UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DEC PAULA SAGGIN

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DEC PAULA SAGGIN AVALIAÇÃO DO POTENCIAL PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NO TERMINAL DE PASSAGEIROS DO AEROPORTO DE JOINVILLE/SC LAURO CARNEIRO DE LOYOLA JOINVILLE - SC 2012

2 PAULA SAGGIN AVALIAÇÃO DO POTENCIAL PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NO TERMINAL DE PASSAGEIROS DO AEROPORTO DE JOINVILLE/SC LAURO CARNEIRO DE LOYOLA Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial para a obtenção de título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Doalcey Antunes Ramos JOINVILLE - SC 2012

3 PAULA SAGGIN AVALIAÇÃO DO POTENCIAL PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NO TERMINAL DE PASSAGEIROS DO AEROPORTO DE JOINVILLE/SC LAURO CARNEIRO DE LOYOLA Trabalho de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil. Banca Examinadora: Orientador: Prof o Dr. Doalcey Antunes Ramos Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: Eng. a Thais Ittner Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária INFRAERO: Aeroporto de Joinville/SC Lauro Carneiro de Loyola Membro: Prof o Dieter Neermann Universidade do Estado de Santa Catarina Joinville,19/11/2012

4 A minha mãe Marcia, ao meu pai Dirceu, aos meus irmãos Mateus e Julia.

5 AGRADECIMENTOS Antes de tudo e de todos, meus agradecimentos a Deus, devido sua presença constante, me dando força durante esses meses de realização desse trabalho e por toda a minha vida. Agradeço a todas as pessoas que de um modo ou de outro contribuíram, não só para elaboração desse trabalho de graduação, como também para meu desenvolvimento profissional desde o início de minha vida universitária, até a conclusão desta etapa. À minha família, meus pais, Dirceu e Marcia, e meus irmãos, Mateus e Julia, pelo carinho e suporte e pelos ensinamentos que guardarei para o resto da vida. Aos colegas de trabalho pelo apoio. À engenheira Thais Ittner e ao biólogo Paulo Vinicius Davanço, funcionários da Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária INFRAERO: Aeroporto de Joinville/SC Lauro Carneiro de Loyola, pela cooperação em questões decisivas para o êxito do trabalho. Ao meu professor orientador Doalcey Antunes Ramos e a professora Mônica, pelos conhecimentos transmitidos, pela confiança e pela dedicação. A todos os meus amigos que, direta ou indiretamente, estiveram presentes nesta fase da minha vida, pela parceria constante, pela compreensão, e por todos os momentos que comigo dividiram. Aos colegas de faculdade, pela troca mútua de conhecimento e pela convivência diária. Em especial, a Ana Claudia Boettcher e a Sumaya L. Siqueira, que compartilharam comigo momentos especiais e que sempre me apoiaram durante esses 5 anos de faculdade. E tantas outras pessoas, que de uma forma ou de outra, contribuíram para a realização deste grande sonho. A todos, muito obrigado!

6 Enquanto o poço não seca, não sabemos dar valor à vida. Thomas Fuller

7 RESUMO SAGGIN, Paula. Aproveitamento de águas pluviais no terminal de passageiros do aeroporto de Joinville Lauro Carneiro de Loyola Trabalho de Graduação (Bacharelado em Engenharia Civil) - UDESC (Universidade do Estado de Santa Catarina). Joinville, O crescimento populacional, a industrialização e o processo de urbanização resultam em uma exploração desordenada dos recursos naturais, contribuindo com o aumento da escassez de água no Brasil e no mundo. Devido a essa necessidade se busca soluções alternativas de fonte de água, e o aproveitamento de água pluvial é uma delas. Ambientes aeroportuários são grandes consumidores de água não potável. O volume elevado necessário de água não potável, aliado à existência de áreas de telhados grandes, colocam os aeroportos como ambientes com grande potencial de utilização de sistemas de aproveitamento da água da chuva. Este trabalho objetivou avaliar o potencial do Aeroporto de Joinville Lauro Carneiro de Loyola, Joinville, Santa Catarina, na utilização de água pluvial proveniente de telhados para atendimento de pontos de consumo com água não potável. O cálculo da quantidade de água a ser coletada leva em consideração o volume de chuva anual na região, a área de telhado por onde a água será coletada, a quantidade de água a ser coletada e a demanda do local. Foram levantados dados do consumo de água nas dependências do Terminal de Passageiros do aeroporto e dos índices pluviométricos, sendo feito o dimensionamento do sistema de aproveitamento da água da chuva. Foram utilizados três métodos de dimensionamento do reservatório de água pluvial, citados na NBR Água de chuva Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis requisitos publicada pela ABNT em Analisaram-se os tamanhos de reservatórios para utilização de água não potável nas bacias sanitárias e mictórios e testes de combate a incêndio, e ambos, separadamente. Os resultados mostraram que o aeroporto possui grande potencial de utilização de água pluvial para utilização nos pontos de demanda de água não potável. Os valores obtidos nos volumes de reservatório apontaram para um melhor aproveitamento do potencial do sistema utilizando a água pluvial em ambos os pontos de estudo: descarga em bacias sanitárias e mictórios e testes de combate a incêndio. Ao fim do estudo, foi feita uma analise financeira do sistema, utilizando-se o Método do Valor Presente Líquido (VPL). Com uma taxa de atratividade de 12% ao ano, obteve-se um períodos de retorno do investimento de 8 anos. Palavras-chave: Aproveitamento. Água da chuva. Dimensionamento de reservatório. Aeroporto de Joinville.

8 ABSTRACT SAGGIN, Paula. Rainwater harvesting in the passenger terminal of the airport in Joinville - Lauro Carneiro de Loyola Work of graduation (Bachelors Degree in Civil Engineering) - UDESC. Joinville, The population growth, industrialization and urbanization process result in a disordered exploration of natural resources, contributing to the increasing scarcity of water in Brazil and worldwide. Because of this there is a permanent search for alternatives solutions to water supply, and the use of rainwater is one of them. Airport environments are large consumers of non-potable water. The high demand of nonpotable water, coupled with the existence of large areas of roofs, point to airports as typical environments with great potential for rainwater harvesting. This study aimed to evaluate the potential of Joinville Airport - Lauro Carneiro de Loyola, Joinville, Santa Catarina, for roof top rainwater harvesting in order to supply non-potable water demands. The calculation of the amount of water to be collected takes into account the volume of annual rainfall in the area, the roof area where the water is collected, the amount of water to be collected and the demand location. Water consumption data, collected on the premises of the airport passenger terminal, together with rainfall records were the basis for harvesting rainwater system design. Three different methods of designing the reservoir were used, all of them cited in NBR Rainwater - Harvesting coverage in urban areas for non-potable purposes requirements, published by ABNT in Different sizes of tanks for non-potable water use in toilets and urinals and in tests of firefighting were analyzed as well as for both separately. The results showed that the airport has great potential rainwater harvesting to be used at the points of non-potable water demand. The values obtained in volumes of reservoir pointed to a potential use of rainwater in both points of study: discharge toilets and urinals, and also firefighting tests. At the end of the study, a financial analysis was carried out using the method of Net Present Value (NPV), with a hurdle rate of 12% per year, and a payback period of 8 years Keywords: Rainwater. Harvesting. Joinville Airport. Reservoir design.

9 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Regiões Áridas e Semi-áridas do globo Figura 2 - Distribuição de gêneros e faixa etária dos passageiros do transporte aéreo no Brasil Figura 3 - Esquema de funcionamento do sistema de coleta e aproveitamento de águas pluviais Figura 4 - Área de coleta - telhado: comprimento x largura Figura 5 - Área de coleta - laje: comprimento x largura Figura 6 - Calhas de alumínio Figura 7 - Calhas de PVC Figura 8 - Condutor vertical alumínio Figura 9 - Condutor vertical PVC Figura 10 - Esquema de funcionamento do filtro Figura 11- Esquema do sistema de aproveitamento da água pluvial Figura 12 - Bombas de sucção utilizada para bombear água do reservatório Figura 13 Vista aérea do Aeroporto de Joinville Figura 14 - Terminal de Passageiros do Aeroporto de Joinville Figura 15 - Cobertura Fibrocimento do Aeroporto de Joinville Figura 16 - Planta de Cobertura Terminal de Passageiros Figura 17 - Carro de combate a incêndio do Aeroporto de Jonville Figura 18 - Espaço destinado ao reservatório de água pluvial Figura 19 - Esquema reservatório... 80

10 LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Consumo de água e movimentação de passageiros nos 20 principais aeroportos brasileiros, Quadro 2 - Evolução do consumo de água no Aeroporto do Rio de Janeiro - Galeão Quadro 3 - Comparativo entre ações voltadas a gestão do consumo de água e redução efetiva deste consumo em alguns dos principais aeroportos do mundo Quadro 4- Tratamento necessário para a água pluvial em função do uso Quadro 5 - Parâmetros de qualidade de água de chuva para usos restritivos não potáveis Quadro 6- Coeficiente de Runoff utilizado por Khan Quadro 7 - Coeficiente de Runoff utilizado por Tomaz Quadro 8- Tipos de reservatórios em função do volume Quadro 10 - Consumo médio em cada região do Brasil (2004) Quadro 9 - Consumo médio em cada região do Brasil (2007) Quadro 11 - Consumo médio de água potável nos Estados do Brasil Quadro 12 - Demanda interna e externa de água não potável em uma residência.. 45 Quadro 13 - Exemplos de usos internos e externos da água em residências norteamericanas Quadro 14 - Usos finais de água tratada em dez edificações do setor público em Florianópolis Quadro 15 - Demandas de água no AISP para o ano de Quadro 16 - Planilha de Cálculo para o Método de Rippl Quadro 17 - Planilha de Cálculo para o Método da Simulação... 63

11 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Área de captação do Terminal de Passageiros Tabela 2- Média de Consumo com os testes de combate a incêndio Tabela 3 - Média de Consumo / Passageiros no Terminal de Passageiros Tabela 4 - Consumo Total para dimensionamento do reservatório Tabela 5- Índices Pluviométricos de Joinville entre 2005 e Tabela 6 - Dados para dimensionamento do reservatório - Método de Azevedo Neto Tabela 7 - Tamanho do reservatório para Método de Azevedo Neto Tabela 8 - Dimensionamento pelo Método de Rippl para demanda variável Tabela 9 - Tamanho do reservatório para Método de Rippl Tabela 10 - Dimensionamento pelo Método da Simulação Tabela 11 - Tamanho do reservatório para Método da Simulação Tabela 12 - Resumo dos volumes de reservatório Tabela 13 Dimensionamento para testes de combate a incêndio Tabela 14 - Dimensionamento para bacias sanitárias e mictórios Tabela 15 - Tamanho do reservatório para testes de combate a incêndio Tabela 16 - Tamanho do reservatório para bacias sanitárias e mictórios Tabela 17 - Custos para construção do reservatório Tabela 18- Custos com filtro grosseiro e acessórios Tabela 19 - Resumo dos custos com o reservatório Tabela 20- Custos de água por faixa de consumo para a categoria industrial Tabela 21 - Dados, resultados e período de retorno... 87

12 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 - Gráfico da precipitação mensal entre 2005 e Gráfico 2- Gráfico da precipitação mensal entre 2005 e Gráfico 3 - Diagrama de Rippl para demanda variável... 77

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos JUSTIFICATIVA REVISÃO APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA USO DA ÁGUA EM AEROPORTOS Panorama do consumo de água Gestão para uso racional da água Perfil dos passageiros em aeroportos QUALIDADE DA ÁGUA DA CHUVA PARA FINS DE APROVEITAMENTO LEGISLAÇÃO E NORMAS TÉCNICAS NO BRASIL SOBRE APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA SISTEMA DE APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA Área de Captação Coeficiente de Runoff Condutores Filtros Reservatório Bombas DEFINIÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO PARA ARMAZENAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA Método de Rippl Método da Simulação... 50

14 2.7.3 Método de Azevedo Neto Método Prático Alemão Método Prático Inglês Método Prático Australiano METODOLOGIA CONSIDERAÇÕES GERAIS ÁREA DE ESTUDO VARIÁVEIS Área de Captação Índices Pluviométricos Levantamento do Consumo de Água DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO Método de Azevedo Neto Método de Rippl Método da Simulação Confiança Confiabilidade Volumétrica ANÁLISE FINANCEIRA RESULTADOS E DISCUSSÕES ÁREA DE CAPTAÇÃO DEMANDA ESTIMADA DE ÁGUA CARACTERÍSTICAS PLUVIOMÉTRICAS DE JOINVILLE RESERVATÓRIO Método de Azevedo Neto Método de Rippl Método da Simulação _Toc

15 Confiança Confiabilidade Volumétrica ANÁLISE DOS RESULTADOS DO VOLUME DO RESERVATÓRIO SOLUÇÃO PARA O SISTEMA DE APROVEITAMENTO DA ÁGUA PLUVIAL ANÁLISE FINANCEIRA CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO A ANEXO B ANEXO C... 99

16 16 1 INTRODUÇÃO No desenvolvimento da humanidade, a água tem uma importante contribuição, sendo um recurso natural limitado e único, necessário para a manutenção da vida e também para o desenvolvimento econômico. Em nosso planeta, a água é encontrada em abundância, sendo dois terços do globo terrestre coberto por água. Porém a maior parte dessa água encontra-se sob a forma de água salgada (97,5%). A água doce se encontra em pequena quantidade, apenas 2,5%. Dessa porcentagem de água doce, 1,8% é constituída por geleiras; apenas 0,6% deste recurso estão disponíveis em mananciais superficiais e subterrâneos e 0,0145% em rios e lagos (BRASIL DAS ÁGUAS, 2012). Além de tudo, a água doce está cada vez mais escassa, o tratamento está se tornando cada vez mais caro, e as distâncias para captação e distribuição demandam cada vez mais recursos e infraestrutura. Estudos da Organização das Nações Unidas (ONU) apud PLANETA SUSTENTÁVEL (2012) revelam que mais de 1 bilhão de pessoas, ou seja 18% da população mundial, não possuem uma quantidade mínima de água potável aceitável. A previsão é que em 2025, se os padrões de consumo não mudarem, 5,5 bilhões de pessoas poderão não ter acesso a água limpa. No ano de 2050, um quarto da humanidade não terá água para atender suas necessidades básicas. No Brasil, estudos recentes afirmam que o país possui em torno de 12% dos estoques de água doce do planeta. Mesmo possuindo a maior quantidade de água doce do mundo, o país apresenta diversas regiões com pouca disponibilidade de água, consequência principalmente, da sua má distribuição no território brasileiro. No ano de 2050, existem estimativas de que a situação da água será bastante crítica, principalmente nas regiões nordeste e sudeste do Brasil, onde a disponibilidade de água por habitante deve atingir valores alarmantes (BRASIL DAS ÁGUAS, 2012). Com o crescimento industrial, agrícola e urbano e com o aumento contínuo da população, a demanda por água se torna cada vez maior. A poluição, o desperdício e o aumento de enchentes e inundações, estão acompanhando essa evolução, tornando a água potável cada vez mais escassa.

