I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO

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1 I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO julho 2004, São Paulo. ISBN APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL E DIMENSIONAMENTO DE RESERVATÓRIO PARA FINS NÃO POTÁVEIS: ESTUDO DE CASO EM UM CONJUNTO RESIDENCIAL LOCALIZADO EM FLORIANÓPOLIS-SC RESUMO Deivis Luis Marinoski (1); Enedir Ghisi (2); Luis Alberto Gómez (3) (1) Eng. Civil, Mestrando. deivis@labeee.ufsc.br (2) Eng. Civil, PhD. enedir@labeee.ufsc.br (3) Eng. Eletricista, Dr. luis@ecv.ufsc.br Universidade Federal de Santa Catarina Campus Universitário Trindade ECV/NPC/LabEEE, Caixa Postal 476 CEP Homepage: A escassez de recursos hídricos tem causado uma preocupação mundial em relação ao consumo e o aproveitamento de água. A captação e armazenagem da água da chuva é uma técnica utilizada há séculos. Quando armazenada com fim não potável, a água da chuva pode ser usada na lavação de áreas externas, descargas de vasos sanitários, irrigação, entre outros. Este trabalho objetiva estimar o potencial de economia de água tratada através do aproveitamento de água pluvial captada na cobertura de uma edificação, visando reduzir o consumo doméstico para fins não potáveis. O alvo do estudo é um conjunto residencial, localizado em Florianópolis. A estimativa do volume de água de chuva para aproveitamento está baseada nas áreas de cobertura e nos valores de precipitação atmosférica. Para determinar a redução no consumo doméstico de água tratada, foram adotados percentuais de uso final de água verificados em um estudo de caso realizado pela USP. No caso específico da edificação em estudo, o volume de água da chuva, com possibilidade de captação através das coberturas, poderia suprir até 42,4% do consumo anual de água para fins não potáveis. Também é apresenta uma estimativa dos volumes de reservatórios necessários para armazenar a água da chuva coletada. Palavras-chave: Aproveitamento de água da chuva, Economia de água tratada, Dimensionamento de Reservatório. 1. INTRODUÇÃO Durante décadas o homem não teve grandes preocupações com o meio ambiente, poluindo e esgotando diferentes recursos naturais. Os recursos hídricos já fazem parte desta lista de vítimas do desenvolvimento humano. A água doce é considerada hoje, até mesmo como sendo um recurso esgotável e a sua utilização e consumo são uma preocupação mundial. Estima-se que somente 2,5% da água existente no planeta seja doce (GEO3, 2002). Deste percentual, infelizmente, mais de dois terços está congelada nos pólos e em cumes de grandes montanhas (TOMAZ, 2003). Empresas, organizações e especialistas no assunto estão investindo cada vez mais em pesquisas para descobrir formas de reaproveitar e economizar a água doce. Usar a água de forma mais eficiente pode proporcionar uma maior disponibilidade deste recurso para outros fins, tal como crescimento populacional, industrial e a preservação do meio ambiente. Desta forma, tem se tornado urgente a necessidade de desenvolver uma nova cultura de utilização da água e dos demais recursos naturais existentes. Diante desse quadro, é cada vez maior o número de setores que têm buscado alternativas para usar a água de maneira racional; o aproveitamento da água da chuva é um exemplo disso. A água da chuva é uma fonte de água doce valiosa e sua captação é de extrema importância para a humanidade.

2 Paises como EUA, Japão, Alemanha e Austrália, têm realizado esforços para desenvolver e incentivar o aproveitamento da água da chuva para fins não potáveis. Por exemplo, em um edifício com 14 pavimentos construído em 1995 na cidade de Kitakyushu (Japão), foi projetado um sistema de utilização de água de chuva sendo para isso previsto um reservatório enterrado com capacidade de armazenar 1 milhão de litros. Na Califórnia, são oferecidos financiamentos para construção de sistemas de aproveitamento da água de chuva. Na Alemanha a utilização da água da chuva para fins não potáveis já vem sendo feita desde a década de 80 (TOMAZ, 2003). 2. OBJETIVO Este trabalho tem por objetivo verificar o potencial de economia de água tratada através do aproveitamento da água de chuva captada a partir das áreas de cobertura de uma edificação residencial multifamiliar, visando o seu uso para fins não potáveis. 3. REVISÃO DE LITERATURA 3.1 Abastecimento de água no Brasil O Brasil apresenta ainda hoje uma grande carência nos setores de saneamento e fornecimento de água tratada. Segundo dados do Ministério do Meio Ambiente, mais de 11 milhões de pessoas que residem em cidades ainda não têm acesso à água através de rede pública de abastecimento. O maior problema referente ao abastecimento de água atinge as populações de baixa renda onde 35% não contam com água encanada, em comparação com 3% da população de rendas média e alta. Para alcançar a meta de universalização dos serviços de água e esgotos à população urbana brasileira em 2010, serão necessários investimentos anuais de US$ 2,7 bilhões (BRASIL, 2003). 