APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS ESTUDO DE CASO NO RESIDENCIAL LAGOA NOVA RUTE DANTAS COSTA

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1 U F R N APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS ESTUDO DE CASO NO RESIDENCIAL LAGOA NOVA RUTE DANTAS COSTA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO (MODALIDADE ARTIGO CIENTÍFICO) NATAL-RN 2016

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL RUTE DANTAS COSTA APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS ESTUDO DE CASO NO RESIDENCIAL LAGOA NOVA Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof.ª Dr.ª Adelena Gonçalves Maia. NATAL/RN, 25 DE MAIO DE 2016

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5 AGRADECIMENTOS Faz-se necessário agradecer nominalmente àqueles que diretamente ou indiretamente, participaram, de alguma forma, na elaboração deste trabalho. Desta forma, expresso aqui os meus mais sinceros agradecimentos: Primeiramente aos meus pais, Chagas e Nadi, e minha irmã Raquel, pelo amor incondicional, apoio constante, por nunca terem deixado de acreditar em mim e nas minhas realizações, sendo de fundamental importância na minha formação tanto profissional como pessoal, se tornando assim exemplos para mim. À minha orientadora Adelena, que sempre me atendeu com atenção e me passou seus conhecimentos da melhor forma. Obrigada pela dedicação, disponibilidade e paciência durante todos esses meses. Aos meus colegas de curso, principalmente Emili Rolim, Ciro Oliveira e Gabriella Porcino, que independente de estarem comigo desde o inicio, meio ou final dessa caminhada, estiveram sempre presentes, me incentivando e dividindo não só aprendizados, mas também uma diversidade de sentimentos desde o mais alegres até os mais tristes e desesperadores. Estou certa que esses anos teriam sido bem mais difíceis sem vocês ao meu lado. E finalmente à Universidade Federal do Rio Grande do Norte e seu corpo docente, por terem me dado uma formação de ótima qualidade, assim como a oportunidade de realizar essa conquista. A Deus que, estou certo, esteve sempre presente ao meu lado. Rute Dantas Costa

6 1 Autor: Rute Dantas Costa * Orientador: Adelena Gonçalves Maia ** Departamento de Engenharia Civil - UFRN Natal, Maio de 2016 RESUMO Devido ao restrito acesso à água em quantidade e qualidade adequadas, e a preocupação com o meio ambiente e seus recursos finitos, o uso da água de chuva está aumentando. Este crescente uso tem contribuído para o desenvolvimento do emprego de sistemas de aproveitamento de águas pluviais, alternativa capaz de minimizar o consumo de água potável proveniente do sistema público convencional. O presente trabalho tem como objetivo verificar a viabilidade da implantação do sistema de aproveitamento de águas pluviais para a rega de jardim do Residencial Lagoa Nova, localizado na cidade de Natal. O sistema em estudo utiliza coberturas como superfícies de captação da água da chuva que é conduzida por calhas até o seu armazenamento em reservatórios. Com base no Método Prático Australiano, foram estudadas as eficiências do sistema para diferentes tamanhos de reservatórios de armazenamento de água de chuva. Além disso, foram analisados os custos de implantação para o sistema com reservatórios de 20, 60 e 120 m³. Com base nisso, calculou-se o período de retorno do investimento. Os estudos mostraram que nem a menor reserva avaliada (20 m³) é viável economicamente, visto que o período de retorno é longo. Porém levando-se em conta a economia ambiental, o sistema se torna uma boa alternativa para diminuição do uso da água potável para fins não nobres. Palavras-chave: Aproveitamento de águas pluviais. Estudo de caso. Utilização de água de chuva. Residencial Lagoa Nova. Reservatórios. Viabilidade. Método Prático Australiano. ABSTRACT Title: Rainwater utilization Case study in Lagoa Nova Residential Author: Rute Dantas Costa * Supervisor: Adelena Gonçalves Maia ** Department of Civil Engineering, Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil Natal, May 2014 Due to the limited access to water in an adequate quantity and quality, and the concern with the environment and its finite resources, the use of rainwater is increasing. This increased use has contributed to the development of rainwater harvesting systems usage, which is an alternative capable of minimize the consumption of drinking water that comes from the conventional system. This study aims to determine the feasibility of implementing the use of rainwater system for garden watering at Lagoa Nova residential, located in Natal. This system uses roofing surfaces to catch rain water, which is driven by gutters to storage tanks. Based on Australian Practical Method, the system efficiencies were analyzed for storage reservoirs with different capacities. In addition, implementation costs were analyzed with 20, 60 and 120 m³ reservoirs. Based on this, the payback period of the investment was calculated. Studies have * Universidade Federal do Rio Grande do Norte; Discente. Federal University of Rio Grande do Norte; Student. ** Universidade Federal do Rio Grande do Norte; Docente, Dr.ª. Federal University of Rio Grande do Norte; Professor, Dr.