17 17 Diante deste contexto, investimentos e pesquisas voltadas a soluções alternativas visando o aumento da oferta de água tornam-se cada vez mais frequentes e necessárias. Entre essas soluções alternativas, pode-se citar o reúso de águas servidas, o aproveitamento da água pluvial e a dessalinização da água do mar. No que diz respeito ao aproveitamento da água pluvial, observa-se que a água da chuva pode ser considerada abundante e renovável, podendo ser utilizada por todos, desde que ofereça parâmetros de qualidade aceitáveis aos usos que se destinará e também coletada e armazenada de forma correta. Tendo em vista a importância do tema, este trabalho propõe-se, a fazer uma reflexão sobre a problemática da falta de água e apresentar alternativas para esse problema. Para tanto o trabalho divide-se em duas partes, a primeira traz ao leitor um referencial teórico, ou seja, traz uma contextualização e destaca a importância do tema. A segunda trata-se de um estudo de caso do Aeroporto de Joinville, visando à implantação de um sistema de aproveitamento de água pluvial. Esse sistema irá substituir a água potável por água da chuva nas descargas de bacias sanitárias e mictórios e nos testes com carro de combate a incêndio. A metodologia adotada para a elaboração deste trabalho foi, em um primeiro momento, a pesquisa com base em referências bibliográficas em torno dos temas relacionados ao aproveitamento de água pluvial. Posteriormente, a atenção foi voltada à análise do objeto do estudo de caso. A captação e utilização da água da chuva, para o seu aproveitamento, é um recurso hídrico acessível a todos, independente de condição social ou econômica. Sistemas localizados de captação podem coletar a água dos telhados de construções, superfícies de terras pavimentadas e terrenos naturais, para abastecimento de água para uso doméstico, industrial e agrícola. O planejamento do reúso da água faz parte da estratégia global para a administração da qualidade da água, proposta pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente e pela Organização Mundial da Saúde (OMS, 2005). Nela se estima o alcance de três importantes elementos que são a proteção da saúde pública, a manutenção da integridade dos ecossistemas e o uso sustentado da água (OLIVEIRA, 2008).

18 OBJETIVOS Objetivo Geral O objetivo geral do trabalho é avaliar o potencial de um sistema complementar de abastecimento de água no Terminal de Passageiros do Aeroporto de Joinville - Lauro Carneiro de Loyola, com base em levantamento e análise bibliográfica Objetivos Específicos a) Fazer uma contextualização geral do tema; b) Tratar especificamente do uso de águas nos aeroportos; c) Apresentar a legislação e normas vigentes no Brasil, referentes ao aproveitamento da água da chuva; d) Estudar o perfil de consumo de água do Terminal de Passageiros e dos testes com carro de combate a incêndio; e) Apresentar o dimensionamento da capacidade dos reservatórios para armazenamento de água pluvial, através do Método de Azevedo Neto, Método de Rippl e Método da Simulação, citados na ABNT (2007). 1.2 JUSTIFICATIVA Com o crescente desenvolvimento da humanidade, aumentam os problemas relacionados à disponibilidade hídrica. Para tanto, torna-se cada vez mais importante pesquisas e debates a respeito do uso racional da água e a busca por alternativas tecnológicas para o seu reaproveitamento. Devido às características das atividades aeroportuárias e a elevada movimentação de pessoas nos terminais, os aeroportos exercem considerável impacto sobre as localidades em que estão inseridos, contribuindo para uma grande parcela do consumo de água.

19 19 Como exemplo do impacto que um aeroporto pode causar no consumo de água de uma localidade, Sousa Júnior (2011) cita o Aeroporto Internacional Hartsfield-Jackson em Atlanta, que tem um dos maiores movimentos de passageiros e aeronaves do mundo, consumindo aproximadamente 3,5 milhões de litros de água diariamente. De acordo com Tharpe (2007) apud Sousa Júnior (2011), é o oitavo maior consumidor de água do estado da Geórgia, Estados Unidos. Diante deste contexto, destaca-se a importância de se buscar fontes alternativas para a captação de água no Aeroporto de Joinville Lauro Carneiro de Loyola. Neste local, foi observado um custo e desperdício elevado de água potável nas descargas de bacias sanitárias e nos testes com carro de combate a incêndio.

20 20 2 REVISÃO 2.1 APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA A água é um recurso natural essencial para a sobrevivência de todas as espécies que habitam a Terra. Com o acelerado crescimento da população mundial e com a concentração dessa população em metrópoles, os resultados na qualidade e na quantidade da água disponível, já são evidentes em várias partes do mundo. Até mesmo países com de recursos hídricos abundantes, como o Brasil, não estão livres da ameaça de uma crise. Entre as principais causas da diminuição da água potável estão o crescente aumento do consumo, o desperdício e a poluição das águas superficiais e subterrâneas (CONSUMO SUSTENTÁVEL: Manual de educação, 2005). Diante desse cenário, aumenta a necessidade de se encontrar meios de se preservar a água potável. As soluções que conservam a qualidade e a quantidade da água incidem em uma revisão do uso da água nas edificações, tendo como meta a redução do consumo de água potável e consequente conservação dos recursos hídricos (ANNECCHINI, 2005). De acordo com Mierzwa et al (2007), o aproveitamento de águas pluviais é uma alternativa interessante para se diminuir a escassez de água nas grandes cidades e também dos custos, ocasionados pelo consumo de água proveniente de fontes tradicionais. A redução do consumo de água potável para fins que não a necessitam como em descargas sanitárias, na lavagem de carros, calçadas, roupas, entre outros - acarreta vários benefícios, entre eles a redução do consumo de água potável da rede pública; menor demanda de águas subterrâneas e de superfície. Uma das formas de diminuir a captação de água para consumo é o aproveitamento de água pluvial. Com a captação de água da chuva ocorre também a redução de enchentes, pois represa parte da água que seria drenada para os coletores pluviais, e rios, com isso reduzindo os problemas ambientais nas áreas urbanas (RUOSO JUNIOR, KEMERICH, RIGHES, 2010). Segundo Gnadlinger (2000) a coleta da água pluvial tem sido uma técnica popular em muitos lugares do mundo, especialmente em regiões áridas e semi

21 21 áridas (aproximadamente 30 % da superfície da terra) (Figura 1). A coleta da água da chuva foi idealizada de forma independentemente em diversas partes do mundo e em diferentes continentes há milhares de anos, sendo aproveitada e difundida especialmente em regiões semi-áridas onde as chuvas ocorrem somente durante poucos meses e em locais diferentes. Figura 1 - Regiões Áridas e Semi-áridas do globo Fonte: Gnadlinger (2000) Gomes, Weber e Delong (2010) citaram que no Brasil existem algumas iniciativas isoladas para captação e utilização da água da chuva. Por exemplo, na região Nordeste do Brasil, a população que sofre com a falta de água armazena a água pluvial em cisternas. A captação das águas pluviais pode ser feita de telhados, de escoamentos superficiais ou ainda de escoamentos subsuperficias, sendo armazenada e/ou filtrada de forma segura, tratada conforme demandado pelo uso final e utilizada no seu potencial pleno, substituindo ou suplementando outras fontes atualmente usadas, antes de ser finalmente dispensada (BRASIL, 2006). O pequeno número de iniciativas voltadas à captação e ao aproveitamento da água pluvial no Brasil pode ser justificada por algumas dificuldades de captação. De acordo com Oliveira (2004) apud Sari et al (2010) uma destas dificuldades está no projeto de estruturas para coleta e armazenamento, de maneira a evitar o

22 22 superdimensionamento no tamanho dos reservatórios ou na área de captação utilizada, bem como, a subutilização do sistema. 2.2 USO DA ÁGUA EM AEROPORTOS Os aeroportos são sistemas complexos, e as demandas para uso de recursos hídricos nestes estabelecimentos estão crescendo. Assim, torna-se fundamental avaliar o grande processo estratégico envolvido na gestão de recursos hídricos em aeroportos, além da questão de gerenciamento adequado de água nesses locais (quantidade e qualidade) (TUNDISI, CORRÊA, GENOVEZ; 2011). Conforme Calijuri et al. (2011), ambientes aeroportuários caracterizam-se como grandes consumidores de água, seja na manutenção de sua infraestrutura ou na rotina operacional. Nestes empreendimentos a maior parte do consumo é para usos não potáveis, como os sistemas de resfriamento de água, irrigação de áreas verdes, lavagem de pistas, pátios e aeronaves, testes de bombeiros, uso em descargas de sanitários e mictórios e reserva de combate a incêndios. Segundo Sousa Júnior (2011), as atividades aeroportuárias, em função de suas características, exercem influência significativa sobre o ambiente em seu entorno. Porém, em virtude da existência de grandes áreas de telhados, apresentam-se como locais potenciais e facilitadores à implantação de sistemas de aproveitamento de água pluvial (MOREIRA NETO, 2011). A produção de efluentes e o consumo de água em aeroportos podem ser elevados. Perante a crise mundial no que diz respeito à escassez desse recurso natural, é preciso conciliar o planejamento, a engenharia e a operação aeroportuária de maneira a permitir a eficiência do uso dos recursos naturais. (TUNDISI, CORRÊA, GENOVEZ; 2011) Panorama do consumo de água Sob a administração da Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária (INFRAERO), os aeroportos brasileiros consumiram em 2009 mais de 4,6 milhões de metros cúbicos de água para abastecer seus complexos aeroportuários, sendo

23 23 que 85% desse consumo, aproximadamente 3,9 milhões de metros cúbicos, pertencem aos 20 maiores aeroportos do país. Os valores do Quadro 1 mostram uma grande variação nos padrões de movimentação de passageiros e consumo de água entres estes aeroportos (SOUSA JÚNIOR, 2011). Quadro 1 - Consumo de água e movimentação de passageiros nos 20 principais aeroportos brasileiros, Aeroporto Consumo (L/ano) Movimentação (pax/ano) Índice de consumo (L/pax) 1 RJ Galeão Manaus Belém Cuiabá Goiânia SP Guarulhos Natal BH Confins Fortaleza Recife BH Pampulha Salvador Porto Alegre SP Campinas Brasília Vitória Curitiba Florianópolis RJ Santos Dumont SP Congonhas Total Fonte: Sousa Júnior (2011) Existem casos de aeroportos com um elevado índice de movimentação de passageiros, porém com baixo consumo e vice-versa. O perfil do passageiro, o tempo de permanência do aeroporto, o nível de utilização das instalações aeroportuárias e a existência ou não de programas de uso racional da água, pode fazer com que o consumo varie bastante entre os aeroportos (SOUSA JÚNIOR, 2011). 1. A unidade L/pax se refere ao termo litros por passageiros e trata-se de nomenclatura utilizada no jargão do meio de infraestrutura e logística aeroportuária.

24 24 Em uma comparação entre os aeroportos de Guarulhos e Congonhas, que possuem índices de consumo bem distintos, é possível observar essa situação: o primeiro concentra os voos internacionais e domésticos mais longos e com maior tempo de conexão, o segundo apresenta voos mais curtos, com tempo de permanência menor dos passageiros. Outro exemplo é o aeroporto no Rio de Janeiro, o Galeão. O índice de consumo atingiu valores críticos de 300 L/pax em 2001, fazendo com que as autoridades portuária implantassem medidas para uso eficiente da água. Os esforços fizeram com que o consumo reduzisse para 100 L/pax em 2010 (Quadro 2) (SOUSA JÚNIOR, 2011). Quadro 2 - Evolução do consumo de água no Aeroporto do Rio de Janeiro - Galeão Ano Volume mensal de água consumida (m 3 ) Média mensal aproximada de passageiros Consumo per capita (litros/passageiro) Fonte: Sousa Júnior (2011) Com um volume baixo de passageiros, o aeroporto Internacional Eduardo Gomes, em Manaus, e o Aeroporto Internacional Marechal Rondon, em Cuiabá, apresentaram índices elevados de consumo por passageiros. Em compensação, o Aeroporto de Congonhas que é um dos mais movimentados do país, apresentou apenas 10 L/pax (CALIJURI et al., 2011). O consumo dos aeroportos pode ser equivalente ao de pequenas e médias cidades (MOREIRA NETO, 2011). Segundo LHA (2010) apud Moreira Neto (2011), em 2010, o aeroporto de London Heathrow teve uma circulação de 66 milhões de passageiros e o seu consumo pode se igualar a de uma cidade com 34 mil habitantes Gestão para uso racional da água Segundo Ribeiro et al. (2009, p.71) os aeroportos com elevados movimentos anuais de passageiros são participantes importantes no consumo de água nas regiões em que se encontram instalados. Em vários países, as autoridades

25 25 administradoras de aeroportos, principalmente nos países mais ricos e desenvolvidos, têm demonstrado interesse em minimizar o consumo de água em seus aeroportos. Em aeroportos da Austrália e do Japão, existem práticas de reúso de água. No Aeroporto Internacional de Narita, no Japão, aproximadamente 20% da água é de aproveitamento, proveniente de águas pluviais e do esgoto tratado gerado nos restaurantes (ALVEZ et al, 2007). O Aeroporto de Changi, em Singapura, realiza o aproveitamento da água da chuva e a trata, num volume de 28-33% do seu total de água utilizado, resultando numa economia de aproximadamente S$ ,00 por ano (Dólar de Singapura, equivalente a aproximadamente R$644972,18) (RAINWATER HARVESTING, 2010 apud ITA, 2010). No Brasil foi consolidado em 2004, entre a INFRAERO e a Agência Nacional de Águas (ANA), o Protocolo de Intenções para a prática de projetos relacionados à conservação e ao uso racional de água e a gestão de recursos hídricos nos aeroportos (PESSOA, 2007). A INFRAERO realizou nove projetos para uso sustentável de recursos hídricos em aeroportos, em parceria com as universidades de São Paulo e de Viçosa (MG) e com o Instituto de Tecnologia Aeronáutica (ITA). Os projetos foram finalizados em 2011 e apresentaram um sistema de tratamento e reutilização de água para Terminais de Passageiros e para pistas e pátios de aeronaves. Depois de uma avaliação, a intenção é aplicar essa metodologia em aeroportos de pequeno, médio e grande porte. O Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro/Galeão Antonio Carlos Jobim é um exemplo bem-sucedido de uso sustentável da água. O aeroporto consegue suprir quase metade da demanda por recursos hídricos com o emprego de fontes alternativas, de reúso e aproveitamento das águas das chuvas para fins não potáveis (INFRAERO, 2011). A gestão de recursos hídricos dos aeroportos mais avançados no que diz respeito ao uso eficiente de água são compostos por algumas iniciativas listadas abaixo (SOUSA JÚNIOR, 2011): Manejo da água da chuva pra usos diversos.