3.2 Utilização da água da chuva Em áreas remotas onde a água não está disponível na quantidade e com a qualidade necessárias para uso humano, a armazenagem de água da chuva tem se mostrado uma fonte alternativa de suprimento. A coleta de água de chuva é realizada todos os dias em diversos locais ao redor do globo terrestre, tais como, no Alasca, Austrália, África, China, em muitas ilhas no pacífico e EUA. Uma técnica utilizada por diferentes culturas durante milhares de anos agora vem sendo empregada pela sociedade do século XXI. A água de chuva armazenada pode apresentar uma aparência de água pura e limpa, mas muitas vezes isso não corresponde a realidade. Em algumas regiões urbanas, a água da chuva pode conter impurezas absorvidas da poluição atmosférica, não sendo recomendada para ingestão humana (GELT, 2003; TOMAZ, 2003). A água da chuva depois de coletada pode ser utilizada para fins não potáveis, como resfriamento evaporativo, descargas de vasos sanitários, lavação de carros e roupas, piscinas (com tratamento de cloro) e irrigação. Nos EUA, a maior parte da água de chuva armazenada é usada para fins de irrigação (GELT, 2003). Tomaz (2003) sita que na região da Bavária (Alemanha) foi liberada a utilização da água da chuva para lavagem de roupa, uma vez que agentes patogênicos existentes nesta água, também são encontrados na máquina de lavar e na sujeira das próprias roupas. Um bom exemplo de construção com grande potencial para aproveitamento da água de chuva para fins não potáveis são as escolas. Normalmente os prédios utilizados para atividades de ensino possuem telhados com grande capacidade de captação. Nestes locais seria possível armazenar a água da chuva em uma cisterna e utilizá-la para atividades secundárias, tais como para lavar o chão, lavar banheiros, descarga de vasos sanitários, rega de plantas e jardim, etc. 3.3 Sistemas de coleta Os sistemas de coleta de água de chuva apresentam sempre alguns componentes primários tais como: superfície de captação, reservatórios, mecanismos de filtragem e distribuição. Dependendo do objetivo e do projeto do sistema, estes componentes podem apresentar modificações. Um projeto de captação

3 de água da chuva pode variar em função do uso e finalidade da água, confiabilidade, custo, materiais disponíveis, clima local e outros parâmetros. Em áreas residenciais, a captação geralmente é realizada através do telhado, sendo a água transportada por sistemas de calhas. Já o dimensionamento dos tanques de armazenagem depende do espaço disponível e do volume de água a ser recolhido. Os materiais mais comuns utilizados em telhados para captação de água de chuva são: telhas galvanizadas pintadas ou esmaltadas com tintas não tóxicas, superfície de concreto, cerâmicas, policarbonato e fibra de vidro. As calhas também devem ser fabricadas com materiais inertes como PVC ou outros tipos de plásticos, evitando assim, que partículas tóxicas provenientes destes dispositivos venham a ser levadas para os tanques de armazenagem (MACOMBER, 2001). Um método para conter grandes detritos tais como folhas e insetos, é a utilização de telas (grelhas) sobre as calhas. No entanto, este sistema requer uma constante manutenção e não dispensa o uso de filtros que retenham partículas menores ou microorganismos. O fluxo inicial de água pelo telhado e calha normalmente apresenta diferentes tipos de impurezas, tais como fezes de pássaros e poeira. Dispositivos de descarte do primeiro volume asseguram certa qualidade ao armazenamento de água da chuva. A coleta de água para irrigação e fins não potáveis não requer grandes cuidados de purificação, embora um certo grau de filtragem muitas vezes seja necessário. Estima-se que nos EUA existam mais de 200 mil cisternas para coleta e estocagem de água de chuva (GELT, 2003). No estado do Hawaii (EUA), entre 30 e 60 mil famílias dependem de sistemas de armazenagem de água de chuva para suprir as suas necessidades (MACOMBER, 2001). Os tanques de armazenagem de água podem ser fabricados ou construídos com diferentes tipos de materiais, dependendo de seu uso, custo ou finalidade. Alguns dos principais materiais utilizados são: concreto, aço, madeira, fibra de vidro e polietileno. No Brasil, existem atualmente algumas empresas que realizam a instalação de sistemas de aproveitamento de água da chuva em edificações residenciais. Este mesmo tipo de sistema também pode ser planejado juntamente com o projeto de instalação de água tratada. O esquema de funcionamento consiste basicamente na captação de água da chuva que cai sobre os telhados, conduzindo-a através de calhas para os filtros que separam parte das impurezas. Após passar pelo filtro, a água é armazenada em um reservatório enterrado e bombeada a um segundo reservatório (superior), ligado aos pontos de utilização. 3.4 Usos finais de água em residências A análise do consumo de água em uma residência ou edificação depende em muito da caracterização adequada dos usos finais de água. O consumo, por sua vez, sofre influência direta de diferentes fatores relacionados a aspectos técnicos (tecnologias e equipamentos utilizados), bem como econômicos e sociais (padrão de vida e cultura da população). Tomaz (2000) apresenta uma compilação com previsões de consumo de água residencial, comercial e industrial apontadas por diferentes autores em diferentes lugares do mundo. Destaca-se, deste estudo, a desagregação do consumo de água em residências nos EUA, apresentada por Dziegielewski et al. (1993), onde o vaso sanitário e a lavação de roupas são responsáveis por 35% e 22% (do consumo interno), respectivamente. Também Jensen (1991) mostra que na Dinamarca o consumo doméstico médio é de 200 litros/habitante por dia, dos quais gasta-se 40% com banhos, 20% com descarga sanitária, 20% com lavagem de pratos e 15% com lavagem de roupa. Na Holanda, Qasim (1994) atribui 41% do consumo de uma residência à descarga sanitária e 37% ao banho e lavagem de roupa. Com base na pesquisa de Mayer et al. (1999), a Sabesp apresenta valores de percentuais do uso final da água para o consumo residencial em 3 países: Estados Unidos, Reino Unido e Suíça (Tabela 1), onde também se percebe a predominância do consumo de água para a descarga do vaso sanitário.