7 2 shown that even the smallest evaluated reserve (20 m³) is not economically viable, since the payback period is long. But considering the environmental economy, the system becomes a good alternative for reducing the use of potable water for non-noble purposes. Keywords: Rainwater harvesting. Case study. Use of rainwater. Lagoa Nova Residential. Reservoirs. Viability. Australian Practical Method. 1. INTRODUÇÃO Para que o homem possa sobreviver é necessária a existência de água. Atualmente o acesso à água, em quantidade e qualidade adequadas, é restrito. Diante disso, o uso da água de chuva é uma alternativa para aumentar a disponibilidade hídrica em uma região: desde o uso em pequenas comunidades sem adequado acesso a água, até o seu aproveitamento em grandes plantas industriais. Este crescente uso tem contribuído para o desenvolvimento do emprego de tecnologias que visem a captação e o aproveitamento imediato da água de chuva. Segundo RHAA (2016), na Austrália, há mais de 200 anos, tanques de armazenamento de água de chuva tem sido um recurso de grande sucesso para o abastecimento de água em propriedades isoladas, pequenas comunidades e em áreas rurais do país. Já nas áreas metropolitanas, apesar de existir diversos fatores (como a poluição atmosférica) que precisam ser considerados para garantir que a água de chuva possa ser utilizada em pleno potencial, essa alternativa vem sendo cada vez mais estudada e implantada nessas áreas. A família média na Austrália usa entre e litros de água por ano e mais de 50% dessa água é utilizada para descargas de vasos sanitários e rega de jardim. Com a utilização de água de chuva apenas para essas atividades em todas as residências do país seriam economizados milhões de litros de água por ano. No Brasil, existem muitos exemplos de aproveitamento de águas pluviais nos diversos setores da economia. Esta técnica é geralmente utilizada para reduzir os gastos com consumo de água e, além disso, as empresas também ganham destaque com relação às políticas ambientais e sociais. Um exemplo que pode ser citado no setor industrial é a Ford (FORD, 2016). Esta possui iniciativas ambientais em todas as fábricas brasileiras. Inclusive algumas delas utilizam a captação da água de chuva. A Articulação Semiárido Brasileiro (ASA), composta por entidades que atuam em todos os 10 estados do Semiárido brasileiro, implementou alguns programas de aproveitamento de água de chuva, dentre eles o Programa Um Milhão de Cisternas (P1MC).

8 3 Este visa atender a uma necessidade básica da população que vive no campo: água de beber, melhorando assim a vida das famílias que vivem na Região Semiárida do Brasil (ASA, 2016). Através do armazenamento da água de chuva em cisternas construídas ao lado de cada casa, as famílias que vivem na zona rural dos municípios do Semiárido passam a ter água em casa. As cisternas padrão, implementadas por este programa, tem um formato cilíndrico, são cobertas e ficam semienterradas. O seu funcionamento consiste na captação de água da chuva que cai no telhado da casa e escoa a água através das calhas. Trata-se de uma tecnologia simples e de baixo custo. Cada cisterna tem capacidade para estocar 16 mil litros de água (ASA, 2016). Segundo cálculos feitos por Jalfim (2001), para um ano considerado extremamente crítico para as condições comuns de precipitação, com uma precipitação pluviométrica de 200 mm, tendo uma área de telhado de 70 m², área esta de grande ocorrência no semiárido, tem-se uma captação de litros de água de chuva aproximadamente, visto que acontecem perdas normais da captação devido a evaporação, absorção de água pela telha, vento, etc. Isto seria o suficiente para abastecer uma família de cinco pessoas, no período de um ano, a princípio para beber e cozinhar, aproximadamente 6 litros por pessoa. De acordo com o mesmo autor, com o uso das cisternas estas famílias passam de dependentes a gestoras de sua própria água. O Conselho Nacional de Segurança Alimentar e Nutricional (Consea) reconhece e legitima as cisternas do P1MC como elemento de segurança hídrica e alimentar (ASA, 2016). Não existem dúvidas que o aproveitamento de água da chuva está se tornando um fator importante para a preservação do meio ambiente, reduzindo assim a utilização dos recursos hídricos, já que esta água pode ser usada para outros fins não nobres que não necessitem de água potável, como irrigação, criação de animais, e outras finalidades, reduzindo o uso e perda de água tratada proveniente do sistema municipal de abastecimento de água. Dar um destino sustentável a água de chuva é um importante passo para economizar água de uso nobre, já que quando não se usa esse recurso fornecido pelo abastecimento convencional para usos não nobres, essa água é preservada para o consumo direto humano. Cohim et all. (2007) mostra que a captação e utilização de água de chuva correspondem a uma alternativa para a diminuição da demanda do sistema público. Com isso, há uma redução no uso dos equipamentos do sistema de abastecimento da cidade, fazendo com que haja inclusive economia de energia. Pesquisas desenvolvidas estimam a economia de água potável que um sistema de aproveitamento de água de chuva pode trazer. Uma estimativa realizada por Ghisi (2006)

