem
ocorrida no Rio de Janeiro este ano. Sem estas amostras, os valores médios de DBO
e DQO se reduzem quase à metade. Esta discrepância pode ser observada pelos
desvios padrão de 64,7mg/L de DQO e 25,7 mg/L de DBO. De uma forma geral, estes
resultados são uma decorrência do depósito de folhas, galhos e fezes de animais nos
telhados do CETE, principalmente pássaros, o que se pode dar nos casos concretos
do dia-a-dia.
Os resultados microbiológicos foram claramente influenciados pelas coletas
dos dias 19 e 21 de março, referentes aos dias que ocorreram as primeiras
precipitações após o período de estiagem citado. Os resultados encontrados foram
maiores que 25x105 NMP/100ml, ambos para coli. totais e coli. termotolerantes (dia
19), e de 24x105 NMP/100ml para coli. totais e 24x104 NMP/100ml para coli.
termotolerantes (dia 21). Desconsiderando estes dias, os valores médios se reduziriam
significativamente para aproximadamente 103 NMP/100ml de coliformes totais e de 102
NMP/100ml de coliformes temotolerantes. Este fato comprova o que se observa a
literatura sobre a relação entre o número de dias sem chuva e a qualidade da água
precipitada.
93
Já os resultados de cor foram muito mais elevados do que o da chuva
atmosférica. A média de 157,7 uH se assemelha aos valores encontrados por
JAQUES et al. (2005). Em princípio, se suspeitou da presença de folhas em
decomposição que liberam pigmentos amarelados (cor verificada nas amostras),
porém ao observar os dados diários, não parece haver relação entre os dias de
estiagem com os resultados. Duas precipitações ocorridas, uma a 31 dias
antecedentes sem chuva e outra a apenas 2 dias secos, apresentaram valores
superiores de 200 uH. Sendo assim, atribuiu-se ao material do telhado “ecológico”,
composto por fibras orgânicas, betume e resina, a coloração amarelada da água.
Os parâmetros cloretos, alcalinidade, nitrito, ferro e dureza foram avaliados nas
três primeiras amostras, mas por apresentarem valores muito abaixo dos limitespadrão
exigidos
pela
NBR
15527/2007,
não
se
considerou
necessário
o
prosseguimento de suas análises.
5.3. Resultados da Cisterna
Houve redução dos valores de todos os parâmetros comparados aos do
reservatório de descarte, como era de se esperar.
Abaixo, nas Figuras 5.2 e 5.3, estão apresentados os resultados encontrados
para a água no Dia 0 e armazenada durante 7 dias (Dia 7).
QUALIDADE DA ÁGUA DA CISTERNA
Dia 0
Dia 7 (Armazenamento)
6,2
DBO (mg/l)
10,3
22,1
Parâmetros
DQO (mg/l)
pH
SSV (mg/l)
SST (mg/l)
Amônia (mg/l)
28,8
7,8
6,4
0,8
4,1
1,7
5,2
0,3
1,1
Turbidez (FAU)
9,2
11,6
58,7
64,8
Cor (uH)
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
Figura 5.2:Resultados médios dos parâmetros físico-químicos da qualidade da água da Cisterna no
Dia 0 e Dia 7
94
QUALIDADE BACTERIOLÓGICA DA ÁGUA DA
CISTERNA
Dia 0
4,0E+03
3,5E+03
3,0E+03
2,5E+03
2,0E+03
1,5E+03
1,0E+03
5,0E+02
0,0E+00
Dia 7 (Armazenamento)
Diretriz
PROSAB
1000NMP/100ml
973
127
Coliformes Totais
Coliformes Termotolerantes
Figura 5.3: Resultados médios para parâmetros microbiológicos da qualidade da água da Cisterna
do Dia 0 e Dia 7
Analisando os resultados do Dia 0, de todas as amostras analisadas, os
parâmetros de turbidez, convertidos para UNT, e amônia atenderam inclusive aos
padrões de potabilidade exigidos pela Portaria MS 518/04.
O valor de pH igual a 6,5 mostra uma esperada redução após passagem pela
área de captação, que mesmo muito pequena, ainda assim atende às diretrizes
citadas anteriormente Pode-se concluir que a eliminação das primeiras águas fornece
uma água inicial na cisterna com pH muito próximo ao da chuva atmosférica.
Sólidos suspensos, DBO e DQO apresentaram redução de mais de 50% em
seus valores quando comparados aos encontrados na água de lavagem do telhado.
Confirmando mais uma vez a eficiência do descarte inicial de chuva no que se
refere à qualidade da água. Os valores de SST e SSV atenderam inclusive aos valores
estabelecidos pelo Manual de Reúso da ANA/FIESP (2004), que é de 5,0mg/L.
Mesmo com o valor muito elevado de 24 x 105 NMP/100ml da amostra do dia
19 de Março, a indicação de coliformes termotolerantes, de uma forma geral, foi
satisfatória. Os resultados atenderam, em 87,5% das amostras, ao limite fornecido
pelo PROSAB para reúso em áreas urbanas máximo, que é de 1000 NMP/100ml.
Ao se observar os resultados da água após armazenamento, todos os
parâmetros avaliados, exceto pH, sofreram algum tipo de redução em relação aos
valores encontrados no Dia 0.
Sólidos
suspensos
e
turbidez
apresentaram
notória
redução
após
armazenamento, o que era esperado devido à sedimentação do material particulado
95
suspenso. Isto reforça a idéia de se fazer a tomada de água do reservatório a uma
altura mínima do fundo, de preferência com bóias ou filtros flutuantes próximos à
superfície.
A demanda bioquímica de oxigênio reduziu de 10,3 mg/l para 6,2mg/l, fato que
pode estar associado à influência do depósito da matéria orgânica no fundo da
cisterna, uma vez que as amostras eram retiradas próximo à superfície. Esse
resultado esteve acima do encontrado por REBELLO (2005) (capítulo 2).
A cor, embora tenha se reduzido em mais da metade, em relação ao descarte,
ainda não atende aos padrões normativos para potabilidade, nem para usos nãopotáveis do projeto de norma técnica sobre água de chuva da ABNT. Todavia, a
característica de cor pode ser considerada esteticamente não objetável pelo usuário
para seus eventuais usos.
Quanto à redução significativa dos valores de colimetria, em especial ao
coliformes termotolerantes, pode-se creditá-la também à sedimentação no reservatório
destes microorganismos juntamente com as partículas suspensas. Todas as amostras
apresentaram valores abaixo de 500 NMP/100ml, sendo que 66,7% do total
atenderam à categoria estabelecida pelo PROSAB para usos irrestritos no meio
urbano, que indica até 200 NMP/100ml.
5.4. Resultados da coluna de filtro experimental
A montagem da coluna ficou pronta em meados de Fevereiro de 2007, ou seja,
dentro do período considerado chuvoso. Desta forma, esperava-se que o primeiro
ensaio acontecesse o mais breve possível, não se cogitando da necessidade de um
teste inicial, com água da concessionária, para verificação do comportamento do filtro
de areia. Entretanto, um período de 31 dias sem chuvas se sucedeu.
Após essa estiagem, os dois primeiros ensaios de filtração, referentes aos dias
19 de março e 9 de abril, apresentaram elevados valores de colimetria, não
condizendo com o processo de tratamento aplicado. Consequentemente, suspeitou-se
de contaminação da areia utilizada como meio-filtrante. Desta forma, considerou-se
conveniente a desinfecção do meio filtrante com solução de hipoclorito de sódio (2,5%)
e esta foi realizada, descartando-se os resultados citados.
No fim da etapa experimental, ao observar os cinco resultados subseqüentes a
isto, constatou-se que somente estes dois ensaios eliminados foram os que
apresentaram elevados valores de colimetria (de até a ordem de 105), inclusive nas
unidades
anteriores
à
coluna
filtro.
Nestas
cinco
precipitações
avaliadas
posteriormente, a quantificação bacteriológica das águas, seja no descarte ou na
96
cisterna, esteve sempre muito abaixo daquelas encontradas nos resultados então
desconsiderados. Resumindo, a desinfecção da areia pode não ter sido necessária,
como tinha se julgado ser.
Figura 5.4: Amostra coletada no dia 19 de Março na Coluna Experimental de Filtro de Areia.
Resultado de 31 dias antecedentes de estiagem
Os resultados considerados válidos foram os referentes às amostras coletadas
a partir do dia 17 de Abril. Nas Figuras 5.5 e 5.6 estão mostrados os resultados dos
parâmetros físico-químicos das duas saídas da coluna de filtração. As “alturas”
mencionadas se referem às camadas de areia contadas desde o nível superior de
areia até o registro de saída.
COLUNA EXPERIMENTAL DE FILTRO DE AREIA
Afluente
Altura de 60 cm
Altura de 90 cm
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
1,1
0,0
Cor (uH)
Turbidez (FAU)
Amônia (mg/l)
pH
Parâmetros
Figura 5.5: Resultados médios dos parâmetros cor, turbidez, amônia e pH do efluente da coluna
experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da cisterna), às alturas de 60 e 90cm
97
COLUNA EXPERIMENTAL DE FILTRO DE AREIA
Afluente (cisterna)
Altura de 60 cm
Altura de 90 cm
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
SST (mg/l)
SSV (mg/l)
DQO (mg/l)
DBO (mg/l)
Parâmetros
Figura 5.6: Resultados médios dos parâmetros SST, SSV, DQO e DBO, do efluente da coluna
experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da cisterna), às alturas de 60 e 90cm
De uma forma geral, podem-se observar as seguintes alterações na qualidade
físico-química da água de chuva devido ao uso da filtração com areia:
6
Os parâmetros amônia e turbidez (em UNT) permaneceram dentro dos
padrões exigidos pela NBR 15527/2007. Embora o valor de 12,6 FAU,
na saída de 60 cm, esteja acima do valor encontrado na cisterna, ele é
questionável. O valor muito alto apresentado como desvio padrão (17,2
FAU), já atribuído anteriormente à variabilidade das condições de cada
precipitação, teve notória influência do resultado de 43 FAU, no dia
26/06/2007;
6
Na saída referente à altura de 90cm, em apenas 20% dos ensaios a
concentração de SST reduziu. Isso pode ter acontecido devido à
passagem da água pela camada suporte de brita que pode ter liberado
determinada quantidade de seu material constituinte ou de partículas
sólidas retidas em ensaios anteriores. Porém, os valores estiveram, nas
duas alturas de filtração, abaixo do encontrado por BARCELLOS &
FELIZZATO (2005);
6
A DBO reduziu de 10 mg/l para 5mg/L, permanecendo abaixo do
estipulado para uso predial nas diretrizes do PROSAB (FLORÊNCIO,
2006);
98
6
VALLE et al. (2005) perceberam, em seus estudos, que a água da
chuva ao passar pela filtração com areia torna-se mais alcalina. Neste
caso, o aumento do pH de 6,5 para cerca de 7,4 no efluente do filtro
pode ser atribuído à provável presença de sais alcalino-terrosos no
meio filtrante;
6
A cor permaneceu muito acima de 15 uC. VALLE et al (2005)
encontraram problemas no que se refere à redução deste parâmetro,
indicando, para este fim, o uso de carvão ativado como complemento
do meio filtrante de areia, caso se deseje esta remoção.