26 26 Reúso de água proveniente de instalações de condicionamento de ar, de águas residuárias após tratamento e reúso indireto, a partir de técnicas de recarga artificial de aquíferos. Investimento em tecnologias que economizam água em equipamentos sanitários e sistemas prediais. Monitoramento do consumo de ramais prediais, com detecção de vazamentos em tempo reduzido e acompanhamento do consumo setorizado de água. Gestão tecnológica para investimento em processos e técnicas mais eficientes direcionadas ao uso da água, para as várias atividades aeroportuárias. Na procura do uso racional de água, aeroportos de grande movimentação, colocaram em prática diferentes ações. No Quadro 3 é possível analisar melhorias na economia de água dos principais aeroportos do mundo após a adoção de medidas voltadas a gestão do uso racional da água (CALIJURI et al., 2011). A redução mais expressiva é de 57% no consumo de água em 2008, no aeroporto de Roma/Fiumicino. É possível observar uma economia de aproximadamente 20% nos aeroportos de Atlanta e Heathrow, o que é significativo pela grande quantidade de passageiros que circulam nesses aeroportos (CALIJURI et al., 2011).

27 27 Quadro 3 - Comparativo entre ações voltadas a gestão do consumo de água e redução efetiva deste consumo em alguns dos principais aeroportos do mundo. AEROPORTOS Aeroporto Internacional de Hartsfield-Jackson, Atlanta Aeroporto Internacional Heathrow, London Aeroporto Charles de Gaulle, Paris Aeroporto Internacional de Frankfurt Aeroporto de Barajas, Madri Aeroporto Leonardo da Vinci, Roma Aeroporto Internacional de Narita Aeroporto Internacional de Toronto Pearson Aeroporto de Portugal Aeroporto Hilton Manchester Aeroporto Internacional de Zurich Aeroporto Kingsford Smith AÇÕES Substituição de equipamentos hidrossanitários, substituição do sistema de aquecimentos, paisagismo utilizando plantas com menor demanda hídrica e aproveitamento de água pluvial. Análise dos dados de consumo, medição setorizada do consumo, programa para identificação de vazamentos, estabelecimento de metas de redução do consumo, substituição de equipamentos hidrossanitários e aproveitamento de água pluvial. Medição setorizada do consumo, programa para identificação de vazamentos e aproveitamento de água pluvial. Reúso de água cinza, aproveitamento de água pluvial e substituição de equipamentos hidrossanitários. REDUÇÃO NO CONSUMO TOTAL 18% 21% 8% ANO BASE % 2008 Irrigação por gotejamento. 2% 2008 Reúso de água cinza para irrigação, limpeza e incêndio. Substituição de equipamentos hidrossanitários, educação ambiental, reúso de água cinza e aproveitamento de água de chuva. Aproveitamento de água de chuva e de degelo. Análise dos dados de consumo, medição setorizada do consumo, programa para identificação de vazamentos. Medição setorizada, sistema de detecção de vazamentos e substituição dos equipamentos hidrossanitários. Futuramente está prevista a implantação de novos hidrômetros, aproveitamento de água de chuva e reúso de água cinza. Aproveitamento de água de chuva e de degelo. Reúso de água cinza em descarga e na torre de resfriamento. Fonte: CALIJURI et al. (2011) 57% % % 8% 30% % % 2009

28 Perfil dos passageiros em aeroportos O perfil dos passageiros brasileiros do transporte aéreo (Figura 2) foi estudo da McKinsey & Company (2010). A maioria são homens (62,7%), com idade entre 25 e 50 anos (44,8%). Os passageiros frequentes, com três ou mais viagens ao ano, são os que realizam a maior parte das viagens aéreas domésticas e de negócios. Outro dado importante é a baixa percentagem de passageiros que realizam uma viagem ao ano, significando uma grande demanda potencial no setor aeroportuário (SOUSA JÚNIOR, 2011). Figura 2 - Distribuição de gêneros e faixa etária dos passageiros do transporte aéreo no Brasil Fonte: McKinsey & Company (2010) Esses números são importantes para o planejamento da infraestrutura e a gestão da água nos aeroportos. Nesse contexto, é importante conhecer o perfil do usuário em relação ao consumo de água, para aumentar a eficiência do uso, atendendo à demanda pelo recurso natural. Um exemplo, é que de modo geral, os sanitários femininos apresentam um maior consumo de água em relação aos sanitários masculinos, mesmo que a maioria dos passageiros do transporte aéreo seja do sexo masculino. Isto mostra que ao se analisar o consumo por gênero, é preciso readequar os projetos sanitários (SOUSA JÚNIOR, 2011).

29 QUALIDADE DA ÁGUA DA CHUVA PARA FINS DE APROVEITAMENTO De acordo com Figueiredo (2001) apud Santos (2006), a água da chuva é naturalmente ácida, devido à presença de ácido carbônico (ph próximo de 5,6). Isso se deve ao fato de o gás carbônico presente na atmosfera se transformar em ácido carbônico durante a chuva. Para um ph abaixo de 5,6 considera-se a chuva ácida. A qualidade da água pluvial varia conforme a localização geográfica do ponto de amostragem, condições meteorológicas (intensidade, tipo e duração de chuva, regime de ventos, estações do ano, etc.), a presença ou não de cobertura ou fontes poluidoras (OLIVEIRA, 2008). Por isso, de acordo com May (2009), é muito importante a verificação da qualidade das águas pluviais e a escolha do tratamento mais adequado de acordo com o uso, para que não apresente riscos à saúde pública. Uma das principais barreiras para o aproveitamento das águas pluviais é a sua qualidade. Essa água exibe boa qualidade em condições normais da atmosfera, porém, durante a precipitação ela transporta grande quantidade de poluentes presentes no ar e no próprio sistema de captação, devendo existir um tratamento prévio (SILVEIRA, 2008). Perto do oceano, Tomaz (2003) menciona que a água de chuva apresenta elementos como sódio, potássio, magnésio e cloro em concentrações proporcionais às localizadas na água do mar. Longe da costa, os elementos existentes são de origem terrestre, tais como partículas de solo que podem conter sílica, alumínio e ferro, e elementos cuja emissão é de origem biológica, como o nitrogênio, fósforo e enxofre. Na Portaria n o 518/04 do Ministério da Saúde estão estabelecidos padrões de qualidade para a água tratada destinada ao consumo humano. Além disso, existem padrões de qualidade para corpos d água na Resolução CONAMA n o 375/05 e na Resolução CONAMA n o 274/00, são os padrões de balneabilidade. Porém, uma legislação específica para o aproveitamento da água de chuva no Brasil, instituindo padrões de qualidade dessa água de acordo com seu uso, ainda não existe (RIBEIRO et al, 2011). Group Raindrops (2002) sugere alguns níveis de tratamento em função dos usos previstos para a água pluvial (Quadro 4).

30 30 Quadro 4- Tratamento necessário para a água pluvial em função do uso USOS PREVISTOS TRATAMENTO NECESSÁRIO Irrigação Nenhum Prevenção de Incêndio e Cuidados para manter o equipamento de Condicionamento de ar. estocagem e distribuição em condições de uso. Fontes e lagoas, descarga de Tratamento higiênico devido ao provável contato banheiros, lavagem de roupas e carros. humano Banho, piscina, consumo humano e Desinfecção, para ser consumida direta ou preparo de alimentos. indiretamente. Fonte: Group Raindrops (2002) Silveira (2008) cita que no ano de 2007 a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) publicou a NBR 15527, que aborda o aproveitamento da água pluvial, exclusivamente para fins não potáveis. De acordo com a norma, o projetista que define os padrões de qualidade da água conforme a utilização prevista. Contudo, a norma recomenda que, para usos mais restritivos, devem ser adotados os valores presentes no Quadro 5. Quadro 5 - Parâmetros de qualidade de água de chuva para usos restritivos não potáveis PARÂMETRO ANÁLISE VALOR Coliformes Totais Semestral Ausência em 100mL Coliformes termotolerantes Semestral Ausência em 100mL Cloro Residual livre a Mensal 0,5 a 3,0 mg/l Turbidez Cor aparente (caso não seja utilizado nenhum corante, ou antes da sua utilização) Deve prever ajuste de ph para proteção das redes de distribuição, Mensal Mensal Mensal < 2,0 ut b, para usos menos restitivos < 5,0 ut < 15 uh c ph de 6,0 a 8,0 no caso de tubulação de aço carbono ou galvanizado caso necessário NOTA Podem ser usados outros processos de desinfecção além do cloro, como a aplicação de raio ultravioleta e aplicação de ozônio. a No caso de serem utilizados compostos de cloro para desinfecção. b ut é a unidade de turbidez. c uh é a unidade Hazen. Fonte: ABNT (2007) A qualidade do ar interfere diretamente na qualidade da água da chuva, assim como a superfície de coleta dessa água altera as características naturais da mesma. A superfície de captação pode encontrar-se contaminada por fezes de pássaros e pequenos animais, ou por óleos combustíveis, assim, na maioria das

31 31 vezes, a qualidade da água da chuva piora ao passar por esse local (ANNECCHINI, 2005). O tipo de material que reveste a superfície de captação também pode modificar a qualidade da água pluvial. O material ideal é aquele que não promova o crescimento de bactérias e parasitas, não retenha sujeiras e não se decomponha com a chuva (ANNECCHINI, 2005). De acordo com Thomas et al. (2001) apud Annecchini (2005), deve-se ter preferência, quando analisado o aspecto bacteriológico, por telhados metálicos, seguidos pelos de plásticos e por último os de cerâmica. Existem também alguns cuidados a serem tomados, de acordo com Plínio Tomaz (2003) apud Carlon (2005), para assegurar a qualidade da água dentro da cisterna. São eles: impedir a entrada da luz do sol no reservatório para não ocorrer o crescimento de algas, usar tampa de inspeção que fique hermeticamente fechada, usar grade saída do extravasor para impedir a entrada de pequenos animais e limpar uma vez ao ano reservatórios enterrados. 2.4 LEGISLAÇÃO E NORMAS TÉCNICAS NO BRASIL SOBRE APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA Dentro do contexto jurídico dos recursos hídricos no Brasil, a água era considerada um bem inesgotável, passível de utilização abundante e farta até a chegada da Constituição Federal de 1988 e mais tarde, da Lei Federal n o 9.433/97, que instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos, onde esse recurso passou a ser considerado oficialmente um bem finito, que deve ser preservado. Uma das condições previstas pela Política Nacional de Recursos Hídricos é a cobrança pelo uso da água, incentivando assim o reúso de água como forma de minimização de passivo ambiental (FINK, SANTOS; 2007). Embora o aproveitamento de água de chuva venha sendo utilizado há alguns anos no Brasil, apenas em setembro de 2007 entrou em vigor a NBR 15527/2007- Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis (MAY, 2009). Segundo Leite (2003, p.71) é apropriado mencionar que, antes mesmo da Constituição de 88, a Lei n o 6.938, de 31 de agosto de 1981, que institui a Política

32 32 Nacional do Meio Ambiente, abordou, embora não de maneira exclusiva, a questão voltada aos recursos hídricos quando estabeleceu como metas norteadoras das ações governamentais para o meio ambiente, incentivos ao estudo e pesquisa de tecnologias orientadas para o uso racional e proteção dos recursos ambientais, assim como a racionalização do uso da água. Além de leis federais e normas brasileiras, existem também leis em algumas cidades e estados do Brasil que instituem a coleta de águas pluviais como maneira de minimizar problemas com inundações em áreas altamente impermeáveis pelo elevado índice de pavimentação de suas vias e de proporcionar a conservação de água potável (MAY, 2009). Como exemplo, algumas leis podem ser citadas de acordo com Oliveira (2008): em Curitiba foi estabelecida a Lei nº de 18 de setembro de 2003, que instituiu o Programa de Conservação e Uso racional da água nas Edificações - PURAE; na cidade de São Paulo a Lei nº de 28 de junho de 2005, criou o Programa Municipal de Conservação e uso Racional da Água em Edificações, com a finalidade de designar medidas voltadas à conservação, ao uso racional e à utilização de fonte alternativa para a captação de água e reúso nas novas edificações, e também à conscientização dos usuários sobre a importância da conservação da água; a Prefeitura Municipal de Guarulhos com o Projeto de Lei nº 325/07, que institui o Programa Municipal de Uso racional da Água Potável; entre outras. Na cidade de Joinville foi aprovada a Lei Complementar n o 220/2006, que dispõe sobre o aproveitamento de águas pluviais nos casos que especifica e dá outras providências. Ela prevê que as águas pluviais provenientes dos telhados, sacadas, terraços, marquises e outros espaços abertos existentes em edificações destinadas a estabelecimentos industriais, comerciais, de serviços públicos, e ainda condomínios residenciais horizontais e/ou verticais que tenham construção acima de m 2, deverão ser canalizadas para reservatório específico. Esta água deverá ser destinada para fins não potáveis (JOINVILLE, 2006). Em 16 de outubro de 2007 foi publicado o Decreto n o que institui grupo de estudos para regulamentação da Lei Complementar nº 220/2006, devido a sua grande complexidade técnica, inclusive com diversas implicações sobre a saúde dos munícipes. No entanto, a Lei n o 220 ainda não foi regulamentada, pois o decreto