9 4 resultou em uma economia de 48% a 100% da água potável, dependendo da região geográfica brasileira analisada. O autor ainda complementa que em regiões onde a economia de água é acima de 50%, é indicada a utilização desta água para fins potáveis, após tratamento adequado. Um sistema de aproveitamento de água de chuva eficaz está diretamente ligado à quantidade de água que poderá ser captada e utilizada para atender a demanda. Em outras palavras depende das características pluviométricas da região, da área impermeável de captação e do volume do reservatório de armazenamento. É importante lembrar que este volume do reservatório pode variar muito, a depender do caso, por isso deve ser determinado para cada situação isoladamente. Além disso, deve-se conhecer a demanda a ser atendida para que ocorra o dimensionamento adequado e com isso menor gasto com a implantação do sistema e melhor aproveitamento de água. Para Andrade Neto (2004), o projeto de aproveitamento de água de chuva adequado deve incluir, como barreiras físicas de proteção sanitária: um dispositivo para desviar automaticamente as primeiras águas de cada chuva, cobertura da cisterna que impeça a entrada de insetos e luz, extravasor e ventilação para propiciar a reoxigenação da água, e retirada da água por tubulação. A norma 15527/2007 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT NBR 15527, 2007) traz os requisitos para o aproveitamento de água de chuva de coberturas em áreas urbanas, após tratamento, apenas para fins não potáveis, como, por exemplo, descargas em bacias sanitárias, irrigação de gramados e plantas ornamentais, lavagem de veículos, limpeza de calçadas e ruas, limpeza de pátios, espelhos d água e usos industriais. De acordo com Tomaz 1 apud Minikowski e Maia (2009), os usos não potáveis de água para rega de jardins, lavagem de carros e descargas de bacias sanitárias somam em torno de 50% da demanda total de água em uma residência, percentual representativo e que pode ser suprido por um sistema de aproveitamento de água pluvial. A demanda de rega de jardim em alguns condomínios pode representar um valor relevante, e assim o aproveitamento se torna uma alternativa para suprir essa demana, podendo trazer economias satisfatórias. Com esse intuito, o presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo de caso no Residencial Lagoa Nova, na cidade de Natal - RN, analisando a viabilidade técnica e econômica da implantação de um sistema de 1 TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. São Paulo: Navegar, 2003.

10 5 aproveitamento de água de chuva para uso não potável, tendo em vista o tempo de retorno do investimento bem como a diminuição do consumo de água fornecida pela Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN). 2. MATERIAIS E MÉTODOS A implantação do sistema de aproveitamento de águas pluviais envolve a captação, armazenamento e distribuição da água. Como representado na Figura 1, as caixas de inspeção, interligadas entre si, recebem a água captada do telhado e a direcionam para uma caixa de distribuição geral (CDG), esta por sua vez possui uma grade ou filtro com objetivo de reter folhas e sólidos maiores. A água é enviada para o reservatório de descarte dos primeiros milímetros de chuva, e após seu preenchimento a água passa a extravasar desse reservatório pra o reservatório de armazenamento. É preciso que haja também a utilização de um dispositivo de segurança, que nada mais é do que um segundo extravasor para a água escoar em casos extremos, quando a precipitação for acima do esperado para o poço absorvente (FERNANDES, 2015). Figura 1. Esquema do sistema de aproveitamento de água de chuva do residencial Lagoa Nova A elaboração do estudo se deu considerando alguns fatores com o objetivo de se obter viabilidade técnica e financeira de implantação. São eles: área de captação, demanda, volume de água precipitado, volume de água armazenado e custo do sistema.

11 Apresentação e caracterização da área de estudo A área de estudo escolhida foi o Residencial Lagoa Nova, localizado no bairro de Potilândia, na cidade de Natal, no estado do Rio Grande do Norte. Como mostra a Figura 2, o residencial contempla uma área total de aproximadamente m² divididos em nove blocos, área de passeio, área de lazer e jardim. A cobertura, e também área de captação, é composta por telhas de fibrocimento que desaguam numa calha central em cada bloco. A água da chuva é recolhida por coletores verticais de PVC de 100 mm e direcionada para caixas de inspeção. (a) (b) Figura 2. (a) Vista em planta do Residencial Lagoa Nova. Fonte: Google Earth; (b) Esquema do Residencial Lagoa Nova. A área de captação da cobertura foi calculada a partir dos critérios da NBR 10844/89, obtendo-se um total de 1782 m². Devido à falta de infraestrutura existente dos dois primeiros blocos (A e B), estes não serão considerados para contribuir com a captação nesse estudo. Sendo então esta área de 1386 m². O clima da região em estudo é tropical chuvoso quente com verão seco, e temperatura média anual de 28 C, podendo chegar a 32 C no verão. No inverno essa média cai para 24 C. A cidade de Natal apresenta precipitação média anual de 1663,6 mm Volume de água precipitado Este valor depende tanto da área de captação quanto da serie histórica de precipitações da cidade que foi feito o estudo. A série histórica diária utilizada foi do período de 1963 a 2010, obtida junto a Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do Norte (EMPARN), provenientes do posto