Quando se trata da avaliação bacteriológica, há duas questões a serem
comentadas. Primeiramente, os valores médios que foram calculados para o afluente
(cisterna) incluíram o resultado da precipitação do dia 19 de março, ao contrário dos
resultados determinados para a coluna experimental, uma vez que este dia tinha sido
inicialmente descartado. Para esta situação, os resultados encontrados podem ser
observados na Figura 5.7.
COLUNA EXPERIMENTALDE FILTRO DE AREIA COLIMETRIA (RESULTADO APARENTE)
NMP/100ml
Afluente (cisterna)
4,0E+03
3,5E+03
3,0E+03
2,5E+03
2,0E+03
1,5E+03
1,0E+03
5,0E+02
0,0E+00
334
Altura de 60 cm
Altura de 90 cm
245
122
Coliformes Totais
9
Coliformes Termotolerantes
Figura 5.7: Resultados médios aparentes para parâmetros microbiológicos do efluente da coluna
experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da cisterna), às alturas de 60 e 90cm (
inclusão do resultado do dia 19 de março)
Desta forma, a aparente melhora da qualidade da água, de até 99,99% de
eficiência, está sendo influenciada pelos elevados valores, na ordem de 104
NMP/100ml, encontrados no dia 19 de março na cisterna (vide ANEXOS).
99
Entretanto, ao se avaliar somente os resultados de ensaios que foram
procedidos nas mesmas precipitações, uma nova configuração gráfica é estabelecida,
como pode ser vista na Figura 5.8.
COLUNA EXPERIMENTAL DE FILTRO DE AREIA COLIMETRIA (RESULTADOS FINAIS)
Afluente (cisterna)
Altura de 60 cm
Altura de 90 cm
NMP/100ml
400
300
200
100
0
Coliformes Totais
Coliformes Termotolerantes
Parâmetros
Figura 5.8: Resultados médios finais para parâmetros microbiológicos do efluente da coluna
experimental de filtro de areia, referente ao afluente (água da cisterna), às alturas de 60 e 90cm
Com este resultado, a eficiência do filtro não se mostrou completamente
satisfatória. Embora os valores médios, após a filtração, estejam dentro dos limites das
referências normativas, esses estão muito mais influenciados pela baixa concentração
do afluente do que a eficiência do filtro em si (ANEXOS).
Porém, seria precipitado incumbir a aparente ineficiência deste tipo de
tratamento ao processo e ao equipamento utilizados, pois uma pequena quantidade de
ensaios foi efetuada (apenas 5 corridas válidas de filtração nos quase três meses de
pesquisa). Desta forma, o ideal seria a continuação da pesquisa para se obter um
número de amostras válidas que assegurasse a confiança dos resultados.
5.5. Resultados do Filtro de Areia Ascendente e Armazenamento Pós-filtração
Um ciclo completo de filtração era considerado quando a água de chuva
atingisse até o reservatório de armazenamento pós-filtração. Isto só era possível
quando havia os vertimentos da cisterna e do filtro ascendente, ou seja, após encher,
no mínimo, o volume dessas duas estruturas. Portanto, era necessário um evento
chuvoso que atendesse a esses requisitos.
100
No primeiro semestre deste ano de 2007 as precipitações foram bem abaixo da
média histórica, por isso só foi possível coletar duas amostras, número insuficiente
para assegurar a confiabilidade dos resultados.
Nas Figuras 5.9 à 5.12, estes são mostrados diretamente para as datas de
coletas, para facilitar a interpretação dos resultados.
FILTRO ASCENDENTE DE AREIA - DIA 0
Resultado dia 9/05/2007
Resultado dia 21/05/2007
DBO (mg/l)
Parâmetros
DQO (mg/l)
6,84
7,37
pH
SSV (mg/l)
SST (mg/l)
0,29
0,58
Amônia (mg/l)
Turbidez (FAU)
0
2
4
6
8
10
12
Figura 5.9: Resultados para parâmetros físico-químicos (exceto cor) da qualidade do efluente do
filtro ascendente de areia no Dia 0
FILTRO ASCENDENTE DE AREIA - COLIMETRIA DIA 0
NMP/100ml
Resultado dia 9/05/2007
Resultado dia 21/05/2007
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Coliformes totais
Coliformes termotolerantes
Parâmetros
Figura 5.10: Resultados para parâmetros microbiológicos da qualidade da água do efluente do
filtro ascendente de areia no Dia 0
101
FILTRO ASCENDENTE DE AREIA - DIA 7
Resultado dia 15/05/2007
Resultado dia 28/05/2007
DBO (mg/l)
Parâmetros
DQO (mg/l)
9
8,3
pH
SSV (mg/l)
SST (mg/l)
Amônia (mg/l)
Turbidez (FAU)
0
2
4
6
8
10
12
14
Figura 5.11: Resultados para parâmetros físico-químicos (exceto cor) da qualidade do efluente do
filtro ascendente de areia no Dia 7
NMP/100ml
FILTRO ASCENDENTE DE AREIA - COLIMETRIA DIA 7
Resultado dia 15/05/2007
Resultado dia 28/05/2007
Coliformes totais
Coliformes termotolerantes
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Parâmetros
Figura 5.12; Resultados para parâmetros microbiológicos da qualidade da água do efluente do
filtro ascendente de areia no Dia 7
De uma forma geral, os resultados desta filtração apresentaram uma evolução
favorável, se comparados com os apresentados pela coluna experimental.
Embora tenha ocorrido uma abrupta redução durante o armazenamento, a cor
não atendeu às exigências físico-químicas da NBR 15527/2007. (ANEXOS) Já os
102
números detectados de coliformes totais e termotolerantes indicam que a água pode
ser própria para a finalidade do uso proposto, que é o uso não-potável.
Os indicadores de matéria orgânica, com DBO e DQO, foram muito
satisfatórios. Em ambos os dias, a DBO esteve abaixo de 2mg/L, ou seja, muito abaixo
do limite sugerido, de 30 mg/l, pelas diretrizes do PROSAB (2006), abaixo do qual não
há produção de odor no uso em bacias sanitárias.
Nesta etapa, também houve um processo de aumento de alcalinidade durante
a reservação. Em uma amostra foi encontrado o valor de pH igual a 9,0, ou seja,
máximo permitido pela maioria das legislações vigentes. Este valor está acima do
indicado NBR 15527/2007 (ph entre 6,0 e 8,0), considerado como potencialmente
prejudicial a equipamentos e materiais das instalações de aço carbono ou galvanizado
e à lavagem de veículos.
As concentrações de sólidos suspensos, que inicialmente eram nulas,
passaram para 1mg/L após armazenamento, isto pode ter acontecido devido à falta de
sensibilidade do método de análise laboratorial para dados relativamente baixos. A
turbidez também sofreu uma pequena elevação no dia 9 de maio, de 8 para 11 FAU,
ainda assim, abaixo do padrão NBR 15527/2007. Essas ocorrências podem ter sido
provocadas pela falha de vedação na cobertura do reservatório de armazenamento,
permitindo a entrada de grama, areia e/ou pequenos insetos.
5.6. Observações
relativas
à
NBR
15527/2007
-
“Água
de
chuva
–
Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis –
Requisitos”
É notória a necessidade de haver uma referência normativa exclusiva sobre
aproveitamento de água de chuva. E a norma técnica, recentemente publicada pela
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), tem a intenção de suprir
justamente essa ausência legislativa.
Entretanto, alguns aspectos sobre esta norma técnica de norma precisam ser
questionados, conforme será feito a seguir.
Para que se alcance uma maior visualização e, também, aplicação das
técnicas de captação e manejo das águas pluviais, deve-se permitir uma maior
flexibilidade na elaboração de projetos neste âmbito.
A NBR 15527/07, que é voltado para os usos não-potáveis nas áreas urbanas,
recomenda alguns parâmetros de qualidade da água que podem ser considerados
muito exigentes para os usos propostos.
103
Dos seis parâmetros indicados (coliformes totais e termotolerantes, cor,
turbidez, cloro residual e pH), quatro deles estão nivelados aos limites estabelecidos
pela Portaria 518/04, do Ministério da Saúde, que padroniza a água para consumo
humano.
Os
indicadores
de
contaminação
bacteriológica,
coliformes
totais
e
termotolerantes, devem estar ausentes, o que mostra o rigor normativo. As
recomendações de cor e turbidez, com máximos de 15 uH e 5 uT, respectivamente,
inserem a água nas mesmas condições da caracterizada para uso potável.
Muitas pesquisas que discutem o reúso de efluentes sanitários e a utilização
de água de chuva têm divulgado resultados sobre qualidade do efluente a ser
utilizado. Estes estudos têm sugerido valores-padrão de parâmetros de qualidade de
água de forma que se mantenha a segurança sanitária.
As já referenciadas diretrizes do PROSAB englobam estudos de avaliação de
risco bacteriológico. Grande parte deles é conduzida pela Organização Mundial de
Saúde (OMS) e por inúmeras pesquisas no país, assegurando a confiança dos seus
indicadores propostos. Por esse motivo, sugere-se que estes valores sejam utilizados
como referência, até mesmo na norma técnica da ABNT.
Não abstendo do objetivo primordial, que é a proteção da saúde da população
exposta ao contato com a água de chuva, pretende-se atrair a atenção para prováveis
entraves nas aprovações de futuros projetos construtivos, uma vez que a norma
técnica proposta requererá padrões muito exigentes.