33 33 não determina características básicas que precisa conter os projetos de aproveitamento da água da chuva (JOINVILLE, 2007). BIO (2001) apud Carlon (2005) menciona que existem estudos no país inteiro para a realização de leis que obriguem condomínios industriais, residenciais e comerciais a deterem a água da chuva, com a finalidade de diminuir as enchentes. Além disso, estão sendo estabelecidas novas regras sobre a parcela do terreno que deverá ser mantida permeável, para facilitar a infiltração da água. De acordo com Oliveira (2008) os primeiros 10 m 3 de água provida do serviço público é subsidiado de uma maneira geral no Brasil, tornando o custo da água mais barato para os consumidores que utilizam o aproveitamento da água de chuva. 2.5 SISTEMA DE APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA Com o objetivo de preservar os recursos hídricos, diminuindo o consumo de água potável, utiliza-se o sistema de aproveitamento da água da chuva, sendo este considerado um sistema descentralizado de suprimento de água (KOENIG, 2003 apud ANNECCHINI, 2005). De acordo com Group Raindrops (2002) a água pluvial pode ser captada de áreas de coberturas como telhados, lajes e toldos ou através de superfícies impermeáveis como pátios, pisos, estacionamentos e estradas. Os sistemas de coleta da água da chuva através de telhados são considerados os mais simples e geram uma água de melhor qualidade quando comparados com os sistemas que coletam água de superfícies rente ao solo (ANNECCHINI, 2005). O sistema funciona da seguinte maneira: a água é coletada de áreas impermeáveis, depois é tratada e armazenada em um reservatório. Esses reservatórios podem ser enterrados, apoiados ou elevados e serem construídos de bloco de concreto, concreto armado, alvenaria de tijolos, poliéster, polietileno entre outros (MAY, 2009). Os elementos principais do sistema de aproveitamento de águas pluviais são: área de captação; tubulações para guiar a água, também chamadas de condutores; telas ou filtros, para retirada de materiais grosseiros e o reservatório de armazenamento (Figura 3) (ANNECCHINI, 2005).

34 34 Figura 3 - Esquema de funcionamento do sistema de coleta e aproveitamento de águas pluviais Fonte: Natural no Construído (2012) Área de Captação A quantidade de água de chuva que pode ser armazenada depende da área de captação, da precipitação atmosférica local e do coeficiente de Runoff. Normalmente, esta área utilizada para captação, é do telhado ou da laje da edificação (MAY, 2004). O material utilizado para a telha pode ser cerâmico, fibrocimento, zinco, aço galvanizado, plástico, vidro, acrílico, concreto armado ou manta asfáltica. O tipo de revestimento influencia o sistema de aproveitamento da água da chuva, preferindose aqueles que absorvem menos água, ou seja, as telhas que tenham um coeficiente de Runoff maior, para diminuir as perdas (ANNECCHINI, 2005). Para fins de cálculo da área de captação, alguns autores indicam utilizar a projeção horizontal do telhado (Figura 4 e 5) e quando a área do telhado é pequena, utilizar as fachadas da edificação (MAY, 2009).

35 35 Figura 4 - Área de coleta - telhado: comprimento x largura Fonte: May (2009) Figura 5 - Área de coleta - laje: comprimento x largura Fonte: May (2009) Coeficiente de Runoff O volume da água da chuva que pode ser utilizado não é o mesmo volume precipitado. Por este motivo, utiliza-se um coeficiente de escoamento superficial, denominado coeficiente de Runoff. Este coeficiente é obtido da divisão da água que escoa superficialmente pelo total da água precipitada (OLIVEIRA, 2008).

36 36 Este coeficiente pode ser considerado como a perda de água por evaporação, vazamentos, lavagem de telhados, etc., sendo estas perdas estimadas entre 10% e 33% do volume precipitado (MAY, 2004). De acordo com Khan (2001) apud May (2004), o coeficiente de Runoff para locais cobertos e não cobertos são os seguintes (Quadro 6). Quadro 6- Coeficiente de Runoff utilizado por Khan MATERIAL COEFICIENTE DE RUNOFF Telhas Cerâmicas 0,56 Chapas Corrugadas 0,85 Plástico 0,94 Superfície Pavimentada 0,68 Metálica 0,52 Telhados Verdes 0,27 Fonte: Khan (2001) apud May (2004) Segundo Tomaz (2003) o coeficiente de Runoff varia entre 0,80 e 0,90 para telhas cerâmicas e entre 0,70 e 0,90 para telhas corrugadas de metal (Quadro 7). Quadro 7 - Coeficiente de Runoff utilizado por Tomaz MATERIAL COEFICIENTE DE RUNOFF Telhas Cerâmicas 0,8 a 0,9 Telhas Esmaltadas 0,9 a 0,95 Telhas Corrugadas de Metal 0,8 a 0,9 Cimento Amianto 0,8 a 0,9 Plástico, PVC 0,9 a 0,95 Fonte: Tomaz (2003) Condutores Sistema de condutores horizontais (calhas) e condutores verticais que transportam as águas pluviais até o sistema de armazenamento (MAY, 2009, p.57).

37 37 Deve-se tomar cuidado no dimensionamento e instalação das calhas e condutores verticais, porque erros podem diminuir significativamente a eficiência do sistema de coleta, afetando todo o sistema de aproveitamento pluvial. Para o dimensionamento desses componentes pode-se utilizar como base a norma da ABNT, a NBR /89, Instalações Prediais de Águas Pluviais (ANNECCHINI, 2005). As calhas podem ser de diversos materiais, como alumínio, metal galvanizado ou plástico (PVC). As de PVC são mais baratas e recomendadas para áreas de captação pequenas, enquanto as de alumínio e metal galvanizado são recomendadas por resistirem à corrosão (GOLÇALVEZ, 2001 apud CARLON, 2005). No mercado já existem condutores fabricados e desenvolvidos em diversos modelos conforme mostra as Figuras 6, 7, 8 e 9. Figura 6 - Calhas de alumínio Fonte: Calha Forte (2012) Figura 7 - Calhas de PVC Fonte: Tigre (2012)

38 38 Figura 8 - Condutor vertical alumínio Fonte: Calha Forte (2012) Figura 9 - Condutor vertical PVC Fonte: Tigre (2012) Filtros Segundo Annecchini (2005) é preciso evitar a entrada de folhas, galhos ou outras impurezas grosseiras dentro do reservatório de armazenamento, porque eles poderão se decompor afetando a qualidade da água armazenada. Os filtros servem para evitar a contaminação da água coletada e preservar a sua qualidade. Existem também filtros específicos para o sistema de captação da água da chuva (Figura 10) (CARLON, 2005).

39 39 Figura 10 - Esquema de funcionamento do filtro Fonte: 3P Technik (2012) O esquema de funcionamento do filtro é: a água da chuva chega pela entrada (1) e é conduzida para a cascata (2), onde a sujeira mais grossa (folhas,etc.) desce e vai direto para a galeria pluvial (5). A água da chuva, já livre de impurezas maiores, passa então por uma tela (3) e depois é encaminhada para a cisterna (4). Esse filtro é chamado de filtro industrial, sendo utilizado no aproveitamento de água da chuva onde a área de telhado é grande (3P TECHNIK, 2012). A Figura 11 esquematiza o sistema de filtragem no aproveitamento de água pluvial e os componentes necessários. Os tubos que descem das calhas são conectados nas entradas da água bruta do filtro. O descarte das folhas deve ser direcionado para a galeria pluvial ou eventualmente, dependendo do local, pode ser jogado novamente no terreno para haver absorção pelo solo. O freio d'água é instalado no fundo da cisterna, para reduzir a velocidade de entrada da água na cisterna. O sifão/ladrão deve ser instalado na parte mais alta da cisterna, para se evitar a entrada de insetos e roedores no reservatório enterrado. É importante prever uma entrada de água da rede pública na caixa d água que armazena a água da chuva para que em épocas de estiagem não se tenha falta de água neste sistema (3P TECHNIK, 2012).

40 40 Figura 11- Esquema do sistema de aproveitamento da água pluvial Fonte: 3P Technik (2012) Reservatório Conforme o volume requerido e a finalidade da instalação, os reservatórios podem ser construídos de diferentes maneiras e com materiais diversos. Para usos menos nobres existe a possibilidade de se construir o reservatório de maneira rústica, porém para garantir uma melhor qualidade da água é preciso levar em conta materiais mais adequados. O Quadro 8 mostra alguns materiais utilizados na construção dos reservatórios conforme a sua restrição volumétrica (SILVEIRA, 2008).

41 41 Quadro 8- Tipos de reservatórios em função do volume Tipos de Reservatórios Volume (litros) Açudes, barragens subterrâneas, lagos Livre Barro 100 a Madeira Livre Pedra Livre Alvenaria Livre Ferro-cimento Livre Concreto armado Livre Lona/Vinil/Manta de PVC Livre Fibra de vidro a Caixas d água de fibrocimento 250 a Caixas d água de polipropileno 300 a Caixas d água de polietileno 250 a Caixas d água de fibra de vidro 250 a Caixas d água de aço inox 500 a Fonte: Oliveira (2004) apud Silveira (2008) O reservatório de armazenamento é a parte mais cara do sistema de aproveitamento pluvial. Seu valor varia conforme a capacidade necessária (ANNECCHINI, 2005). Reservatórios enterrados de fibra de vidro custam aproximadamente US$ 137,00 por metro cúbico, já os apoiados em torno de US$ 105,00 por metro cúbico, de acordo com Tomaz (2003) apud Annecchini (2005). O reservatório é um dos itens mais importantes do sistema de aproveitamento da água da chuva e precisa ser dimensionado, levando em conta alguns critérios como: custos totais de implantação, demanda de água, área de captação, regime pluviométrico e confiabilidade solicitada para o sistema (CASA EFICIENTE, 2008 apud LIMA; MACHADO, 2008). O sistema de aproveitamento da água da chuva deve ser considerado como fonte alternativa, complementando o sistema de água potável. Portanto, é preciso prever um dispositivo que permita a entrada de água potável no reservatório de água de chuva, para épocas com baixa precipitação (ANNECCHINI, 2005).

42 Bombas Conforme a arquitetura da edificação, o reservatório de armazenamento pode ser instalado logo abaixo do telhado, evitando gastos com o bombeamento de água. Entretanto, normalmente os reservatórios enterrados ou semi-enterrados, precisam de bombeamento (ANNECCHINI, 2005). O sistema de bombeamento para um reservatório superior, quando necessário, deve obedecer à norma da ABNT NBR 12214/92 Projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público. Também é necessário observar as recomendações de velocidade mínima de sucção, do diâmetro das tubulações de recalque e sucção, e da escolha do conjunto moto-bomba (Figura 12) (LIMA; MACHADO, 2008). Figura 12 - Bombas de sucção utilizada para bombear água do reservatório Fonte: Schneider Motobombas (2012)

43 DEFINIÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA Os usos finais da água consistem em analisar o consumo de água em aparelhos sanitários, considerando-se o consumo total de água em um determinado local, permitindo então a verificação da quantidade de água consumida em cada aparelho. A água potável pode ser usada em diversas atividades, sendo uma parcela expressiva destinada a fins não potáveis, como descargas de vasos sanitários, rega de jardins, lavação de automóveis e calçadas, onde é possível se utilizar água da chuva. Muitos estudos estão sendo realizados em vários países, com o objetivo de identificar os usos finais de água, principalmente nos setores residencial e público (MARINOSKI, 2007). Segundo Rocha et al. (1998) apud Martini (2009), o consumo de água está relacionado a diversos fatores, como o padrão econômico, o clima, os costumes da população, o custo da água entre outros. Normalmente, o consumo está relacionado ao número de habitantes de uma determinada cidade, quanto maior o número de habitantes maior o consumo litros/habitante/dia. Nos Quadros 9 e 10 são mostrados os dados sobre o consumo médio de água em cada região do Brasil. Já no Quadro 11 são apresentados os consumos médios de água potável nos Estados do Brasil (MARTINI, 2009). Quadro 9 - Consumo médio em cada região do Brasil (2004) REGIÃO CONSUMO MÉDIO DE ÁGUA (l/hab./dia) Norte 111,7 Nordeste 107,3 Sudeste 174,0 Sul 124,6 Centro Oeste 133,6 Brasil 141,0 Fonte: SNIS (2004) apud Martini (2009)

44 44 Quadro 10 - Consumo médio em cada região do Brasil (2007) REGIÃO CONSUMO MÉDIO DE ÁGUA (l/hab./dia) Norte 118,2 Nordeste 113,2 Sudeste 171,9 Sul 129,8 Centro Oeste 141,0 Brasil 144,2 Fonte: SNIS (2007) apud Martini (2009) Quadro 11 - Consumo médio de água potável nos Estados do Brasil ESTADO CONSUMO MÉDIO DE ÁGUA (l/hab./dia) Rio de Janeiro 232 Espírito Santo 193 Distrito Federal 188 Amapá 175 Roraima 167 São Paulo 166 Minas Gerais 143 Maranhão 142 Santa Catarina 129 Rio Grande do Sul 129 Goiás 127 Paraná 126 Rio Grande do Norte 116 Sergipe 114 Ceará 114 Tocantins 112 Paraíba 112 Bahia 112 Piauí 107 Alagoas 107 Acre 104 Mato Grosso do Sul 103 Pará 98 Rondônia 96 Pernambuco 85 Fonte: SNIS (2002) apud Martini (2009)