4 Tabela 1. Distribuição do consumo de água nos EUA, Reino Unido e Suíça E.U.A Reino Unido Suíça Bacia sanitária 40% Bacia sanitária 37% Bacia sanitária 40% Banhos 30% Banhos e lavatório 37% Máquina de lavar roupas/louças Banhos 37% Cozinha 6% Bebidas 5% 15% Lavagem de pratos 11% Lavagem de roupas 4% Vazamentos 5% Lavagem de roupas 11% Cozinha 10% Preparação de comida e bebida 4% Limpeza de piso 3% Jardins 3% Lavar carros 1% Outros 1% Total 100% Total 100% Total 100% Fonte: Sabesp, De maneira geral, são poucos e recentes os estudos relacionados ao consumo de água em edificações brasileiras, que levam em consideração o seu uso final. Um estudo de caso realizado pela USP (Universidade de São Paulo) em conjunto com a Sabesp (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo) para edificações do tipo residencial revelou um quadro em relação ao uso final de água no Brasil conforme apresentado na Figura 1. 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 29% 28% Vaso sanitário Banho Pontos de Consumo 17% Pia da cozinha 9% Máquina de lavar roupas 6% 6% Figura 1. Uso final da água residencial. Fonte: DECA, % Lavatório Tanque Máquina de lavar louças Através desta breve análise do uso final da água em residências é possível observar que a descarga do vaso sanitário, o banho e a lavação de roupas são os três maiores responsáveis pelo consumo de água doméstico. Em termos percentuais, a descarga do vaso sanitário e a lavação de roupas, que são os principais pontos de consumo onde poderia ser utilizada água não tratada, respondem por uma faixa que varia de 35% a 57% do uso final de água em residências. 3.5 Consumo de água per capita A Organização das Nações Unidas (ONU) recomenda que um bom número de consumo per capita, com economia de água e sem contaminação, é de 120 litros/habitante por dia (SABESP, 2003). Tomaz (2000) apresenta estimativas de diferentes autores sobre o consumo de água em residências de diversos lugares do mundo. Estas abrangem um intervalo que varia entre 120 e 400 litros/habitante por dia, dependendo do tipo e padrão da moradia. Dados do relatório do SNIS (2002), em relação ao consumo de água, mostram que no Brasil existe um consumo médio per capita de água de 140,2 litros/habitante por dia. A Sabesp (2003) estima que a média do consumo per capita para o Município de São Paulo, em função da quantidade de famílias que consomem entre 10m³/mês e 40 m³/mês, considerando 4 pessoas na família, está em torno de 200 litros/habitante por dia, independentemente do tipo de moradia. Um estudo realizado por Montibeller e Schmidt (2004) estima que para a cidade de Florianópolis, o consumo médio per capita entre os anos de 2000 e 2002 foi de 177 litros/habitante por dia. A Tabela 2 mostra dados de consumo médio per capita para uso da água no caso de algumas das principais companhias de abastecimento do Brasil, variando de 100 litros/habitante por dia no Pará a aproximadamente 219 litros/habitante por dia no Rio de Janeiro.

5 4. METODOLOGIA 4.1 Descrição do local O foco deste estudo é um conjunto residencial composto por seis blocos de apartamentos (Figura 2), localizado na cidade de Florianópolis, capital do estado de Santa Catarina. Os prédios foram construídos em um terreno em aclive, onde os 4 primeiros blocos são compostos por 3 pavimentos e os dois blocos dos fundos, por 5 pavimentos. Os blocos 1 a 4 têm 12 apartamentos cada, com 3 quartos por apartamento, onde residem em média 32 moradores por bloco. Os blocos 5 e 6 têm 18 apartamentos cada, com 2 quartos por apartamento, onde residem em média 42 pessoas por bloco. Assim, totalizando 84 apartamentos e 212 moradores. Todos os apartamentos contam com uma cozinha, lavanderia e apenas um banheiro. Tabela 2. Consumo médio per capita. Consumo médio per Companhia capita de água (litros/hab/dia) CAERN/RN 118,1 CASAN/SC 127,6 CEDAE/RJ 219,2 CORSAN/RS 129,7 COSANPA/PA 10 EMBASA/BA 115,3 SABESP/SP 160,8 SANEAGO/GO 120,8 SANEPAR/PR 125,2 SANESUL/MS 112,6 Fonte: SNIS, Nos fundos do condomínio estão localizados o salão de festas, uma quadra poliesportiva e duas churrasqueiras. As garagens foram construídas ao lado dos blocos, acompanhando a declividade do terreno (Figura 3). As telhas utilizadas na cobertura dos prédios e demais instalações são todas de fibrocimento. Nas garagens a cobertura não é contínua, e não existe nenhum sistema de calhas que faça a captação da água da chuva. Nos blocos, a água da chuva escoa por calhas de concreto impermeabilizadas e é lançada no coletor público de água pluvial. Figura 2. Vista externa do condomínio Figura 3. Cobertura das garagens 4.2 Levantamento de dados A partir das plantas de cobertura estimou-se a área de contribuição a ser considerada no cálculo do volume de água da chuva possível de captação. O consumo de água do condomínio foi obtido a partir das faturas de cobrança, referente aos anos de 2001 e 2002 (24 meses), emitidas pela CASAN (Companhia Catarinense de Águas e Saneamento). É importante ressaltar que existe apenas um medidor (hidrômetro) instalado no condomínio, não sendo desta forma possível diferenciar o consumo individual de cada bloco.

