CAPTAÇÃO DE ÁGUA DA CHUVA EM ZONA RURAL ESTUDO DE CASO

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1 CAPTAÇÃO DE ÁGUA DA CHUVA EM ZONA RURAL ESTUDO DE CASO Dieter Wartchow (1) Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Mestre em Hidrologia e Saneamento Ambiental pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Doutor em Engenharia pela Universidade de Stuttgart. Marcio Alexandre Nicknig Graduando em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Endereço (1) : Avenida Bento Gonçalves, 9500 Bairro Agronomia Porto Alegre - RS - CEP: Brasil - Tel: (51) dieterw@iph.ufrgs.br RESUMO A gestão racional dos recursos hídricos é uma necessidade cada vez maior no Brasil. Além da tendência de mudança climática, a ocupação urbana das áreas de nascentes dos mananciais, assim como a agricultura convencional e seu extenso uso de fertilizantes e agrotóxicos coloca em xeque a saúde dos corpos hídricos utilizados para abastecimento urbano. Com diversos problemas de disponibilidade temporal, o uso da água da chuva no Brasil tem sido incentivado e pesquisado no contexto do semi árido, porém pode ser uma alternativa para redução de custos e redução da pressão hídrica sobre os mananciais em todos os climas do Brasil. Este trabalho avalia a possibilidade, indica os métodos de dimensionamento e descreve o processo de instalação de um sistema simples de captação de água da chuva, visando o uso para irrigação de uma horta orgânica, dessedentação dos animais e a limpeza das ferramentas em uma propriedade agrícola orgânica no município de Vera Cruz, no Rio Grande do Sul. Palavras-chave: Captação De Água Das Chuvas, Irrigação, Zona Rural ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 1

2 INTRODUÇÃO/OBJETIVOS A utilização da água pluvial para fins não potáveis em regiões onde não há histórico de escassez de água no abastecimento público, é uma forma de reduzir custos ao consumidor, diminuir a demanda por água tratada, reservando-a apenas ao consumo humano, e assim diminuir o impacto sobre os mananciais. Representando uma solução local, de relativo baixo custo, para fins de irrigação de hortas de subsistência, dessedentação de animais e limpezas em geral, o uso de sistemas de captação de águas pluviais ainda carece de estudos de caracterização da qualidade desta água, quanto ao detalhamento construtivo, e da proposição de métodos de tratamento local, viáveis às comunidades. Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de captação de águas pluviais em uma propriedade rural em Linha Andréas, interior do município de Vera Cruz, no Rio Grande do Sul, dimensionar o sistema de captação, caracterizar a água precipitada, e então propor formas simplificadas de tratamento, adequando a água captada para os diversos usos dentro da propriedade rural, inicialmente aplicando esta água em um sistema de irrigação por gotejamento. METODOLOGIA O primeiro passo no projeto do sistema de captação de águas pluviais foi o estudo do regime hidrológico na região alvo do estudo, em Linha Andréas, Vera Cruz RS, identificado geograficamente através das coordenadas 29 39'15.88"S e 52 30'8.09"O, através do estudo das séries históricas de precipitação fornecidas pela Agência Nacional de Águas (ANA). Era preciso determinar se havia uma distribuição temporal de chuvas capazes de realizar a recarga do reservatório de tempos em tempos, e se esse período de recarga do reservatório não inviabilizaria o projeto exigindo volumes de reservação de água não praticáveis no contexto do projeto. Foram utilizados dados de precipitação de quatro estações do Inmet na região, e selecionado o período crítico dentro destas séries, uma vez que as curvas Intensidade, Duração e Frequência (IDF) existentes para o Rio Grande do Sul não resultavam em chuvas semelhantes às observadas nos registros do Inmet. Sendo assim, foi aplicado o método da simulação, constante na NBR 15527/2007 : Água da Chuva - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis Requisitos. Com o volume a ser reservado estimado para atendimento de 80% do tempo, no pior período da série histórica, projetou-se a captação de água da chuva de parte do telhada da propriedade através da NBR 10844/1989 Instalações prediais de águas pluviais. Através de uma chuva de projeto, de grande intensidade, foi estimada a vazão a ser suportada em ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 2