12 7 pluviométrico instalado na UFRN no município de Natal, RN. O Anexo A registra os valores de precipitação pluviométrica utilizado. Segundo os dados das precipitações pluviométricas obtidos, elas ocorrem durante o ano inteiro. Percebe-se que há uma intensificação das chuvas nos meses de março a julho. A Figura 3 ilustra as médias das precipitações mensais em milímetros no período entre os anos de 1963 e 2010, na Estação Climatológica Principal da UFRN. Precipitação média mensal (mm) 66,1 111,3 206,2 246,1 228,6 296,6 249,2 125,5 56,7 20,9 23,4 32,9 Meses Figura 3. Médias (em milímetros) mensais de chuvas entre os anos 1963 a Fonte: Adaptado EMPARN (2015) Outro aspecto que se pode notar é a grande variação da pluviometria anual na estação estudada, conforme a Figura 4. Precipitação Anual (mm) Anos Figura 4. Gráfico das precipitações pluviométricas anuais da cidade de Natal entre os anos de 1963 a Fonte: Adaptado EMPARN (2015) 2.3. Demanda O cálculo da demanda foi realizado levando em conta apenas a demanda de rega de jardim, podendo atender, posteriormente, dependendo da quantidade de água captada e armazenada, a limpeza e manutenção das áreas comuns. Para a determinação da demanda foi considerado, com base em informação no condomínio, que em períodos de chuva não há utilização de água de abastecimento para este fim. Já em períodos secos foi constatado que há utilização de água para rega de jardim em

13 8 dias alternados por volta de 1 hora de uso de uma mangueira de jardim, o que resulta (nos dias que são utilizados) em aproximadamente 635 L/h ou 635 L/dia. Porém, de acordo com Macintyre (1990), a estimativa de consumo diário de água para rega de jardins é de 1,5 L/dia por m² de área. Considerando que a área de jardim é de m², temos que a demanda estimada é de L/dia. Foi utilizado então o maior valor de demanda encontrado, pois caso não seja utilizada toda a água armazenada para a demanda prevista, essa água pode ser utilizada para outros fins onde não necessite de água potável, como limpeza de veículos, calçadas, etc. Como em períodos mais chuvosos não há utilização de água para rega de jardim, devemos considerar que não tem gastos nos meses de março a julho. A demanda a ser atendida, portanto, é de 15 dias por mês no restante dos meses (agosto a fevereiro), que são os meses com menor intensidade de chuva, o que resulta em L (ou 32,2 m³) por mês Volume de água armazenado Dimensionamento do reservatório de água de chuva Os reservatórios devem ser dimensionados segundo a norma responsável (NBR 15527/2007) que apresenta diferentes métodos para dimensionamento dos reservatórios. Estes serão enterrados, pois assim oferecem uma condição mais favorável para que a água pluvial chegue a eles, seu destino final, por gravidade. De acordo com a NBR (2007), o volume dos reservatórios deve ser dimensionado com base em critérios técnicos, econômicos e ambientais, levando em conta boas práticas da engenharia, podendo, a critério do projetista, ser utilizados os métodos contidos no Anexo A da norma, ou outro desde que devidamente justificado. Esta norma cita os seguintes métodos Método de Rippl, Método da Simulação, Método Azevedo Neto, Método Prático Alemão, Método Prático Inglês e Método Prático Australiano. Sendo este último o utilizado nesse estudo. O volume de água de chuva precipitado não será o mesmo volume de água que poderá ser aproveitado. Isso se deve pela consideração do coeficiente de escoamento superficial (coeficiente de runoff), que é a razão do volume de água que escoa superficialmente pelo volume total de água precipitado. De acordo com a ABNT (2007) o coeficiente de runoff geralmente é 0,8. Então, para o presente estudo será utilizado este mesmo valor. O valor de Va (t) foi calcula pela seguinte equação:

