I APROVEITAMENTO DAS ÁGUAS ATMOSFÉRICAS

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1 I APROVEITAMENTO DAS ÁGUAS ATMOSFÉRICAS Beatriz Rodrigues de Barcelos (1) Aluna do 8º semestre do curso de Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Brasília (UCB). Estagiou no Programa de Iniciação Científica da UCB. Atualmente estagiária da e.labore assessoria estratégica em meio ambiente. Mauro Roberto Felizzato Engenheiro Química (UFU ), Mestre em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos (UnB ). Atualmente é Engenheiro de Processos da POEO Gerência de Operação Industrial Oeste da DP Diretoria de Produção e Comercialização da CAESB Companhia de Saneamento do Distrito Federal. Endereço (1) : CNB 01 lote 01 apartamento 203, Taguatinga DF. CEP: Telefone: Fax: Endereço eletrônico: beabarcelos@yahoo.com.br RESUMO O futuro da humanidade está gravemente comprometido devido à ameaça de escassez da água, o líquido mais precioso da Terra. Infelizmente, apenas 0,3% de todo volume de água existente na Terra representa a quantidade de água doce disponível. E essa pequena parcela está ameaçada pela degradação das nascentes e áreas de recarga dos aqüíferos, pelo lançamento de esgotos, pelos desperdícios, etc. A água está disponível na natureza, mas captar, tratar e distribuir água potável em quantidade e qualidade para a população não é das tarefas mais fáceis. Além disso, a disponibilidade de água estimula seu uso excessivo para irrigação de gramados e jardins, lavagem de automóveis e em muitas outras atividades domésticas e industriais, que não requerem os padrões de potabilidade. Outro fator preocupante é a ocorrência de enchentes que destroem, matam e disseminam enfermidades (risco de saúde pública) e que envolvem obras grandiosas e muito caras para o governo. Este projeto tem como proposta apresentar uma alternativa barata e eficaz para reduzir ou evitar esses problemas: captar a água da chuva, armazena-la e usa-la em atividades que não requerem água potável, além disso, verificar a capacidade de armazenamento das águas pluviais e verificar a qualidade. O uso da água pluvial alivia a exploração dos aqüíferos já bastante comprometidos com o extrativismo desordenado e a extinção das áreas de recarga devido à impermeabilização do solo pela urbanização. Por conseqüência, o volume de água armazenado alivia as galerias pluviais, permitindo o escoamento rápido da água não captada e assim prevenindo as enchentes e os transtornos por elas causados. Como a qualidade dá água coletada é excelente para fins não potáveis e a quantidade de coleta é suficiente para utilização durante alguns meses da seca, a técnica torna-se viável. PALAVRAS-CHAVE: Dimensionamento de Coletor, Coleta e Armazenamento das Águas Pluviais, Qualidade das Águas Atmosféricas, Utilização da Água da Chuva. INTRODUÇÃO Considerando que os recursos hídricos acessíveis ao consumo humano direto constituem em fração mínima do capital hidrológico, observa-se ainda a cada dia que a água, em escala mundial, é um recurso cada vez mais escasso, seja pelo crescimento da população e de atividades econômicas, com aumento da demanda, seja pela redução da oferta, esta condicionada especialmente pela poluição dos mananciais (BERNARDI, 2003). O intenso uso e exploração dos recursos hídricos, já limitados, nas atividades de produção e consumo estão degradando-os, revelando assim premente a necessidade de reduzir a poluição hídrica, buscar alternativas viáveis de aumento da oferta de água e definir melhor alocação de recursos (BERNARDI, 2003). Percebe-se que a falta de água é um dos graves problemas mundiais que pode afetar a sobrevivência dos seres humanos devido ao uso desordenado, o desperdício, a poluição hídrica e o crescimento da demanda que são fatores que contribuem para intensificar a escassez de água no planeta. Em decorrência dessas tendências, uma alternativa é o aproveitamento da água da chuva para diversos fins que, além disso, com o seu armazenamento auxiliará no controle de enchentes urbanas causadas pela impermeabilização completa do solo com concreto, restabelecimento da circulação de água na região com infiltrações controladas sobre o solo, controle de proliferação de doenças de veiculação hídrica e diminuição de erosões. