ID 246 CAPTAÇÃO E REUSO DE ÁGUAS PLUVIAIS EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS. Maria Cristina Rizk

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1 ID 246 CAPTAÇÃO E REUSO DE ÁGUAS PLUVIAIS EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS Maria Cristina Rizk Universidade Estadual Paulista (UNESP) Júlio de Mesquita Filho, Faculdade de Ciências e Tecnologia, campus de Presidente Prudente. Departamento de Planejamento, Urbanismo e Ambiente. Rua Roberto Simonsen, n o Presidente Prudente, São Paulo, Brasil. CEP: mc_rizk@yahoo.com.br RESUMO: A evolução do conceito de uso racional de água para sua conservação consiste na gestão não somente da demanda, mas também da oferta, de forma que usos menos nobres possam ser supridos por água de qualidade inferior. Além de proporcionar economia de água potável, o aproveitamento da água pluvial em residências pode reduzir as despesas com água potável. O dimensionamento da capacidade do reservatório para armazenamento de água pluvial é um dos pontos críticos na implantação do sistema, pois geralmente é um dos itens, impactando significativamente o tempo de retorno do investimento. Nesta perspectiva, o presente estudo tem como objetivo discutir os principais elementos de projeto para captação de água pluvial em residências unifamiliares. Qualquer que seja a técnica de dimensionamento adotada, os componentes principais do sistema de aproveitamento da água da chuva são: área de captação, telas ou filtros para remoção de materiais grosseiros (folhas e galhos), tubulações para a condução da água e o reservatório de armazenamento. Assim, o trabalho apresenta as principais considerações sobre o dimensionamento de cada um desses sistemas, levando-se em conta informações constantes da literatura, tais como equações, legislações e parâmetros de projeto, entre outros, bem como dados de precipitação local na área de estudo. Foram feitas avaliações para reuso em diferentes atividades domésticas da residência e para isso foram consideradas as necessidades de equipamentos, materiais auxiliares e infraestrutura para a execução de projetos de reuso doméstico de água de chuva. Assim, os resultados obtidos possibilitarão o entendimento dos elementos necessários para a instalação de projetos de captação e reuso de águas pluviais em edificações residenciais, podendo alavancar o número de interessados na adoção desta prática de reuso de água. Palavras-chave: água de chuva, reuso doméstico, dimensionamento.

2 1 INTRODUÇÃO A água é um dos recursos naturais mais estratégicos e está ligada às diversas atividades cotidianas, sendo importante para a saúde, segurança alimentar, qualidade de vida e para o desenvolvimento econômico. Os recursos hídricos são a base do setor agrícola, de grande parte do setor energético e importante para a infraestrutura urbana, para a saúde e para muitas outras funções da sociedade. Porém, atualmente vem se enfrentando problemas associados à crise hídrica, decorrentes da disponibilidade e do aumento da demanda, além de problemas na gestão dos recursos hídricos (SOMLYODY e VARIS, 2006). O aumento gradativo na demanda de água para consumo humano e a contínua poluição dos cursos de água fazem com que esse recurso natural se torne cada vez mais limitado e, como consequência, afetam o desenvolvimento econômico e a qualidade de vida. Na maioria das edificações, a água potável é utilizada para a realização de todas as atividades, independentemente do uso ao qual se destina. A evolução do conceito de uso racional de água para conservação de água consiste na gestão não somente da demanda, mas também da oferta, de forma que usos menos nobres possam ser supridos por águas de qualidade inferior (DIAS, 2007 apud SALLA et al., 2013). A água de chuva água resultante de precipitações atmosféricas coletada em coberturas, telhados, onde não haja circulação de pessoas, veículos ou animais (ABNT, 2007). E o aproveitamento da água de chuva pode auxiliar na redução do consumo de água de qualidade superior, a partir da sua utilização em atividades que não necessitam água potável, tais como descarga de bacias sanitárias, irrigação de jardins e limpeza de pisos (BEZERRA et al., 2010). Lima et al. (2011) destacam que os sistemas de aproveitamento de água pluvial proporcionam economia de água potável, reduzem as despesas com água potável e podem contribuir para a diminuição dos picos de inundações, além de preservarem o meio ambiente, utilizarem estruturas existentes na edificação (telhado, lajes e rampas) e fornecerem água com qualidade aceitável para vários fins, entre outros. Existem diversos pesquisadores no Brasil e no mundo que estudaram a viabilidade técnica e econômica de implantação de sistema de aproveitamento de água pluvial com finalidade não potável, independentemente do uso final. Os estudos são voltados, de uma forma geral, à análise da qualidade da água pluvial em face do destino pretendido, à análise econômica na implantação do sistema tendo o reservatório de acumulação como foco principal em função dos elevados custos de construção, e comparações técnicas e econômicas entre métodos de dimensionamento de reservatório (SALLA et al., 2013).