Na Tabela 5.6, é montado um quadro-resumo dos resultados encontrados em
toda a etapa experimental de análise da qualidade da água. A chuva atmosférica
considerada foi a encontrada para o resultado geral de todos os bairros
caracterizados.
A Figura 5.13 apresenta, graficamente, os mesmos resultados para cor,
turbidez e colimetria, excetuando apenas os resultados médios referentes ao filtro
ascendente.
104
Tabela 5.6: Visualização Geral da Qualidade da Água de chuva no Sistema Experimental (Valores Médios)
Parâmetros
Chuva
Atmosférica
Descarte
Cisterna
Tratamento com Filtro de Areia
Dia 0
Ascendente (45 cm) Altura de 60cm Altura de 90 cm
Armazenamento
Cisterna Dia 7
Com tratamento
Cor (Pt CO)
16,7
157,7
64,8
58,0
47,8
48,8
58,7
62,0
Turbidez (FAU)
5,1
22,0
11,6
6,0
12,6
7,2
9,2
7,0
SST (mg/L)
4,1
19,8
5,2
0,0
2,4
6,2
1,7
1,0
SSV (mg/L)
2,8
13,0
4,1
0,0
1,0
3,2
0,8
1,0
pH
6,2
6,7
6,5
7,1
7,2
7,4
7,8
8,6
Amônia (mg/L)
-
2,8
1,1
0,4
0,6
0,4
0,3
0,1
DQO (mg/L)
27,2
66,4
28,8
6,0
27,0
22,8
22,1
10,5
DBO (mg/L)
6,4
23,5
10,3
2,0
6,8
5,1
6,2
2,0
Colif. Totais (NMP/100ml)
4,75
2,E+05
3,E+03
8,0
3,E+02
2,E+02
1,E+03
8,0
Colif. Termo. (NMP/100ml)
3,20
2,E+05
3,E+03
8,0
1,E+02
9,20
1,E+02
8,0
105
TURBIDEZ
COR
25,0
180,0
Chuva Atmosférica
140,0
Descarte
120,0
Cisterna Dia 0
100,0
FAU
160,0
uH
Chuva Atmsoférica
60,0
40,0
20,0
Descarte
15,0
Cisterna Dia 0
Cisterna Dia 7
10,0
Cisterna Dia 7
80,0
20,0
Coluna Filtro de areia 60 cm
5,0
Coluna Filtro de areia 90 cm
0,0
Coluna Filtro de areia 60 cm
Coluna Filtro de areia 90 cm
0,0
COLIFORMES TERMOTOLERANTES
COLIFORMES TOTAIS
2,E+05
4000,00
Chuva Atmosférica
Chuva Atmosférica
3000,00
3000,00
Descarte
2500,00
Cisterna Dia 0
Descarte
2500,00
2000,00
Cisterna Dia 7
1500,00
NMP/100ml
NMP/100ml
3500,00
Coluna Filtro de areia 60 cm
1000,00
500,00
0,00
2,E+05
3500,00
4,75
Cisterna Dia 0
2000,00
1500,00
Cisterna Dia 7
1000,00
Coluna Filtro de areia 60 cm
500,00
Coluna Filtro de areia 90 cm
0,00
3,20
Figura 5.13: Resultados médios de cor, turbidez e colimetria nas diferentes etapas de caracterização da água de chuva
106
Coluna Filtro de areia 90 cm
5.7. Volume dimensionado para reservatório de armazenamento para usos não
potáveis na cidade do Rio de Janeiro – Estudo de caso: Bairro da Ilha do
Governador.
Neste item, serão apresentados os volumes determinados para um reservatório
de acumulação de água de chuva. Destes, apenas um será escolhido como o que
melhor atende aos critérios já estabelecidos no Capítulo 4.
Resultados do Método Gráfico de Rippl
Abaixo, na Tabela 5.7, estão apenas os resultados encontrados para a série
sintética com probabilidade de 75%. Nos Anexos podem ser encontrados os
resultados calculados para as séries sintéticas com probabilidades de 40, 50, 85 e
95%.
Tabela 5.7: Dimensionamento da cisterna pelo método gráfico de Rippl para série sintética de 75%.
Acaptação = 100 m2, C= 0,8 e Demanda (consumo) mensal = 4,0 m3
Série Sintética Vol. Chuva (Qt) Vol. Acum. de Chuva Consumo Acumulado
Meses
3
3
3
(m )
(m )
(P=75%)
(AcaptaçãoxCxP)(m )
195,6
15,6
15,6
4,0
Jan
70,0
5,6
21,2
8,0
Fev
71,3
5,7
26,9
12,0
Mar
25,4
2,0
29,0
16,0
Abr
47,7
3,8
32,8
20,0
Mai
18,9
1,5
34,3
24,0
Jun
13,1
1,1
35,4
28,0
Jul
10,4
0,8
36,2
32,0
Ago
44,2
3,5
39,7
36,0
Set
40,6
3,2
43,0
40,0
Out
109,8
8,8
51,7
44,0
Nov
107,6
8,6
60,4
48,0
Dez
Com os dados da Tabela 5.7, foi possível a construção do gráfico “Chuva
Acumulada x Consumo Acumulado”. Com a plotagem do gráfico e a medição manual
dos valores, a capacidade estimada da cisterna, neste caso, foi de aproximadamente
13 m3.
107
Chuva acumulada x Consumo acumulado
Probabilidade 75%
70
60
50
40
Chuva Acumulada
30
Consumo Acumulado
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
Meses
Figura 5.14: Gráfico “Chuva acumulada x Consumo acumulado” construído pelo método de Rippl
para série sintética de 75%
Resultados do Método Analítico de Rippl
Os resultados presentes na tabela 5.8 foram calculados com os valores
determinados para a série sintética de 75%, nos Anexos também podem ser
visualizados os resultados para as demais séries sintéticas estimadas.
Uma outra importante função dos reservatórios de água de chuva é o de
amortecer os picos de cheias urbanas. DUARTE (2003) estudou diferentes volumes de
reservatórios de lote e seus benefícios na redução das vazões de enchentes. Para um
lote de 360 m2 e 100% impermeabilizado, foi dimensionado um volume de exatamente
12,0 m2 como sendo o que apresentava melhor eficiência: 98,84%. A eficiência é a
medida relativa de quanto o amortecimento se aproximou da vazão de pico.
Ou seja, duas questões de extrema importância para áreas urbanas são
abrangidas pela mesma técnica de engenharia. E, além disso, acaba por atender o
que determina o Decreto Municipal No 23.940/04, que torna obrigatória a construção
de reservatórios que retenham e façam uso das águas pluviais, em determinados
empreendimentos no Rio de Janeiro.
Resultados das simulações de volumes de reservatório
O software InfoChuva trabalhou com dados pluviométricos mensais, o que
tende a amortecer as variações diárias de chuva e fornecer volumes acima dos
suficientes para atendimento do consumo diário. Deste modo, optou-se por utilizar
seus resultados apenas como ferramenta de apoio à decisão de qual volume ótimo a
ser adotado.
108
A capacidade final da cisterna foi determinada com a utilização da planilha
fornecida por MAY(2004) e mostrada no capítulo 4.
A busca pelo menor volume foi o primeiro requisito a ser observado. Outros
critérios adotados para se decidir qual volume ótimo de reservatório foram a garantia e
a economia no consumo de água potável de, no mínimo, 85%.
Nas tabelas 5.9 a 5.11, podem ser visualizados os valores finais encontrados.
109
Tabela 5.8: Dimensionamento da cisterna pelo método analítico de Rippl para série sintética de 75%. Acaptação = 100 m2, C= 0,8 e Demanda (consumo) mensal = 4,0
m3
Série Sintética Vol. Chuva (Qt) Vol. Acum. de Chuva Consumo Acumulado Vol.Chuva(Qt)-Demanda Vol.do Reser. Vol.do Reser.
Meses
3
3
3
3
(m )
(m )
(m )
(m )
(P=75%)
(AcaptaçãoxCxP)
(acumulado)
195,6
15,65
15,6
4,0
11,65
0,00
0,00
Jan
70,0
5,60
21,2
8,0
1,60
0,00
0,00
Fev
71,3
5,70
26,9
12,0
1,70
0,00
0,00
Mar
25,4
2,03
29,0
16,0
-1,97
-1,97
-1,97
Abr
47,7
3,81
32,8
20,0
-0,19
-0,19
-2,16
Mai
18,9
1,51
34,3
24,0
-2,49
-2,49
-4,65
Jun
13,1
1,05
35,4
28,0
-2,95
-2,95
-7,60
Jul
10,4
0,83
36,2
32,0
-3,17
-3,17
-10,76
Ago
44,2
3,53
39,7
36,0
-0,47
-0,47
-11,23
Set
40,6
3,25
43,0
40,0
-0,75
-0,75
-11,99
Out
109,8
8,78
51,7
44,0
4,78
0,00
-11,99
Nov
107,6
8,61
60,4
48,0
4,61
0,00
-11,99
Dez
3
Volume Final do Reservatório (m )
12
Tabela 5.9: Planilha de verificação de volume de reservatório preenchida com os dados desta pesquisa, o volume verificado, neste caso, foi de 5,0 m3
Chuva Diária Volume de chuva Volume Disponível de Chuva Vol.Res. em t-1 Vol.Res. em t Overflow Suprimento de água
Ano/Mês/Ano
3
3
3
3
3
3
P(mm)
Qt.efet(m )
St-1(m )
St (m )
Ov(m )
S(m )
Qt(m )
1/1/1997
2/1/1997
0
21,9
0,000
1,752
0,000
1,652
0,000
0,000
-0,133
1,519
0,000
0,000
0,133
0,000
31/12/2006
8,4
0,672
0,572
4,816
5,000
0,255
0,000
110
Foram simulados diversos volumes na tabela 5.9 até que se encontrasse a
capacidade ideal. O volume inicial inserido nos cálculos foi de 12,0 m3, o valor
encontrado pelo método analítico de Rippl. No entanto, como se tratava de um volume
que encarecia o sistema e previa grande área disponível para instalação, foram se
reduzindo os valores até se encontrar o volume final de 5,0 m3.
Este volume forneceu garantia de 85%, economia de 86% e confiabilidade
volumétrica de 47%.
A confiabilidade volumétrica aparentemente insatisfatória não significa que o
sistema não seja eficiente ou que não vá atender a demanda e sim que, além da água
utilizada pelos usos, parte contribuirá para o sistema de drenagem pluvial.
