THE UTILIZATION OF RAIN WATER FOR GARDEN IRRIGATION, FLOOR CLEANING AND CARS IN A RESIDENTIAL CONDOMINIUM MULTIFAMILIAR THE FORTRESS CITY - EC

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1 O APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA PARA IRRIGAÇÃO DE JARDINS, LAVAGEM DE PISOS E CARROS EM UM CONDOMÍNIO RESIDENCIAL MULTIFAMILIAR NA CIDADE DE FORTALEZA CE Sérgio Teixeira Arimateia 1 *; Geórgia Morais Jereissati 2 Resumo Tendo em vista a escassez de água no Brasil, cada vez mais tem-se estudado o uso de técnicas alternativas para obtenção de água. O presente trabalho tem como objetivo aplicar o aproveitamento de água de chuva para irrigação de jardins, lavagem de pisos e carros através de técnicas ditas sustentáveis, em um condomínio residencial multifamiliar na cidade de Fortaleza, situada no nordeste brasileiro. Em um estudo de caso, obteve-se o volume de água a ser captado na cobertura da edificação, com a análise dos índices pluviométricos da região e da área do telhado. Dimensionou-se o reservatório para armazenar a água captada e a estimativa do consumo de água não potável nesse condomínio para averiguar a viabilidade de implantação do sistema. Concluiu-se que aproveitar a água da chuva nas edificações, significa muito mais que reduzir o consumo e as despesas com água tratada, representa um passo importante para a construção de um mundo mais sustentável. Palavras-Chave Água da chuva, reuso, sustentabilidade.. THE UTILIZATION OF RAIN WATER FOR GARDEN IRRIGATION, FLOOR CLEANING AND CARS IN A RESIDENTIAL CONDOMINIUM MULTIFAMILIAR THE FORTRESS CITY - EC Abstract Given the scarcity of water in Brazil, it has increasingly been studied the use of alternative techniques for obtaining water. This paper aims to apply the rainwater use for irrigation of gardens, floors and car wash through sustainable techniques said in a multifamily residential condominium in the city of Fortaleza, located in northeastern Brazil. In a case study, we obtained the volume of water to be captured on the roof of the building, with the analysis of rainfall in the area and roof area. Scaled up the reservoir to store the collected water and the estimation of nonpotable water consumption in that community to determine the feasibility of system deployment. It was concluded that take rainwater in buildings, means much more than reduce consumption and the cost of treated water, is an important step in building a more sustainable world. Keywords Rainwater, reuse, sustainability.. 1 INTRODUÇÃO A gestão do uso da água e a procura por novas fontes de abastecimento como o aproveitamento da água da chuva, a reposição das águas subterrâneas e o reúso da água estão introduzidos no contexto do desenvolvimento sustentável, o qual propõe o uso dos recursos naturais de maneira equilibrada e sem prejuízos para as futuras gerações. Para Jereissati (2011), Uma construção sustentável contribui para um ambiente mais confortável; ocasiona uma gestão sustentável da implantação da obra; congrega tecnologias de eficiência energética e do uso da água, permitindo assim uma redução no consumo na implantação 1 Universidade de Fortaleza: sergioarimateia@gmail.com. 2 Universidade de Fortaleza: georgiamorais1@gmail.com. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 da obra e ao longo de sua vida útil; trabalha com matérias primas eco eficientes; reduz os resíduos e a contaminação da construção; insere tecnologias de energia renovável; aperfeiçoa a qualidade do ar interno, a satisfação e conforto dos ocupantes; é de fácil preservação e exige o máximo reaproveitamento de resíduos em casos de demolição; é construída para durar. Tudo isso faz gerar economia de recursos tanto na construção quanto na operação do empreendimento. Com o crescimento populacional, a expansão dos centros urbanos, e consequentemente com o aumento do consumo de alimentos e