Captação de água de chuva no meio urbano para usos não potáveis

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1 Captação de água de chuva no meio urbano para usos não potáveis Eduardo Cohim (1) ; Ana Paula Garcia (2) ; Asher Kiperstok (3) (1,2,3) Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica - Departamento de Engenharia Ambiental - Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos (TECLIM), Rua Aristides Novis, nº 02, 4º andar. Escola Politécnica - Departamento de Engenharia Ambiental DEA. Federação. CEP Salvador Bahia. Tel.: / ecohim@ufba.br Resumo Os mananciais utilizados para abastecimento de água na área urbana tornam-se insuficientes devido ao aumento da demanda ou têm sua qualidade comprometida, gerando a necessidade de buscar alternativas capazes reverter o atual estado de uso deste recurso. Neste trabalho foi avaliada a utilização de água de chuva, para usos não potáveis, como complementar ao sistema urbano de abastecimento, reduzindo o consumo da água fornecida pela concessionária. Para isso foi desenvolvida uma ferramenta computacional que simula o atendimento da demanda não potável com água pluvial. A partir das simulações efetuadas e da revisão bibliográfica, conclui-se que a captação e utilização de águas pluviais em regiões urbanas, para fins não potáveis, apresenta-se como uma alternativa viável, reduzindo custos, diminuindo a pressão nos mananciais e permitindo o direcionamento destes recursos para atendimento à consumos mais nobres, para uma parcela maior da população. Palavras chave: Aproveitamento de água pluvial, Reservatório

2 Introdução A crise no abastecimento d água gera a necessidade de buscar alternativas que contribuam para o uso eficiente da água pela sociedade. Segundo DIXON e colaboradores (1999) a sustentabilidade urbana só será alcançada caso a sociedade se direcione no sentido do uso eficiente e apropriado da água. A captação direta nas edificações de águas pluviais pode ser considerada como uma fonte alternativa para a redução da demanda do sistema público. Esta técnica, bastante usada em regiões que não dispõem de outras alternativas, como o semi-árido, quando aplicada em regiões urbanas para fins não potáveis, possibilita a redução da pressão sobre mananciais regionais, permitindo o direcionamento deste recurso para atendimento dos consumos mais nobres. Porém sua utilização necessita de estudos acerca da viabilidade e eficiência no atendimento das demandas a que será destinada, dimensionamento do sistema de captação, coleta e reservação, observando as características locais, evitando a implantação de projetos inadequados que comprometam os aspectos positivos da alternativa. Objetivos Este trabalho tem como objetivos: Estudar a viabilidade da utilização de água de chuva, para usos não potáveis em áreas urbanas a partir da analise das variáveis que influenciam o seu aproveitamento, apresentar a ferramenta computacional desenvolvida para o dimensionamento o reservatório para água pluvial e avaliar a eficiência no atendimento das demandas a que será destinada considerando aspectos quantitativos. Metodologia A metodologia adotada consistiu em revisão bibliográfica e análise das variáveis que influenciam nas condições de aproveitamento de águas de chuva, captadas diretamente nas edificações. Buscando o dimensionamento econômico do reservatório de acumulação domiciliar foi desenvolvida uma planilha eletrônica, baseado no balanço hídrico diário, considerando os sistemas de água de chuva e de abastecimento público funcionando em paralelo, de forma complementar. Revisão bibliográfica O setor de saneamento, entendido aqui no seu sentido mais estrito como a coleta e a disposição dos esgotos sanitários, encerra o fluxo de dois recursos vitais: água e alimentos.