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Melhorias ambientais podem ser conseguidas com o uso das águas pluviais coletadas nos telhados e infiltradas no solo. Seriam controladas as enchentes urbanas porque não seriam lançadas águas pluviais de uma só vez nas galerias. Ao mesmo tempo, o excesso das águas residuárias não seria mais lançadas nos rios e mares através da rede de drenagem e das estações de bombeamento dos esgotos sanitários, resultando numa proteção ambiental aos rios e mares, respectivamente (FENDRICH & OLIYNIK, 2002). As águas pluviais representam um recurso natural muito importante. Pessoas que moram em lugares sem água, fontes e poços, podem coletar e purificar as águas pluviais para beber. Seria desejável que as águas pluviais urbanas fossem potáveis, mas a poluição do ar contribui para que isso não ocorra. Nas áreas urbanas, as águas pluviais são contaminadas pela poluição atmosférica. O aproveitamento das águas pluviais é uma alternativa antiga que retorna nos dias atuais devido à escassez de água potável que atualmente enfrenta-se. Esta água pode ser aproveitada para uso doméstico, industrial e agrícola, entre outros, estando em franco crescimento. O primeiro passo é armazenar água de chuva mediante sistema de captação, utilizando calhas nos telhados, levando-a para um filtro para retirada de impurezas maiores como galhos e folhas, em seguida é levada a um reservatório. Sabe-se que em alguns países já há um grande número de residências e empresas que promovem a utilização das águas pluviais. Algumas vantagens da utilização das águas pluviais são a economia do usuário, diminuição de enchentes e diminuição da escassez. E suas principais utilizações são: serviços de empresas em geral, irrigação de jardins e hortas, uso no vaso sanitário e lavagem de veículos e/ ou máquinas agrícolas O trabalho tem por objetivo o dimensionamento de coletor de águas pluviais para fins não potáveis, mensurar a vazão coletada versus a quantidade precipitada de chuva e verificar a qualidade das águas atmosféricas. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho foi dividido em três etapas distintas descritas a seguir: PRIMEIRA ETAPA: DIMENSIONAMENTO DE COLETOR A tecnologia utilizada para dimensionar o sistema de utilização das águas pluviais integrou as seguintes técnicas: Coleta das águas pluviais do telhado através de calha; implantação de mini-reservatório com grelha; filtro de areia; armazenamento das águas pluviais no reservatório. A coleta das águas pluviais é feita diretamente nos telhados, sendo as calhas direcionadas para o minireservatório. Folhas, sujeiras ou areias dos ralos das calhas podem poluir a água, além de diminuir, ou obstruir totalmente a passagem de água no condutor vertical. Por isso, para evitar que tais materiais sejam levados para dentro das tubulações e do reservatório de armazenamento junto com as águas pluviais foram utilizados mecanismos como a grelha e o filtro de areia. A grelha foi instalada na entrada do mini-reservatório que será seguido do filtro de areia que auxiliará na melhora da qualidade da água. O excesso das águas pluviais provocados pelas chuvas intensas é liberado através do mini-reservatório para o solo para recarregarem os aqüíferos subterrâneos. RESULTADOS DA PRIMEIRA ETAPA O sistema de captação de água atmosférica da Estação Piloto possui os seguintes componentes: - Área de captação: telhado de fibrocimento (já existente na ETE), possuindo como característica durabilidade, impermeabilidade, baixo índice de expansão e leveza. A inclinação é de aproximadamente 8,5%, cerca de 5º. E suas dimensões são 7,80m de largura e 11,50m de comprimento, constituindo uma área total de 89,70m2. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 - Calha: reaproveitou-se um cano de PVC, devido ao custo elevado de uma calha, (Poli Cloreto de Vinila) de grande dimensão, o qual foi cortado ao meio, no entanto poderia ter sido seccionado até no máximo dois terços desse diâmetro. Com isso o PVC atende as exigências de escoamento, possui o coeficiente de rugosidade de Manning de n = 0,011. O referido material é resistente à corrosão, tem longa durabilidade, textura lisa, leve e rígido. A calha possui 11,70m de comprimento, aproximadamente 20 cm maior que o telhado. Seu diâmetro é de 20,00cm com espessura de 0,75cm e uma inclinação de 0,5%, cerca de 0,3º. - Mini Reservatório com grelha (Reservatório 1): para o reservatório 1 foi reaproveitado um tipo de tonel de um chafariz da CAESB. O material do reservatório é ferro e apresenta 1,20m de diâmetro e é dotado de: - Uma tela moeda (5 mm) com a finalidade de reter galhos e folhas; - Um extravasador, para uma possível necessidade de retirada de água; - Condutores: são conectados por joelhos também de PVC. Este mini-reservatório poderia ser dispensado, pois a água coletada poderia ser conduzida diretamente para o filtro ou mesmo para o reservatório final, contudo, optou-se pela sua utilização com o intuito de aumentar a energia hidráulica, uma vez que haverá um aumento da velocidade da água que chegará ao filtro; possibilitando assim, uma maior eficiência deste. E Além disso, a partir dele é possível as folhas e sementes dos eucaliptos presentes no local. - Filtro: o filtro também é de material reciclado da CAESB, tipo tonel de ferro. Possui um comprimento de 3,66m e diâmetro de 1,33m. Em seu interior, está disposto areia e brita que tem como finalidade reter as impurezas. Dotado de uma tubulação sob as camadas de areia e brita, que possui orifícios. Essa tubulação conduz a água filtrada até o reservatório 2. A granulometria da areia do filtro varia de 2 a 4,8 cm. Diante dos usos não potáveis aos quais se destinam essa água aproveitada, não se faz obrigatório o uso desse filtro, uma vez que não exigem um alto padrão de qualidade da água. No entanto, optou-se por sua utilização, pois há interesses em estudos posteriores que possam levar em consideração a qualidade da água captada. - Reservatório de Medição (Reservatório 2): feito em cimento (material também da CAESB). Possui 2,20m de altura, 2,60 de lado da base superior e 1,10 de lado da base inferior, sendo as bases eqüiláteras, num volume de 7,94m³. No fundo do reservatório existe uma bomba responsável por conduzir a água captada para o reservatório final. Esse reservatório tem como finalidade, quantificar a água atmosférica captada nesse sistema. - Reservatório Final: Também de material reciclado da CAESB, tipo tonel de ferro. Seu comprimento é de 12,15m e seu diâmetro é de 1,33m, com volume total de 16,88m³. O reservatório final tem como finalidade armazenar a água captada para utilização posterior não potável. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Figura 1: Vista de cima da Estação Piloto e medidas (sem escala) SEGUNDA ETAPA: VAZÃO COLETADA VERSUS CHUVA PRECIPITADA Para verificar a vazão coletada versus a quantidade de chuva precipitada será utilizado o método Rippl que exemplifica quanto de água é coletada de acordo com o tamanho do telhado utilizado. Não é toda a água que se consegue coletar. Parte da precipitação que não se aproveita varia de 0,762 mm a 2,54 mm (TOMAZ, 2003). Para verificar a quantidade de água possível de ser armazenada utilizar-se-á o método Rippl. Este método permite estipular a quantidade de chuva armazenada a partir na chuva precipitada e a área de captação. A medição da quantidade coletada foi realizada no reservatório de medição em 4 (quatro) dias distintos no período chuvoso de 200/2005. A quantidade precipitada será obtida a partir da estação metereológica do local. RESULTADOS DA SEGUNDA ETAPA Com os resultados das 4 (quatro) medições realizadas são apresentados na tabela a seguir os valores reais acumulados