6 4.3 Estimativa do volume de água da chuva A estimativa do volume de água de chuva para aproveitamento está baseada no levantamento das áreas de cobertura dos blocos e nos valores de precipitação atmosférica para a região. A Tabela 3 mostra valores de precipitação total de chuvas para Florianópolis obtidos a partir de um período de observação de 30 anos (1961 à 1990), listados em relatório do Departamento Nacional de Meteorologia (BRASIL, 1992). 4.4 Aproveitamento da água da chuva Para fins de estimativa de redução no consumo doméstico de água, este trabalho adota os percentuais de uso final encontrados em um estudo de caso realizado pela USP, conforme apresentado na Figura 1. Tabela 3. Precipitação total para a cidade de Florianópolis Mês Precipitação total (mm) Janeiro 176,2 Fevereiro 197,2 Março 186,3 Abril 96,6 Maio 96,9 Junho 75,2 Julho 94,6 Agosto 92,5 Setembro 126,8 Outubro 12 Novembro 129,1 Dezembro 146,2 Anual 1543,9 Optou-se por utilizar os percentuais propostos pelo estudo da USP, uma vez que uma estimativa dos valores de usos finais de água na própria edificação demandaria uma difícil etapa de levantamento de dados (pesquisa junto aos moradores e medições de vazão dos pontos de consumo). Além disso, os percentuais adotados, encontram-se próximos aos valores encontrados em outras pesquisas já realizadas. São considerados como pontos com potencial de uso de água de chuva, os pontos de consumo com uso para fins não potáveis. São estes: descargas de vasos sanitários, tanque e máquina de lavar roupas, totalizando 44% do uso final de água em apartamentos. Desta forma, qualquer tratamento da água pluvial é desnecessário, porém é recomendado um processo de filtragem para evitar o acúmulo de detritos no reservatório e, conseqüentemente, danos aos equipamentos. Para estimativa do volume de aproveitamento da água da chuva deve-se levar em consideração perdas devido à limpeza do telhado, evaporação, autolimpeza do sistema de captação e outras. Desta forma, o volume de chuva captado não é o mesmo precipitado. Para considerar este fator nos cálculos utiliza-se um coeficiente de escoamento superficial. Tomaz (2003) sugere um coeficiente de escoamento superficial igual a 0,80 (perdas iguais a 20%), o qual será adotado neste trabalho. 4.5 Consumo de água Como consumo per capita de água nos prédios, adotou-se o valor resultante da divisão do consumo médio diário do condomínio (consumo mensal distribuído igualmente ao longo dos dias do mês correspondente) pelo número médio de moradores. 4.6 Estimativa do volume dos reservatórios Estimar o volume adequado para um reservatório de água pluvial é algo difícil, uma vez que isso depende em muito da precipitação atmosférica, da freqüência em que as chuvas irão ocorrer e também do consumo da edificação. Existem dois modos de realizar o dimensionamento de reservatórios para água da chuva. Primeiro, através dos dados de precipitação, área de captação e demanda pode-se buscar um volume de reservatório que atenda as necessidades de consumo da edificação. Outra forma é fixar o volume de armazenagem do reservatório, e com isso verificar o percentual do consumo que será atendido para um determinado volume de água em estoque. Neste estudo, foi utilizada uma equação de continuidade adaptada (Equação 1) a partir de equação apresentada por McMahon (1993) in Tomaz (2003). Através desta, é possível simular a variação da diferença entre a demanda e o volume de chuvas disponível. Com isso, fazendo-se uso de planilhas eletrônicas, pode-se verificar os valores dos volumes acumulados ao longo do tempo e estimar o volume dos reservatórios.