14 9 Va = A. c. P Sendo: Va é o volume de água precipitada aproveitável (m³); c é o coeficiente de escoamento superficial; P é a precipitação ocorrida (m); A é a área de captação (área de telhado) (m²). Como os primeiros milímetros de chuva carregam impurezas residuais do telhado, o que faz com que essa água se torne imprópria para alguns tipos de aproveitamento, deve ser levado em conta um descarte de alguns milímetros iniciais, também conhecido como firstflush. No presente projeto foi considerado um descarte dos 2 mm iniciais da precipitação. Obtemos então uma nova equação, apresentada a seguir, que considera o descarte inicial. Sendo: FF é o descarte inicial (m). Va = A. c. (P FF) Segundo o método prático australiano, o cálculo do volume do reservatório é realizado por tentativas, até que sejam utilizados valores otimizados de confiança e volume do reservatório. Este método consiste na realização do balanço de massa do reservatório, de acordo com a equação: S (t + 1) = S (t) + Va (t) D(t) Onde: S (t+1) é o volume armazenado no início do intervalo t+1 (m³); S (t) é o volume de armazenamento no início do intervalo t (m³); Va (t) é o volume d água precipitado aproveitável, durante o intervalo de tempo t (m³), e D é o volume necessário para o atendimento da demanda, durante o intervalo de tempo t (m³). É importante lembrar que o valor de S(t+1) tem um limitante mínimo de zero e limitante máximo igual ao valor do volume do reservatório definido inicialmente. Portanto, se o resultado da equação retornar um valor menor que zero ou maior que o volume do reservatório, S (t+1) = 0 e S (t+1) = Volume do reservatório, respectivamente. Este método considera o reservatório vazio para o primeiro mês. Foram realizadas simulações em intervalos diários de tempo, com base em um programa desenvolvido no Visual Basic aplicado aos objetos do Excel feito por Minikowski e Maia (2009) e o fluxograma representativo do programa é apresentado na Figura 5. seguinte: Ao final da simulação tem-se o valor de eficiência do sistema, que compreende o ê =

15 10 Na simulação usada para este estudo, a eficiência considera os atendimentos da demanda mesmo nas situações que eles forem atendidos parcialmente. Este valor é o que irá definir qual simulação feita foi a mais favorável. A Norma recomenda que esse valor esteja entre 90% e 99%. Leia dados gerais do problema: 1. Número de intervalo de tempo (tf ); 2. Precipitações (P t ); 3. Volume do reservatório (V r ); 4. Área de captação (A); 5. Coeficiente de escomento superficial (c); 6. First-Flush (FF); 7. Demanda a ser atendida (D); t = 1 Falhas = 0 t = t + 1 Dat total = 0 não P f > FF sim Va = 0 Vat = (P t - FF). c. A Vt+1 = V t + V at - D V t+1 > Vr não Vt+1 < 0 sim Dat = D V t+1 = V r sim Dat = D + V t+1 V t+1 = 0 não Dat = D Dat total = Dat total + Dat não t = t f sim Eficiência = Dat total / (D. t) Figura 5. Fluxograma da simulação do reservatório. Fonte: Adaptado Minikowski e Maia (2009) Para dimensionamento das cisternas foi utilizada a metodologia apresentada para simulação da eficiência da cisterna para diferentes tamanhos de reservatórios e áreas de captação. Para área de captação foram utilizadas superfícies com valores de 396, 792, 990 e m² que correspondem as áreas de 2, 4, 5 e 7 blocos respectivamente; e volumes dos

16 11 reservatórios de 20, 40, 60, 80, 100 e 120 m³. Cada valor de área combinou-se com cada um dos volumes dos reservatórios. O cálculo da demanda foi realizado tendo por base a rega alternada. Primeiro foi feito uma simulação levando em conta que a demanda é usada durante o ano todo e depois considerando a demanda apenas nos meses que chovem menos, que são Janeiro, Fevereiro e de Agosto a Dezembro, ou seja, 7 meses, sendo a demanda dos outros meses de mais chuva igual a zero Levantamento de custos para a implantação do sistema de aproveitamento de água de chuva Para determinar a viabilidade do sistema é importante também calcular o custo da implantação para que se encontre tempo de retorno do investimento. Este consiste no período de tempo a partir do investimento inicial até o momento no qual o ganho acumulado com a implantação do sistema se iguala ao valor deste investimento, e pode ser calculado de acordo com a seguinte equação: = á Para isso realizou-se uma pesquisa de preços para compor um orçamento aproximado, baseado no esquema traçado no apêndice A. A pesquisa de preços foi realizada com base nos insumos e composições disponíveis na tabela do SINAPI (2016) referente ao mês de Abril e também junto aos fornecedores dos reservatórios de polietileno, fibra de vidro e aço carbono. O cálculo do custo foi feito levando em conta valores aproximados, visto que não foi elaborado um projeto que pudesse fornecer os valores exatos dos materiais. Os custos correspondem aos reservatórios, que representam a maior parcela de gasto, conjuntos motor bomba, válvulas de pé com crivo, válvulas de retenção, registros de gaveta, registros redutores de pressão, tubulações, caixa de distribuição geral, alvenarias de contorno dos reservatórios, laje em concreto, base dos reservatórios, mão de obra entre outros itens. Já a economia anual, foi calculada tendo por base a estrutura tarifária da Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (Caern) que, para áreas residenciais, é representada pela Tabela 1.