Quando se remete novamente a questão de cheias urbanas, um reservatório
com esta dimensão é capaz de minorar em 93% os picos das vazões de cheias,
quando se trata de uma área impermeabilizada de 360 m2 (DUARTE, 2003).
O que se pode concluir é que construções em larga escala tendem a agir
sinergicamente na redução significativa das cheias urbanas, inclusive na cidade do Rio
de Janeiro.
Tabela 5.10: Resumo dos volumes de reservatórios estimados pelos Métodos Gráfico e Analítico de
Rippl para séries sintéticas de 40, 50, 75, 85 e 95% e volume final adotado pela planilha de
verificação de volume de reservatório
Probabilidade
Método Utilizado
(%)
Rippl Gráfico Rippl Analítico Planilha de verificação
40
7
4
50
Volume
6
6
Volume Final Adotado
75
do
13
12
de
3
3
Reservatório (m )
5m
85
14
16
95
20
23
Como se pode observar, exatamente pelos métodos terem a mesma base de
cálculo, os resultados são muito próximos. A diferença entre eles pode ser creditada à
leitura manual pelo método gráfico.
5.8. Resultados da análise econômica para o estudo de caso
Adotou-se uma cisterna de fibra de vidro e um reservatório superior de
distribuição de polietileno de 310 l, volume que suporta a demanda diária.
A bomba de recalque indicada para este caso, considerando atender a uma
residência de dois pavimentos, deve possuir uma potência de, no mínimo, ¼ cv. O
modelo ANAUGER de bomba submersível é indicado para águas limpas e atende aos
111
requisitos deste caso. Possui um consumo aproximado de 0,45 kW/h e funciona com
vazão de 1970 l/h.
A Tabela 5.11 resume os custos de cada material adotado.
Tabela 5.11: Levantamento de custos de implantação com material e mão-de-obra
Cisterna de fibra-de-vidro de 5m3
Custos (R$)
Cisterna de fibra-de-vidro de 5m3
Bomba submersível ANAUGER 700
Reservatório superior de polietileno 310L
Mão-de-obra
Total
780,0
245,5
76,0
500,0
1601,5
As despesas de operação e manutenção consideraram apenas o gasto com
energia elétrica de funcionamento da bomba.
A tarifa de energia elétrica está disponível no site da concessionária LIGHT e
possui as seguintes características:
6
Baixa Tensão;
6
Classe de Consumo Residencial;
6
Faixa de Consumo até 300 kW/h
6
Valor de 0,41872 R$/kWh, incluindo PIS/COFINS e ICMS de 18%,
referente ao mês de Agosto de 2007.
Considerando a demanda diária, as características da bomba de recalque e a
tarifa acima, foi possível calcular a despesa anual com consumo de energia elétrica. A
tabela 5.12 dispõe dos resultados.
Tabela 5.12: Cálculos do custo anual com energia elétrica para o caso proposto nesta pesquisa
(custos operacionais)
Dados de Cálculo
Valores Unidades
1970
Vazão da Bomba de Recalque
L/h
0,45
kW/h
Consumo Energia da Bomba
133
L/d
Demanda Diária
0,41872 R$/kWh
Tarifa LIGHT
4,58
R$
Custo Total Anual
O consumo mensal de 4m3 se encaixa dentro da faixa de consumo de 0 a
15m3, forma como é cobrada a tarifa de água pela CEDAE.
112
Para uma residência na Ilha do Governador, como é o caso desta pesquisa, as
tarifas encontradas na conta de água de uma residência real foram as seguintes
mostradas na Tabela 5.13.
Tabela 5.13: Tarifa de água potável cobrada pela CEDAE no bairro da Ilha do Governador, para
consumo até 30m3, em Agosto de 2007
Faixa de Consumo (m3)
Tarifa (R$/m3)
00 - 15
1,477
16 - 30
3,251
Com esses dados, juntamente com os calculados pela planilha de verificação
de volume de reservatório, calculou-se a economia anual de consumo de água
potável, como pode ser vista na tabela 5.14.
Tabela 5.14: Economia do consumo de água potável para o volume de reservatório de 5,0 m3
simulado com dados diários de 1997 a 2006
Total
3
Volume Disponível de Chuva (m )
Qt.efet
3
3
Extravasamanento (m ) Suprimento de água (m )
Ov
S
754,588
335,682
Economia de água potável
Consumo Efetivo de Água de Chuva
Unidade
418,91
67,02
485,93
86
123,74
Consumo Efetivo de Água Potável
Volume Total Consumido
Economia
67,022
m3
m3
m3
%
R$/ano
Para a análise financeira, as condições utilizadas na Equação 3.4, expressa no
Capítulo 3, foram as seguintes:
6
Tempo de vida útil adotado de 20 anos;
6
Investimento inicial do projeto (A) de R$ 1601,5;
6
Receita obtida por ano (P) de R$ 119,16 (economia de R$ 123,74
subtraída de custo de operação de R$ 4,58);e
6
Taxa de juros de 10% a.a.
Deste modo, para que se houvesse uma compensação financeira, o valor
líquido atual (VLA) de investimento deveria ser de R$ 1014,4. Como o custo de
instalação foi de R$ 1601,5, ou seja, acima do VLA determinado, significa que o
investimento não será pago dentro do período de vida útil estipulado.
113
Pela Tabela 5.14, também é fácil observar que o suprimento de água potável
ao reservatório de distribuição é uma parcela muito pequena do volume total ofertado
pelas chuvas. O volume liberado para o sistema de drenagem pluvial é quase a
metade do volume disponível, o que já indicava o valor de 47% da confiabilidade
volumétrica.
Os valores finais encontrados e/ou adotados na pesquisa foram agregados na
Tabela 5.15.
Tabela 5.15: Resumo dos resultados encontrados e/ou adotados para o sistema de aproveitamento
de água de chuva proposto no estudo de caso
RESUMO DOS RESULTADOS ENCONTRADOS E/OU ADOTADOS
Cisterna
Custos
Material
Fibra-de-vidro
Custo de instalação
1601,5
3
Volume (m )
5,0
Custo anual energia elétrica (R$)
4,6
Reservatório superior
Benefícios
Material
Polietileno
Volume (L)
310,0
Economia anual de água potável (R$)
123,7
Bomba de recalque
Análise do investimento
Tipo
Anauger 700
Potência (cv)
1/4
Retorno dentro do tempo de vida útil
Não
114
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
A qualidade da água de chuva atmosférica se mostrou muito satisfatória,
inclusive no bairro de São Cristóvão, que é considerado como um dos que possui o ar
mais poluído da cidade. É indicada a continuação de análises, especialmente de pH,
nos bairros de Bangu e Irajá, uma vez que estes apresentaram, no mínimo, uma
ocorrência de acidez na precipitação.
Embora se tenha tido a intenção de relacionar a qualidade do ar e a qualidade
da água de chuva de cada localidade avaliada, com os resultados obtidos, isso não foi
possível para alguns bairros, talvez porque o número de amostras obtidas tenha sido
inferior ao necessário para garantir uma confiabilidade.
As concentrações dos parâmetros físico-químicos e biológicos das primeiras
águas (primeiro milímetro), após passagem pelo telhado, foram superiores às da
chuva de precipitação livre. Desta forma, o descarte da primeira chuva, entre 1,0 a
1,5mm, é indicado para que se alcance uma água com qualidade satisfatória no
reservatório (Cisterna).
A utilização de um sistema manual de eliminação dessas primeiras águas
requer a presença de um operador no local, no mínimo, com freqüência semanal.
A água vertida, após o descarte, para o reservatório (Cisterna) atendeu, em
87,5% das amostras, às diretrizes do PROSAB para reúso urbanos de esgotos
sanitários, as quais orientam para o uso a água em que se detecte no máximo 1000
NMP/100ml de Coliformes termotolerantes.
Todos os parâmetros avaliados na cisterna, exceto pH, sofreram algum tipo de
redução após armazenamento de 7 dias. A sedimentação do material particulado, no
decorrer do tempo, indica a necessidade de se fazer a tomada da água neste
reservatório acima de uma altura mínima a partir do fundo. As utilizações de um freio
d’água e um sifão de limpeza da superfície líquida também contribuem para a
manutenção da qualidade da água retida no reservatório de acumulação.
Para que seja possível a rotina de limpeza no interior da cisterna, sugere-se
também estruturas que possuam uma abertura, geralmente na parte superior, para a
entrada de equipamentos de limpeza e remoção do lodo gerado com a sedimentação
das partículas sólidas.
Para as características da água de chuva estudada, o tratamento com filtro de
areia pode ser considerado opcional no caso do aproveitamento para fins de uso
residencial. Porém, caso se opte pela sua instalação, é necessário seguir os
procedimentos recomendados para a operação e manutenção de um filtro de areia,
115
segundo normas técnicas e bibliografias disponíveis, voltadas para este tipo de
tratamento de água. É recomendada a precaução na verificação da procedência do
material para aplicação no meio filtrante, principalmente em relação às características
bacteriológicas.
Ao se dimensionar o reservatório (cisterna), o Método de Rippl, por utilizar
valores mensais médios, não representa de forma satisfatória as variações diárias do
balanço hídrico. Muitas vezes, isto acaba por acarretar o superdimensionamento da
capacidade, encarecendo o projeto. Desta forma, o ideal é simular, com dados
históricos diários, o comportamento do reservatório com diferentes dimensões,
observando os volumes de extravasamento e de suprimento de água potável. Assim,
através do atendimento aos critérios estabelecidos pelo projetista, é possível adotar o
volume final otimizado do reservatório.
Como prosseguimento desta pesquisa, seria interessante avaliar a unidade de
tratamento com filtro ascendente para diferentes taxas de aplicação e condições de
operação, uma vez que este apresentou resultados atrativos.
É importante a aplicação de alguma forma de desinfecção para garantir a
segurança sanitária da água. Uma solução é a aplicação de pastilhas de hipoclorito de
sódio ou cálcio inseridas na tubulação de recalque para o reservatório de distribuição.
Para isto, deve ser feito um levantamento de custo-benefício, balanceando a eficiência
da desinfecção com os padrões exigidos para o uso e as despesas do investimento.