7 V = V + Q D [Eq. 1] ( t) ( t 1) ( t) ( t) Onde: V (t) = Volume de água acumulado no tempo t (sujeito a condição de que V (t) 0). V (t-1) = Volume de água acumulado no tempo t-1. Q (t) = Quantidade de chuva no tempo t (já subtraindo as perdas). D (t) = Consumo ou demanda no tempo t. Assumindo um consumo médio constante ao longo do tempo, foram analisados cinco diferentes casos de simulação, em função da precipitação atmosférica e do tempo t. Nos três primeiros casos, foram utilizados os valores das médias mensais de precipitação fornecidos pelo DNM (Departamento Nacional de Meteorologia). Nos casos 4 e 5 foram utilizados valores de precipitação diária, medidos pela EPAGRI Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina S.A.. No primeiro caso, é realizada uma verificação mensal (t = 1 mês) do volume de reservatório necessário para armazenar o volume de água de chuva captado, levando-se em consideração a demanda média mensal de água para fins não potáveis. No segundo caso, a simulação é realizada para períodos de tempo (t) igual a um dia. Porém, supõemse que as precipitações ocorram de forma acumulada e de maneira uniforme em três dias específicos do mês (5 o, 15 o e 25 o dia de cada mês), e um volume inicial de água no reservatório de 10 m 3. O valor destas precipitações acumuladas corresponde a 1/3 da precipitação média do mês da série histórica para Florianópolis (Tabela 3). Assim, simula-se o consumo ocorrendo de maneira diária, mas as chuvas ocorrendo de forma concentrada a cada 10 dias, aproximadamente. Isso pré-supõe intervalos máximos de 10 dias sem chuvas, o que em se tratando da cidade de Florianópolis pode ser considerado um valor bastante razoável. Para o terceiro caso, assume-se que ocorram precipitação diária e consumos diários. Nesta análise, os valores de precipitação diária correspondem a média mensal de chuvas dividida pelos número de dias do mês. No quarto caso, é mantido o mesmo raciocínio do caso 2, no entanto, o valor de precipitação para cada período aproximado de 10 dias é um valor médio obtido a partir da soma dos valores de precipitação diária disponíveis para os anos de 2001, 2002 e 2003, fornecidos pela EPAGRI para a cidade de Florianópolis. Dentre estes dados, foram desconsiderados os valores de precipitação diária considerados espúrios. Para o quinto caso, a simulação dos volumes acumulados também é realizada de maneira diária (tempo t = 1 dia), ou seja, precipitações com contribuição diária e consumo diário. Os valores de precipitações diárias utilizados correspondem à média de precipitação diária dos anos de 2001, 2002 e 2003, desconsiderando os valores espúrios. 5. RESULTADOS 5.1 Dados gerais A partir das dimensões obtidas nas plantas de cobertura e de medições in loco foram determinadas as áreas de contribuição para aproveitamento da água da chuva, conforme apresentadas na Tabela 4. Na Figura 4 é possível observar a distribuição do consumo de água tratada ao longo dos anos de 2001 e 2002, bem como a média mensal. Verificou-se nas faturas que os períodos de leituras ocorreram em intervalos de 28 a 32 dias, o que pode ter influência sobre o valor de consumo do mês de referência. Além deste fato, pode-se observar que o consumo apresenta-se de maneira bastante irregular durante os mesmos meses em anos diferentes. Isto pode ser atribuído, em parte, a variação no número de moradores. Tabela 4. Áreas de cobertura Local Área de cobertura (m²) Bloco 1 a 4 310,37 Bloco 5 e 6 190,60 Guarita de entrada 14,97 Garagens 978,00 Salão de festas 153,00 Churrasqueiras 50,33 Total 2818,98

8 O consumo médio mensal de água do condomínio observado no total dos 24 meses foi de 894 m 3. Realizando-se um cálculo de valor médio de consumo para dois períodos distintos do ano, um chamado de período quente (meses de novembro à abril) e outro chamado de período frio (meses de maio à outubro), têm-se as respectivas médias de consumo: 879 m 3 (período quente) e 910 m 3 (período frio). Estes valores não confirmam a tendência natural de maior consumo durante o verão, uma vez que a média do consumo cresceu durante o período frio. Um fator de influência sobre estes resultados é o perfil dos moradores, pois grande parte deles são estudantes universitários que retornam às suas cidades de origem durante os períodos de férias escolares. Consumo (m³) Jan Fev Mar Abr M ai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura 4. Variação do consumo de água tratada Consumo 2001 Consumo 2002 Média mensal O consumo per capita no condomínio foi estimado com base no consumo médio mensal e o número médio de moradores para um período de 30 dias. Este valor corresponde a 140,6 litros/habitante por dia, o qual encontra-se em um ponto intermediário entre o consumo per capita apresentado pela CASAN, de 127,6 litros/habitante por dia e o estimado por Montibeller e Schmidt (2004), de 177 litros/habitante por dia, para a cidade de Florianópolis. 5.2 Consumo de água para fins não potáveis O consumo de água para fins não potáveis dos prédios foi estimado com base no número médio de moradores, consumo per capita (140,6 litros/habitantes por dia) e o percentual de consumo por uso final apresentado pelo estudo da USP. A Tabela 5 apresenta um resumo com os valores de consumo mensal e anual de água não potável para os blocos. Blocos N o médio de moradores Tabela 5. Estimativa de consumo doméstico não potável Consumo doméstico não potável estimado (m³/mês) Vaso sanitário (29%) Tanque (6%) Máquina de lavar roupas (9%) Total Total anual (m³) 1 a ,1 8,1 12,1 59,4 712,7 5 e ,4 10,6 15,9 77,9 935,4 Total ,3 53,7 80,5 393,5 4721,5 5.3 Aproveitamento da água da chuva Supondo ser possível captar toda a água de chuva proveniente da área total de cobertura do condomínio (2819 m 2 ), com um aproveitamento de 80%, durante o período de um ano, chegaria-se a um volume de 3481,1 m 3. Este valor representa aproximadamente 32,4% do consumo médio anual do condomínio, que é de 10733,0 m 3. Se este mesmo volume de água de chuvas (3481,1 m 3 ) tivesse como destino o uso para fins não potáveis dos apartamentos, seria possível suprir 73,7% do consumo com descargas sanitárias, tanque e máquina de lavar roupas. No caso da opção de utilizar apenas a área de captação das coberturas dos blocos (1623 m 2 ), o que simplificaria a implantação do sistema, a economia de água tratada em relação ao consumo não potável poderia chegar a 42,4% (Tabela 6), e a redução do consumo geral de água tratada seria de 18,7%.