3 Segundo Tucci (2006) o consumo per capita diário de água no Brasil é de 151 litros. habitante -1.dia -1. O estudo de May (2009) mostra estimativas do consumo residencial de água potável no Brasil, indicando que os maiores consumos residenciais ocorrem nos vasos sanitários, chuveiros e pias. Desta forma, destaca-se a evidente necessidade de sistemas que reduzam a necessidade de consumo de água potável para fins não potáveis. Segundo Rupp et al. (2011), o dimensionamento da capacidade do reservatório para armazenamento de água pluvial é um dos pontos críticos na implantação do sistema, pois geralmente é um dos itens mais caros na implantação do sistema, impactando significativamente o tempo de retorno do investimento; além de ser o principal fator a influenciar na confiabilidade do sistema, ou seja, desempenha um papel importante em evitar ocorrências em que a quantidade de água no reservatório é insuficiente para atender à demanda. A Norma Brasileira (NBR) n de 2007 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) intitulada Água de chuva Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis Requisitos se aplica a: usos não potáveis em que as águas de chuva podem ser utilizadas após tratamento adequado 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 (ABNT, 2007, p. 1). A NBR n de 2007 prescreve que, na concepção do sistema de aproveitamento de água pluvial, devem constar o alcance do projeto, a população que utiliza a água de chuva e a determinação da demanda a ser definida pelo projetista do sistema. Além desses, é imprescindível ao projetista os estudos das séries históricas e sintéticas das precipitações da região onde será feito o projeto de aproveitamento de água de chuva. A norma também define que o dimensionamento da capacidade do reservatório de água pluvial pode ser feito com qualquer um dos seguintes métodos Rippl, Simulação, Azevedo Neto, Prático Alemão, Prático Inglês, Prático Australiano a critério do projetista, desde que a escolha seja devidamente justificada (ABNT, 2007). 2 OBJETIVO

4 O presente trabalho teve como objetivo discutir os principais elementos de projeto para o aproveitamento de água pluvial em residências unifamiliares, visando o uso consciente dos recursos naturais por meio do aproveitamento residencial da água de chuva para fins não potáveis. 3 MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização deste estudo, foram feitos levantamentos bibliográficos a respeito dos principais elementos necessários para o projeto de sistemas de aproveitamento de água pluvial em residências unifamiliares, bem como das equações e variáveis a serem utilizadas. Para isso, foram detalhados os principais elementos de projeto do sistema de aproveitamento de água pluvial: área de coleta; condutores; sistema de descarte da água de limpeza do telhado; armazenamento; tratamento e manutenção. No estudo, também foram discutidas informações a respeito da determinação da demanda (consumo médio para fins não potáveis) e da precipitação na região de aproveitamento de água de chuva. O volume de água de chuva aproveitável depende do coeficiente de escoamento superficial da cobertura, bem como da eficiência do sistema de descarte do escoamento inicial, sendo calculado pela equação 1 (ABNT, 2007). A C (equação 1) ator de captaç o Em que: V = volume anual, mensal ou diário de água de chuva aproveitável; P = precipitação média anual, mensal ou diária; A = área de coleta; C = coeficiente de escoamento superficial da cobertura (coeficiente de runoff coeficiente que representa a relação entre o volume total de escoamento superficial e o volume total precipitado, variando conforme a superfície); fator de captação = eficiência do sistema de captação, levando em conta o dispositivo de descarte de sólidos e desvio de escoamento inicial, caso este último seja utilizado. Tomaz (2003) apud May (2009) destaca que, para efeito de cálculo, o volume de águas pluviais que pode ser aproveitado não é o mesmo que o precipitado, podendo haver perdas de 10 a 33% em relação ao volume precipitado, decorrente de vazamentos, evaporações, etc.

5 A título de exemplo, os elementos de projeto foram especificados, na medida do possível, para uma residência hipotética com 4 pessoas localizada em Presidente Prudente São Paulo, com telhado de 80 m 2 e finalidade de aproveitamento da água de chuva captada para reuso sanitário. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 1 apresenta um esquema ilustrativo da sequência de elementos necessários para a coleta de água de chuva. Logo após, foram discutidos os principais elementos que compõem um sistema de coleta de água de chuva. Figura 1. Esquema de coleta de água de chuva Fonte: Tomaz (1998) 4.1 Área de coleta A quantidade de águas pluviais que pode ser armazenada depende da área de coleta, da precipitação atmosférica do local, do coeficiente de escoamento superficial e do fator de captação. A área utilizada para coleta de águas pluviais é o telhado (Figura 2) ou a laje da edificação, podendo também ser utilizadas áreas como pátios, calçadas e estacionamentos (MAY, 2009). Os telhados residenciais podem ser formados por telhas cerâmicas, de fibrocimento, de zinco, ferro galvanizado, concreto armado, plásticos, telhado plano revestido com asfalto, etc. O telhado pode estar inclinado, pouco inclinado ou plano (TOMAZ, 1998).

