Parabol dersi uygulama aşaması

Existe atualmente um crescente interesse pelo aproveitamento da água de chuva em todo o mundo, visto que sua utilização nas edificações economiza água e energia. No Brasil, a NBR 15527, (ABNT, 2007) estabelece os requisitos gerais para concepção do sistema de aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para captação de água para fins não potáveis.

De acordo com a norma, as condições física, química e microbiológica da água de chuva captada devem ser equivalentes à utilização prevista pelo projetista. Ainda não existe legislação específica brasileira que regulamente os requisitos de qualidade para o uso da água da chuva em edificações. Assim sendo, utiliza-se como diretrizes para avaliar sua qualidade, a Portaria 518 do Ministério da Saúde (BRASIL, 2004), que especifica os padrões de potabilidade para água de consumo humano no Brasil e a Resolução 357 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (BRASIL, 2005), que classifica as classes dos corpos d’água conforme os usos previstos.

Fernandes et al. (2007) analisaram amostras de água pluvial em Natal tendo como área de captação parte da cobertura do prédio do Laboratório de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental (LARHISA), localizado no Campus Central da UFRN. O prédio é uma construção de um único pavimento com cobertura em telha de fibrocimento. Foram realizadas análises da água em três pontos: em ambiente externo, com amostra coletada a

partir de um pluviômetro instalado na área externa ao prédio, na caixa de passagem aonde chega a água coletada pela cobertura, e por fim, na cisterna. Foram analisados os níveis de turbidez, pH, temperatura, sólidos totais dissolvidos (STD), condutividade, alcalinidade total, nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato, sulfato, cloreto, cálcio e dureza total, coliformes totais e termotolerantes. A constatação de coliformes termotolerantes nas análises das amostras da caixa de passagem e a cisterna confirmou a necessidade de desinfecção da água, caso seja desejável sua utilização para ingestão. Entretanto, para os demais parâmetros de análise, considerando-se os padrões da Resolução 357 (BRASIL, 2005), em todos os pontos os resultados sinalizaram que a água da chuva pode ser considerada aceitável para atividades de uso doméstico, tais como meio de descarga em vasos sanitários, lavagem de carros, limpeza da casa e irrigação de jardins.

O resultado das análises mostra o potencial da qualidade da água de chuva, visto que a água captada não recebe a influência das características dos solos, esgotos e outros poluentes originados da atividade antrópica que são cada vez mais comuns nos corpos d’água superficiais. Contudo, deve-se considerar que a qualidade da água pluvial pode variar de uma localidade para outra em função da influência da vegetação e animais, dos poluentes atmosféricos, condições meteorológicas e características da área de captação, calhas e reservatório. Desta maneira, dependendo da pluviometria local, os sistemas de aproveitamento de água de chuva representam uma relevante opção como fonte alternativa de água para usos não-potáveis. Além da economia para o usuário, a medida diferencia-se por contribuir com a redução da água drenada nos coletores públicos, prevenindo inundações, recorrentes devido à gradativa impermeabilização do solo em áreas urbanas.

Segundo o Texas Water Development Board (2005), o sistema de

aproveitamento de água da chuva é composto por seis componentes, ilustrados na figura 25:

a) Área de Captação;

b) Condutores horizontais e verticais;

c) Filtros ou grades; dispositivos de descarte da primeira chuva;

d) Tratamento e purificação; e) Reservatório inferior; f) Sistema de distribuição.

Fonte: TWDB (2005).

Figura 25: Sistema residencial de captação de água pluvial.

Fonte: Adaptado de Tomaz (2005).

Figura 26: Sistema de aproveitamento de água pluvial.

A figura 26 esquematiza o sistema proposto por Tomaz (2005) para uma residência na qual a água é provida por duas instalações independentes: uma de água potável fornecida pela concessionária e outra de captação e armazenamento de água da chuva para fins não potáveis.

O funcionamento geral de um sistema de aproveitamento de água pluvial para uso urbano tem

início com a captação da água da chuva incidente sobre a cobertura da edificação.

O tipo de cobertura pode influenciar tanto na qualidade, quanto na quantidade de água retida. Segundo Tomaz (2005), amostras dos telhados cerâmicos tendem a apresentar uma maior média de coliformes termotolerantes e totais quando se compara com outros tipos de coberturas como telhas de chapa galvanizada, ou lajes de concreto impermeabilizadas. Ou seja, quanto mais lisa e estanque for a superfície de captação, menor será sua capacidade de absorção de água, acúmulo de impurezas e microrganismos e posterior transferência para a água captada.

A partir da área de captação, a água é dirigida por meio de condutores horizontais e verticais até o local de armazenamento. Nesse trecho devem ser instalados mecanismos, como grades, ralos ou telas para remoção de sólidos grosseiros. Quando não retidos, esses particulados podem obstruir o sistema e comprometer a qualidade da água quando entrarem em decomposição. Em função do acúmulo de impurezas e das condições atmosféricas locais, alguns autores sugerem o descarte da primeira parcela do volume total precipitado na área de captação, o que em inglês é denominado de first flush.

Melo e Andrade Neto (2007) estudaram a variação da qualidade da água de chuva em Natal a partir de amostras sequenciais nos primeiros 10 milímetros de chuvas em três pontos distintos da cidade e concluíram que a qualidade da água melhorou nos pontos de maior poluição atmosférica após o primeiro milímetro de chuva. Para Andrade Neto (2010), esta conclusão apoia a indicação de que o descarte do primeiro milímetro da precipitação geralmente é suficiente para carrear partículas e a influência dos gases das camadas baixas da atmosfera condensados na chuva. Tomaz (2005) aponta que no Estado norte-americano da Flórida costuma-se descartar os primeiros 40 litros para cada 100m² de área de captação. Já no Brasil, o autor cita que na região de Guarulhos é comum utilizar o valor de

Fonte: Rainharvest (2010). Figura 28: Mecanismos de descarte com boia interna.