9 Mês Tabela 6. Percentual de economia de água tratada para fins não potáveis. Volume de água de chuva coletada (m³) Bloco 1 a 4 Bloco 5 e 6 Total Consumo médio mensal não potável de água tratada (m³) Bloco 1 a 4 Bloco 5 e 6 Total Percentual de redução (%) Bloco 1 a 4 Bloco 5 e 6 Jan 43,7 26,9 228,7 59,4 77,9 393,5 73,7 34,5 58,1 Fev 49,0 30, ,4 77,9 393,5 82,4 38,6 65,1 Mar 46,3 28,4 241,8 59,4 77,9 393,5 77,9 36,4 61,5 Abr 24,0 14,7 125,4 59,4 77,9 393,5 40,4 18,9 31,9 Mai 24,1 14,8 125,8 59,4 77,9 393,5 40,5 19,0 32,0 Jun 18,7 11,5 97,6 59,4 77,9 393,5 31,4 14,7 24,8 Jul 23,5 14,4 122,8 59,4 77,9 393,5 39,6 18,5 31,2 Ago 23,0 14,1 120,1 59,4 77,9 393,5 38,7 18,1 30,5 Set 31,5 19,3 164,6 59,4 77,9 393,5 53,0 24,8 41,8 Out 31,3 19,2 163,6 59,4 77,9 393,5 52,7 24,6 41,6 Nov 32,1 19,7 167,6 59,4 77,9 393,5 54,0 25,3 42,6 Dez 36,3 22,3 189,8 59,4 77,9 393,5 61,1 28,6 48,2 Anual 383,3 235,4 2003,8 712,7 935,4 4721,5 53,8 25,2 42,4 5.4 Estimativa do volume dos reservatórios No caso específico deste estudo, em nenhum mês ao longo do ano, o volume de água da chuva captado consegue atender totalmente a demanda de água para fins não potáveis (Tabela 6). Desta forma, realizando a verificação do volume do reservatório conforme o primeiro caso proposto no item 4.6, para maximizar o aproveitamento da água de chuva, teria-se como resultado um reservatório com capacidade de armazenar o maior volume mensal precipitado. A Figura 5 mostra o perfil do volume de água de chuva armazenado ao longo dos 12 meses do ano, para cada bloco. Através deste tipo de análise, para cada um dos blocos 1 a 4, seria necessário um reservatório de 49 m 3, e para os blocos 5 e 6, um reservatório de 31 m 3, cada. Embora tenha-se uma boa confiabilidade, este modo de dimensionamento não é apropriado, pois conduz a grandes reservatórios, os quais permanecem na maior parte do tempo com volume ocioso. Total Volume acumulado no reservátorio (blocos 1 a 4) Volume acumulado no reservátorio (blocos 5 e 6) Figura 5. Volume de água de chuva acumulado (caso 1) Na Figura 6, pode-se observar o volume que estaria sendo acumulado no reservatório ao longo de cada dia do ano, através da simulação do caso 2. Nota-se que o perfil deste caso segue a mesma tendência do caso 1, uma vez que os dados de precipitação e consumo são os mesmos, porém o volume do reservatório é otimizado. Os valores máximos acumulados são de 17 m 3 e 10 m 3, para os blocos 1 a 4 e para os blocos 5 e 6, respectivamente.