A avaliação econômico-financeira do estudo de caso desta pesquisa mostrou
que a utilização de sistemas de aproveitamento de água de chuva não é uma
alternativa economicamente atrativa. Este resultado pode ser justificado pelo baixo
valor da tarifa de água cobrada atualmente no Rio de Janeiro.
Porém, ao se considerar que a tendência mundial indica o aumento da
escassez dos recursos hídricos e, consequentemente, o aumento do preço da água,
esse tipo de alternativa de conservação da água será comprovadamente viável.
Sugere-se que, para atrair economicamente a população, haja um incentivo
fiscal por parte do Poder Público, uma vez que outra função importante da captação
da água precipitada é a redução de enchentes no meio urbano.
Com
base
nisso,
mais
do
que
a
atratividade
econômica,
estes
empreendimentos são fundamentais na amortização das despesas necessárias para
se cumprir as atuais legislações de controle de cheias. Hoje em dia, como pôde ser
visto durante o presente trabalho, algumas construções não podem optar pelas
instalações desses projetos, pois as legislações obrigam suas adequações
construtivas à retenção e utilização das águas de chuva. Cabe ao usuário, fazer uso
116
de um recurso, já pago, que está disponível a ele ou desperdiçá-lo lançando uma
água, potencialmente utilizável, no sistema de drenagem.
117
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CAPTAÇÃO E MANEJO DE ÁGUA DE CHUVA ABCMAC, “Captação e Manejo de Água de Chuva para sustentabilidade de áreas
rurais e urbanas – Tecnologias e construção das cidadanias. Recomendações”.
5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva. Teresina, PI: de 11 a
14 de julho de 2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT, Norma alemã DIN
1989-1. Sistemas de Aproveitamento das Águas Pluviais. Parte 1: Planejamento,
Execução, Operação e Manutenção. (Tradução do original DIN 1989-1:2001-10
Regenwassemutzungsanlagen – Teil 1: Planung, Ausführung, Betrieb und Wartung.
Deutsches Institut für Normung e.V; Berlin).
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Projeto de norma 00.001.77001 - Aproveitamento de água de chuva em áreas urbanas para fins não
potáveis, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Tanques sépticos –
unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos
– projeto, construção e operação: NBR 13.969. Rio de Janeiro, 1997.
“Acqualimp lança cisterna para armazenar água de chuva na Feicon”. Disponível
em:
http://www.informativosbc.com.br/novidades/acqualimp1.htm.
Acesso
em
26/03/2007, às 12:13h.
AMORIM, M. C. , C. de, PORTO, E. R., Avaliação da Qualidade Bacteriológica das
Águas de Cisternas: Estudo de Caso no Município de Petrolina - PE. Anais do 3º
Simpósio Brasileiro de Captação de Água de Chuva no Semi-Árido. Campina Grande
– PB, ABCMAC, 2001.
AQUASTOCK. Disponível em: http://www.aquastock.com.br. Acesso em 24/04/2007.
BARCELLOS, B. R., FELIZZATO, M. R., Aproveitamento das águas atmosféricas. In:
23o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 2005,
118
Campo Grande. Saneamento Ambiental Brasileiro: Utopia ou Realidade? Campo
Grande: ABES. CD-ROOM, 2005.
COSTA, I., Y. da; DE LUCENA, G.; SANTOS, C., A., G.; NÓBREGA, R., L., B. Análise
físico-química da água de chuva na cidade de João Pessoa para uso nãopotável. Anais do 6º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água. Belo
Horizonte – MG, ABCMAC, 2007.
BELLA CALHA. Disponível em: www.bellacalha.com.br. Acesso em 24/07/2007.
BERNARDES, R., S., SOARES, S., R., A., Esgotos Combinados e Controle da
Poluição: Estratégia para Planejamento do Tratamento da Mistura de Esgotos
Sanitários e Águas Pluviais, 1a Ed. Brasília, CAIXA, 2004.
BLUESCOPE STEEL. Disponível em: http://www.bluescopesteel.com/. Acesso em
12/01/2007.
BOUNLOMYTIS, V., T., G, Estudo da qualidade da água de chuva captada em
telhado residencial na área urbana para fins de irrigação de alface . Anais do 6º
Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva. Belo Horizonte – MG,
ABCMAC, 2007.
CALHAS BRASIL. Disponível em www.calhasbrasil.com.br. Acesso em 20/04/2007.
Cavalcanti, N. B., Brito, L. T. L., Resende, G. M., Transporte e armazenamento de
água para consumo humano no sertão do Nordeste em período de seca. Anais do
5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água. Teresina – PI, ABCMAC, 2005.
CECOTTI, C., MEIRELLES, A., OLIVEIRA, I., et al., Gases Ácidos na Atmosfera:
fontes, transporte, deposição e suas conseqüências para o ambiente. 29ª
Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, UNESP. Araraquara, 2006.
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, Técnica de
abastecimento e tratamento de água. 2. ed. Ver. São Paulo, 1976.
119
CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução No 003 DE 28
DE
JUNHO
DE
1990.
Disponível
em:
http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res90/res0390.html. Acesso em 29/01/2007.
CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução No 274 DE 29
DE
NOVEMBRO
DE
2000.
Disponível
em:
http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res00/res27400.html. Acesso em 14/05/2007.
CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução No 357 DE 17
DE
MARÇO
DE
2005.
Disponível
em:
http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf. Acesso em 14/05/2007.
COSTA, I., Y. da, DE LUCENA, G., SANTOS, C., A., G., Análise físico-química da
água de chuva na cidade de João Pessoa para uso não-potável. Anais do 6º
Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água. Belo Horizonte – MG, ABCMAC,
2007.
DAVIS, M. L., CORNWELL, D. A., Introduction to Environmental Engineering, 2a
ed. New York: Mc Graw-Hill, 822 p., 1991.
DUARTE, R., X., M., Reservatórios de lote para drenagem urbana, Trabalho de
Conclusão de Curso de Graduação em Engenharia Civil: UFRJ. Rio de Janeiro, 2003.
EMBRAPA, Seminário: Planejamento, Construção e Operação de Cisternas para
Armazenamento da Água da Chuva. Universidade de Concórdia, Secretaria de
Estado do Desenvolvimento Regional de Concórida. Concórdia, 2005.
ESTADO DO RIO DE JANEIRO. LEI Nº 4.393, de 16 de setembro de 2004. Dispõe
sobre a obrigatoriedade das empresas projetistas e de construção civil a prover os
imóveis residenciais e comerciais de dispositivo para captação de águas da chuva e
dá outras providencias. Disponível em: http://www.alerj.rj.gov.br/processo2.htm.
Acesso em 11/05/2007.
ESTADO
DE
SÃO
PAULO.
Lei
12.526/2007.
Disponível
em:
http://www.al.sp.gov.br/StaticFile/integra_ddilei/lei/2007/lei%20n.12.526,%20de%2002.
01.2007.htm . Acesso em 11/05/2007.
120
FEDERAÇÃO FIESP, Manual de Conservação e Reuso de Água – Manual de
Orientações para o Setor Industrial. São Paulo, 2004.
FEEMA; GTZ; UFRJ, Qualidade do Ar na Região Metropolitana do Rio de Janeiro.
Fundação Estadual de Engenharia de Meio Ambiente - Deutsche Gesellschaft für
Technische Zusammenarbeit (Dr. Krätzig Ingineurgesellschaft mbH) – Universidade
Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro. 76p., 1995.
FEEMA, Relatório Anual da Qualidade do Ar 2003, Rio de Janeiro, 2004.
Fendrich, R., Oliynik, R., Manual de Utilização das Águas Pluviais – 100 Maneiras
Práticas / Roberto Fendrich, Rogério Oliynik. 1ª Ed. – Curitiba: Livraria do Chain
Editora, 2002. (Tradução do original Rainwater & You 100 Ways to Use Rainwater,
1995)
FLORÊNCIO, L., BASTOS, R., K., X., AISSE, M., M., Tratamento e utilização de
esgotos sanitários. Projeto PROSAB. Rio de Janeiro: ABES, 2006.
FOERSTER, J., Variability of Roof Runoff Quality, Water Sci. and Tech., v.39, n.5,
137. 1999.
GERSTON, J. Rainwater harvesting: a new water source, Texas Water Savers,V.3,
Número 2, 1997.
GIACCHINI, M., FILHO, A., G., A., Aproveitamento da água de chuva nas
edificações. In: 23o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E
AMBIENTAL, 2005, Campo Grande. Saneamento Ambiental Brasileiro: Utopia ou
Realidade? Campo Grande: ABES. CD-ROOM, 2005.
GNADLINGER, J., Apresentação Técnica de Diferentes Tipos de Cisternas,
Construídas em Comunidades Rurais do Semi-árido Brasileiro. ABCMAC. 2º
Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de água de chuva, Petrolina – PE, 1999.
GNADLINGER, J., Colheita de águas de chuva em áreas rurais, 2000.
GONÇALVES, V., B., Estudo de viabilidade para a implantação de um sistema de
captação e aproveitamento da água de chuva no prédio de salas de aula do
121
Centro Tecnológico – CTC. Trabalho de Conclusão do Curso de Graduação em
Engenharia Sanitária e Ambiental: UFSC. Florianópolis, 2004.
HERRMANN, T, SCHMIDA, U, Rainwater utilisation in Germany: efficiency,
dimensioning, hydraulic and environmental aspects,Urban Water, 1999 (OU 2000)
IRCSA – INTERNATIONAL RAINWATER CATCHEMENT SYSTEMS ASSOCIATION,
2007, “About IRCSA”. Disponível em: http://www.ircsa.org/index.htm. Acesso em
12/01/2007.
JACCOUD, D., Água da chuva: os donos somos nós. ECO – 21. Disponível em
http://www.eco21.com.br/textos/textos.asp?ID=1572. Acesso em 11/06/2007, às
10:40h.
JAQUES, R., C., Qualidade da água de chuva no município de Florianópolis e sua
potencialidade para aproveitamento em edificações. Dissertação de Mestrado.
UFSC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Florianópolis, 2005.
JAQUES, R. C., RIBEIRO, L. F., LAPOLLI, R. F., Avaliação da qualidade da água de
chuva da cidade de Florianópolis - SC. In: 23o CONGRESSO BRASILEIRO DE
ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 2005, Campo Grande. Campo Grande:
ABES. CD-ROOM, 2005.
KENYA
RAINWATER
ASSOCIATION.
“About
KRA”.