água potável, estão sendo criadas grandes alterações, modificações no ciclo hidrológico natural e gerando a ocorrência de situações ameaçadoras do desenvolvimento equilibrado e estável do habitat humano. A captação e uso de água de chuva, como alternativa para o abastecimento dos pontos de consumo de água não potável, é importante prática na busca pela sustentabilidade hídrica, podendo contribuir com ganhos ambientais pelo uso racional dos recursos hídricos. Além de garantir o suprimento de água às residências, instalações fabris e escritórios [Pereira e Andrade, (2013)]. O aproveitamento de água de chuva para consumo não potável é um sistema utilizado em vários países há anos. Essa tecnologia vem crescendo e dando ênfase à conservação de água, pois além de proporcionar economia de água potável, contribui para a prevenção de enchentes causadas por chuvas torrenciais em grandes cidades, onde a superfície tornou-se impermeável impedindo a infiltração da água, mostrando-se como uma alternativa possível de ser adotada [Miura, Silva e Lima, (2014)]. Tendo em vista a escassez de água em nossa região, é imprescindível buscar novas alternativas que reduzam o consumo de água potável. Portanto, optou-se pelo estudo de aproveitamento de água da chuva como uma iniciativa para contribuição ao meio ambiente e consequentemente redução do consumo de água potável. O presente estudo de caso de um condomínio residencial multifamiliar na cidade de Fortaleza, Ceará, Brasil, pretende simular com dados reais o volume potencial de água a ser captada na cobertura da edificação, utilizando análise dos dados pluviométricos locais e modelos de projeto da região, da área de cobertura que será coletado a água de chuva e do coeficiente de escoamento, permitindo identificar a demanda de água necessária para esse tipo de instalação e confrontar com a atribuição ou não de seu uso. Este trabalho objetivou apresentar um sistema de captação e aproveitamento de água da chuva para irrigação de jardins, lavagem de pisos e carros em um condomínio residencial multifamiliar na cidade de Fortaleza, estado do Ceará, aproveitando essa água como uma alternativa sustentável de conscientização dos moradores e tendo em consequência uma redução do consumo de água potável. 2. METODOLOGIA 2.1 Descrição do local do estudo O objeto de estudo do presente trabalho é um condomínio residencial multifimiliar composto por cinco (5) blocos, todos com cinco pavimentos, dos quais três possuem oito apartamentos por andar e dois possuem dez apartamentos por andar, totalizando 220 unidades residenciais. Para uma melhor caracterização os blocos foram identificados por números, de 01 à 05, sendo os blocos 1, 2 e 4 denotados de 2Q/2QS com 8 apartamentos por andar e os blocos 3 e 5 de 2Q/2QS com 10 XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 aptos p/ andar, em uma área total de aproximadamente de m², conforme apresentado na Figura 1, onde mostra a planta de situação do condomínio em estudo. Figura 1 - Planta de situação do condomínio em estudo. (Fonte: Adaptado de MRV.com.br, 2012). 2.2 Dados Meteorológicos Foram obtidos os dados pluviométricos diários, mensais e anuais de chuva do período de 1986 a 2014 do posto pluviométrico 356 do bairro Messejana, através da FUNCEME Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos. Disponibilizados os índices pluviométricos, foi possível obter as médias mensais e anuais pluviométricas apresentadas na Figura 2. P r e c i p i t a ç ã o ( m m ) 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Precipitação Média 245,76 265,89 111,88117,05 137,02 98,43 42,91 9,99 10,70 1,82 2,69 9,92 Jan fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura 2: Média mensal da precipitação do posto 356 referente ao período de 1986 a (Fonte: Adaptado de FUNCEME, 2014). 