GESTÃO RACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS ATRAVÉS DO SISTEMA DE REÚSO DE ÁGUAS CINZA E APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS EM CONDOMÍNIO RESIDENCIAL

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1 GESTÃO RACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS ATRAVÉS DO SISTEMA DE REÚSO DE ÁGUAS CINZA E APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS EM CONDOMÍNIO RESIDENCIAL Daniel Ikeno 1 ; Liliane Cochmanski 2 ; Mario Torquato 3 ; Ricardo Conrado 4 ; Celimar Azambuja Teixeira 5 & André Nagalli 6 Resumo A eminente crise hídrica no Brasil e no mundo urge por soluções alternativas para racionalizar o consumo de água. Considerando consumidores domésticos, hoje já temos disponíveis soluções tecnicamente viáveis, de baixo custo e economicamente vantajosas para diminuir consideravelmente o consumo de água potável e também o volume de rejeitos, que teriam de ser tratados para serem descartados nos mananciais. Assim, este trabalho busca discutir o potencial da adoção de medidas simples em busca da gestão racional das águas a partir de um projeto de implantação de um sistema de reaproveitamento de águas cinza e também de utilização de águas pluviais em um condomínio residencial no município de Curitiba, PR. Palavras-Chave Aproveitamento de Águas Pluviais; Reúso de Águas Cinza; Gestão Hídrica. WATER MANAGEMENT THROUGH THE GREYWATER REUSE AND RAINWATER UTILIZATION IN CONDOMINIUM RESIDENTIAL Abstract The imminent water crisis in Brazil and the world is pressing for alternative solutions to rationalize water consumption. Considering domestic consumers, we have technical solutions, inexpensive and economically advantageous to reduce consumption of drinking water and also the volume of waste that would have to be treated to be discarded in water bodies. This work aims to discuss the adoption of simple measures for the rational management of water for reuse project to establish gray water as well as use of rainwater in a residential condominium in Curitiba, PR. Keywords Use of rainwater; wastewater reuse; water management. 1. INTRODUÇÃO A água é essencial à vida no planeta. No entanto, apenas 2,5% do volume total é água doce, sendo que ainda uma pequena parte desta está disponível em reservatórios superficiais ou confinados, condicionando o ser humano a aceitar os ciclos hidrológicos e/ou aplicar tecnologias para tratamento de efluentes. Considerando uma possível crise de abastecimento de água doce, a Organização das Nações Unidas (ONU), se mobiliza em promover encontros para o debate de Fóruns Mundiais da Água em quatro ocasiões, sendo a última no ano de 2012 em Marselha. Advertindo as representações a respeito das mudanças climáticas e do crescimento demográfico, resultando em pressões nos recursos naturais, dentre eles a água Pós-graduando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UTFPR-Campus Curitiba PR, dan.ikeno86@gmail.com 2 Pós-graduando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UTFPR-Campus Curitiba PR, : arquiteturabaseforte@gmail.com. 3 Pós-graduando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UTFPR-Campus Curitiba PR, : conradoricardo@hotmail.com 4 Pós-graduando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UTFPR-Campus Curitiba PR, : mariotorquato@hotmail.com * 5 Docente do do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UTFPR-Campus Curitiba PR, : celimar@utfpr.edu.br 6 Docente do do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UTFPR-Campus Curitiba PR, : nagalliutfpr@gmail.com XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 Existem diversas maneiras de maximizar o uso da água em residências, sendo uma delas o aproveitamento das águas pluviais. Para o estimulo desta prática, o amparo legal surgiria como alicerce a atitudes sustentáveis. Em Curitiba-PR foi criada a Lei N , Programa de Conservação e Uso Racional de Águas nas Edificações (PURAE), com o objetivo de estabelecer medidas de conservação, uso racional e utilização de fontes alternativas para captação de água nas edificações. Além disso, a norma técnica NBR /07, norteia a concepção e aproveitamento de águas de chuvas oriundas de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Outra prática conservacionista de recursos hídricos é o reúso de águas cinza, que se dá de forma direta ou indireta, dependendo dos fins a que se deseja, a partir da maneira que ela tenha sido utilizada anteriormente e a tecnologia desenvolvida para tratá-la, seja em maior ou menor grau. Sua reciclagem pode ser destinada a uso industrial, agrícola, manutenção de vazões de cursos d água, abastecimento de lagoas e uso doméstico (MANCUSO & SANTOS, 2002). O uso em estabelecimento doméstico pode ser utilizado na irrigação de áreas ajardinadas, reserva contra