Disponível
em:
http://www.gharainwater.org/kra_about.html. Acesso em 12/01/2007.
Kraisse, C. B., Bastos, L., Sustentabilidade e Arquitetura: a ecohouse Urca.
PROARQ. FAU/UFRJ, 2005.
KRISHNA, H., An Overview of Rainwater Harvesting Systems and Guidelines in
the United States, ARCSA. Austin, Texas, EUA, 2005.
LEMOS, H. M., Chuva ácida, UFRJ, 2007.
MAGALHÃES, L. P. C., MIGUEZ, M. G., MASCARENHAS, F. C. B., et al., Estudo da
aplicação de um reservatório de lote com múltiplos fins. XV Simpósio Brasileiro de
Recursos Hídricos, ABRH. Curitiba, 2003.
122
MAIA, L. F. P. G., Cenarização Espaço-Temporal dos Impactos na Qualidade do
Ar da Bacia Aérea III da Região Metropolitana do Rio de Janeiro pelo Aumento da
Demanda do Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro – Galeão. xxiv,264
f.:il.Tese (Doutorado em Geografia). UFRJ – Programa de Pós-graduação em
Geografia - Instituto de Geociências, 2005.
MARTINSON, B., THOMAS, T., Quantifying The First-Flush Phenomenon. In:12th
International Rainwater Catchment Systems Conference. New Delhi, Índia, 2005.
MAY, S., Estudo da viabilidade do aproveitamento de água de chuva para
consumo não potável em edificações. Dissertação (Mestrado em Engenharia) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2004.
MIGUEZ, M. G., Modelo Matemático de Células de Escoamento para Bacias
Urbanas, Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2001.
MINISTÉRIO DA AGRICULTURA. EMBRATER. Captação e utilização da água –
Captação da água de chuva em auto-estrada. Arquivo pessoal da autora.
MINISTÉRIO DA AGRICULTURA. EMBRATER. Captação e utilização da água –
Utilização de águas captadas da chuva e Cisternas de cimento. Groupe de
Recherche et D’echanges Technologiques (G.R.E.T), Paris, França.Traduzido e
adaptado pela EMBRATER. Arquivo pessoal da autora.
MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Sistema Brasileiro de Respostas
Técnicas. SENAI, 2004.
MINISTÉRIO DA SAÚDE. Portaria no 518 de 25 de março de 2004. Brasília-DF,
2005.
Disponível
http://www.uniagua.org.br/website/images/destaque/portaria518.pdf.
em:
Acesso
em
11/05/2007.
MINISTÉRIO DAS CIDADES. Visão Geral da Prestação dos Serviços de Água e
Esgotos – 2004. SNIS - Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento, 2004.
Disponível
em:
123
http://www.snis.gov.br/arquivos_snis/5_DIAGNOSTICOS/5.3_Visao_geral/5.3.4_Visao
%20geral2004/2004_D10_Visao_geral_completo.zip. Acesso em 11/06/2007.
MUNICÍPIO DE CURITIBA. Lei nº. 10.785, de 18 de setembro de 2003. Cria no
Município de Curitiba, o Programa de Conservação e Uso Racional da Água nas
Edificações
-
PURAE.
Disponível
em:
http://www.curitiba.pr.gov.br/servicos/MeioAmbiente/legislacoes/Lei%2010785%20de%
202003.pdf . Acesso em 11/05/2007.
MUNICÍPIO DE MARINGÁ. Lei nº. 6.345, de 15 de outubro de 2003. Institui o
programa de reaproveitamento de águas de Maringá.
MUNICÍPIO DO RIO DE JANEIRO. Decreto nº 23.940, de 30 de janeiro de 2004.
Torna obrigatório, nos casos previstos, a adoção de reservatórios que permitam o
retardo do escoamento das águas pluviais para a rede de drenagem. Disponível em:
http://www.rio.rj.gov.br/smac/up_arq/DECRETO%2023940drenagem.doc. Acesso em
11/05/2007.
MUNICÍPIO DE SÃO PAULO. Lei nº. 13.276, de 04 de janeiro de 2002. Torna
obrigatória a execução de reservatório para as águas coletadas por coberturas e
pavimentos nos lotes, edificados ou não, que tenham área impermeabilizada superior
a
500m².
Disponível
em:
http://ww2.prefeitura.sp.gov.br//secretarias/habitacao/plantas_online/legislacao/leis/leis
.asp#. Acesso em 11/05/2007.
NEVES, M., V.; BERTOLO, E.; ROSSA, S.; Aproveitamento e reutilização da água
para usos domésticos. Jornadas de Hidráulica Recursos Hídricos e Ambiente: FEUP.
Portugal, 2006. Disponível em: http://www.unizar.es/fnca/docu/docu160.pdf. Acesso
em 23/08/2007.
NÓBREGA, R., L., B., QUEIROZ, M., J., de S., MAIA, L., F., et al., InfoChuva: Uma
ferramenta computacional de avaliação de riscos de desabastecimento de
sistemas de captação de água de chuva. Anais do 6º Simpósio Brasileiro de
Captação e Manejo de Água de Chuva. Belo Horizonte – MG, ABCMAC, 2007.
124
Obras
de
referência.
Disponível
em:
http://www.bellacalha.com.br/Site2006/acqua/index_acqua.php3?pg=obras#8. Acesso
em 17/01/2007.
OLIVEIRA, S., M., de, Aproveitamento da água da chuva e reúso de água em
residências unifamiliares: estudo de caso em Palhoça – SC. Trabalho de
Conclusão do Curso de Engenharia Civil: UFSC. Florianópolis, 2005.
PLANETA ORGÂNICO. Consumo per capita de água em algumas cidade, regiões
e países. Disponível em http://www.planetaorganico.com.br/trabmario-anexo.pdf.
Acesso em 12/06/2007.
PNSB (2000). Tabela 1. Disponível em:
www.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/condicaodevida/pnsb/abastecimento_de_
agua/abagua01.shtm.
PROJETO CASA AUTÔNOMA. Disponível em: www.casaautonoma.com.br
Acesso em 15/01/2007.
PROSAB - Programa de pesquisa em Saneamento Básico. Disponível em:
http://www.finep.gov.br/prosab/noticias.htm. Acesso em 17/01/2007.
PROSAB - Programa Saneamento Básico. Conservação de água, 2006.
“Rainwater
Tank
Rebates
Save
Water
And
Cut
Bills”,
site:
http://www.bluescopesteel.com.au/go/news/rainwater-tank-rebates-save-water-andcut-bills . Acesso em 08/01/2007
REBELLO, G. A., Alves, W. C., ZANELLA, L., Qualidade da água pluvial
aproveitada em instalações residenciais no meio urbano: Santana de Parnaíba –
SP. Anais do 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água. Teresina – PI,
ABCMAC, 2005
REVISTA ÉPOCA. Vai faltar água? O que o Brasil precisa fazer para evitar que a
maior crise mundial deste século chegue à torneira de sua casa. No 478, 16 de
Julho de 2007.
125
REVISTA TÉCHNE. Como construir – Sistema de Aproveitamento de Águas
Pluviais em Edificações. No 59, P.69 - 71. Fevereiro de 2007.
ROOF TILE MANAGEMENT INC. Disponível em: www.rooftilemanagement.com.
Acesso em 20/04/2007.
RUSSO, P. R., A Distribuição das Concentrações de Partículas em Suspensão na
Atmosfera da Porção Centro-Oriental do Município do Rio de Janeiro:
Considerações Preliminares sobre a Correlação Saúde Pública e Poluição
Atmosférica. Rio de Janeiro: UFRJ/PPGG, 2002. 158 p. Dissertação.
SCHUNDLER, Green Roofs and Green Roof Technology. Disponível em:
http://www.schundler.com/greenroofs.htm. Acesso em 27/08/2007.
SEARNET. Southern and Eastern Africa rainwater harvesting network-About
Searnet. Disponível em: http://www.searnet.org/about.asp. Acesso em 12/01/2007.
SIRKIS, A. Ecologia Urbana e Poder Local. Rio de Janeiro: Fundação Ondazul,
1999. 318p.
SNIS – SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE SANEAMENTO.
Diagnóstico dos serviços de água e esgotos. CD-ROOM Série Histórica / Águas e
Esgotos 1995 – 2004 / Resíduos Sólidos 2002 - 2004. Ministério das Cidades. Brasil,
2006.
SOUZA, F., B. ; O Aproveitamento das Águas de Chuva - Águas Azuis. Trabalho
de Conclusão de Curso de Graduação em Engenharia Civil: UFRJ. Rio de Janeiro,
2006.
TERRA NOTÍCIAS. FAO: mundo deve dividir água para evitar guerras. Disponível
em: http://noticias.terra.com.br/ciencia/interna/0,,OI1500751-EI299,00.html. Acesso em
25/07/2007.
TEXAS WATER DEVELOPMENT BOARD. Texas Guide to Rainwater Harvesting.
2ª ed. Austin (TX), 1997.
126
TEXAS WATER DEVELOPMENT BOARD. The Texas manual on Rainwater
Harvesting.
3ª
ed.
Austin
(TX),
2005.
Disponível
em:
http://www.twdb.state.tx.us/publications/reports/RainwaterHarvestingManual_3rdedition
.pdf. Acesso em 04/06/2007.
THOMAS, P.R., GREENE, G. R., “Rainwater quality from different roof
catchments”. Water Science & Technology. Vol. 28, no. 3-5, pp. 291-299. 1993.
TIGRE. Disponível em www.tigre.com.br. Acesso em 20/04/2007.
TOMAZ, P.; Economia de água: Para empresas e residências. São Paulo: Navegar,
2001.
TOMAZ, P.; Aproveitamento de água de chuva: Aproveitamento de água de chuva
para áreas urbanas e fins não potáveis. São Paulo: Navegar, 2003.
TRESMONDI, A.C.C. de L., TOMAZ, E., KRUSCHE, A.V., “Avaliação de pH e
composição iônica das águas de chuva em Paulínia-SP”. Eng. ambiental. - Espírito
Santo do Pinhal, v. 2, n. 1, p. 070-084, Jan/Dez 2005.
TUCCI, C., Hidrologia, ciência e aplicação, ABRH, Editora da Universidade, 2004.
UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAMME – UNEP, 2007, Examples of
Rainwater Harvesting and Utilisation Around the World. Disponível em:
http://www.unep.or.jp/ietc/Publications/Urban/UrbanEnv-2/9.asp.