3 O que se constituiu no sistema convencional para abastecimento de água e saneamento baseiase num único uso da água e na coleta, tratamento e disposição final do efluente tratado e dos lodos produzidos durante o tratamento (FANE, 2003 apud COHIM e KIPERSTOK, 2007). Embora esse sistema tenha obtido sucesso na eliminação de epidemias de doenças de veiculação hídrica, adota uma lógica caracterizada pelo fluxo linear dos recursos água. As conseqüências têm sido a exaustão e poluição dos mananciais de água e o empobrecimento dos solos. O crescimento econômico e a necessidade de alimentação da população constituem as duas principais ameaças ao abastecimento de água. A escassez de água e a poluição dos recursos hídricos representam um problema de saúde pública, limitam o desenvolvimento econômico e agridem o meio ambiente, conseqüências mais notadas nos paises em desenvolvimento (NIEMCZYNOWICZ, 1996 apud COHIM e KIPERSTOK, 2007). A escassez pode incluir tanto os casos de pequena capacidade de oferta decorrente da baixa pluviosidade como os de elevada demanda decorrente da excessiva concentração urbana em grandes cidades. Tanto em um caso como no outro, observa-se uma crescente pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos que se caracteriza pela crescente extração por um lado e a crescente degradação da qualidade decorrente do lançamento das águas usadas, por outro. Esse modelo de saneamento pode ser analisado também do ponto de vista de tecnologias limpas, cujas intervenções têm alcançado grande sucesso na indústria, através da aplicação combinada dos conceitos de prevenção da poluição, reúso e ecologia industrial. Se aplicarmos alguns conceitos básicos de produção limpa ao sistema convencional de saneamento, poderemos entender a necessidade de mudanças drásticas (GIJZEN, 1997). Princípio 1: Não utilizar mais material, energia ou outro recurso por unidade de produto que o absolutamente necessário. Prática atual: Consome-se entre 100 e 350 litros, a depender da região, per capita de água potável por dia, enquanto apenas cerca de dois litros são utilizados realmente para beber. Princípio 2: Não usar material de qualidade superior ao estritamente necessário para o processo produtivo. Prática atual: Usa-se água de alta qualidade para dar descarga em vasos sanitários, limpar o piso, lavar o carro e molhar os jardins. Princípio 3: Não misturar diferentes correntes de resíduos.

4 Prática atual: Já no interior do domicílio vários fluxos são misturados. Mistura-se urina e fezes formando as denominadas as águas negras; águas de chuveiro, de lavatórios, de lavagem de roupas formando as águas cinzas. Sob a denominação genérica de esgotos domésticos, é lançado na rede coletora e misturado com efluentes industriais e, freqüentemente, com águas de chuva. Princípio 4: Avaliar outras funções e usos econômicos de subprodutos antes de considerar seu tratamento e disposição final. Prática atual: o esgoto é descarregado em corpos d água com ou sem tratamento prévio. A gestão da demanda, o uso de tecnologias que promovam a economia de água, o reuso da água cinza para descarga de vasos sanitários ou outros usos menos nobres e o aproveitamento da água de chuva do telhado são estratégias adotadas no eco-saneamento. A redução do consumo doméstico de água é uma maneira bastante efetiva para a redução da captação de águas naturais, do volume de esgoto e do porte do tratamento. Os benefícios da conservação da água incluem a redução dos custos com o abastecimento de água e o esgotamento sanitário além de reduzir o impacto na bacia onde a água é captada (GIJZEN, 1997; VAN DER VLEUTEN-BALKEMA, 2003 apud COHIM e KIPERSTOK, 2007). Sistemas para aproveitamento de água de chuva são utilizados desde a antiguidade. Segundo GNADLINGER (2000) o esquecimento das tecnologias de coleta de água de chuva se deve, entre outros fatores, ao progresso técnico dos séculos XIX e XX que ocorreu principalmente nos países desenvolvidos, em zonas climáticas moderadas e úmidas, sem necessidade de captação de água de chuva, na colonização e aplicação de práticas de agricultura destas regiões em zonas mais secas, na ênfase da construção de grandes barragens, no desenvolvimento do aproveitamento de águas subterrâneas e no projeto sistemas de irrigação com altos custos. O medo das doenças de origem hídrica é geralmente utilizado como argumento para a não utilização do sistema de aproveitamento de água pluvial, porem se estes forem corretamente instalados e utilizados os riscos a saúde são reduzidos, tendo em vista os vários sistemas atualmente usados. (The Rainwater Technology Handbook, 2001 apud TOMAZ, 2005). No ciclo natural, a água circula na Terra através da precipitação e evaporação. A chuva que cai sobre os continentes é transpirada pela vegetação e uma parte percola para os aqüíferos e uma parte escoa superficialmente em rios que fluem para o oceano, num ciclo cujo tempo médio é de 2500 anos (ANDERSON et al., 2001 apud COHIM e KIPERSTOK, 2007). O crescimento da urbanização altera a cobertura vegetal alterando com isso os componentes do