e os valores da chuva acumulada a partir do método Rippl. Dia Chuva (mm) Área de Captação (m2) Chuva Acumulada (m3) Chuva real acumulada (m3) 01/02/05-02/02/05 78,99 89,7 5,67 5,57 17/02/2005-8/02/05 62,47 89,7 4,48 4,36 25/02/2005-8/02/05 24,36 89,7 1,75 1,62 28/02/05-01/03/05 47,53 89,7 3,41 3,35 Tabela 2: Quantidade de chuva acumulada calculada e real Percebe-se que com o método é possível prever a quantidade de água da chuva que poderá ser acumulada e com isso estipular em que atividade poderá ser utilizada e por quanto tempo durará. A partir dos dados obtidos na estação metereológica verificou-se que no período chuvoso de 2004/2005 choveu 1026 mm. A partir do método Rippl verifica-se que com esse valor e com a área de captação de 89,7 m 2 era possível armazenar cerca de 73,63 m 3 de água atmosférica. De acordo com Tomaz (1999) o valor ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 necessário para abastecer uma família unifamiliar composta por 4 pessoas em atividades como descarga na bacia sanitária, lavagem de roupas e lavagem de carros e varandas, durante o período de 4 meses é de 45 m 3. Portanto verifica-se que é possível armazenar a chuva desejada para abastecer a família no período deseja. Deve-se levar em consideração que água armazenada pode ser ainda maior, visto que o telhado utilizado para os cálculos é menor do que o geralmente utilizado em casas. TERCEIRA ETAPA: QUALIFICAÇÃO DAS ÁGUAS ATMOSFÉRICAS A qualificação da água da chuva será realizada antes e após a filtragem para desta forma verificar a real qualidade das águas pluviais e a eficiência do filtro de areia utilizado. Serão utilizado os seguintes parâmetros: ph, Coliformes Totais e Fecais, Turbidez, DBO, Sólidos Suspensos Totais, Sólidos Dissolvidos Totais e Alcalinidade. Realizaram-se 7 (sete) análises durante o período chuvoso de Brasília no ano de 2004/2005. RESULTADOS DA TERCEIRA ETAPA Com os resultados das 7 (sete) análises realizadas alguns foram descartados devido a erros experimentais e/ou erro de coleta. A seguir são apresentados os valores mínimos e máximos encontrados na água da chuva bruta e tratada. Parâmetros/Pontos Água Bruta Água Tratada Alcalinidade (mg/l de CaCO 3 ) ph 6,2-6,7 6,7-9,8 Cor (u/h) Turbidez(U.T) 1,9-9,68 1,2-4,36 Sólidos Dissolvidos Totais (mg/l) 32,7-54,3 32,5-50,9 Condutividade (ms/cm) 65,4-108, ,7 Sólidos Suspensos(mg/l) 1,0-66,0 0-2,4 Sólidos Totais(mg/l) DBO(mg/l) 12,0-28,0 4,0-20,0 Coliforme Fecal (NMP/100ml) ,5-43,1 Tabela 1: Variação da concentração da água da chuva bruta e tratada Percebe-se que a água da chuva bruta é levemente ácida, e ao passar pelo filtro de areia torna-se mais alcalina. A condutividade também é maior na entrada do que na saída, isso devido à antes do filtro haverem mais sólidos na água. A água antes do filtro apresenta certa quantidade de Cor, Turbidez, Sólidos Dissolvidos Totais, Sólidos Suspensos, Sólidos Totais, DBO e Coliformes Fecais, e ao passar pelo filtro há remoção de 37%, 52%, 95%, 42%, 36% e 86% respectivamente, demonstrando assim que há uma melhora na qualidade da água. A maior quantidade de substância na água antes da passagem no filtro é devido no local haverem muitos eucaliptos o que interfere na qualidade da água, por isso optou-se na implantação do filtro para dessa forma melhorar a qualidade da água armazenada. Os Coliformes Fecais encontrados na água é devido à presença no local de pássaros que defecam sobre os telhados contaminando a água. Com o uso do filtro foi possível remover consideravelmente a concentração de Coliformes Fecais, porém não chegando a níveis de potabilidade, por esse fato a água só pode ser usado para fins não potáveis, como descarga de banheiro, lavagem de roupas, lavagem de carros e varandas. De acordo com Tomaz (2003), a água de chuva no ponto de uso deve apresentar ph entre 5,8 e 8,6; Coliformes Fecais <1000/100 ml e Sólidos Suspensos (SS) < 30 mg/l. Com esses valores percebe-se que a água analisada tem valores dentro dos estabelecidos, até mesmo a água bruta. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 CONCLUSÕES À medida que as cidades vão crescendo, cresce também a necessidade de ampliar os sistemas de captação, tratamento e distribuição de água. Mas se é possível aumentar a capacidade de captação ou de tratamento de uma estação, construir novas redes de distribuição, criar novos reservatórios, etc, ainda que haja verba para tudo isso, os projetos estarão sempre limitados à capacidade dos mananciais. Com o aumento da população, aumenta também a necessidade de buscar alternativas para os problemas de abastecimento de água. A cada dia a água vem de lugares mais distantes, aumentando custos e riscos de racionamento. A população apesar de ser a mais prejudicada coma falta de água é também quem mais desperdiça esse valioso recurso. A educação ambiental pode ajudar a reduzir desperdícios, mas a necessidade de consumo impede que água tratada seja descartada ainda que em quantidade mínima. Tão importante quanto distribuir a água,é permitir que possa ser facilmente captada, armazenada e disposta par ao uso sem a necessidade de tratamento mais complexos. É necessário buscar outras alternativas para melhorar os sistemas de drenagem. A resposta para esses problemas está na captação pluvial para fins não potáveis. - Um sistema simples que pode ser usado em qualquer residência, prédio, indústrias, estabelecimentos comerciais, entre outros, construções no campo ou na cidade. - É o sistema de captação mais barato, em que o pequeno investimento inicial é recuperado rapidamente com a economia proveniente das contas mais baratas (a água da chuva não passa pelo hidrômetro), a dispensa de carros-pipa, etc. - Um sistema ecologicamente correto, pois não gera nenhum impacto ambiental relevante. A água captada é naturalmente devolvida ao ciclo à medida que as reservas forem consumidas. - A água da chuva utilizada em atividades que não requerem os padrões de potabilidade, alivia as estações de tratamento de água que poderão disponibilizar o volume economizado para outros consumidores. E verificouse que a água armazenada tem a qualidade ideal para ser utilizada em atividades para fins não potáveis mesmo sem passar por uma filtragem simples, e quando é filtrada sua qualidade é melhorada. - O volume armazenado é o volume retirado das galerias pluviais na hora da chuva, sem a sobrecarga estará afastado o risco de enchentes. Sem a ameaça das enchentes, os seguros ficarão mais baratos, as cidades oferecerão mais segurança além de aliviar o trabalho das equipes de socorro como a defesa civil e os bombeiros. Patrimônios estarão a salvo das cheias e estará sendo preservado algo ainda mais valioso e ao qual não se atribui valor econômico: vidas. E além disso o volume armazenada pode abastecer uma família unifamiliar composta por 4 pessoas em atividades não potáveis durante o período de 4 meses. Conhecidas às vantagens da captação pluvial, o próximo passo é torná-la uma realidade. Não em uma ou outra construção, mas num número cada vez maior. Quanto mais água de chuva for captada, menos água potável será consumida disponibilizando-a para outros consumidores. A água captada na hora da chuva não alagará ruas e casas, não prejudicará o trânsito nem vai proliferar doenças. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BERNARDI, C.C. Reúso de água para irrigação. Brasília, DF: ISEA-FGV/Ecobusiness School, p. 2. FENDRICH, Roberto & OLIYNIK, Rogério. Manual de Utilização das Águas Pluviais. Curitiba PR: Livraria do Chain Editora, p. 3. MANCUSO, P.C.S. e SANTOS, H.F. Reuso da Água. Barueri, SP: Manole, Volume REYNOLDS, TOM D. Unit Operations and processes in environmental engineering. Boston, MA: PWS Publishin Company, p 5. TOMAZ, P. Previsão de consumo de água. São Paulo: Navegar Editora, p. 6. TOMAZ, P. Economia de água. 2ª ed. São Paulo: Navegar Editora, p. 7. TOMAZ, P. Aproveitamento de Água de Chuva. São Paulo, SP: Navegar Editora, p. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6