45 45 Observando-se os Quadros 9,10 e 11, se constata uma grande diferença entre os consumos médios de água por habitante em cada região. Como exemplo, a diferença de 58,7 litros/habitante/dia entre a região Nordeste e a Sudeste. Nota-se que em quase todas as regiões do Brasil, exceto o Sudeste, o consumo per capita de água aumentou entre 2004 e No Quadro 11 é possível notar que a diferença de consumo entre o estado do Rio de Janeiro e Pernambuco é de 147 litros, ou seja, o primeiro tem um consumo per capita 2,7 vezes maior que o segundo (MARTINI, 2009). A demanda de água que se deseja atender com água da chuva é um fator que influencia no sistema de aproveitamento da água pluvial. Por isso, medir essa quantidade de forma precisa é essencial para garantir a economia do sistema, porque a demanda está diretamente ligada com o volume do reservatório. O Quadro 12 identifica algumas partes de uma residência que podem ser atendidas por água da chuva (ANNECCHINI, 2005). Quadro 12 - Demanda interna e externa de água não potável em uma residência DEMANDA INTERNA UNIDADE FAIXA Bacia Sanitária Volume l/descarga 6 a 15 Bacia Sanitária Frequência Descarga/hab/dia 3 a 6 Máquina de lavar roupa - Volume l/ciclo 100 a 200 Máquina de lavar - Frequência Carga/hab/dia 0,20 a 0,30 DEMANDA EXTERNA UNIDADE FAIXA Gramado ou Jardim - l/dia/m 2 2 Volume Gramado ou Jardim - Lavagens/mês 8 a 12 Frequência Lavagem de carro - l/lavagem/carro 80 a 150 Volume Lavagem de carro- Lavagem/mês 1 a 4 Frequência Fonte: adaptado Tomaz (2000) apud Annecchini (2005) Em edificações comerciais, públicas ou residenciais é aceitável a utilização de água não potável em várias atividades, porém algumas condições devem ser atendidas para garantir a segurança sanitária dos usuários e a qualidade necessária

46 46 para as diversas finalidades. Alguns exemplos de usos internos e externos da água pluvial, com embasamento em residências norte-americanas são mostrados no Quadro 13 (BEZERRA et al., 2010). Quadro 13 - Exemplos de usos internos e externos da água em residências norte-americanas USOS INTERNOS A bacia sanitária é utilizada por uma pessoa, em média, 4 a 6 vezes por dia. USOS EXTERNOS Em média um carro é lavado uma ou duas vezes por semana, sendo gastos aproximadamente 150 litros de água por lavagem. Na irrigação de gramados ou na limpeza A bacia sanitária consome, em média, 6,8 a dos pisos, gastam-se aproximadamente 2 18 litros de água por descarga. litros/dia/m 2 de água. Fonte: Tomaz (2005) apud Bezerra et al. (2010) Kammers (2004) apud Marinoski (2007) realizou um estudo em dez edificações públicas na cidade de Florianópolis, a fim de verificar os usos finais de água tratada, conforme apresentado no Quadro 14. Observando os valores do quadro, nota-se que o maior consumo de água ocorre na bacia sanitária e no mictório. Quadro 14 - Usos finais de água tratada em dez edificações do setor público em Florianópolis USO FINAL DE ÁGUA (%) EDIFICAÇÃO VASO SANITÁRIO MICTÓRIO TORNEIRA LIMPEZA OUTROS BADESP 55,8 14,3 18,3 9,0 2,6 CELESC 31,9 32,9 10,1 4,1 21,1 CREA 23,0 47,0 24,5 2,6 2,9 DETER 66,6-31,2 1,8 0,4 EPAGRI 33,1 43,9 12,5 2,8 7,7 Secretaria da Agricultura 27,9 16,4 6,6 5,8 43,3 Secretaria da Educação 70,0 14,3 9,4 2,1 4,2 Secretaria de Segurança Pública 78,8-18,4 2,5 0,3 Tribunal de Contas 36,4 45,9 14,0 1,9 1,8 Tribunal de Justiça 53,2 29,9 8,7 4,6 3,6 Fonte: Kammers (2004) apud Marinoski (2007)

47 47 De acordo com Frisso (2009), o consumo de água dos sanitários varia conforme o sexo do usuário, os aparelhos utilizados (bacias sanitárias, lavatórios ou mictórios) e as tecnologias associadas. Conforme estudos feitos pela autora no Aeroporto Internacional de São Paulo (AISP) - Guarulhos, com a instalação de equipamentos para diagnóstico de consumo, 20% da demanda está associada ao uso das bacias sanitárias, sendo a maior. Os lavatórios e mictórios representam aproximadamente 4% do consumo. O uso eficiente da água em instalações prediais leva em conta duas opções operacionais: estabilização do consumo de água, com o monitoramento do consumo e manutenção adequada do sistema predial, e diminuição do consumo, com instalação de equipamentos economizadores (OLIVEIRA, 2009 apud SOUSA JÚNIOR et al., 2009). Nas construções públicas, como os terminais de passageiros de aeroportos, o padrão de consumo de água é similar ao padrão de consumo das edificações comerciais, entretanto, o uso da água nos sanitários é mais expressivo, variando de 35 a 50% do consumo total (SOUSA JÚNIOR et al., 2009). Segundo um estudo feito por Sousa Júnior et al. (2009), os sistemas que utilizam intensivamente a água no Aeroporto Internacional de São Paulo (AISP) são aproximadamente 200 sanitários, a Central de Água Gelada e o setor de alimentação. A distribuição do consumo de água no AISP é mostrada no Quadro 15, onde se observa que as bacias sanitárias são responsáveis por 51% do consumo total do aeroporto.

48 48 Quadro 15 - Demandas de água no AISP para o ano de Consumo da População Aeroportuária Descrição Quantidades Consumo de Água (m 3 /mês) Torneiras Chuveiro Bacia Mictório Funcionários com banho Funcionários sem banho Passageiros Visitantes Totais (m 3 /mês) Consumos Diversos Descrição Consumo (m 3 /mês) Ar Condicionado Irrrigação 144 Lavagem 216 Restaurante Outras Lanchonetes 1.447,5 Resumo dos Consumos Descrição Consumo Consumo Total do (m 3 /mês) Aeroporto (m 3 /mês) Percentual (%) Torneira ,3 Chuveiro 693 1,4 Bacia Sanitária ,0 Mictório ,8 Ar Condicionado ,4 Irrigação 144 0,3 Lavagem 216 0,4 Restaurante ,3 Outras Lanchonetes 1.447,5 2,9 Fonte: Vitalux (2006) apud Sousa Júnior et al. (2009) 2.7 DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO PARA ARMAZENAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA Segundo Tomaz (2003) apud Carlon (2005) o dimensionamento do reservatório depende da sua finalidade, quando o objetivo é a captação para se evitar enchentes, o reservatório deve ficar vazio para a próxima chuva; quando a

49 49 finalidade é o aproveitamento da água da chuva, o reservatório deve ficar com um pouco de água para uso. A quantidade de água captável do sistema de aproveitamento da água da chuva define o sucesso ou o fracasso do sistema. Essa quantidade depende de determinados componentes do sistema, como do volume de armazenamento de água, da área de captação, do índice pluviométrico da região e do coeficiente de escoamento superficial (BOERS E BEM-ASHER, 1982 apud ANNECCHINI, 2005). Para se implantar o aproveitamento da água pluvial é preciso conhecer esses componentes que interferem no sistema. Quanto maior for a área de telhado, mais chuva poderá ser coletada. O índice pluviométrico permite conhecer a distribuição da chuva em um determinado período de tempo, geralmente de um ano. Quanto mais regular a distribuição, mais confiável será o sistema. Por fim, o tamanho do reservatório é responsável pela eficiência do sistema, quanto maior, mais água da chuva poderá ser armazenada, porém encarecerá o sistema (ANNECCHINI, 2005). O volume de água de chuva precipitado não é o mesmo que pode ser utilizado, por isso é utilizado o coeficiente de escoamento superficial(c) para efeito de cálculo. Este coeficiente pode variar entre 0,90 e 0,67 (TOMAZ,2003). O reservatório é o componente que encarece o sistema de aproveitamento de água pluvial, portanto é importante uma análise criteriosa do volume adequado de armazenamento para tornar o sistema viável economicamente (ANNECCHINI, 2005). O custo do reservatório varia entre 50% e 85% do custo total do sistema de aproveitamento (THOMAS, 2004 apud ANNECCHINI, 2005). A NBR Água de chuva Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis requisitos, publicada pela ABNT em 2007, expõe em seu anexo seis métodos para o dimensionamento do volume do reservatório de armazenamento da água pluvial: Método de Rippl, Método da Simulação, Método Azevedo Neto, Método Prático Alemão, Método Prático Inglês e Método Prático Australiano. Conforme essa norma é o projetista quem define qual método utilizará, ou mesmo o uso de outra metodologia de cálculo não apresentado na norma, porém, atendendo a critérios técnicos, econômicos e ambientais (BEZERRA et al., 2010).

50 Método de Rippl Neste método podem-se usar as séries históricas mensais ou diárias. (ABNT, 2007, p.6). S (t) = D (t) Q (t) (1) Q (t) = C x precipitação da chuva (t) x área de captação (2) V = S (t), somente para valores S (t) > 0 Sendo que: D (t) < Q (t) Onde: S (t) é o volume de água no reservatório no tempo t; Q (t) é o volume de chuva aproveitável no tempo t; D (t) é a demanda ou consumo no tempo t; V é o volume do reservatório; C é o coeficiente de escoamento superficial Método da Simulação Este método não leva em conta a evaporação da água. Emprega-se a equação da continuidade a um reservatório finito, para um determinado mês. Duas hipóteses são consideradas neste método, uma que o reservatório está cheio no tempo t e a outra é que os dados históricos são representativos para as condições futuras (ABNT, 2007). S (t) = Q (t) + D (t-1) D (t) (3) Q (t) = C x precipitação da chuva(t) x área de captação (4) Sendo que: 0 S(t) V

51 51 Onde: S (t) é o volume de água no reservatório no tempo t; S (t-1) é o volume de água no reservatório no tempo t-1; Q (t) é o volume de chuva aproveitável no tempo t; D (t) é a demanda ou consumo no tempo t; V é o volume do reservatório; C é o coeficiente de escoamento superficial Método de Azevedo Neto Este método inclui uma variável que não é utilizada nos outros métodos citados pela NBR 15527/2007, que é a quantidade de meses com seca ou pouca chuva (FONTANELA et al., 2012). O volume de chuva é obtido pela seguinte fórmula (ABNT, 2007): V = 0,042 x P x A x T (5) Onde: P é o valor numérico da precipitação média anual, expresso em milímetros (mm); T é o valor numérico do número de meses de pouca chuva ou seca; A é o valor numérico da área de coleta em projeção, expresso em metros quadrados (m2); V é o valor numérico do volume de água aproveitável e o volume de água do reservatório, expresso em litros (L) Método Prático Alemão De acordo com a ABNT (2007), trata-se de um método empírico onde se usa o menor valor do volume do reservatório; 6% do volume anual de consumo ou 6% do volume anual de precipitação aproveitável.

52 52 V adotado = mínimo de (volume anual precipitado aproveitável e volume anual de consumo) x 0,06 (6%) V adotado = mín (V;D) x 0,06 (6) Onde: V é o volume numérico do volume aproveitável de água de chuva anual, expresso em litros (L); D é o valor numérico da demanda anual da água não potável, expresso em litros (L); V adotado é o valor numérico do volume de água do reservatório, expresso em litros (L) Método Prático Inglês Neste método, o volume do reservatório é calculado através da Equação 7, que utiliza 5% do volume total de água da chuva captado (ABNT, 2007). V = 0,05 x P x A (7) Onde: (mm); P é o valor numérico da precipitação média anual, expresso em milímetros A é o valor numérico da área de coleta em projeção, expresso em metros quadrados (m 2 ); V é o valor numérico do volume de água aproveitável eo volume de água da cisterna, expresso em litros (L).

53 Método Prático Australiano O volume do reservatório é obtido por tentativas, para atender à demanda com confiança do sistema entre 90% e 99%, conforme recomendação na NBR (ABNT, 2007). O volume de chuva é obtido pela seguinte equação (ABNT, 2007): Q = A x C x (P-I) (8) Onde: C é o coeficiente de escoamento superficial, geralmente 0,80; P é a precipitação média mensal; I é a interceptação da água que molha as superfícies e perda por evaporação, geralmente 2mm; A é a área de coleta; Q é o volume mensal produzido pela chuva. O cálculo do volume do reservatório é realizado por tentativas, até que sejam utilizados valores otimizados de confiança e volume do reservatório (ABNT, 2007). V t = V t-1 + Q t D t (9) Onde: Q t é o volume mensal produzido pela chuva no mês t; V t é o volume de água que está no tanque no fim do mês t; V t-1 é o volume de água que está no tanque no início do mês t; D t é a demanda mensal Neste método, considera-se para o primeiro mês, o reservatório vazio. Quando (V t-1 + Q t D t ) < 0, então V t = 0. Para o cálculo da confiança é utilizada a equação abaixo (ABNT, 2007): Confiança = (1 - P r ) (10)

54 54 P r = N r N (11) Onde: P r é a falha; N r é o número de meses em que o reservatório não atendeu à demanda, isto é, quando V t = 0; N é o número de meses considerado, geralmente 12 meses.

55 55 3 METODOLOGIA 3.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS Para se chegar aos resultados finais deste trabalho, foram abordados aspectos que permitem compreender melhor o método aplicado, como a área de captação, a precipitação pluviométrica, as demandas de água potável e pluvial, que são variáveis utilizadas para se encontrar o volume do reservatório de aproveitamento de água pluvial. Com o objetivo de apresentar uma proposta de implantação de um sistema de captação da água da chuva, este trabalho propôs-se a desenvolver um estudo de caso no Aeroporto Lauro Carneiro de Loyola, localizado no município de Joinville, para captação da água da chuva do Terminal de Passageiros. Para tanto, foram analisadas as peculiaridades da área de estudo, os índices pluviométricos de Joinville, fornecidos pela área de meteorologia do aeroporto, a área de captação, juntamente com o consumo de água tanto do estabelecimento como dos testes com o carro do Corpo de Bombeiros. Informações estas, que deram base para o dimensionamento do reservatório do sistema proposto. Com base na norma da ABNT 15527/2007 Água de chuva-aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis requisitos, contatou-se a necessidade da implantação de alguns equipamentos como calhas e condutores, peneiras, reservatório, extravasores, bombas e filtros, para a captação de águas pluviais. No que diz respeito ao reservatório, e ao seu dimensionamento, existem diversos métodos, alguns deles, já apresentados anteriormente, indicados pela A NBR 15527/2007, prático alemão, prático inglês, prático australiano, Azevedo Neto, da simulação e o de Rippl. Cada método engloba três variáveis que determinam o volume do reservatório, a área de contribuição, consumo e precipitação pluviométrica. No presente trabalho foi feita uma análise desses itens, verificando qual se adapta melhor à realidade do Aeroporto de Joinville.