17 12 Tabela 1. Estrutura tarifária da CAERN Fonte: CAERN (2016) Com um valor aproximado do custo de implantação e economia anual que o sistema proporcionará, pode então ser calculado o tempo de retorno da implantação do sistema considerando diferentes volumes de reservatórios. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1. Eficiência do sistema de aproveitamento de águas pluviais As Figuras 6 e 7 apresentam os resultados das simulações realizadas. Os quais demonstram que em todos os casos a demanda não foi completamente suprida pela água de chuva armazenada. Porém, estes resultados não são suficientes para considerar o sistema inadequado para o atendimento da demanda, já que o abastecimento de água de chuva seria um sistema complementar ao abastecimento público convencional. Portanto nos dias em que a água de chuva armazenada for insuficiente para atender a demanda, deve-se utilizar o sistema já existente no condomínio que utiliza água proveniente do abastecimento convencional. Percebe-se que as melhores eficiências nas duas simulações foram de 98,10% e 98,36%, porém com um reservatório de 120 m³ o que demanda muito espaço e tem um custo alto. Também se pode constatar que apenas a partir do reservatório de 80 m³, para os dois casos, é que os valores de eficiência começaram a ficar entre os valores sugeridos pela norma. Como era esperado, o melhor atendimento se deu quando foram adotados os maiores reservatórios e as maiores áreas de captação. No entanto, é possível identificar que os ganhos de eficiência tendem a estabilizar com o aumento dos volumes dos reservatórios. Então é importante, considerar outros aspectos determinantes, tais como o custo de implantação e o período de retorno do investimento. A partir dessas informações, determina-se a viabilidade de implantação do sistema.

18 13 Eficiência (%) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 Volume do reservatório (m³) Área de captação: 1386 m² 75,27 82,49 87,70 91,95 95,41 98,10 Área de captação: 990 m² 71,70 78,72 84,03 88,63 92,67 96,11 Área de captação: 792 m² 69,15 75,97 81,14 85,97 90,30 94,03 Área de captação: 396 m² 59,09 65,15 70,06 74,48 78,51 82,20 Figura 6. Considerando a rega o ano todo (JAN a DEZ - 12 meses) Eficiência (%) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 Volume do reservatório (m³) Área de captação: 1386 m² 76,54 83,02 88,23 92,43 95,84 98,36 Área de captação: 990 m² 73,55 79,74 85,04 89,72 93,76 96,97 Área de captação: 792 m² 71,55 77,58 82,83 87,70 92,11 95,77 Área de captação: 396 m² 65,06 70,45 75,56 80,66 85,62 90,37 Figura 7. Considerando a rega apenas no período mais seco (AGO a FEV - 7 meses) 3.2. Viabilidade da implantação do sistema de aproveitamento de águas pluviais A viabilidade de implantação está diretamente ligada com o período de retorno do investimento. Foram escolhidos três valores de volume de armazenamento, o menor, um intermediário e o maior, e calculado o período de retorno para cada um deles. A Tabela 2 mostra os valores do custo aproximado da implantação do sistema com reservatórios de volumes de 20 m³, 60 m³ e 120 m³, assim como as economias geradas e o período de retorno para o sistema em questão. Pode-se perceber a grande diferença de custo de implantação para as diferentes capacidades dos reservatórios. O custo para implantar o sistema de aproveitamento de águas pluviais utilizando uma reserva de 20 m³ é 1,7 vezes inferior ao de 60 m³ e 3,1 vezes menor do que o de 120 m³. Quanto ao período de retorno, tem-se um aumento de 1,4 e 2,3 vezes, respectivamente, comparando-se o reservatório de 20 m³ com o de 60 m³ e, em seguida, com o de 120 m³.

19 14 Tabela 2. Custo aproximado, economia e período de retorno da implantação do sistema de aproveitamento de água de chuva Capacidade do reservatório 20 m³ 60 m³ 120 m³ Valor gasto anualmente com o abastecimento convencional SEM o sistema de aproveitamento implantado Custo de implantação do sistema Valor gasto anualmente com o abastecimento convencional COM o sistema de aproveitamento implantado Redução do valor gasto anualmente com o sistema implantado R$ 1.712,59 R$ ,58 R$ 428,16 R$ 1.712,59 R$ ,60 R$ 214,08 R$ 1.712,59 R$ ,80 R$ 28,54 R$ 1.284,43 R$ 1.498,51 R$ 1.684,05 Período de retorno 30,8 anos 44,1 anos 71,6 anos É possível afirmar que o sistema com volume de reserva de 20 m³ apresenta-se como o mais satisfatório do ponto de vista econômico, porém, ainda não tem um tempo de retorno pequeno. Para que houvesse uma redução do tempo de retorno poderia ser feito outra análise em que seria observada a eficiência e viabilidade de reservatórios menores que 20 m³. Além disso, pode-se também estudar a possibilidade de remoção do reservatório de descarte, visto que os sólidos maiores são retidos ao passar pelo filtro na caixa de distribuição geral, e, possivelmente, a demanda neste caso (rega de jardim) não precisaria necessariamente desconsiderar os primeiros milímetros das chuvas. Essa retirada poderia trazer uma diminuição considerável no tempo de retorno. 4. CONCLUSÃO Podemos constatar que apesar de o uso de reservatórios com capacidade de armazenamento maior proporcionar um maior atendimento da demanda, o uso deles pode ser inviável, pois podem aumentar muito o custo de implantação do sistema. Além disso, o estudo realizado nesse trabalho mostra que mesmo com a utilização de reservatórios menores, o investimento em sistemas de utilização de águas pluviais pode não ser uma alternativa tão viável, ou com um retorno rápido. Porém deve ser levado em consideração também o retorno ambiental que ele causa. Apesar do período de retorno ser grande, com a implantação do sistema haverá redução da utilização do consumo de água tratada para fins menos nobres, o que irá contribuir para uma engenharia sustentável.