5 ciclo hidrológico natural (Figura 01). O aumento da densidade populacional nos centros urbanos implica na construção de telhados, ruas pavimentadas, calçadas e pátios, aumentado a impermeabilização do solo. Com isso grande parte da água, que antes infiltrava no solo, recarregando os lençóis subterrâneos, e ficava retida pelas plantas, é encaminhada aos condutos, galerias e canais do sistema de esgotamento pluvial destas áreas (TUCCI e GENZ, 1995). Fonte: OECD, 1986 apud TUCCI e GUENZ, 1995 Figura 01. Parcelas do ciclo hidrológico: Bacia natural (esquerda); Bacia urbanizada (direita). Se por uma lado o aumento do escoamento superficial associado à ocupação das áreas de inundação dos rios urbanos, tornam cada vez mais comum os casos de alagamento e enchentes, durante eventos de chuvas prolongadas (GROUP RAINDROPS, 2002). Por outro, reduz de forma substancial a contribuição de recarga do lençol subterrâneo e o escoamento de base, resultando com isso as vazões dos rios urbanos durante os períodos secos e o comprometimento de uma importante fonte de abastecimento local, os aqüíferos (COHIM e KIPERSTOK, 2007). Ao invés de problema, essas águas podem ser manejadas como solução, ainda que parcial, para o abastecimento descentralizado. O manejo das águas pluviais no meio urbano deve ser orientado por dois princípios. Primeiro, deve-se procurar aproveitar a água precipitada antes que ela entre em contato com substancias contaminantes, armazenando-a para uso doméstico. Segundo, deve-se criar condições de infiltração do excedente, restaurando os fluxos naturais e, por conseqüência, reabilitando mais uma alternativa para abastecimento de água local e descentralizado (COHIM e KIPERSTOK, 2007) Dimensionamento do reservatório para água de chuva O tamanho do reservatório para água pluvial dependerá de diversos fatores, entre eles temos:

6 Regime de chuvas local, área de captação, demanda e o nível de risco aceitável. O tipo de consumo a que será destinada à água de chuva e a existência de outras fontes para suprimento deste, implicará no grau de risco aceitável ao esvaziamento do reservatório influenciando no seu dimensionamento. Foram identificados na literatura diversos modelos e métodos para dimensionamento de reservatórios. Basicamente os modelos calculam o balanço entre a quantidade de chuva captada e a demanda para esta água, utilizando como parâmetros a precipitação local, a área de captação e consumo. Porem observou-se a utilização de dados mensais, o que acarreta muitas vezes em volumes superdimensionados, ou ainda, programas fechados, com dados de precipitação de uma determinada localidade, não permitindo a sua utilização em outras áreas. Resultados e discussões O modelo desenvolvido para dimensionamento de reservatório a água de pluvial, utilizando o software MS Excel permite ao usuário entrar com dados de consumo, serie de precipitação diária, área de captação e coeficiente de captação, tendo como resposta taxa de atendimento à demanda anual para diferentes volumes de reservatórios. A ferramenta permite ainda entrar com a capacidade de reservação e verificar o atendimento ao consumo a partir desta, acompanhando o balaço hídrico diário calculado a partir de gráficos. Para o calculo do balanço hídrico diário foram utilizados dois métodos: No Método I, sempre que a entrada de água no sistema (precipitação captada) é maior que a saída (demanda) o modelo considera que esta foi atendida. Neste método é considerado que entrada e saída ocorrem simultaneamente, assim o reservatório seria responsável por guarda o excesso diário de água. No método II é considerado que entrada e saída do sistema ocorrem em momentos distintos, sendo o tamanho do reservatório um limitante da disponibilidade de água de chuva diária. O algoritmo de calculo para os dois métodos está representado na Figura 02. O Método I apresenta taxas de atendimento superiores aos do Método II para uma mesma situação, porem na prática as duas situações são possíveis de acontecer, assim a taxa de atendimento seria um valor entre as duas respostas encontradas. O modelo desenvolvido apresenta em forma de gráfico o resultado dos dois métodos e considera que a taxa de atendimento anual é a média entre os dois. A partir das analises dos resultados das simulações e das curvas Volume do Reservatório x Economia na conta de água, adotando os potenciais de economia indicados nas simulações efetuadas, valores de reservatórios de fibra de vidro e polietileno e tarifas cobradas Embasa