Acesso
em
12/01/2007.
UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY – USEPA. Manual:
Guidelines for water reuse. Washington, DC: 1992 (EPA/625/R-92/004). Disponível
em: http://www.epa.gov/nrmrl/pubs/625r04108/625r04108.htm. Acesso em 14/05/2007.
VON SPERLING, M. Introdução à qualidade da água e ao tratamento de esgotos.
3ª edição. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – DESA
– UFMG, 2005.
127
WATERFALL, P.H.. Harvesting Rainwater for Landscape Use. University of Arizona
Cooperative. Disponível em: http://ag.arizona.edu/pubs/water/az1052/harvest.html.
Acesso em 24/04/2007. 2002.
WATERSHED PROTECTION TECHNIQUES. “Is rooftop runoff really clean”.
Articule 8,Technical Note #25, 1(2): 84-85, TRS, 1994.
WERNECK, G. A. M., Sistemas de utilização da água da chuva nas edificações:
o estudo de caso da aplicação em escola de Barra do Piraí. Rio de Janeiro: UFRJ/
FAU, 2006. xxxii, 283f.: il.; 31 cm.
ZAIZEN, M., URAKAWA, T., MATSUMOTO, Y., et al, “The collection of raiwater from
dome stadiums in Japan”, Urban Water, PP. 355-359, 2000.
128
ANEXO 1: TABELAS COM RESULTADOS DA QUALIDADE DA ÁGUA DE CHUVA ATMOSFÉRICA EM CADA BAIRRO, POR DIA DE
COLETA
BANGU
Cloretos
SST
mg/L
mg/L
nd
0,4
nd
0,8
nd
2,6
22
7
13
SSV
mg/L
0,4
0,4
0,6
5
9
Coli Total Coli Term.
NMP/100ml NMP/100ml
0
0
0
0
0
0
0
0
≥ 16
≥ 16
IRAJÁ
Cloretos
mg/L
nd
nd
nd
30,6
0
-
SST
mg/L
0,8
4
0,6
25
2
5
SSV
mg/L
0,8
2
0,6
4
1
3
Coli Total Coli Term.
NMP/100ml NMP/100ml
0
0
0
0
0
0
≥16
5
0
0
0
0
ILHA DO FUNDÃO
Cor Turbidez
Dureza
Ferro Cloretos
SST
Dias
Dia da coleta
FAU
mg CaCO3 mg/L
mg/L
mg/L
sem chuva Pt CO
13
4
1,8
nd
nd
1,6
29/8/2006
8
12
4
1,8
nd
nd
2
4/9/2006
1
2
0
1,2
nd
nd
1,5
22/1/2007
0
2
1
2,5
0,5
11
29/1/2007
0
48
9
8
9/4/2007
1
SSV
mg/L
1,6
1,2
1,5
4
5
Coli Total Coli Term.
NMP/100ml NMP/100ml
0
0
2
0
16
2
≥16
9
2
0
Dia da coleta
29/8/2006
4/9/2006
17/9/2006
27/11/2006
9/4/2007
Cor Turbidez
Dureza
Ferro
Dias
FAU
mg CaCO3 mg/L
sem chuva Pt CO
6
2
2,6
nd
8
8
4
2,3
nd
1
27
7
2,7
nd
12
8
3
2,7
0,05
4
36
11
15
Cor Turbidez
Dureza
Ferro
Dias
Dia da coleta
FAU
mg CaCO3 mg/L
sem chuva Pt CO
8
3
2,6
nd
29/8/2006
8
5
3
2,5
nd
4/9/2006
1
25
8
2,8
nd
17/9/2006
12
12
7
3,4
nd
7/11/2006
3
19
8
1,5
0,1
8/1/2007
0
8
5
2,5
nd
29/1/2007
0
129
pH
6,1
6,0
5,9
4,7
7,0
pH
6,5
5,6
6,0
7,2
5,0
5,6
pH
5,9
6,0
6,4
6,5
7,0
DQO
mg/L
15,4
20,6
33
DBO
mg/L
4,7
6,7
7,8
DQO
mg/L
30,7
44,9
48
-
DBO
mg/L
5,8
9,5
-
DQO
mg/L
64,8
38,9
16
DBO
mg/L
13,4
8,9
-
TIJUCA
Cloretos
SST
mg/L
mg/L
4,6
SSV
mg/L
2,6
Coli Total Coli Term.
NMP/100ml NMP/100ml
≥16
≥16
SÃO CRISTÓVÃO
Cor Turbidez
Dureza
Ferro Cloretos
SST
Dias
Dia da coleta
FAU
mg CaCO3 mg/L
mg/L
mg/L
sem chuva Pt CO
8
2
1,4
0,03
0
23/1/2007
0
SSV
mg/L
-
Coli Total Coli Term.
NMP/100ml NMP/100ml
0
0
Cor Turbidez
Dureza
Ferro
Dias
Dia da coleta
FAU
mg CaCO3 mg/L
sem chuva Pt CO
14
8
9/4/2007
16
JACAREPAGUÁ
Cloretos
SST
mg/L
mg/L
11
SSV
mg/L
10
Coli Total Coli Term.
NMP/100ml NMP/100ml
≥16
9
Cor Turbidez
Dureza
Ferro
Dias
Dia da coleta
Pt
CO
FAU
mg
CaCO3
mg/L
sem chuva
51
5
9/5/2007
5
GÁVEA
Cloretos
SST
mg/L
mg/L
0,02
0
SSV
mg/L
0
Coli Total Coli Term.
NMP/100ml NMP/100ml
0
0
Dia da coleta
17/9/2006
Cor Turbidez
Dureza
Ferro
Dias
FAU
mg CaCO3 mg/L
sem chuva Pt CO
22
8
2,9
9
130
pH
6,2
pH
6,5
pH
6,9
pH
7,0
DQO
mg/L
2,6
DBO
mg/L
2
DQO
mg/L
13,4
DBO
mg/L
-
DQO
mg/L
23,3
DBO
mg/L
2,9
DQO
mg/L
≤2
DBO
mg/L
≤2
ANEXO 2: TABELAS COM RESULTADOS DA QUALIDADE DA ÁGUA DE CHUVA AO LONGO DO SISTEMA EXPERIMENTAL
MONTADO NA UFRJ, POR DIA DE COLETA
Dia 6/fevereiro - Chuva artificial, Estiagem: 3 dias
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
146,0
45,0
34,0
18,0
6,9
1,1
37,5
16,2
2,30E+01
0,00E+00
Filtro de Areia Descendente
Filtro Areia Ascendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
-
-
-
-
-
-
Dia 12/fevereiro - Estiagem: 4dias; Precipitação do dia =52,4mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
138,0
36,0
132,0
92,0
6,8
43,0
1,10E+03
4,30E+01
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
-
-
-
-
131
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 19/março - Estiagem: 31dias; Precipitação do dia =10,8mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
269,0
27,0
17,0
13,3
7,3
5,2
210,0
57,1
2,50,E+06
2,50,E+06
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
78,0
6,0
7,0
4,0
6,9
2,3
36,3
14,4
2,40,E+04
2,40,E+04
-
104,0
15,0
5,0
0,0
1,5
72,6
21,6
7,50,E+04
1,10E+04
168,0
19,0
9,0
6,0
1,5
109,0
63,7
7,50,E+04
1,10E+04
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
* As cores das células significam que os resultados foram referentes aos dias em que a areia estava contaminada
Dia 21/Março - Estiagem: 0dias; Precipitação do dia =14mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
266,0
18,0
32,0
17,0
6,3
4,8
160,6
81,6
2,40E+06
2,40E+05
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
-
-
-
-
132
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 9/abril - Estiagem: 2 dias; Precipitação do dia =17,2mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
211,0
16,0
4,0
4,0
7,0
3,6
149,0
49,6
2,40,E+03
4,30E+01
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
91,0
11,0
1,0
1,0
7,0
1,3
40,0
12,6
2,40,E+03
2,30E+01
46,0
9,0
3,0
1,0
9,3
0,1
31,0
11,5
1,10E+03
2,40E+02
111,0
26,0
2,0
2,0
7,1
1,2
60,5
13,0
2,40E+03
2,30E+01
89,0
10,0
3,0
1,0
7,1
0,7
65,5
14,1
1,10E+03
7,00E+00
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
118,0
18,0
2,0
2,0
7,1
0,8
10,8
≤ 2,0
2,40E+02
5,00E+00
38,0
9,0
6,0
6,0
8,1
0,6
9,0
≤2
1,10E+02
0,00E+00
Dia 10/Abril - Estiagem: 2dias; Precipitação do dia =3,2mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
193,0
29,0
4,0
3,0
7,2
1,4
11,3
≤ 2,0
1,10E+03
9,00E+00
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
-
-
-
-
133
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 11/Abril - Estiagem: 0dias; Precipitação do dia =14mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
111,0
23,0
8,0
5,0
7,1
nd
10,3
≤ 2,0
1,10E+03
9,00E+00
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
-
-
-
-
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 17/abril - Estiagem: 7dias, Precipitação do dia =2,4mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
186,0
19,0
17,0
13,0
6,7
2,7
65,0
12,3
1,10,E+03
0,00,E+00
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
12,0
8,0
2,0
2,0
6,6
0,7
12,0
≤2,0
2,40,E+02
0,00,E+00
-
9,0
5,0
3,0
3,0
7,4
0,3
9,0
≤2,0
1,10,E+02
0,00,E+00
9,0
3,0
2,0
2,0
7,6
0,2
3,0
≤2,0
1,10,E+02
0,00,E+00
134
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 2/maio - Estiagem: 4dias; Precipitação do dia =5,8mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
-
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
67,0
7,0
1,0
1,0
6,6
1,2
19,0
6,3
0,00,E+00
0,00,E+00
98,0
15,0
1,0
0,0
6,8
0,2
6,0
≤2
9,00,E+00
0,00,E+00
54,0
3,0
2,0
1,0
7,3
1,1
37,8
9,8
0,00,E+00
0,00,E+00
9,0
3,0
4,0
4,0
7,5
0,7
37,8
8,6
0,00,E+00
0,00,E+00