2.3 Estimativa do consumo de água para irrigação de jardins, lavagem de pisos e carros Coletados os dados do projeto, mensurou-se a área dos ambientes necessários através dos projetos arquitetônicos fornecidos (em formato dwg) e multiplicou-se a taxa de consumo de água pela área corresponde onde será utilizada a água da chuva. Seguem na Tabela 1 os resultados da demanda de água mensal para a irrigação dos jardins, lavagem de pisos e carros: XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 Tabela 1 - Estimativa do consumo de água da chuva para o condomínio. (Fonte: Modificado de TOMAZ, 2000). Local Frequência Área m² Consumo L/m²/Dia Consumo total (L) Irrigação de Jardins 8 vezes por mês 1.297,47 2, ,52 Lavagem de Carros 2 vezes por mês 220,00 115, ,00 Lavagem de Pisos 2 vezes por mês 1.472,16 3, ,96 Total - consumo mensal , Determinação das áreas de cobertura O cálculo destas áreas foi feito baseado nas áreas de telhado formados por 2 águas e inclinação de 9%, verificadas na planta de cobertura de cada bloco. O cálculo da área de projeção da cobertura passível de captação de água da chuva foi realizado através do software AutoCad. Como a edificação possui áreas de contribuição diferentes, as áreas serão calculadas da seguinte forma: A primeira área calculada será os blocos 1, 2 e 4 denotados de 2Q/2QS com 8 apartamentos por andar cada. Cada bloco tem uma área de coberta equivalente a 335,00 m², multiplicando por 3 teremos um total de 1005,00 m ². E a segunda área calculada será dos blocos 3 e 5 de 2Q/2QS com 10 aptos p/ andar, cada bloco tem uma área de coberta equivalente a 437,23 m², multiplicando por 2 teremos um total de 874,46 m ². Portanto, a área total de captação de água da chuva é 1879,46 m². 2.5 Determinação do potencial de captação da água da chuva Tendo-se os valores da área de projeção da cobertura, precipitação média mensal, coeficiente de Runoff e demanda mensal por água não potável, pode-se calcular o potencial de captação da água da chuva mensal da cobertura. Em seguida foi calculada a diferença entre a oferta e a demanda de água não potável. Os resultados destes cálculos estão apresentados na Tabela 2. Tabela 2 - Quantidade de água captável mensal. (Fonte: Modificado de TOMAZ, 2011). Mês Precipitação Coef. De Vol. Captavel Diferença - demanda e oferta Area (m²) Media (m) Runoff Jan 0, ,48 0,9 189, ,056 Fev 0, ,48 0,9 197, ,798 Mar 0, ,48 0,9 415, ,516 Abr 0, ,48 0,9 449, ,568 Mai 0, ,48 0,9 231, ,588 Jun 0, ,48 0,9 166,493 86,301 Jul 0, ,48 0,9 72,59-7,602 Ago 0, ,48 0,9 16,892-63,3 Set 0, ,48 0,9 18,094-62,099 Out 0, ,48 0,9 3,074-77,119 Nov 0, ,48 0,9 4,544-75,649 Dez 0, ,48 0,9 16,775-63,417 XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 2.6 Cálculo da vazão de projeto (ABNT NBR /89) Para calcular a vazão de projeto será utilizada a equação (1) de vazão conforme ABNT NBR /89: Q = A I 60 (1) Q = 37, = 112,92 l/min Onde: Q é a vazão de projeto (L/min); I é a intensidade pluviométrica (mm/h); A é a área de contribuição (m²). De acordo com a ABNT NBR /89 item 5.1.4, para áreas de até 100m², a vazão a ser considerada é de 150mm/h, como a área de cada telhado do condomínio é maior, utilizaremos I = 180,00 e Tr = 25 anos, como encontrado na própria NBR /89 para cidade de Fortaleza Ce. 2.7 Dimensionamento de calha e condutores Calha Para a determinação das dimensões da calha, utilizou-se a fórmula de Manning, a equação 2. Dessa forma, como as calhas já existem na edificação, a verificação das mesmas será efetuada também por esse método. Conforme a tabela de coeficiente de rugosidade dos materiais da ABNT NBR /89, o coeficiente de rugosidade (n) para este material é igual a 0,012, dessa forma, tem-se: Q = K s n Rh2 /3 i 1 /2 (2) Q = ,64 0,012 0,20 2 /3 0,005 1 /2 = l/min Q é a vazão de projeto (L/min); S é a área molhada (m²); Rh é o raio hidráulico = S/P (m); P é o perímetro molhado (m); i é a declividade da calha (m/m); K é o coeficiente para transformação da