56 ÁREA DE ESTUDO O estudo foi realizado no Aeroporto de Joinville Lauro Carneiro de Loyola (Figura 13) que está localizado na maior cidade do estado de Santa Catarina, sendo um dos maiores da Região Sul. Encontra-se a 13 km do centro da cidade e conta com 20 voos comerciais diários. O sítio aeroportuário possui área total de ,95 m². O Terminal de Passageiro (TPS) atendeu em 2011 a aproximadamente mil passageiros, de acordo com dados fornecidos pela INFRAERO. A água que abastece o aeroporto é proveniente da concessionária Águas de Joinville. Figura 13 Vista aérea do Aeroporto de Joinville Fonte: Google Earth (2012) O terminal de passageiros (Figura 14) possui capacidade para atender até passageiros por ano, com uma área de m 2. Os passageiros são geralmente de perfil executivo, empresarial e turismo de eventos. Além disso, o terminal possui 12 posições de check-in e uma área diversificada de serviços, se adequando ao conceito de aeroshopping.

57 57 Figura 14 - Terminal de Passageiros do Aeroporto de Joinville Fonte: A autora (2012) 3.3 VARIÁVEIS Área de Captação O levantamento das áreas de cobertura é necessário para se obter o volume do reservatório da água pluvial. Esta área de telhado, onde é captada a água pluvial, foi obtida através de uma análise do projeto arquitetônico da planta de cobertura fornecida pelo aeroporto Índices Pluviométricos Os dados históricos dos índices pluviométricos da cidade de Joinville foram obtidos junto a INFRAERO, na Estação Meteorológica do próprio Aeroporto. A estação esta localizada no bairro Cubatão, latitude 26 o Sul e longitude 48 o Oeste. Foram disponibilizados os dados mensais entre 1 o de janeiro de 2005 até 31 de dezembro de 2011.

58 58 Esses valores foram introduzidos em uma planilha do software Excel, onde foram obtidos os dados de chuva média Levantamento do Consumo de Água Os dados de consumo utilizados nos testes com o carro de combate a incêndio foram fornecidos pelo próprio Aeroporto de Joinville. Esses dados foram obtidos juntamente com a Companhia Águas de Joinville. Não foi possível obter dados referentes ao consumo utilizado somente nas bacias sanitárias e mictórios no Terminal de Passageiros, onde se propõe que seja utilizada a água da chuva, pois o aeroporto não possui medição individualizada nesses equipamentos. Obtiveram-se os valores de consumo total do Terminal de Passageiros referentes ao período de 21 de julho de 2011 até 20 de agosto de Devido a essa falta de dados, foi utilizado o estudo feito no Aeroporto Internacional de São Paulo por Sousa Junior et al. (2009), citado na revisão, onde se considera aproximadamente 50% do consumo total para bacias sanitárias e 7% para mictórios. 3.4 DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO Os dados usados para dimensionar o reservatório foram o índice pluviométrico mensal, a área de telhado, os valores de demanda de água e o coeficiente de Runoff. Foi adotado para este coeficiente o valor de 0,85, representando a característica média de uma cobertura metálica (Figura 15), conforme sugere Tomaz (1997) apud Dornelles, Tassi, Goldenfum (2010).

59 59 Figura 15 - Cobertura Fibrocimento do Aeroporto de Joinville Fonte: A autora (2012) Os métodos utilizados para o dimensionamento do reservatório foram: Método de Azevedo Neto, Método de Rippl e Método da Simulação. E o software utilizado foi o Excel Método de Azevedo Neto O Método Azevedo Neto, também chamado de Método Prático Brasileiro é proposto pela NBR (ABNT, 2007). Este método foi escolhido por ser o método brasileiro, já que o aeroporto em questão está localizado em uma cidade do Brasil. Por se tratar de um método prático, o volume do reservatório é obtido diretamente pela Equação 12, onde são necessários apenas três parâmetros. V = 0,042 x P x A x T (12) Onde: P é o valor numérico da precipitação média anual, expresso em milímetros (mm); T é o valor numérico do número de meses de pouca chuva ou seca;

60 60 A é o valor numérico da área de coleta em projeção, expresso em metros quadrados (m 2 ); V é o valor numérico do volume de água aproveitável e o volume de água do reservatório, expresso em litros (L). A norma não determina nenhum parâmetro para determinação do número de meses de pouca chuva ou seca. Portanto, para este parâmetro foi utilizado os meses de pouca chuva como aqueles que possuem uma precipitação igual ou inferior a 80% da média mensal, conforme sugere Rupp, Munarim e Ghisi (2011) Método de Rippl Este método utiliza séries históricas de precipitação mensais ou diárias, transformando-as em vazões que alimentam o reservatório. Para este trabalho, foram utilizados os dados pluviométricos mensais. De acordo com Tomaz (2007), o método de Rippl geralmente superdimensiona o reservatório, porém é interessante utilizá-lo para determinar o volume limite superior do reservatório de acumulação de águas pluviais. O dimensionamento é feito através das Equações 13 e 14. S (t) = D (t) Q (t) (13) Q (t) = C x precipitação da chuva (t) x área de captação (14) V = S (t), somente para valores S (t) > 0 Sendo que: D (t) < Q (t) Onde: S (t) é o volume de água no reservatório no tempo t; Q (t) é o volume de chuva aproveitável no tempo t; D (t) é a demanda ou consumo no tempo t; V é o volume do reservatório; C é o coeficiente de escoamento superficial.

61 61 Foi utilizada a planilha mostrada no Quadro 16 para o dimensionamento do reservatório. Os dados de entrada e de saída são explicados a seguir, de acordo com Tomaz (2003). Quadro 16 - Planilha de Cálculo para o Método de Rippl C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 Meses Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Precipitação (mm) Demanda mensal (m 3 ) Área de captação (m 2 ) Volume de chuva mensal (m 3 ) Fonte: Tomaz (2003) Volume chuva acumulada (m 3 ) Demanda acumulada (m 3 ) Diferença entre volume chuva e demanda (m 3 ) C1 Período de tempo exposto em meses; C2 Chuva média mensal (m 3 ); C3 Demanda mensal de água (m 3 ), de acordo com a necessidade; C4 Área de captação da água da chuva (m 2 ), é a área do telhado; C5 Produção mensal de chuva (m 3 ), corresponde ao volume de chuva captado. Esse dado é adquirido através da multiplicação da coluna 2 com a coluna 4 e o com o coeficiente de Runoff, dividindo-se por 1000 para se obter o valor em metros cúbicos. C6 Corresponde ao volume de chuva acumulado.

62 62 C7 É a demanda mensal acumulada, sendo que teremos a demanda máxima em dezembro, devendo esta ser menor ou igual ao máximo volume de chuva anual. C8 É a diferença da coluna 6 com a coluna 7, ou seja, a subtração do volume de chuva acumulado com a demanda acumulada. Os valores da coluna 8 são colocados em um gráfico, utilizando o programa Excel. Posteriormente são traçadas duas paralelas em relação à abscissa, uma tangenciando o ponto mais alto e a outra o ponto mais baixo. A diferença entre essas retas corresponde ao volume do reservatório Método da Simulação Neste método é possível simular o comportamento do volume de água no reservatório, através dos registros de precipitação. O Método da Simulação considera um volume previamente definido de reservatório, determinando-se assim o percentual de consumo que será atendido. S(t) = Q(t) + S(t-1) D(t) (15) Q(t) = C x precipitação da chuva(t) x área de captação (16) Sendo que: 0 S(t) V Onde: S(t) é o volume de água no reservatório no tempo t; S(t-1) é o volume de água no reservatório no tempo t-1; Q(t) é o volume de chuva aproveitável no tempo t; D(t) é a demanda ou consumo no tempo t; V é o volume do reservatório; C é o coeficiente de escoamento superficial. O dimensionamento através desse método começa com o cálculo do volume da água da chuva em um tempo t utilizando a Equação 16. Posteriormente é

63 63 calculado o volume da água no reservatório, através da Equação 15. Atendendo a condição 0 S(t) V, posteriormente é estabelecido o volume do reservatório (V). Essa condição deve atender todos os meses do ano. No Quadro 17 está um exemplo de planilha para dimensionamento através do Método da Simulação. Quadro 17 - Planilha de Cálculo para o Método da Simulação C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 Meses Chuva média (mm) Demanda constante mensal (m 3 ) Área de captação (m 2 ) Volume de chuva (m 3 ) Volume do reservatório fixado (m 3 ) Volume do reservatório no tempo t- 1 (m 3 ) Volume do reservatório no tempo t (m 3 ) Overflow (m 3 ) Suprimento de água externo (m 3 ) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Fonte: Tomaz (2003) O Quadro 17 é explicada a seguir, de acordo com Tomaz (2003): C1 período em meses; C2 chuvas médias mensais; C3 consumo mensal de água não potável; C4 área de captação corresponde a área de telhado; C5 volume de água de chuva, encontrado através da multiplicação da coluna 2 com a coluna 4 e com o coeficiente de Runoff, dividindo-se por 1000 para se obter o valor em metros cúbicos;

64 64 C6 volume do reservatório determinado. É fixado um volume e posteriormente será verificado o overflow e a reposição de água, até se encontrar um volume adequado. C7 volume do reservatório no início da contagem do tempo. Será feita a consideração que no mês de janeiro o reservatório estará vazio, assim a primeira linha da coluna 7 será zero. O restante dos valores será encontrado utilizando a função do Excel SE: C7 = SE ( C8<0; 0; C8); C8 volume do reservatório correspondente ao final do mês. Os valores da coluna 8 são encontrados da seguinte maneira: C8 = SE (C5 + C7 - C3 > C6; C7; C5 + C7 C3). Poderão ser encontrados valores negativos nessa coluna, isso indica que é preciso repor água. Na coluna 10 os sinais negativos da coluna 8 aparecerão com sinal positivo. C9 overflow, quando a água da chuva que sobra é jogada fora. Esta coluna é obtida através da seguinte forma: C9 = SE (C7+ C5 C3 > C6; C7 + C5 C3 C6; 0). C10 reposição de água, que pode ser proveniente do abastecimento público ou de outra fonte. Obtida através da função: C10 = SE (C7 + C5 C3 < 0; - (C7 + C5 C3); 0). Este método, de acordo com McMahon (1993) apud Tomaz (2003), apresenta quatro principais características: É de simples utilização e fácil entendimento; O uso de dados pluviométricos históricos incorpora períodos críticos de seca; A análise pode ser feita com dados diários ou mensais; São contemplados os fatores sazonais. A grande vantagem do Método da Simulação é a escolha, de modo facilitado, do melhor dimensionamento em termos econômicos além de verificar seu risco e confiabilidade (MCMAHON, 1993 apud TOMAZ, 2003).

65 Confiança A falha (Pr) é a divisão do número de meses que o reservatório não atendeu à demanda (nr) pelo número total de meses (n). A confiança (Rr) representa um complemento da falha (Pr) e também a proporção do tempo em que o reservatório atende à demanda (TOMAZ, 2003). A falha é calculada segundo a equação 17 e a confiança através da equação 18. P r = (17) O valor de N r é obtido na coluna 10 do Quadro 17. Confiança = Rr = (1-Pr) (18) Confiabilidade Volumétrica equação 19. É calculada segundo McMahon (1993) apud Tomaz (2003) através da Rv = 100. V s /V d (19) Onde: V s = volume da água de chuva, encontrado através do somatório da coluna 5 subtraído do somatórios das colunas 9 e 10. V d = volume da demanda, é o somatório da coluna ANÁLISE FINANCEIRA Foram levantados os custos para a implantação do sistema de coleta e armazenamento da água da chuva, incluindo mão de obra e materiais. Após obter o custo de instalação do sistema, foi verificado o potencial de economia de água

66 66 potável. Depois de obtida a economia, foi verificado em quanto tempo o uso do sistema pagará o custo. Os valores referentes aos custos com materiais e mão de obra a serem utilizados para a construção do reservatório de água pluvial foram obtidos segundo o Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil SINAPI (2012) e alguns deles com profissionais da área. O levantamento de preços do filtro grosseiro e da bomba foi feito em duas empresas especializadas nesse tipo de sistema através de contato por . De acordo com a Tigre (2005) apud Ferreira (2005), tubos e conexões custam menos de 3% do valor de uma obra. Portanto, foi aplicado um valor de 3% sobre o total do orçamento, correspondente aos custos com tubos e conexões, após concluídos os levantamentos A NBR 5626 (ABNT, 1998) recomenda a utilização de no mínimo duas motobombas independentes em instalações elevatórias, para garantir o abastecimento de água no caso de falha de uma das unidades. Conforme informações de profissionais da área foram consideradas duas moto-bombas de ¾ CV cada uma. O consumo de energia gasto com as novas moto-bombas não foi considerado, pois já existe este gasto para bombear a água da rede para as caixas d água. Em uma segunda etapa da análise financeira realizou-se um payback, o qual mostrou o período de retorno dos investimentos realizados no sistema de aproveitamento de água pluvial. Primeiramente foi verificada a média de consumo anual com as bacias sanitárias e mictórios, e testes com o carro do corpo de bombeiro, calculando-se o custo anual de consumo de água atual, ou seja, sem nenhum sistema economizador de água, conforme equação 20. Posteriormente analisou-se o novo consumo de água com o sistema de aproveitamento de água pluvial, sendo calculado o novo custo com água através da equação 21. C 1 = C concessionária x C médio (20) Onde: C 1 = é o gasto atual de água (R$); C concessionária = é o custo do consumo de água, obtido através da Companhia Águas de Joinville (R$);

67 67 C médio = é o consumo médio anual atual (m 3 ). C 2 = C concessionária x C médio (21) Onde: C 2 = é o novo gasto de água (R$); C concessionária = é o custo do consumo de água, obtido através da Companhia Águas de Joinville (R$); C médio = é o novo consumo médio anual (m 3 ). A economia com água foi obtida através da diferença entre C 1 e C 2. O período de retorno do investimento em anos foi encontrado através do método do valor presente líquido (VPL), utilizando a função VPL do Excel. Este método segundo Hirschfeld (1989) apud Oliveira (2005) consiste no somatório de todas as entradas (receitas) e saídas (despesas) de um fluxo de caixa na data inicial. É uma taxa mínima de atratividade ou taxa de juros. Através desse método foram calculados o número de anos necessários para que os fluxos de caixa futuros acumulados se igualem ao montante do investimento inicial. VPL = n t t-1 (1 i) t (22) Onde: VPL é o valor presente líquido de um fluxo de caixa; t é o número de períodos envolvidos em cada elemento da série de receitas e despesas do fluxo de caixa; n é o número total de períodos de juros; i é a taxa mínima de atratividade; Ft é cada um dos diversos valores envolvidos no fluxo de caixa e que ocorrem no período t.