7 (Empresa Baiana de Águas e Saneamento S.A.), observa-se que aumentando o volume de reservação o usuário terá um incremento sempre crescente no investimento a ser realizado, entretanto, a redução no consumo de água e no valor da conta pago a concessionária, não crescem na mesma proporção. Assim de acordo ao consumo médio mensal e forma de cobrança da tarifa, a utilização de um sistema de captação de água de chuva pode apresentar períodos de retorno de investimentos mais curtos ou longos. Figura 02. Modelo para dimensionamento de reservatório

8 Devido aos altos índices de perdas nas concessionárias brasileiras, o volume de água a ser tratado e transportado devem ser bem maiores que o realmente consumido. Segundo dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento - SNIS (BRASIL, 2006) o índice de perdas na Embasa, de 1998 a 2004 ficou em torno de 40%. Segundo a mesma fonte, a tarifa média praticada por esta concessionária em 2004 foi de 1,21R$/m³, porém a despesa total por m³ faturado foi de R$1,38, sendo que deste valor um pouco mais de 15% é gasto com energia elétrica. A partir destes dados, em função dos custos de implantação e operação de sistemas públicos de abastecimento de água, a utilização de fontes substitutivas representa também uma alternativa vantajosa às concessionárias, permitindo que o recurso economizado seja empregado na modernização e eficiência do sistema. Permitindo com isso que maior parte da população tenha acesso á água em quantidade e qualidade necessária aos diversos usos. Conclusões A partir das simulações efetuadas e da revisão bibliográfica, conclui-se que a captação e utilização de águas pluviais em regiões urbanas, para fins não potáveis, quando associada à adequação das instalações hidráulicas prediais, dimensionamento criterioso do sistema de captação, coleta e reservação, observando as características locais, evitando a implantação de projetos inadequados, apresenta-se como uma alternativa viável, possibilitando a redução de custos para o sistema público de abastecimento de água, diminuindo a pressão nos mananciais, permitindo o direcionamento destes recursos para atendimento à consumos mais nobres, para uma parcela maior da população. Referências bibliográficas BRASIL. Ministério das Cidades. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Programa de Modernização do Setor Saneamento. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento. Agua e esgotos / Residuod sólidos Brasília: CD-ROOM. COHIM, E.; KIPERSTOK, A. Racionalização e reuso de água intradomiciliar. Produção limpa e ecosaneamento. In: KIPERSTOK, Asher (Org.) Prata da casa: construindo produção limpa na Bahia. Salvador: [S.n.], [2007]. 2v. º Trabalho não publicado. DIXON, A.; BUTLER, D.; FEWKES, A. Water saving potential of domestic water reuse systems using greywater and rainwater in combination. Water Science & Technology: Options for closed water systems: Sustainable water management. V. 39, N. 5, IAWQ. Londres, GIJZEN, Huub. Low Cost Wastewater Treatment and Potentials for Re-use, A Cleaner Production Approach to Wastewater Management. IHE, Delft, The Nethelands, UNESCO, GNADLINGER, J. Coleta de água de chuva em áreas rurais. In: FÓRUM MUNDIAL DA ÁGUA, 2.,2000, Holanda. Anais eletrônicos... Disponível em: <irpaa.org.br/colheita/indexb.htm> acesso em: Abril/ GROUP RAINDROPS. Aproveitamento da água da chuva. Curitiba: Organic Trading, p. Título original: Yatte Amamizu Riyo.

9 TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva: para áreas urbanas e fins não potáveis. 2. ed. São Paulo: Navegar, p. (Série Tecnologia) TUCCI, C. E. M.; GENZ, F. Controle do impacto da urbanização. Drenagem Urbana. Pgs Porto Alegre: ABRH/Editora da Universidade/ UFRGS, 1995.