incêndio, controle de poeira, sistema decorativos aquáticos (chafarizes, espelhos e quedas d água), descarga sanitária e lavagem de veículos (HESPANHOL, 2002). Esta pesquisa propõe o estudo de um projeto de instalação de sistema de coleta, armazenamento e uso de águas pluviais e também de reúso de águas cinza águas descartadas de lavatórios e chuveiros em um condomínio residencial no município de Curitiba-PR. 2. METODOLOGIA A área de estudo localiza-se em Curitiba-PR (Figura 1), um condomínio residencial de 4 blocos, totalizando 64 apartamentos e 256 pessoas, construído em alvenaria e com cobertura de telha cerâmica. A área totaliza em 6.050,00 m2, sendo 3.344,47 m2 de construção (22,63% de ocupação), com área permeável (jardins) de 3.459,91 m2, área impermeável (calçadas) 349,45 m2, área de telhado por bloco de 163,70 m2. Figura 1: Fachada do condomínio Fonte: Google Maps (2014) Neste condomínio não foi previsto qualquer sistema de aproveitamento e racionalização do uso de águas. Para a realização deste estudo foram utilizadas as normas: NBR /07, NBR 5.626/98, NBR /89, NBR /92, NBR /92, NBR /94 e NBR /97. Demanda das águas no condomínio Para o estudo das demandas das águas no condomínio, considerou-se o consumo por usos, conforme a metodologia de Aguiar (2008); (2) May (2004); (3) Adaptado de May (2004). Dimensionamento do reservatório de águas pluviais XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 O dimensionamento do reservatório, para aproveitamento de água pluvial se deu a partir do método proposto na NBR /07. Os valores são calculados utilizando-se como base o ano médio da série histórica de médias mensais de precipitação em Curitiba, nos anos de 1982 a 2007, tendo em vista ainda diversos fatores pertinentes a cada método, como demanda mensal do condomínio, área de captação, coeficiente de escoamento superficial, perdas por evaporação, quantidade de unidades habitacionais e números de quartos presentes por unidade. Dimensionamento do sistema de tratamento de águas cinza O tratamento passará por filtro anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente, seguido por filtração de areia e desinfecção. Segundo a norma da ABNT NBR /97, após o tratamento a água pode ser aplicada em lavagem de pisos, calçadas e irrigação dos jardins, manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes. Além disso, a norma dispõe a respeito de tanques sépticos unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos (projeto, construção e operação). 3. RESULTADOS Demanda de consumo O volume da demanda de água foi calculado de acordo com a Tabela 1, apresentada a seguir: Tabela 1 Consumos médios adotados para cálculos de demandas Uso Consumo Quantidade Descarga da bacia sanitária (1) 29,26 litros / hab. dia 256,00 hab Chuveiro (1) 93,45 litros / hab. dia 256,00 hab Pia do banheiro (1) 15,73 litros / hab. dia 256,00 hab Máquina de lavar roupas (1) 12,32 litros / hab. dia 256,00 hab Tanque (1) 14,92 litros / hab. dia 256,00 hab Pia da cozinha (1) 45,06 litros / hab. dia 256,00 hab Lavagem de carros (2) 150,00 litros / carro 2,13 carros/dia Lavagem de pisos (2) 2,00 litros / m². dia 349,45 m² Rega de jardins (2) 0,50 litros / m². dia 3459,91 m² Fontes: (1) Aguiar (2008); (2) May (2004); (3) Adaptado de May (2004) Os valores apresentados por Aguiar (2008), para equipamentos hidráulicos utilizados dentro dos apartamentos, foram baseados em estudo de edifício residencial na cidade de Curitiba-PR, os quais representam melhor a realidade da cidade em que se encontra o condomínio em questão. Determinação da origem e destino das águas A partir de simulações, baseadas em métodos da NBR /07, bem como nas possibilidades de reutilização de águas cinza tratadas no condomínio, determinou-se que as origens e destinos para as águas, se dariam conforme demonstrado nas Tabelas 2 e 3. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 Tabela 2 - Origem das águas por uso Origem / demanda da água utilizada Uso Porcentagem atendida (%) Volume (litros / dia) Reúso Pluvial Potável Reúso Pluvial Potável Descarga da bacia sanitária 100% 0% 0% 7490,56 0,00 0,00 Chuveiro 0% 0% 100% 0,00 0, ,20 Pia do banheiro 0% 0% 100% 0,00 0, ,88 Máquina de lavar roupas 0% 0% 100% 0,00 0, ,92 Tanque 0% 0% 100% 0,00 0, ,52 Pia da cozinha 0% 0% 100% 0,00 0, ,36 Lavagem de carros 0% 100% 0% 0,00 320,00 0,00 Lavagem de pisos 100% 0% 0% 698,90 0,00 0,00 Rega de jardins 0% 100% 0% 0, ,96 0,00 Totais 8189, , ,88 Tabela 3 - Destino das águas por uso Destino da água utilizada Uso Porcentagem (%) Volume (litros / dia) Reúso Efluente Reúso Efluente Descarga da bacia sanitária 0% 100% 0, ,56 Chuveiro 100% 0% 23923,20 0,00 Pia do banheiro 100% 0% 4026,88 0,00 Máquina de lavar roupas 0% 100% 0, ,92 Tanque 0% 100% 0, ,52 Pia da cozinha 0% 100% 0, ,36 Lavagem de