3 situação máxima de vazão. Os resultados indicaram os tamanhos comerciais mais comuns de calha (100 mm), e o mesmo diâmetro para os condutores horizontais e verticais. A partir do momento em que o sistema se encontrar operacional, serão coletadas amostras da água captada, e analisados diversos parâmetros de qualidade que constam na resolução do 15527/2007 : Água da Chuva - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis Requisitos., para enquadrar a qualidade da água captada, e avaliar necessidades e possibilidades viáveis de tratamento in situ. Os primeiros resultados de qualidade de água serão obtidos em maio de RESULTADOS O regime de chuvas foi avaliado através dos dados fornecidos pelas estações pluviométricas mantidas pela Agência Nacional de Águas (ANA) que se encontravam mais próximas ao local. Foram analisados os dados das estações descritas na Tabela 1. Tabela 1. Postos pluviométricos consultados. Estações Código Candelária Botucaraí Venâncio Aires - Deodoro Herveiras Boqueirão do Leão Através do uso de mapas fornecidos pela ANA, e das coordenadas geográficas das estações, foi possível aferir que todas elas possuem microclima similar ao local do projeto. Sendo assim, supõe-se que a precipitação no local é aproximada àquela dos pontos cujos dados foram colhidos através do banco de dados Hidroweb, da ANA. Entre estes postos pluviométricos, o posto de Botucaraí apresenta o maior histórico de dados, possuindo dados, já consistidos, de 1966 até 2006, e por essa quantidade significativamente maior de dados, em comparação aos outros postos, que apresentavam dados consistidos de no máximo 20 anos, foi escolhido para realizar a caracterização do regime de chuvas e dimensionamento do reservatório a ser utilizado. Foram utilizados os dados fornecidos através de arquivos de bancos de dados, manejados através do programa Microsoft Access. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 3

4 O regime de chuvas na região se mostra ideal, com volumes máximos anuais beirando os 2500 milímetros, mínimos anuais aproximados de 1000 milímetros, muito bem distribuídos ao longo do ano. A distribuição anual de chuvas entre os anos de 1987 e 2006 pode ser visualizada na Figura 1. Figura 1. Precipitações anuais, período , no posto Botucaraí. A Norma Técnica Brasileira 15527/2007 Água da Chuva - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis Requisitos traz em seus anexos alguns métodos de dimensionamento de reservatórios para captação de água da chuva. Esta norma, que nominalmente trata de áreas urbanas, pode ser aplicada em zona rural sem problemas, desde que seus métodos se apliquem em edificações similares, como na residência cujo telhado captará água para este sistema. Ela sugere em seu Anexo A seis métodos de dimensionamento para reservatórios para águas pluviais. Para este projeto, foi utilizado o método da simulação, onde através da incidência diária de chuva e de uma demanda estipulada por dia, incluída a água de descarte, é feita uma simulação da variação do volume no regime de chuvas apresentado. Para o dimensionamento do reservatório, foram utilizados os dados do ano de 2003 a 2004, o período que apresenta a menor precipitação anual de toda a série histórica apresentada. Apesar desse método nos levar à um reservatório de grandes proporções, garante o atendimento nos períodos de maior escassez de água, onde este tipo de projeto se torna importantíssimo. O método da simulação determinou que com um reservatório de 4 mil litros, seria suprida a demanda de 200 litros/dia de água em 80% do tempo do período de maior estiagem entre os dados pluviométricos analisados, como é demonstrado na Figura 2. Utilizou-se a demanda de 200 litros/dia após estimar-se a demanda diária com a irrigação da horta em questão, e do uso para limpeza de maquinário e dessedentação de animais. Os volumes envolvidos são pequenos, e não necessariamente diários, por isso a demanda média relativamente baixa. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 4