10 Volume acumulado no reservátorio (blocos 1 a 4) 21,0 18,0 15,0 9,0 3,0 Volume acumulado no reservátorio (blocos 5 e 6) 1 8,0 4,0 2,0 Figura 6. Volume de água de chuva acumulado (caso 2) Semelhante ao que ocorre no primeiro caso, na terceira alternativa o volume captado nunca ultrapassa o valor do consumo. Desta forma, para um máximo aproveitamento das chuvas, seria necessário um reservatório capaz de armazenar a maior precipitação diária. Isto conduz a volumes de reservatório de 2 m 3, para os blocos 1 ao 4, e 3 m 3, para os blocos 5 e 6. A Figura 7 apresenta o perfil dos volumes acumulados para este caso durante o ano. Volume acumulado no reservátorio (blocos 1 a 4) Volume acumulado no reservátorio (blocos 5 e 6) 21,0 18,0 15,0 9,0 3,0 1 8,0 4,0 2,0 Figura 7. Volume de água de chuva acumulado (caso 3) A variação do volume acumulado de água da chuva, simulada no quarto caso, é apresentada na Figura 8. Observa-se que o volume acumulado apresenta-se de forma mais irregular e atinge valores um pouco acima dos encontrados no caso 2. Nesta situação, o volume máximo acumulado foi de 21 m 3 para os blocos 1 a 4, e 11 m 3 para os blocos 5 e 6. Volume acumulado no reservátorio (blocos 1 a 4) Volume acumulado no reservátorio (blocos 5 e 6) 21,0 18,0 15,0 9,0 3,0 1 8,0 4,0 2,0 Figura 8. Volume de água de chuva acumulado (caso 4) Realizando uma simulação com valores de precipitação diária, a captação e o consumo ocorrem para um mesmo tempo t, possibilitando otimizar novamente o volume de reservatório. A Figura 9 mostra os volumes acumulados ao longo dos dias do ano para o quinto caso proposto. Observa-se que os valores máximos encontrados para os blocos 1 a 4, e para os blocos 5 e 6, foram de 13 m 3 e 8 m 3, respectivamente. Volume acumulado no reservátorio (blocos 1 a 4) Volume acumulado no reservátorio (blocos 5 e 6) 21,0 18,0 15,0 9,0 3,0 1 8,0 4,0 2,0 Figura 9. Volume de água de chuva acumulado (caso 5) A Tabela 7 apresenta um resumo dos valores de volume de reservatório encontrados para cada caso analisado, os quais atendem a necessidade de armazenamento durante todo o período do ano (100% de confiança), e também os valores de volume do reservatório que atenderiam a necessidade de armazenamento durante 95% dos dias do ano (em 5% dos dias do ano ocorrendo extravasamento).

11 Dados de precipitação DNM EPAGRI Dados de precipitação DNM EPAGRI Caso Tabela 7. Volumes estimados para os reservatórios Capacidade (m³) Reservatórios Blocos 1 a 4 100% de confiança 95% de confiança Redução no consumo não potável (%) N o de dias por ano com reservatório vazio Capacidade (m³) Redução no consumo não potável (%) N o de dias por ano com reservatório vazio 1 49,0 53, ,0 53, ,0 53, , ,0 53,8 0 2,0 53, ,0 55, ,0 50, ,0 55,4 15 8,0 50,5 15 Caso Capacidade (m³) Reservatórios Blocos 5 e 6 100% de confiança 95% de confiança Redução no consumo não potável (%) N o de dias por ano com reservatório vazio Capacidade (m³) Redução no consumo não potável (%) N o de dias por ano com reservatório vazio 1 31,0 25, , , ,0 23, ,0 25,2 0 3,0 25, ,0 25, ,0 23, ,0 25,9 13 3,0 23,7 13 Analisando os resultados da Tabela 7, é possível notar que a estimativa realizada no caso 1 conduz aos maiores volumes de reservatório, visto que o período de tempo (t), igual a um mês, é bastante longo, e não representa de modo real a ocorrência do consumo e da precipitação. Nos casos 2 e 4, foi utilizada uma estimativa onde se considera o consumo ocorrendo de maneira diária e as precipitações como sendo concentradas em média a cada 10 dias, o que proporcionou uma considerável redução dos volumes dos reservatórios. Para os casos 3 e 5, que propõem uma verificação diária, como já era esperado, encontrou-se os menores volumes necessários para armazenagem. É importante destacar, que supor a ocorrência das chuvas de maneira concentrada a cada dez dias também não representa exatamente a realidade, mas esta simplificação possibilitou bons resultados para a cidade de Florianópolis. Os volumes encontrados nestas simulações foram maiores que os encontrados nos casos 3 e 5, porém ainda viáveis construtivamente, o que representa uma maior garantia de armazenagem para proporcionar suprimento durante intervalos maiores de dias sem chuva. Embora a obtenção das médias de precipitação diária a partir de um período de 3 anos represente uma incerteza, devido à variabilidade dos índices pluviométricos diários ao longo dos anos, a simulação dos volumes acumulados através do caso 5 pode ser considerada a mais recomendada. No entanto, haveria maior confiabilidade na aplicação desta alternativa caso estivessem disponíveis séries históricas de precipitação diária para o local. O dimensionamento através do caso 2 pode ser uma alternativa para reduzir o volume dos reservatórios em locais em que existam apenas dados de precipitações médias mensais, porém deve-se analisar sempre o período de dias sem chuva que melhor represente a situação da região. Outra maneira de otimizar o volume dos reservatórios, reduzindo o tempo e o espaço ocioso, é o dimensionamento visando atender as necessidades de armazenamento para um determinado grau de confiabilidade, que atenda os volumes requeridos durante a maior parte do ano. Neste trabalho, um grau de confiabilidade de 95% proporcionou reduções de 29% a 63% nos volumes de reservatórios inicialmente estimados (100% de confiança), através dos casos 2, 4 e 5.