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 9/maio - Estiagem: 4dias, Precipitação do dia = 11,8mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
101,0
14,0
2,0
1,0
6,8
11,0
≤2
1,60,E+01
0,00,E+00
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
96,0
9,0
6,0
4,0
6,8
0,8
8,0
≤2
6,00,E+00
0,00,E+00
86,0
11,0
1,0
0,0
8,7
0,5
42,0
3,6
4,60,E+03
4,60,E+02
104,0
9,0
2,0
1,0
7,7
0,6
9,0
≤2
0,00,E+00
0,00,E+00
82,0
8,0
21,0
10,0
7,7
0,5
8,0
≤2
0,00,E+00
0,00,E+00
135
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
100,0
8,0
0,0
0,0
7,4
0,6
≤2
≤2
0,00,E+00
0,00,E+00
89,0
11,0
1,0
1,0
8,3
0,1
12,0
≤2
1,60,E+01
1,60,E+01
Dia 21/maio - Estiagem: 8dias, Precipitação do dia =29,6mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
59,0
11,0
0,0
0,0
6,6
34,0
11,2
2,10,E+03
4,60,E+02
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
31,0
9,0
13,0
10,0
6,3
0,4
36,0
9,0
4,60,E+02
4,60,E+02
29,0
1,0
2,0
2,0
8,6
0,2
14,0
0,00,E+00
0,00,E+00
20,0
3,0
2,0
0,0
6,9
0,3
34,0
≤2
4,60,E+02
4,60,E+02
33,0
5,0
0,0
0,0
7,4
0,3
23,0
≤2
1,60,E+01
1,60,E+01
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
16,0
4,0
0,0
0,0
6,8
0,3
10,0
≤2
1,60,E+01
1,60,E+01
35,0
3,0
1,0
1,0
9,0
0,1
9,0
≤2
0,00,E+00
0,00,E+00
Dia 24/maio - Estiagem: 2dias; Precipitação do dia =5,8mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
77,0
13,0
9,0
6,0
4,8
1,9
30,0
8,2
2,10E+02
1,50E+02
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
54,0
9,0
1,0
1,0
4,5
1,2
36,0
8,2
2,40E+02
1,10E+02
-
-
-
136
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 4/Junho - Estiagem: 2dias; Precipitação do dia =21,4mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
43,0
Turbidez (FAU)
12,0
SST (mg/L)
5,0
SSV (mg/L)
4,0
pH
6,4
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
36,2
DBO (mg/L)
18,9
Colif. Totais (NMP/100ml)
1,10E+02
Colif. Termo. (NMP/100ml) 4,30E+01
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
-
-
-
-
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 25/Junho - Estiagem: 21dias; Precipitação do dia =1,4mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
163,0
38,0
18,0
6,0
7,6
63,8
26,4
2,10,E+03
2,40E+02
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
83,0
24,0
2,0
1,0
6,7
39,6
11,2
2,40,E+02
4,30E+01
62,0
10,0
2,0
0,0
6,7
23,6
11,8
1,10,E+02
4,30E+01
52,0
43,0
3,0
0,0
6,7
45,2
18,2
1,10,E+03
1,50E+02
51,0
12,0
4,0
0,0
6,7
42,0
10,9
1,10,E+03
3,00E+01
137
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
Dia 29/junho - Estiagem: 3dias, Precipitação do dia =12,6mm
Cisterna
Parâmetros
Descarte
Cor (Pt CO)
Turbidez (FAU)
SST (mg/L)
SSV (mg/L)
pH
Amônia (mg/L)
DQO (mg/L)
DBO (mg/L)
Colif. Totais (NMP/100ml)
Colif. Termo. (NMP/100ml)
163,0
30,0
9,0
5,0
7,3
38,6
10,9
-
Filtro de Areia Descendente
Dia 0
Dia 7
(Armazenamento)
Altura de 60cm
Altura de 90 cm
71,0
21,0
14,0
13,0
6,7
32,0
10,6
-
31,0
9,0
1,0
0,0
6,8
16,2
≤2
1,60,E+01
1,60,E+01
-
-
138
Filtro Areia Ascendente
Dia 7
Dia 0
(Armazenamento)
-
-
ANEXO 3: TABELAS COM RESULTADOS DO DIMENSIONAMENTO DA CISTERNA PELOS MÉTODOS GRÁFICO E ANALÍTICO de
RIPPL PARA SÉRIES SINTÉTICAS DE 40, 50, 85 e 95%
Meses
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Meses
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Série Sintética Vol. Chuva (Qt) Vol. Acum. de Chuva Consumo Acumulado Vol.Chuva(Qt)-Demanda Vol.do Reser. Vol.do Reser.
3
3
3
3
(m )
(m )
(m )
(m )
(P=40%)
(AcaptaçãoxCxP)
(acumulado)
252,2
20,18
20,18
4,0
16,18
0,00
0,00
151,2
12,10
32,27
8,0
8,10
0,00
0,00
112,7
9,01
41,29
12,0
5,01
0,00
0,00
71,3
5,70
46,99
16,0
1,70
0,00
0,00
54,4
4,36
51,34
20,0
0,36
0,00
0,00
29,9
2,39
53,73
24,0
-1,61
-1,61
-1,61
43,0
3,44
57,17
28,0
-0,56
-0,56
-2,17
28,4
2,27
59,44
32,0
-1,73
-1,73
-3,90
65,2
5,22
64,66
36,0
1,22
0,00
-3,90
71,2
5,70
70,35
40,0
1,70
0,00
-3,90
129,2
10,34
80,69
44,0
6,34
0,00
-3,90
139,6
11,16
91,86
48,0
7,16
0,00
-3,90
Volume Final do Reservatório (m3)
4
Série Sintética Vol. Chuva (Qt) Vol. Acum. de Chuva Consumo Acumulado Vol.Chuva(Qt)-Demanda Vol.do Reser. Vol.do Reser.
3
3
3
3
(m )
(m )
(m )
(m )
(P=50%)
(AcaptaçãoxCxP)
(acumulado)
235,5
18,84
18,84
4,0
14,84
0,00
0,00
127,3
10,18
29,02
8,0
6,18
0,00
0,00
106,9
8,55
37,57
12,0
4,55
0,00
0,00
54,9
4,39
41,96
16,0
0,39
0,00
0,00
51,5
4,12
46,08
20,0
0,12
0,00
0,00
26,9
2,15
48,22
24,0
-1,85
-1,85
-1,85
29,2
2,33
50,56
28,0
-1,67
-1,67
-3,52
24,2
1,94
52,49
32,0
-2,06
-2,06
-5,58
55,2
4,42
56,91
36,0
0,42
0,00
-5,58
57,2
4,58
61,48
40,0
0,58
0,00
-5,58
116,7
9,34
70,82
44,0
5,34
0,00
-5,58
125,7
10,06
80,88
48,0
6,06
0,00
-5,58
Volume Final do Reservatório (m3)
6
139
Meses
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Meses
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Série Sintética Vol. Chuva (Qt) Vol. Acum. de Chuva Consumo Acumulado Vol.Chuva(Qt)-Demanda Vol.do Reser. Vol.do Reser.
3
3
3
3
(m )
(m )
(m )
(m )
(P=85%)
(AcaptaçãoxCxP)
(acumulado)
155,0
12,40
12,40
4,0
8,40
0,00
0,00
39,6
3,17
15,57
8,0
-0,83
-0,83
-0,83
61,3
4,91
20,48
12,0
0,91
0,00
-0,83
18,8
1,50
21,98
16,0
-2,50
-2,50
-3,33
41,9
3,35
25,33
20,0
-0,65
-0,65
-3,98
9,9
0,79
26,12
24,0
-3,21
-3,21
-7,19
9,7
0,78
26,90
28,0
-3,22
-3,22
-10,41
6,3
0,51
27,41
32,0
-3,49
-3,49
-13,90
31,2
2,50
29,90
36,0
-1,50
-1,50
-15,41
39,5
3,16
33,06
40,0
-0,84
-0,84
-16,25
96,9
7,75
40,82
44,0
3,75
0,00
-16,25
98,7
7,89
48,71
48,0
3,89
0,00
-16,25
Volume Final do Reservatório (m3)
16
Série Sintética Vol. Chuva (Qt) Vol. Acum. de Chuva Consumo Acumulado Vol.Chuva(Qt)-Demanda Vol.do Reser. Vol.do Reser.
3
3
3
3
(m )
(m )
(m )
(m )
(P=95%)
(AcaptaçãoxCxP)
(acumulado)
80,6
6,45
6,45
4,0
2,45
0,00
0,00
16,0
1,28
7,73
8,0
-2,72
-2,72
-2,72
47,7
3,82
11,55
12,0
-0,18
-0,18
-2,90
12,7
1,02
12,57
16,0
-2,98
-2,98
-5,88
25,5
2,04
14,61
20,0
-1,96
-1,96
-7,84
4,3
0,35
14,95
24,0
-3,65
-3,65
-11,50
5,5
0,44
15,39
28,0
-3,56
-3,56
-15,06
4,4
0,35
15,75
32,0
-3,65
-3,65
-18,70
17,8
1,42
17,17
36,0
-2,58
-2,58
-21,28
30,5
2,44
19,61
40,0
-1,56
-1,56
-22,84
79,4
6,35
25,96
44,0
2,35
0,00
-22,84
80,3
6,43
32,39
48,0
2,43
0,00
-22,84
Volume Final do Reservatório (m3)
23
140
ANEXO 4: GRÁFICOS DO DIMENSIONAMENTO DA CISTERNA PELOS MÉTODO GRÁFICO DE RIPPL PARA SÉRIES SINTÉTICAS DE
40, 50, 85 e 95%
Chuva acumulada x Consumo acumulado
Probabilidade 40%
Chuva acumulada x Consumo acumulado
Probabilidade 50%
100
80
60
Chuva Acumulada
40
Consumo Acumulado
20
0
1
2
3 4
5
6
7
8
9 10 11 12
Vol Acumulado (m 3)
Vol Acumulado(m 3)
100
80
60
Chuva Acumulada
40
Consumo Acumulado
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Meses
Meses
141
Chuva acumulada x Consumo acumulado
Probabilidade 95%
Chuva acumulada x Consumo acumulado
Probabilidade 85%
60
50
50
40
Chuva acumulada
30
Consumo Acumulado
20
10
Vol Acumulado(m3)
60
40
Chuva Acumulada
30
Consumo Acumulado
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1
9 10 11 12
2
3
4
5
6
7
Meses
M eses
142
8
9 10 11 12