5 Figura 2. Simulação do volume armazenado no último dia de cada mês no reservatório considerado. Esse resultado vai de encontro à um outro método encontrado em literatura, que sugere o uso do número máximo de dias seguidos sem chuva para calcular o volume do reservatório a ser utilizado. Segundo os dados pluviométricos da ANA, o maior período seguido sem chuva foi de 38 dias, e com média de aproximadamente 8 dias. Com os dados pluviométricos da ANA, foram calculadas as vazões incidentes no sistema, utilizando os métodos recomendados pela NBR 10844/1989, que basicamente exige que seja utilizada a fórmula de Manning-Strickler, para estimar qual será o perímetro necessário para que a calha acomode a vazão pluviométrica. Os condutores verticais foram dimensionados através do critério Rio de Janeiro, apresentado por Macintyre (1996), e visualizado na Tabela 2. Tabela 2. Tabela de referência de dimensionamento de condutores verticais do critério Rio de Janeiro. Fonte: Macintyre (1996). ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 5

6 O projeto irá captar inicialmente água de uma área de contribuição de 100 m², porém isso equivale à aproximadamente 50% da área de telhado disponível, portanto, foram escolhidos os condutores de 10 cm de diâmetro, para que novas áreas de captação possam ser adicionadas posteriormente, se conveniente. A topografia do terreno acabou por dispensar o uso de condutores verticais, sendo o único trecho vertical o composto pelo reservatório para água de descarte, que aqui foi projetado para recolher os primeiros 2 mm de chuva. Este reservatório segue as recomendações da NBR 15527/2007. O processo de instalação da calha utilizada e das tubulações de condução da água podem ser vistas na Figura 2 e na Figura 3. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 6

7 Figura 3. Calha instalada no local para captar o escoamento do telhado. Figura 4. Condutores de saída da calha. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 7

8 Figura 5. Conduto horizontal, entroncamento com o filtro autolimpante e o reservatório de água de descarte. O projeto se encontra no momento com a instalação do sistema completa, e estima-se que no início de maio de 2015 serão obtidas os primeiros resultados das análises de água, então se dará início à segunda etapa do estudo, que é a caracterização da qualidade da água captada, o enquadramento de sua qualidade de acordo com as resoluções do CONAMA e portarias do Ministério da Saúde, e a proposição de formas de tratamento para esta água, visando adequá-la aos diversos usos dentro da propriedade rural, enfatizando no sistema de irrigação por gotejamento acoplado. DISCUSSÃO Até o presente momento, pôde-se averiguar que o baixo custo de investimento, perante o volume possível de acumulação configura o maior diferencial deste tipo de projeto. Com tecnologias de baixo custo, de fácil manejo e implementação, além de reduzir o stress hídrico sobre o manancial local, há redução de custos no consumo de água potável, que se configurava até então na fonte que abastecia as irrigações casuais que eram realizadas nos períodos de seca. Também se ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 8

9 espera observar aumento da produtividade da horta orgânica ao se implementar uma irrigação programada. CONCLUSÃO Até o presente momento, o estudo apresentado reforça a tese inicial de que as precipitações constituem interessante fonte de recurso hídricos, em especial para os usos não potáveis, aliviando a demanda da rede pública de abastecimento de água tratada, reduzindo a pressão sob os mananciais e armazenando volumes irrisórios perante o total infiltrado nas zonas rurais, e volumes que potencialmente contribuiriam para enchentes e inundações nas áreas urbanas. Também reforça-se o fato de que estes benefícios são obtidos com tecnologia de baixo custo, acessível e de simples implementação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (Brasil) (ANA). Hidroweb: sistemas de informações hidrológicas. Disponível em: < Acesso em: 22 de setembro de NBR 15527: água de chuva aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis requisitos. Rio de Janeiro, 2007a. NBR 10844: Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989a. MACINTYRE, A. J. Instalações hidráulicas prediais e industriais. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 9