12 6. CONCLUSÕES O uso de água é função dos hábitos culturais e da educação da população. As análises de consumo e aproveitamento de água dependem em muito de indicadores de consumo per capita e usos finais. Existem poucas pesquisas no Brasil relacionadas a estes valores, sendo que os dados disponíveis são, normalmente, médias gerais que muitas vezes não representam a realidade local. Para edificações com grandes áreas de cobertura, a água de chuva apresenta uma boa relação entre volume captado e potencial de aproveitamento. A utilização da água pluvial para fins não potáveis é facilitada por não necessitar de tratamentos complexos de purificação. Neste trabalho, a análise de uso de água de chuva para fins não potáveis (descargas de vasos sanitários e lavação de roupas) no interior dos blocos, teve como finalidade a verificação do potencial existente de redução no consumo de água tratada. No caso específico da edificação em estudo, o volume de água da chuva com possibilidade de captação através dos telhados dos blocos poderia suprir 42,4% do consumo anual de água para fins não potáveis. Supondo a adoção dos volumes de reservatórios estimados no caso 5 (para 95% de confiança), contabilizando os 6 blocos, seriam desperdiçados 180,2 m 3 de água da chuva (eliminados pelo extravasor), e o índice geral de redução no consumo de água tratada para fins não potáveis na edificação seria de 38,6%. Um dos grandes obstáculos do aproveitamento da água da chuva está diretamente relacionado ao clima. A distribuição e o volume das chuvas durante o ano é muito importante para a armazenagem da água, influenciando na capacidade dos reservatórios. Estimar volume de reservatórios para água de chuva é um processo que apresenta incertezas, pois depende em muito da disponibilidade e confiabilidade dos dados de precipitação e consumo. Além disso, fatores como custo de construção e ocupação do terreno devem ser levados em consideração. A água de chuva é uma fonte de suprimento valiosa. A utilização deste recurso deveria sempre ser levada em consideração em projetos de edificações, uma vez que, de maneira geral, apresenta um bom potencial de aproveitamento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL. Normais Climatológicas ( ). Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Secretaria Nacional de Irrigação. Departamento Nacional de Meteorologia. Brasília BRASIL. O Estado das Águas no Brasil. Ministério do Meio Ambiente Disponível em < Acessado em agosto de DECA. Uso racional da água Disponível em < Acessado em agosto de DZIEGIELEWSKI, B.; OPITZ, E.M.; KIEFER, J.C.; BAUMANN, D.D.; WINER, M.; ILLINGWORTH, W.; MADDAUS, W.O.; MACY, P.; BOLAND, J.J.; CHESTNUTT, T.; NELSON, J.O. Evaluating Urban Water Conservation Programs: A Procedure's Manual. Denver, USA. American Water Works Association EPAGRI. Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina S.A. Planilha de dados de precipitação pluviométrica. Estação climatológica de São José/SC GELT, J. Home Use of Graywater, Rainwater Conserves Water - and May Save Money. Arizona Water Resources Research Center, College of Agriculture and Life Sciences, University of Arizona Disponível em < Acessado em agosto de GEO3. Global Environment Outlook 3 Past, present e future perspectives. UNEP United Nations Environmental Programme JENSEN, L. Possibilities of influencing water demand. 18 o International Water Supply Congress of Copenhagen, maio de Dinamarca: IWSA (International Water Supply Association) MACOMBER, P.S.H. Guidelines on Rainwater Catchment Systems for Hawaii. Department of Natural Resources and Environmental Management. College of Tropical Agriculture and Human Resource. University of Hawaii at Manoa Disponível em

13 < Acessado em agosto de MAYER, P.W.; DEOREO, W.B.; OPITZ, E.M.; KIEFER, J.C.; DAVIS, W.Y.; DZIEGIELEWSKI, B.; NELSON, J.O. Residential End Uses of Water. Research Foundation Report. American Waters Works Association McMAHON, T.A. Hydrologic design for water use. Chapter 27 in D.R. Maidment (Ed. in Chief), The McGraw-Hill Handbook of Hydrology (McGraw-Hill Publ. Co., N.Y.) pp MONTIBELLER, A.; SCHMIDT, R.W. Análise do potencial de economia de água tratada através da utilização de água pluvial em Santa Catarina. Trabalho de Conclusão de Curso. UFSC QASIM, S.R. Wastewater Treatment Plants. Lancaster, PA, EUA. Technomic Publishing, 726p SABESP - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo. Uso racional. Dados de consumo. Disponível em < Acessado em agosto de SNIS (2002). Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento. Diagnóstico dos serviços de água e esgotos Brasília: Secretaria Especial de Desenvolvimento Urbano da Presidência da República SEDU/PR: Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada IPEA, Fonte: < Acessado em agosto de TOMAZ, Plínio. Previsão de consumo de água Interfaces das instalações prediais de água e esgoto com os serviços públicos. Navegar Editora. São Paulo, TOMAZ, Plínio. Aproveitamento de água de chuva - Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. Navegar Editora. São Paulo, AGRADECIMENTOS Os autores agradecem aos órgãos nacionais de fomento à pesquisa (CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico; CAPES Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior ) pelo apoio prestado durante o período de desenvolvimento deste trabalho.