carros 0% 100% 0,00 320,00 Lavagem de pisos 0% 100% 0,00 698,90 Rega de jardins 0% 100% 0, ,96 Totais 27950, ,22 De acordo com o volume de águas descartadas no condomínio, decidiu-se que as descargas sanitárias e torneiras de lavagem de pisos seriam atendidas pelo reúso de águas cinza tratadas, provenientes de chuveiros e pias de banheiros. A água pluvial, captada nas coberturas dos quatro blocos de apartamentos, será utilizada, após passar pelo sistema de filtragem, para a lavagem de carros e rega de jardins. Reúso de águas pluviais Os valores propostos para o reservatório por cada método na NBR /07 e pelo Decreto nº 293/06 da Prefeitura Municipal de Curitiba-PR estão na Tabela 4. Tabela 4 Diferentes dimensionamentos calculados para o reservatório de águas pluviais Volume do Confiança no Eficiência do Método reservatório sistema (%) sistema (%) (m³) Método de Rippl 106, XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Método da Simulação 40,00 58,33 88,75 Método Prático 40,00 100,00 90,20 Australiano Método Azevedo Neto 40, Método Prático Alemão 44, Método Prático Inglês 48, Método NBR , Decreto Nº293/ , Fontes: Cálculos a partir da ABNT NBR /07 e Decreto nº 293/06 Adotou-se o valor de 40m³ para o reservatório de águas pluviais, visto que o valor se encontra próximo ao que indicam os métodos citados, bem como apresenta eficiência próxima a 90%, ou seja, apenas 10% da água pluvial seria extravasada do reservatório. Para se aumentar a eficiência do reservatório além do valor citado, este começa a ganhar dimensões inviáveis, o que torna onerosa a sua construção. Optou-se por dividir o reservatório em duas partes, sendo uma enterrada de 25m³ e outra elevada em um reservatório tipo taça com volume de 15m³, como pode ser visto na implantação no anexo 1 e no corte esquemático do anexo 3 (Figura 2). Na chegada da água ao reservatório inferior foi previsto um filtro para águas pluviais, que após filtradas são direcionadas para a câmara do reservatório e bombeadas para o reservatório superior por meio de um conjunto de bombas. Assim, a água adquire pressão suficiente para o uso em lavagem de carros e rega de jardins. Caso o reservatório não seja suficiente para armazenar toda a água coletada, a água extravasará para a galeria de águas pluviais e será direcionada ao reservatório de contenção de cheias. Caso falte água pluvial, o reservatório será suprido por água potável. Figura 2: Planta e corte da cisterna de águas pluviais Reúso de águas cinza Os reatores anaeróbios serão construídos em concreto armado, sendo uma unidade para atender os quatro blocos. Condições necessárias: atividade residencial com número de habitantes igual a 256 (duzentos e cinquenta e seis). XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 As dimensões a serem utilizadas para o filtro anaeróbio de forma cilíndrica será de volume útil (V) = 6,144 m 3 ; de acordo com a NBR 13969/97, o volume útil mínimo é de 1000 litros, logo o volume útil encontrado satisfaz a especificação da norma. A alimentação do reator é dada por uma abertura na parte superior com 0,8 m de diâmetro, e introduzida ao filtro na parte inferior por tubos de 20 cm de diâmetro com distância de 0,2 m de cada um. A coleta de saída é dada por canaletas sendo disposta perpendicular ao filtro. O filtro possui um dispositivo que permite a drenagem por fluxo no sentido descendente com declividade de 1% em direção ao poço de drenagem. O material filtrante será a brita nº 4, com as dimensões uniformes, para evitar a obstrução precoce do filtro. A cobertura do filtro é confeccionada de concreto, para não haver acesso de pessoas, animais, carros ou problemas com odor, a tampa de inspeção fica localizada em cima do tubo-guia para drenagem. A manutenção do sistema deverá ser realizada quando for observada obstrução do leito filtrante, sendo o procedimento padrão para a limpeza do filtro deverá ser utilizada uma bomba de recalque, introduzindo-se mangote de sucção pelo tubo guia, caso esse passo seja ineficaz para a retirada do lodo, deve ser lançada água sobre a superfície do leito filtrante, drenando-a novamente, não devendo ser feita a lavagem completa do filtro, pois retardaria a partida da operação após a limpeza. A disposição final dos despejos resultantes da limpeza do filtro ficará condicionada a uma empresa terceirizada que prestará assistência técnica. Por fim, o filtro deverá conter informações externas, conforme norma estabelecida, com a data de fabricação, nome do fabricante, conformidade com esta norma, volume útil total e o número de contribuintes admissíveis. Após a saída do efluente do filtro anaeróbio, este será condicionado a uma caixa de passagem com pastilhas de cloro, e o efluente deve permanecer em contato por no mínimo 30 minutos, promovendo a desinfecção. Tendo-se