20 15 Outro fator importante que deve ser levado em consideração é a maior segurança para o atendimento da demanda estudada, no caso de o abastecimento convencional não ocorrer ou ser insuficiente em certo período. Neste caso, esta reserva poderia ser usada tanto para a demanda que ela foi inicialmente pensada, quanto para outros fins não nobres que se fizerem necessário, ou até para fins nobres, feito o devido tratamento, em situações extremas de falta de água. REFERÊNCIAS ANDRADE NETO, C O de. Proteção Sanitária das Cisternas Rurais. In: XI SIMPÓSIO LUSO- BARSILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. 2004, Natal, Brasil. Anais... Natal: ABES/APESB/APRH ASA, Articulação Semiárido Brasileiro. (2016). Ações P1MC: Programa Um Milhão de Cisternas. Disponível em: Acesso em 13 de abril de ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10844: Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15527: Água de chuva - aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis - requisitos. Rio de Janeiro, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, p. CAERN, Companhia de Àguas e Esgotos do Rio Grande do Norte. (2016). Estrutura tarifária. Disponível em: Acesso em 09 de maio de COHIM, E. et al. Captação direta de água de chuva no meio urbano para usos não potáveis. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 24., 2007, Belo Horizonte. Anais. Belo Horizonte: ABES, p. 13. FERNANDES, Ana Cláudia Araújo (2015). Utilização de águas pluviais: uma alternativa para minimizar a crise hídrica estudo de caso no Instituto Federal do Rio Grande do Norte. Trabalho de Conclusão de Curso. Publicação ENC-2015, Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 15 páginas. FORD BRASIL. (2016). Sobre a Ford: Meio ambiente. Disponível em: Acesso em 13 de abril de GHISI, E. Potential for potable water savings by using rainwater in the residential sector of Brazil. Building and Environment, West Lafayette, v. 41, n. 11, p , JALFIM, Felipe Tenório. Considerações sobre a viabilidade técnica e social da captação e armazenamento da água da chuva em cisternas rurais na região semiárida brasileira, MACINTYRE, A. J. Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias. 1. ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara, MINIKOWSKI, M.; MAIA, A. G. Sistemas de aproveitamento de água de chuva no município de Irati (PR). In: Rev. Acad., Ciênc. Agrár. Ambient., Curitiba, v. 7, n. 2, p , abr./jun MORÉS, F. V. Reaproveitamento de Água de Chuva em Condomínios Residenciais e Comerciais na Cidade de Porto Alegre Trabalho de Diplomação (Graduação em Engenharia Civil) Departamento de Engenharia Civil, UFRGS, Porto Alegre. RHAA, Rainwater Harvesting Association of Australia. (2016). Rainwater. Disponível em: Acesso em 13 de abril de 2016.