vazão = (L/min). Assim sendo, como, l/min > 112,92 L/min, fica evidente que a calha instalada na cobertura tem capacidade superior à exigida por uma chuva intensa. Dessa forma, pode-se dizer que todas as calhas, por possuírem vazão inferior às verificadas, também suportam a vazão máxima escoada. A calha usada é do tipo platibanda, construídas sobre a própria laje de cobertura, contam com impermeabilização liquida efetuada com Vedapren preto Condutores verticais Com a vazão de projeto igual a Q = 112,92 L/min, e o comprimento do condutor vertical igual a 17 metros, conforme a dimensão obtida no projeto arquitetônico e lançada no ábaco da ABNT NBR /89, encontrou-se o diâmetro para o condutor vertical com diâmetro um pouco acima de 70 mm. No entanto, o valor do diâmetro foi adotado igual 100 mm, para facilitar a implantação do projeto, tanto nos aspectos construtivos como de escoamento da água. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 2.7.3 Condutores horizontais Com os dados de vazão Q = 815,07 L/min, rugosidade do material n = 0,012, e com inclinação i = 1,0 %, por meio da tabela de capacidade de condutores horizontais de seção circular (vazões em L/min.) da ABNT NBR /89, encontrou-se o diâmetro entre 75 e 100, adotamos o de 100 mm pela facilidade. 2.8 Dimensionamento do reservatório de acordo com o Método Rippl (Thomaz, 2003) O método Rippl será utilizado para o dimensionamento do volume máximo do reservatório para suprir o abastecimento para uma demanda constante mensal em períodos chuvosos e de seca. A Tabela 3 mostra o resultado dos dados para o dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl. Tabela 3 Tabela do dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl. (Fonte: Modificado de TOMAZ, 2003). Meses Chuva Média Mensal (mm) Demanda Mensal Área de Captação (m²) mensal Diferença entre Demanda e de Chuva Diferença Acumulada da Coluna 6 dos Valores Positivos Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 Coluna 5 Coluna 6 Coluna 7 Jan 111,88 80, ,48 189, ,06 Fev 117,048 80, ,48 197, ,8 Mar 245,759 80, ,48 415, ,52 Abr 265,89 80, ,48 449, ,57 Mai 137,024 80, ,48 231, ,59 Jun 98,428 80, ,48 166,493-86,3 Jul 42,914 80, ,48 72,59 7,6 7,6 Ago 9,986 80, ,48 16,892 63,3 70,9 Set 10,697 80, ,48 18,094 62,1 133 Out 1,817 80, ,48 3,074 77,12 210,12 Nov 2,686 80, ,48 4,544 75,65 285,77 Dez 9,917 80, ,48 16,775 63,42 349,19 Total 1.054,05 962, ,71 Cv = s/x Média = 139,57 Des. Padrão = 172,54 Vale salientar que os sinais negativos nos valores da coluna 6 indicam que há excesso de água e os sinais positivos indicam que o volume de demanda, nos meses correspondentes, supera o volume de água disponível. É suposto que desde o início o reservatório está cheio, portanto, nos meses de janeiro, fevereiro, março e abril, maio e junho da coluna 6, verifica-se que as diferenças são negativas, demonstrando que a água está escoando pelo extravasor. Quando os valores da coluna 6 são positivos, o nível de água do reservatório está baixando e isto ocorre nos meses de julho (quando o abaixamento é de 7,60 m³); agosto, o abaixamento é de 63,30 m³; setembro (abaixamento é de 62,10 m³); outubro (abaixamento é de 77,12 m³); novembro (abaixamento é de 75,65 m³) e dezembro (abaixamento é de 63,42 m³). XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 O volume do reservatório é de 349,19 m³ e corresponde a um suprimento de 133 dias de seca (4,3 meses). O método Rippl fornece valores muito elevados para os reservatórios, sendo que na prática o método mais utilizado é o da simulação. 