em vista a necessidade de tratamento diário de 8.189,46 litros de águas cinza, adotou-se um único reservatório para águas cinza não tratadas com o volume de 10m³, o qual conta com um extravasor para a rede de esgoto caso o reservatório não seja suficiente para armazenar toda a água cinza coletada. Após, passagem pelo tratamento com filtro anaeróbio, o esgoto cinza tratado será armazenado para uso em um reservatório inferior de 6m³ e bombeado para outros quatro reservatórios com 1m³ cada, os quais estão localizados no barrilete de cada um dos blocos residenciais. Caso ocorra falta de esgoto cinza tratado, os reservatórios superiores serão atendidos por água potável proveniente das caixas d água dos blocos. Balanço hídrico A partir da relação entre as origens e destinos é possível criar um balanço hídrico para o condomínio, conforme demonstrado na Tabela 5. Em relação às águas cinza, tratando-se em torno de 30% do total gerado em chuveiros e pias dos banheiros, é possível atender a demanda de todas as bacias sanitárias. Nota-se, que a demanda total diária do condomínio ao se somar águas cinza, água pluvial e água potável é de ,30 litros. Ao reutilizar 8.189,46 litros de águas cinza, e aproveitar 2.049,96 litros de água pluvial, temse uma economia de ,42 litros de água potável por dia, o que representa uma redução de 18% no consumo. Tabela 5 Balanço hídrico das águas do condomínio Entrada Demanda Saldo Tipo de água (litros / dia) (litros / dia) (litros / dia) Reúso (tratamento águas cinza) 27950, , ,62 XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 Água pluvial variável 2049,96 - Água potável 46458, ,88 0,00 Efluente final ,22-5. CONCLUSÕES Como pôde ser visto no desenvolvimento da pesquisa, os sistemas de aproveitamento de água das chuvas e reúso de águas cinza reduziriam significativamente o consumo de água potável pelo condomínio e ainda reduziria o volume de rejeitos descartados nas redes de esgoto. Além disso, o custo para implementação do sistema seria compensado ao longo do tempo, através da redução do consumo mensal da conta de água e esgoto. Combinado a práticas conservacionistas, como a redução de perdas hidráulicas, a substituição de equipamentos por modelos mais econômicos, a medição individualizada e conscientização dos usuários, os sistemas de aproveitamento de águas pluviais e reúso de águas cinza apresentariam grande potencial na busca pelo consumo racional dos recursos hídricos (indispensáveis). Com base no sistema projetado, observa-se uma redução na economia de ,42 litros de água potável por dia, isso representa uma redução de 18% em seu consumo final. Além da economia mensal, que os proprietários terão com a conta de água, tem-se a redução no esgoto descartado no meio ambiente que será menor devido ao fato do tratamento realizado nas águas cinza. Dessa forma, todos ganham. REFERÊNCIAS AGUIAR, Cláudio de A. Aplicação de programa de conservação de água em edifícios residenciais f. Dissertação (Mestrado em Construção Civil) Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR : Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público. Rio de Janeiro, NBR : Projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, NBR : Projeto de reservatório de distribuição de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, NBR 5.626: Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, NBR : Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, NBR : Tanques sépticos unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos (projeto, construção e operação). Rio de Janeiro, NBR : Água de chuva Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Rio de Janeiro, Lei N , Programa de Conservação e Uso Racional de Águas nas Edificações (PURAE). Curitiba, 2006 XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 CURITIBA (Capital). Decreto nº 293, de 22 de março de Regulamenta a Lei nº /03 e dispõe sobre os critérios do uso e conservação racional da água nas edificações e dá outras providências. Prefeitura Municipal de Curitiba, Curitiba, HESPANHOL, Ivanildo. Potencial de Reúso de Água no Brasil Agricultura, Industria, Municípios. IMAGENS do condomínio. Disponível em: < Acesso em: 7 nov MANCUSO, Pedro Caetano Sanches; SANTOS, Hilton Felício dos. Reúso de Água. 1ª ed: Barueri: NISAM/ USP MAY, Simone. Estudo da viabilidade do aproveitamento de água de chuva para consumo não potável em edificações f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção Civil) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, REGO, Marco Tulio Nascimento Filho et al. A dimensão da disponibilidade hídrica: uma análise entre a conjuntura brasileira e o relatório de desenvolvimento mundial da água. Guarapuava (PR), Disponível em: Acesso em: 10 dez XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8