21 16 ANEXO A Valores de precipitações pluviométricas mensais em Natal-RN no período compreendido entre 1963 a 2010 Precipitações pluviométricas mensais (mm) Ano JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Precipitação acumulada anual (mm) ,40 384,80 372,60 441,10 170,80 136,30 167,10 100,50 31,40 19,40 57,70 156, , ,90 336,80 342,10 331,00 351,00 340,80 376,00 279,20 190,40 3,50 23,90 7, , ,40 32,50 96,30 569,90 463,20 336,30 219,60 70,30 56,60 29,30 4,50 21, , ,00 237,30 68,50 150,40 292,70 223,20 657,00 131,70 110,10 10,70 52,60 40, , ,30 115,50 410,90 217,60 208,30 424,20 281,00 116,90 102,20 31,00 8,30 16, , ,20 66,20 443,30 97,20 107,60 44,70 251,20 66,30 4,80 7,10 6,50 24, , ,90 111,70 75,70 191,60 407,00 571,50 338,90 247,00 33,80 0,10 5,40 8, , ,00 15,10 224,70 259,30 77,60 353,20 141,70 348,10 51,70 6,10 10,20 12, , ,00 84,80 125,60 261,30 272,90 260,00 302,60 180,60 93,80 103,90 103,10 7, , ,90 5,60 40,40 160,70 251,90 119,30 336,60 105,00 66,70 10,20 3,30 12, , ,60 178,30 252,30 907,60 415,50 684,50 582,10 43,60 191,50 67,10 29,80 48, , ,20 226,40 289,60 420,20 406,00 204,30 248,10 115,10 166,30 5,10 13,30 45, , ,70 113,10 111,70 108,50 150,00 378,70 273,00 139,10 34,00 9,40 6,60 41, , ,20 179,30 452,70 180,30 214,70 144,90 97,80 105,90 101,70 25,30 36,90 90, , ,00 20,10 137,30 97,70 140,80 593,70 372,20 49,00 14,90 7,50 9,80 27, , ,90 57,20 125,40 161,70 80,60 18,90 270,60 133,50 61,38 24,60 37,22 186, , ,68 67,72 38,01 71,33 294,16 147,33 75,42 50,37 31,42 11,16 21,26 19,61 842, ,16 174,12 132,63 51,80 110,22 171,79 153,88 65,01 60,83 5,47 6,78 20,66 993, ,31 118,12 247,51 120,43 194,68 95,13 122,41 33,00 24,33 7,99 4,39 58, , ,87 60,24 76,24 89,56 256,60 129,27 275,06 104,76 16,86 74,17 18,16 34, , ,47 65,60 88,80 72,56 102,47 85,97 82,74 75,72 11,09 9,26 2,96 4,93 622, ,23 34,27 248,87 320,20 510,50 112,70 98,31 80,09 67,86 27,97 12,34 8, , ,10 276,21 371,31 260,99 150,37 146,96 373,14 122,37 47,07 2,51 10,24 21, , ,23 191,81 264,34 517,83 314,69 304,79 54,30 96,53 95,70 40,92 62,84 37, , ,43 52,94 239,84 172,07 25,73 280,20 208,30 31,44 23,83 17,53 9,00 2, , ,53 152,04 424,83 249,70 316,49 275,41 217,30 139,48 58,99 10,75 12,43 35, , ,89 25,53 65,92 389,82 152,52 227,79 235,72 138,73 28,43 12,88 19,82 88, , ,65 24,47 34,91 92,17 188,38 249,06 122,06 175,11 26,49 17,90 35,78 7,30 990, ,36 35,29 147,86 169,02 165,66 179,27 112,29 41,12 22,19 29,29 20,33 9,77 943, ,60 184,40 288,70 315,00 130,80 343,40 80,50 157,70 32,10 4,00 26,20 6, , ,60 29,40 84,80 227,80 39,90 164,90 129,60 35,80 10,90 61,90 15,50 36,90 859, ,50 86,20 237,00 275,70 279,70 624,90 399,60 84,60 57,30 4,50 20,40 19, , ,60 60,60 278,00 237,40 392,30 254,40 408,30 34,80 21,60 4,20 41,30 0, , ,00 69,70 216,20 359,50 154,60 251,40 145,80 125,40 86,70 78,40 45,10 17, , ,30 72,80 159,60 256,20 340,00 77,70 79,80 121,30 5,10 3,00 2,70 55, , ,20 78,30 81,40 74,70 161,70 210,00 789,00 138,70 19,00 13,70 8,50 17, , ,60 143,80 139,20 175,80 289,50 131,50 31,10 49,80 51,10 14,50 5,40 66, , ,00 79,90 114,90 177,40 230,00 577,20 482,30 288,80 205,10 8,70 12,10 23, , ,10 6,80 133,80 360,20 14,40 373,40 145,20 103,20 28,40 13,70 17,10 50, , ,90 82,30 483,10 137,70 122,90 405,60 225,20 312,90 1,00 29,40 98,90 18, , ,10 184,00 312,00 133,40 230,80 244,30 183,50 49,60 41,60 21,70 16,10 22, , ,90 283,00 252,00 167,80 160,70 642,90 393,40 90,10 44,40 13,00 10,10 4, , ,00 36,40 186,30 144,00 548,20 761,30 126,90 134,40 43,90 31,60 1,20 10, ,60

22 ,20 87,20 157,40 427,90 115,30 375,10 133,30 90,30 45,20 13,40 83,50 49, , ,30 65,90 260,30 245,40 120,90 560,40 191,80 95,80 46,20 20,20 45,20 16, , ,40 22,40 270,90 409,20 212,00 538,00 473,10 401,10 37,80 31,80 9,50 0, , ,10 245,70 220,60 364,30 372,30 304,50 347,90 229,20 76,70 1,00 6,70 9, , ,30 81,40 69,90 191,00 262,70 153,90 150,50 95,30 40,30 8,20 13,20 54, ,40 MÉDIA 66,1 111,3 206,2 246,1 228,6 296,6 249,2 125,5 56,7 20,9 23,4 32,9 1663,6 MÁX. 383,90 384,80 483,10 907,60 548,20 761,30 789,00 401,10 205,10 103,90 103,10 186, ,90 MÍN. 2,00 5,60 34,91 51,80 14,40 18,90 31,10 31,44 1,00 0,10 1,20 0,40 622,56 Fonte: Adaptado EMPARN (2015)