1,0 litro/m², o que equivale ao primeiro 1 mm de chuva. Na ausência de dados anteriores que auxiliem a decisão do projetista, a NBR 15527 (ABNT, 2007) recomenda o descarte dos primeiros 2mm de chuva captados.

Existem diversos dispositivos de simples funcionamento para realizar o descarte dos primeiros milímetros de chuva. Andrade Neto (2010) propõe a construção de um reservatório de descarte anexo à cisterna (figura 27). O volume deste reservatório de autolimpeza deve ser igual ao definido para o descarte. Quando completamente cheio, o fluxo da água é desviado para a tubulação que vai para a cisterna.

Figura 27: Exemplos de sistema de descarte dos primeiros milímetros de chuva.

Fonte: Andrade Neto (2010).

Em países como Estados Unidos e Austrália, certas empresas já fornecem produtos específicos para o descarte da primeira parcela da água captada, podendo ser operados manual ou automaticamente, após ser constatado o acúmulo do volume determinado. A figura 28 apresenta exemplos de mecanismos de descarte que consistem em um tubo com uma boia esférica em seu interior. Quando chuva enche o tubo e atinge o volume de descarte, a elevação do nível da água faz com que a esfera obstrua a entrada de água e o fluxo é conduzido para o reservatório de armazenamento.

Um dispositivo com o funcionamento semelhante pode ser confeccionado no próprio canteiro de obras (figura 29). O dispositivo consiste em um tubo de PVC que coleta o equivalente ao volume de descarte do sistema. Quando o tubo está cheio a água é forçada a seguir para o conduto principal que a leva ao reservatório de armazenamento.

Em todos os dispositivos é necessário realizar a drenagem da água acumulada antes da próxima chuva e limpar o sistema dos sólidos acumulados na base dos tubos ou do reservatório de autolimpeza.

Fonte: TWDB (2005). Figura 29: Descarte simplificado.

Após o descarte, a precipitação captada é armazenada no reservatório inferior, também denominado de cisterna. Ao atingir o volume máximo de armazenamento, o excedente é extravasado e absorvido por uma vala de infiltração ou área permeável do terreno. A água armazenada na cisterna é bombeada para um reservatório elevado independente, a partir do qual tubulações específicas abastecem por gravidade os pontos de utilização não-potável. Para o dimensionamento dos condutores de drenagem pluvial e abastecimento de água na residência devem ser considerados os requisitos constantes na NBR 10844 – Instalações prediais de águas pluviais (ABNT, 1989) e NBR 5626 – Instalações prediais de água fria (ABNT, 1998).

O componente mais caro de um sistema de aproveitamento de água da chuva é o reservatório inferior e para melhor funcionamento do sistema deve ser dada atenção especial ao seu dimensionamento. Para esta operação, a NBR 15527 (ABNT, 2007) apresenta um método de cálculo baseado na precipitação média e a área de captação, conforme equação 5:

...(5) Onde:

V é o volume anual, mensal ou diário de água de chuva aproveitável; P é a precipitação média anual, mensal ou diária;

A é a área de coleta;

C é o coeficiente de escoamento superficial da cobertura, que representa a relação entre o volume total de escoamento superficial e o volume total precipitado;

é a eficiência do sistema de captação, levando em conta o dispositivo de descarte de sólidos e desvio de escoamento inicial.

Adicionalmente, a NBR 15527 (ABNT, 2007) sugere outros métodos de dimensionamento tais como o método Rippl, o método Azevedo Neto, o método prático alemão e o da simulação. É importante ressaltar que alguns dos métodos citados consideram somente a demanda e capacidade de captação média e não levam em conta a distribuição pluviométrica irregular, o que pode resultar em um sistema com o reservatório subdimensionado ou superdimensionado para certa parte do ano. Para o estudo de aproveitamento de água da chuva, levando em conta a capacidade de captação, a demanda existente e a distribuição pluviométrica, é necessário simular o balanço hídrico no reservatório de água de chuva ao longo do ano.

Para realizar a quantificação diária de entradas e saídas de água do reservatório, pode ser utilizado o software Netuno (GHISI; CORDOVA; ROCHA, 2011), que atualmente encontra-se na versão 3.0. Com o programa (figura 30), é possível determinar o potencial de

água potável economizada através do aproveitamento de água pluvial, a partir da pluviometria diária e a demanda de água para os usos não potáveis.

Figura 30: Interface do software Netuno.

Fonte: Ghisi, Cordova e Rocha (2011).

Para dimensionar o reservatório de água da chuva, o programa permite simulações para um reservatório ou vários volumes sucessivos. Isto possibilita ao projetista comparar entre várias opções de volumes e seus respectivos potenciais de economia, permitindo a escolha de um volume de armazenamento mais eficiente em função da variação pluviométrica ao longo do ano.

Para realizar a simulação no Netuno, são necessários os seguintes dados:

a) Precipitação: os dados são carregados sob a forma de uma planilha e devem estar em base diária, pois a simulação do balanço hídrico é feita diariamente; b) Área de captação: corresponde à projeção horizontal da cobertura da edificação

ou de outra área utilizada como captação (m²);

c) Demanda de água potável: corresponde ao volume de água potável fornecido para cada ocupante da edificação em litros;

d) Número de moradores: é utilizado para calcular a demanda diária total de água potável na edificação;

e) Porcentagem de água potável a ser substituída por pluvial: representa a demanda diária de água pluvial em função do volume de água potável;

f) Coeficiente de Aproveitamento: representa o volume aproveitável de água pluvial em função do precipitado, após o descarte do volume inicial.