68 68 Caso o VPL encontrado no cálculo seja negativo, o retorno do projeto será menor que o investimento inicial, o que sugere que ele seja reprovado. Caso ele seja positivo, o valor obtido no projeto pagará o investimento inicial, o que o torna viável.

69 69 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 ÁREA DE CAPTAÇÃO O levantamento das áreas de cobertura foi realizado de acordo com o projeto da planta de cobertura do Terminal de Passageiros. As áreas podem ser observadas na Figura 16 e os valores estão relacionados na Tabela 1. Figura 16 - Planta de Cobertura Terminal de Passageiros Fonte: INFRAERO (2012) modificado pela autora (2012) Tabela 1 - Área de captação do Terminal de Passageiros TELHADO ÁREA (m 2 ) 1 350, , , , ,6 TOTAL 2522,1 Fonte: A autora (2012) Neste trabalho, foram consideradas como áreas de captação apenas os telhados, pelo fato de serem mais limpas..

70 DEMANDA ESTIMADA DE ÁGUA Neste tópico são mostrados os dados de demanda de água não potável, utilizados em 30 bacias sanitárias e 8 mictórios distribuídos no terminal de passageiros, conforme pode ser visto na planta baixa (Anexo A) e detalhes isométricos 1,2,3,4,7 e 8 (Anexo B), e nos testes com os carros de combate a incêndio (Figura 17). Figura 17 - Carro de combate a incêndio do Aeroporto de Joinville Fonte: A autora (2012) De acordo com os valores fornecidos pela Companhia Águas de Joinville, pode-se observar na Tabela 2 a média de consumo mensal nos testes com carro de combate a incêndio. Já na Tabela 3 é possível observar os valores de consumo médio mensal de água do Terminal de passageiros e a quantidade de passageiros fornecida pela INFRAERO. Assim, é possível ter uma média de consumo por passageiro em cada mês do ano.

71 71 Tabela 2- Média de Consumo com os testes de combate a incêndio Mês ref. Data Consumo Leitura (m 3 ) Julho 6/8/ Junho 5/7/ Maio 6/6/ Abril 4/5/ Março 4/4/ Fevereiro 5/3/ Janeiro 3/2/ Dezembro 4/1/ Novembro 5/12/ Outubro 4/11/ Setembro 6/10/ Agosto 5/9/ Fonte: INFRAERO (2012) modificado pela autora (2012) Tabela 3 - Média de Consumo / Passageiros no Terminal de Passageiros Mês ref. Data Consumo Número de Consumo Leitura (m 3 ) Passageiros (L/pax) Julho 20/08/ Junho 18/07/ Maio 19/06/ Abril 18/05/ Março 18/04/ Fevereiro 19/03/ Janeiro 17/02/ Dezembro 18/01/ Novembro 19/12/ Outubro 18/11/ Setembro 19/10/ Agosto 20/09/ Fonte: INFRAERO (2012) modificado pela autora (2012)

72 72 Com base nesses dados e utilizando 50% do consumo total para bacias sanitárias e 7% para mictórios, conforme estudo mostrado na revisão foi elaborada a Tabela 4. Nela são apresentados os valores de consumo necessários para cada equipamento e para os testes, bem como o consumo total necessário para cada mês. MÊS Tabela 4 - Consumo Total para dimensionamento do reservatório TESTES (m 3 ) Total (m 3 ) TPS Mictórios - 7% (m 3 ) Bacia Sanitária - 50% (m 3 ) CONSUMO TOTAL (m 3 ) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Fonte: A autora (2012) 4.3 CARACTERÍSTICAS PLUVIOMÉTRICAS DE JOINVILLE São mostradas, na Tabela 5 e no Gráfico 1, as alturas pluviométricas obtidas através de dados fornecidos pela INFRAERO, referente ao período de 1 o de janeiro de 2005 até 31 de agosto de 2012, na cidade de Joinville. É possível notar que a média anual é de 2220,50 mm. Observa-se que a precipitação anual mínima foi de 993,4 mm, em 2006, e máxima de 5040,5 mm, em 2010.

73 (mm) 73 Tabela 5- Índices Pluviométricos de Joinville entre 2005 e 2011 ANO ALTURA PLUVIOMÉTRICA (mm) MÊS Total Total Total Total Total Total Total Média Mensal JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Total Anual (mm) Fonte: INFRAERO (2012) modificado pela autora (2012) Gráfico 1 - Gráfico da precipitação mensal entre 2005 e Índices Pluviométricos ( ) JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Fonte: A autora (2012)

74 Índice Pluviométrico (mm) 74 Analisando-se o gráfico da precipitação pluviométrica mensal entre 2005 e 2011 (Gráfico 1), verifica-se que entre os meses de abril e setembro as alturas pluviométricas medidas apresentam uma redução, tendo uma precipitação mínima mensal de 3,0mm em julho de Porém nos meses compreendidos entre outubro e março ocorre um aumento nos totais medidos. É possível notar que em maio de 2010 ocorreu uma altura pluviométrica muito alta, com valor de 1292,2 mm. O mês de maio de 2010 foi o período em que ocorreram as catástrofes no estado de Santa Catarina. O Gráfico 2 resume os dados que estão listados na Tabela 2, fornecendo os valores de precipitação mínimo, médio e máximo de cada mês. É possível notar que o período que ocorre as menores médias de chuvas é entre os meses de maio a agosto, com uma média de 150mm de chuva por mês. Entre os meses de setembro a abril a média é de 210mm. Gráfico 2- Gráfico da precipitação mensal entre 2005 e 2011 Dados Pluviométricos ( ) Máximo Médio Mínimo 1.0 JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Fonte: A autora (2012) 4.4 RESERVATÓRIO Neste tópico são apresentados os valores do dimensionamento do reservatório de armazenamento de água pluvial para abastecer as bacias sanitárias e mictórios do Terminal de Passageiros e os testes de combate a incêndio.

75 Método de Azevedo Neto Substituindo o valor do número de meses com pouca chuva (T) e a precipitação média anual (P) como mostrado na Tabela 6 e a área de captação A = 2522,1m 2 conforme Tabela 1, na equação 12, encontra-se um volume de reservatório igual a litros, ou seja, 940,9 m 3. Tabela 6 - Dados para dimensionamento do reservatório - Método de Azevedo Neto Precipitação Média Anual (P) (mm) Precipitação Média Mensal (mm) 80% x Precipitação média mensal (mm) T (meses) Fonte: A autora (2012) A média de precipitação para o mês mais chuvoso é de 322,4 mm, resultando em um volume de chuva de 691,2 m 3. Considerando esse volume, precisaríamos de mais de um mês sem consumo para encher o reservatório de 940,9 m 3 apenas com água da chuva ou ainda contar com a sazonalidade de chuvas fortes. O tamanho do reservatório está exemplificado na Tabela 7. Tabela 7 - Tamanho do reservatório para Método de Azevedo Neto ALTURA (m) LARGURA (m) COMPRIMENTO (m) VOLUME (m 3 ) 3,00 10,00 31,50 945,0 Fonte: A autora (2012) Método de Rippl Preenche-se a Tabela 8 conforme orientações no item 3.4.2, para se obter o volume do reservatório. Depois com os valores da coluna 8 foi feito o Gráfico 3, de onde é possível obter o volume do reservatório, correspondente a 308m 3. Para este método foi considerado o reservatório cheio no início de janeiro. O Método de Rippl expõe um resultado consistente quando a oferta de volume de chuva é equilibrada com a demanda.

76 76 Durante o desenvolvimento do trabalho, verificou-se que para uma mesma demanda de água, a área de captação tem uma relação inversamente proporcional ao volume final obtido para o reservatório, ou seja, quanto maior a área de captação, menor será o volume final do reservatório. Esse fato ocorre, pois aumentando a área de captação se obtém um volume de água da chuva maior, o qual suprirá por um maior tempo a demanda. O consumo de água para o caso em estudo é elevado se comparada com a área de captação necessária, portanto o volume do reservatório obtido é elevado. Assim para as condições expostas a simulação deste método não é adequada. Tabela 8 - Dimensionamento pelo Método de Rippl para demanda variável C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 Meses Precipitação (mm) Demanda mensal (m 3 ) Área de captação (m 2 ) Volume de chuva mensal (m 3 ) Volume de chuva acumulada (m 3 ) Demanda acumulada (m 3 ) Diferença entre volume chuva e demanda (m 3 ) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Fonte: A autora (2012)

77 77 Gráfico 3 - Diagrama de Rippl para demanda variável Diferença entre volume chuva e demanda (m 3 ) Diferença entre volume chuva e demanda (m3) Fonte: A autora (2012) O tamanho do reservatório esta exemplificado na Tabela 9. Tabela 9 - Tamanho do reservatório para Método de Rippl ALTURA (m) LARGURA (m) COMPRIMENTO (m) VOLUME (m 3 ) 3,00 10,00 10,00 300,0 Fonte: A autora (2012) Método da Simulação Para este método é preciso completar a Tabela 10 conforme explicação no item Na coluna 6 é preciso fixar um tamanho de reservatório. Para isto foram feitas várias verificações com tamanhos diferentes de reservatório até que se atinja um valor em que haja equilíbrio entre o volume coletado e a demanda. Verificou-se que com um reservatório de 280m 3, apenas nos meses de julho e outubro será necessário suprimento de água externo, conforme a simulação na Tabela 10.

78 78 Tabela 10 - Dimensionamento pelo Método da Simulação C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 Meses Chuva média (mm) Demanda constante mensal (m 3 ) Área de captação (m 2 ) Volume de chuva (m 3 ) Volume do reserva tório fixado (m 3 ) Volume do reservatóri o no tempo t-1 (m 3 ) Volume do reservatór io no tempo t (m 3 ) Overflow (m 3 ) Suprimento de água externo (m 3 ) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro TOTAL Fonte: A autora (2012) O tamanho do reservatório está apresentado na Tabela 11. Tabela 11 - Tamanho do reservatório para Método da Simulação ALTURA (m) LARGURA (m) COMPRIMENTO (m) VOLUME (m 3 ) 3,00 10,00 9,50 285,0 Fonte: A autora (2012) O método da simulação tem o mesmo princípio do diagrama de massas do método de Rippl, porém pelo fato de poder se fixar um volume de reservatório, foi possível se obter um volume de reservatório menor do que o obtido no método de Rippl.

79 Confiança Foi calculada utilizando-se as equações 17 e 18. Sendo nr = 2 meses, n = 12 meses, temos que a confiança do sistema de captação da água pluvial é de 83% Confiabilidade Volumétrica A confiabilidade é calculada através da equação 19, utilizando-se: Vs = 4760,2 592,2 96,4 = 4071,6 m 3 Vd = 4760,2 m 3 Portanto, a confiabilidade volumétrica do sistema de aproveitamento da água pluvial é de 90%. 4.5 ANÁLISE DOS RESULTADOS DO VOLUME DO RESERVATÓRIO Na Tabela 12 é mostrada uma comparação dos resultados encontrados, para o volume do reservatório, através dos três métodos expostos. Tabela 12 - Resumo dos volumes de reservatório MÉTODO VOLUME DO RESERVATÓRIO Azevedo Neto 940,9 m 3 Rippl 308,0 m 3 Simulação 280,0 m 3 Fonte: A autora (2012) É importante evidenciar que o exercício do aproveitamento de água pluvial em ambientes aeroportuários resulta em volumes de reservatórios elevados, em função do tamanho dos telhados e das demandas. Para o caso do Aeroporto de Joinville, o projeto do sistema de aproveitamento da água pluvial destina-se a uma edificação existente, assim o

80 80 espaço destinado para o reservatório de água pluvial é reduzido. Na Figura 18 é possível observar esse espaço, com dimensões aproximadas de 8,00 x 19,00 metros. Portanto, o reservatório poderá ter dimensões externas aproximadas de 6,25 x 17,00 metros, com uma profundidade de 3,60 metros, e dimensões internas de 5,75 x 16,50 x 3,00 metros, com paredes de 0,25 metros, totalizando um volume de 285 m 3, que atende o tamanho de reservatório encontrado através do método da Simulação, 280m 3 (Figura 19). Figura 18 - Espaço destinado ao reservatório de água pluvial 19,00 8,00 8,00 Fonte: A autora (2012) Figura 19 - Esquema reservatório Fonte: A autora (2012)

81 81 Devido a esse fato, foi feita uma análise do tamanho do reservatório caso fosse feita a utilização da água pluvial apenas nas bacias sanitárias e mictórios ou apenas nos testes de combate a incêndio. Nas Tabela 13 e 14 é possível analisar os cálculos isolados do reservatório, para os testes de combate a incêndio e bacias sanitárias e mictórios, respectivamente. Os cálculos foram feitos, através do Método da Simulação, por este se mostrar mais eficiente para situações onde a demanda e o volume de chuva captada são elevados. Iniciaram-se os cálculos do volume do reservatório, para os testes de combate a incêndio, arbitrando um reservatório de 10 m 3. Já com este volume, não foi preciso de abastecimento da rede pública. Para as bacias sanitárias e mictórios, testou-se alguns volumes de reservatório. O volume de 100 m 3 foi o que não precisou de abastecimento externo. Foi maior do que o dos testes de combate a incêndio, pelo fato de a demanda ser maior. Nota-se, que em ambos os casos, o tamanho de reservatório é suficiente para atender a demanda, ocorrendo em todos os meses overflow. Tabela 13 Dimensionamento para testes de combate a incêndio C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 Meses Chuva média (mm) Demanda constante mensal (m 3 ) Área de captação (m 2 ) Volume de chuva (m 3 ) Volume do reservatório fixado (m 3 ) Volume do reservatório no tempo t- 1 (m 3 ) Volume do reservatório no tempo t (m 3 ) Overflow (m 3 ) Suprimento de água externo (m 3 ) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro TOTAL Fonte: A autora (2012)