2.9 Dimensionamento do reservatório de acordo com o Método da Análise de simulação (Thomaz, 2003) O Método da Análise de Simulação realiza várias verificações para diferentes volumes com suas respectivas eficiências, para que se chegue à eficiência desejada para o sistema. Assim sendo, foi testado o 87,83 m³ no método. A Tabela 4 mostra o resultado dos dados para o dimensionamento do reservatório pelo método da análise de simulação. Tabela 4 Tabela do dimensionamento do reservatório pelo método da simulação. (Fonte: Modificado TOMAZ, 2011). Meses Chuva media (mm) Demand a mensal constant e Área de Captaçã o (m²) de chuva C = 0,90 do reservatór io fixado do reservat ório no tempo t- 1 do reservató rio no tempo t Overfl ow Suprime nto de água externo Coluna Coluna Coluna Coluna 3 Coluna 5 Coluna 6 Coluna 7 Coluna P Dt A Qt V St-1 St Ov S Jan 111,88 80, ,48 189,249 87, Fev 117, , ,48 197,991 87, Mar 245, , ,48 415,709 87, Abr 265,89 80, ,48 449,761 87, Mai 137, , ,48 231,781 87, Jun 98,428 80, ,48 166,493 87, Jul 42,914 80, ,48 72,59 87, Ago 9,986 80, ,48 16,892 87, Coluna 10 Set 10,697 80, ,48 18,094 87, ,17 Out 1,817 80, ,48 3,074 87, ,12 Nov 2,686 80, ,48 4,544 87, ,65 Dez 9,917 80, ,48 16,775 87, ,42 Total 1.054, ,0 962, ,95 362,78 261,36 anual 5 0 aproveitáv el durante 700,95 o ano = No processo de verificação é fornecido o volume de 87,83 m³ (chuva média mensal adotada). Durante o ano verifica-se que haverá overflow de 1.082,00 m³ e que será necessário 261,36 m³ de água de outra fonte para suprir o reservatório durante o período de setembro à dezembro. O volume de água de chuva considerando o coeficiente de Runoff de 0,90 será de 1.782,95 m³/ano, maior que XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 a demanda anual de 962,31 m³, isso significa que se fosse possível armazenar toda a água de chuva do ano, seria mais que suficiente para manter a demanda do condomínio neste mesmo ano. Para a coluna 8 o reservatório está cheio em janeiro. 3. CONCLUSÃO Através deste estudo de caso, foi possível estimar a demanda de água não potável obtendo um consumo médio em torno de 962,31 m³/ano. Assim, os cálculos resultaram em um volume aproveitável de 1.782,95 m³/ano. O sistema é de fácil implantação e com grande eficiência. A partir desses dados foi possível concluir que o aproveitamento de água da chuva obteve resultados satisfatórios, pois a demanda para utilização de água é menor que a captação de água pluvial por este sistema utilizado neste estudo. O sistema não está e não será implantado no condomínio em estudo. Caso fosse ser implantado, seria pelo método da analise de simulação. Em relação a viabilidade econômico financeira, não foi feito esse estudo, está como recomendações para futuros estudos. REFERÊNCIAS JEREISSATI, G. M. LICITAÇÃO E OBRAS PÚBLICAS SUSTENTÁVEIS. Dissertação (mestrado) Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Estrutural e Construção Civil, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Fortaleza, PEREIRA, Q. L.; ANDRADE, P, R, G, S, de. Aproveitamento de Águas Pluviais para Fins não Potáveis na Universidade Federal do Recôncavo da Bahia. In: XX Anais do Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Bento Gonçalves, MIURA, J., SILVA, A. B. H., LIMA, J. D. C. V. Aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis em empreendimento industrial no centro oeste brasileiro. Artigo do XIII simpósio Iberoamericano De Redes De Água, Esgoto E Drenagem, Fortaleza CE, novembro de Acesso em out. de FUNCEME; Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos: Dados pluviométricos do Ceará. Disponível em < monitoramento/meteorol%c3%b3gico/633-calend%c3%a1rio-das-chuvas> Acessado em Outubro de TOMAZ, P. Previsão de consumo de água. São Paulo: Navegar, p. TOMAZ, P. Água de Chuva. 4ª Ed. São Paulo: Navegar Editora, TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. Navegar Editora, São Paulo, 2003, 2ª ed., 180p. ISBN x ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR : Instalações Prediais de Águas Pluviais. Rio de Janeiro, ABNT NBR : Água de chuva: Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Requisitos. Rio de Janeiro ABNT NBR 5626: Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8