82 82 Tabela 14 - Dimensionamento para bacias sanitárias e mictórios C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 Volum Meses Chuv Demanda Volume e do Volume do Volume do Área de Suprimento a constant de reserv reservatório reservatório Overflow captação média e mensal (mm) (m 3 (m 2 chuva atório no tempo t-1 no tempo t (m 3 de água ) ) ) (m 3 ) fixado (m 3 ) (m 3 externo (m 3 ) ) (m 3 ) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembr o Dezembro TOTAL Fonte: A autora (2012) Nas Tabelas 15 e 16 são mostradas as dimensões do reservatório para ambos os casos. Tabela 15 - Tamanho do reservatório para testes de combate a incêndio ALTURA (m) LARGURA (m) COMPRIMENTO (m) VOLUME (m 3 ) 3,00 2,00 2,00 12,0 Fonte: A autora (2012) Tabela 16 - Tamanho do reservatório para bacias sanitárias e mictórios ALTURA (m) LARGURA (m) COMPRIMENTO (m) VOLUME (m 3 ) 3,00 3,50 10,00 105,0 Fonte: A autora (2012)

83 SOLUÇÃO PARA O SISTEMA DE APROVEITAMENTO DA ÁGUA PLUVIAL Se utilizarmos o sistema de aproveitamento da água da chuva somente para bacias sanitárias e mictórios seria necessário fazer uso de água potável para os testes de combate a incêndio e no caso inverso também. Mesmo o reservatório para água da chuva sendo menor nestes casos, o investimento necessário não seria viável, pois precisaria continuar se utilizando a água proveniente da rede pública. Portanto, se for feito um reservatório maior que abasteça ambos os casos, mesmo que se necessite de água potável apenas para os meses de julho e outubro, o potencial do sistema de aproveitamento da água da chuva seria melhor utilizado. Assim sendo, o reservatório teria dimensões internas de 5,75 x 16,50 metros com profundidade de 3,00 metros totalizando 285 m 3, que atenderia o volume de reservatório calculado pelo Método da Simulação. Foi considerado o volume através deste método por ser possível uma análise de vários volumes de reservatórios simultaneamente e com relativa simplicidade em relação a outros métodos, e para este caso obtendo uma confiabilidade de 90%. Os métodos práticos, por serem menos complexos e de fácil aplicação, são mais indicados em residências ou em pequenos estabelecimentos, enquanto os métodos mais complexos, como o Método da Simulação, são mais indicados para projetos maiores, como indústrias, por exemplo. A água pluvial captada dos telhados será conduzida por uma tubulação existente que deverá ser interligada até o reservatório a ser construído. Antes de chegar à cisterna, a água deverá passar por um filtro como exemplificado na revisão, para remoção das partículas maiores. Deve haver um sistema que permita a entrada de água potável da rede pública no reservatório de água da chuva, para quando ocorrer uma falha devido à irregularidade da chuva. Este reservatório inferior irá bombear a água para outra cisterna, já existente, utilizada para os testes de combate a incêndio, e também para um reservatório superior existente de litros. Este reservatório superior já possui saída de água específica para as bacias sanitárias e mictórios, não sendo necessário alterações nas instalações hidráulicas.

84 ANÁLISE FINANCEIRA De acordo com o que foi explicado no item 3.5 da metodologia, para completar o estudo realizado sobre potencial de economia de água potável, faz-se necessária a determinação dos custos relativos à implantação do sistema de aproveitamento de água pluvial, ou seja, custos com materiais, equipamentos e mão de obra necessária, além da economia de água gerada com a implantação do sistema. Os custos referentes a materiais e mão de obra do reservatório de água pluvial são mostrados na Tabela 17. Tabela 17 - Custos para construção do reservatório DISCRIMINAÇÃO QUANTIDADE UNIDADE CUSTO UNITÁRIO (R$) CUSTO TOTAL (R$) Materiais Concreto Usinado Bombeado FCK 30MPA m Chapa madeira compensada 2,2x1,1mx15mm m Aço kg Mão de obra Armador kg Mão de obra pedreiro m Escavação m Impermeabilização m Mão de obra montagem das formas m TOTAL Fonte: A autora (2012) Como não foi feito o projeto estrutural do reservatório, foi considerado 80%/m 3 de aço, de acordo com profissionais da área. O custo total para execução do reservatório foi de R$ ,11. Os custos do filtro e acessórios foram feitos em duas empresas especializadas, Aquastock e ECOHabitat. O orçamento utilizado foi o de menor preço, que pode ser observado no Anexo C. Os preços foram exemplificados na Tabela 18, tendo um custo total do filtro de R$ ,17.

85 85 Tabela 18- Custos com filtro grosseiro e acessórios Discriminação Especificação Quantidade Custo Unitário (R$) Custo Total (R$) Filtro Industrial Cjto de Bóia+Filtro+Mang 2" Sifão ladrão 200mm Freio de Água 200mm Sistema de realimentação automática 1.1/2 CV TOTAL Fonte: ECOHabitat (2012) modificado pela autora (2012) Como citado na metodologia, foram consideradas duas moto-bombas de ¾ CV. O custo também foi obtido através da empresa ECOHabitat. Os custos referentes às tubulações e conexões representam 3% do custo total de implantação. A Tabela 19 mostra os custos orçados para o sistema de aproveitamento de água pluvial. Tabela 19 - Resumo dos custos com o reservatório PRODUTOS Quantidade Custo Unitário (R$) Custo Total (R$) Reservatório Filtro e acessórios Moto-Bomba Tubulações e Conexões - 3% do total TOTAL Fonte: A autora (2012) Posteriormente, foram determinados os novos custos de água potável, considerando o potencial de economia de água gerado pelo uso da água pluvial. Os clientes da Companhia Águas de Joinville são classificados de acordo com a natureza da finalidade de consumo de água do seu imóvel, e são distribuídos em quatro categorias: residencial, comercial, industrial e pública (ÁGUAS DE JOINVILLE, 2012). Através de informações do encarregado de manutenção do Aeroporto de Joinville, verificou-se que o mesmo se enquadra na categoria

86 86 industrial. O valor cobrado para a faixa de consumo industrial pela Companhia Águas de Joinville, são mostrados na Tabela 20. Tabela 20- Custos de água por faixa de consumo para a categoria industrial Consumo Categoria Faixa (m 3 Valor (R$) ) 36,19 - tarifa 1 até 10 mínima Industrial maior que 2 5,68 por m 3 10 Fonte: Águas de Joinville (2012) modificado pela autora (2012) Com o custo da água de R$ 5,68 /m 3, pois o consumo mensal é maior que 10m 3, e com uma média de consumo anual com as bacias sanitárias e mictórios e com os testes com o carro do corpo de bombeiros de 365,6 m 3, foi utilizada a equação 20 para se obter o custo atual com água potável. O novo consumo de água potável foi obtido da Tabela 10, sendo o consumo anual de 96,4 m 3. Porém apenas em 2 meses do ano o consumo foi maior que 10m 3, nos 10 meses restantes foi considerada a tarifa mínima, ou seja, com consumo até 10 m 3. Com esses valores e utilizando a equação 21, conseguiu-se encontrar o novo custo com água potável. Posteriormente, com base na equação 22, foi calculado o período de retorno do investimento através do método do valor presente líquido. Para o VPL utilizou-se uma taxa mínima de atratividade de 12% ao ano, sendo esta taxa utilizada atualmente em alguns fundos de renda fixa. A Tabela 21 mostra os dados usados, os resultados encontrados e o período de retorno do investimento para a implantação do sistema de aproveitamento de água pluvial no Terminal de Passageiros do Aeroporto de Joinville.

87 87 Tabela 21 - Dados, resultados e período de retorno DADOS VALOR UNID. Consumo Consumo médio anual de água potável m 3 /ano Novo consumo anual de água potável m 3 /ano Custos Atual custo médio anual de água potável R$/ano Novo custo médio anual de água potável R$/ano Custo total de implantação do sistema R$ Economia Potencial de economia de água potável % Economia total gerada R$/ano Período de retorno do investimento 8 anos Fonte: A autora (2012) De acordo com a Tabela 21, observa-se que a economia monetária é estimada em R$909,45 por ano em água, com a utilização do sistema de aproveitamento de água pluvial. Esta economia é considerável, pois os custos com água potável seriam reduzidos em 73,63%. O resultado do período de retorno do investimento é de 8 anos, sendo que a partir desse período, o valor presente líquido é positivo. Portanto, com 8 anos o investimento inicial se paga. Quando feita a análise do tamanho do reservatório, considerado de porte em função do tamanho dos telhados e das demandas, o retorno foi estimado de curto prazo. Portanto a instalação do sistema de aproveitamento pluvial no Aeroporto de Joinville pode ser considerada viável. Assim, procurou-se mostrar os resultados da viabilidade financeira da implantação do sistema de aproveitamento de águas pluviais, considerando situações atuais. Com a discussão da cobrança pelo uso da água, futuramente os valores das tarifas poderão ser acrescidos e aumentar a viabilidade da implantação deste sistema.

88 88 5 CONCLUSÃO Como foi discutido ao longo deste trabalho, tem crescido a necessidade de se usar eficientemente a água nos últimos anos. Este fato ocorre, porque com a diminuição da quantidade e qualidade da água, os problemas com a escassez de água no Brasil e no mundo estão aumentando, induzindo a população mundial a se preocupar com o assunto e levando a estudos de outras fontes alternativas para o abastecimento de água, e o aproveitamento da água da chuva é uma dessas alternativas. A presente situação política, econômica e social brasileira traz desafios dentro dos quais está a conservação da água e o uso nas edificações e a própria conservação dos recursos hídricos. Neste caso, o crescimento econômico e sustentável da nação deve vir acompanhado de uma mudança na postura do poder público, quanto às questões de racionalização dos insumos prediais, dos recursos financeiros e a preservação do meio ambiente. No caso de aeroportos, autoridades de diferentes países estão investindo em projetos e medidas que visem a uma diminuição do consumo, e isso se deve, principalmente, pelo fato de os aeroportos serem grandes consumidores desse bem. No desenvolvimento deste trabalho discorreu-se sobre o aproveitamento da água da chuva para bacias sanitárias e mictórios e com os testes de combate a incêndio no Aeroporto de Joinville, elaborando-se um conjunto de diretrizes para a implantação do sistema. As diretrizes mostradas devem estar em constante aprimoramento, pois, uma vez adotado o sistema de aproveitamento da água pluvial, devem haver ações contínuas para a estabilização dos valores de consumo mínimos alcançados. No decorres dos anos podem surgir novas tecnologias e por isso devem ser efetuadas manutenções e correções permanentes nas ações do aproveitamento da água da chuva, permitindo resultados cada vez melhores. O Aeroporto de Joinville possui 2522,1 m 2 de área de telhado e um índice pluviométrico médio anual de 2220,5 mm, que permite coletar mais de 4700 m 3 de água pluvial por ano para aproveitamento. O Método da Simulação se mostrou uma importante ferramenta para escolha do melhor reservatório. Foi determinado através deste método um volume de reservatório de 280 m 3, sendo adotadas as dimensões internas de acordo com

89 89 espaço físico disponível de 5,75 x 16,50 metros e com 3,00 metros de profundidade, totalizando 285 m 3. Este volume atende à demanda durante quase todos os meses do ano, exceto em julho e outubro, quando será necessário, hipoteticamente, utilizar a água proveniente da rede pública, diminuindo assim o consumo de água potável e os custos com relação a ela. É importante salientar que esses cálculos são fictícios, por isso é preciso existir um sistema de entrada de água proveniente da rede pública no reservatório, para os casos em que a água da chuva não seja suficiente para atender a demanda. Assim o sistema estará sempre em funcionamento, não faltando água para nenhum ponto de consumo. Foi feita uma análise dos custos para a implantação do sistema de aproveitamento pluvial no aeroporto. Foram levantados os custos para a construção do reservatório, incluindo material e mão de obra, totalizando num investimento de R$ ,44. A economia anual com água potável foi estimada em R$ ,11. Por fim, foi feita a análise de viabilidade que foi realizada pelo método do valor presente líquido. Utilizando uma taxa de atratividade de 12% ao ano, encontrou-se um período de retorno do investimento de 8 anos. Portanto, a implantação de um sistema de aproveitamento de água pluvial no Aeroporto de Joinville, mostra-se como economicamente viável, porque proporcionaria potencial de economia de água potável, trazendo benefícios financeiros em médio prazo e, além de tudo, benefícios ambientais. Como a diminuição dos problemas de drenagem urbana, retendo boa parte da água que escoaria para as galerias pluviais e a redução da utilização de água potável. Também é importante realizar uma reeducação ambiental de toda a população, a fim de preservar os recursos naturais da região. O aproveitamento da água pluvial, assim como qualquer solução técnica, apenas auxilia na resolução da questão, porém requer o engajamento e sensibilização da comunidade para que sejam obtidos resultados mais eficientes e duradouros, e consequentemente o desenvolvimento sustentável. Sugere-se a continuidade de pesquisas que envolvam a diminuição de gastos com equipamentos, e a utilização desta água para fins mais nobres, podendo ser revistas suas utilizações, e, portanto, promovendo a economia do recurso hídrico. A título de complementação e aprimoramento deste trabalho, levando em conta a falta de dados específicos de consumo de água em cada aparelho sanitário

90 90 no Aeroporto de Joinville, é proposta a realização de uma rede de monitoramento do consumo com hidrômetros, como foi feito no Aeroporto Internacional de São Paulo (AISP). Estes dados levarão a um dimensionamento de reservatório mais preciso.

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97 97 ANEXO A Planta Baixa das Instalações do Terminal de Passageiros do Aeroporto de Joinville

98 98 ANEXO B Detalhes Isométricos das Instalações do Terminal de Passageiros do Aeroporto de Joinville

99 99 ANEXO C Orçamento para sistema de aproveitamento pluvial ECOHabitat

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