6 O material do qual é constituído o telhado é importante para a definição do coeficiente de escoamento superficial. Neste estudo, foi considerado o telhado constituído por telhas cerâmicas. Segundo Tomaz (2003) o coeficiente de Runoff para telhas cerâmicas varia de 0,8 a 0,9, tendo sido adotado o valor de 0,85 para os cálculos. Figura 2. Área de coleta-telhado: comprimento x largura Fonte: Waterfall (2002) apud May (2009) 4.2 Condutores É formado por sistema de condutores horizontais (calhas) e condutores verticais que transportam as águas pluviais até o sistema de armazenamento. Para que não ocorram entupimentos com folhas e galhos nos condutores, pode-se utilizar um dispositivo na saída da calha como uma grade que percorre toda a calha ou uma grade na entrada de água do reservatório de auto-limpeza (MAY, 2009). Os condutores horizontais e verticais são equipamentos que, na maioria dos casos, já se encontram instalados na edificação, sendo esta a situação considerada neste estudo em termos de detalhamentos. 4.3 Sistema de descarte da água de limpeza do telhado Durante a coleta de água da chuva, a primeira água que cai no telhado pode apresentar um grau de contaminação, devido a presença de fezes de animais (pássaros, ratos, gatos, etc.), microrganismos, poeiras, folhas e outras impurezas, sendo necessário seu descarte. Algumas técnicas para fazer o descarte da água de limpeza do telhado incluem tonéis, reservatórios de auto-limpeza com torneira bóia e dispositivos automáticos.

7 Para a operação de retenção de impurezas, neste estudo foi considerada a instalação de um filtro, como um dos disponíveis no catálogo da 3P Technik Filtersysteme GmbH (Figura 3). O princípio de funcionamento dos filtros VF1 a VF6 da 3P Technik é de que a água da chuva, ao chegar no filtro é freada na bacia superior, sendo então conduzida à descer nas cascatas (1) e a sujeira mais grossa passa por cima dos vãos e vai direto para a galeria pluvial (2). A água da chuva, já livre das impurezas maiores, passa então pela tela (malhas de 0,26 mm a 0,55mm) abaixo das cascatas. Devido ao desenho especial da tela, ela conduz a sujeira fina por ela retida também para a canalização, isto é, ela é auto-limpante (3). A água limpa encaminha-se para a cisterna (4) e a sujeira é eliminada pela filtragem e vai para a canalização pluvial (5) ( Legenda: 1 entrada de água no filtro 2 limpeza preliminar 3 tela filtrante auto-limpante 4 encaminhamento da água limpa para a cisterna 5 encaminhamento da sujeira para a canalização pluvial Figura 3. Princípio de Funcionamento dos Filtros VF1 a VF6 da 3P Technik Fonte: O reservatório de eliminação de primeira chuva deve ter capacidade para armazenar de 0,8 a 1,5 mm de chuva por m² de área. Adotando-se o valor de 1,5 mm por m², tem-se que o volume de água de descarte dos primeiros milímetros de chuva é de: V = At x m, em que At é a área do telhado (SANTOS e PEREIRA, 2013). Assim, o volume do reservatório seria de 0,12 m³. 4.4 Armazenamento O volume mínimo do reservatório de acumulação de águas pluviais depende da área de coleta, da precipitação média da região e da demanda mensal. Em geral, o reservatório é o

8 componente mais dispendioso do sistema, requerendo cautela no seu dimensionamento (MAY, 2009). Os reservatórios devem ser limpos e desin etados com soluç o de hipoclorito de sódio, no mínimo uma vez por ano, de acordo com à ABNT NBR 5626 e a água de chuva reservada deve ser protegida contra a incidência direta da luz solar e do calor, bem como de animais que possam adentrar o reservatório através da tubulaç o de e travas o (ABNT, 2007). A escolha de onde instalar o reservatório, do modelo e do material a ser utilizado deve ser feita verificando as condições do terreno. Os reservatórios superficiais devem ser instalados em locais que disponham de área livre, tendo a vantagem de possibilitar alguns usos sem a necessidade de bombeamento. No caso de reuso sanitário, é necessário considerar o bombeamento da água armazenada e a sua distribuição nos vasos sanitários Quantificação do consumo de água residencial Conforme mencionado anteriormente, segundo Tucci (2006) o consumo per capita diário de água no Brasil é de 151 litros. habitante -1.dia -1. Como a casa possui quatro habitantes, o consumo total seria de 604 litros/dia. O conhecimento da distribuição desse consumo nos diversos cômodos da casa é de fundamental importância para o dimensionamento da quantidade de água de chuva para reuso. Bazzarella (2005) aponta que o consumo de água nos vasos sanitários é de 14% do consumo total. Sendo assim, o consumo diário em bacia sanitária, para a residência estudada seria de 84,56 litros/dia Quantificação da precipitação média da região de estudo A Tabela 1 apresenta as médias mensais de precipitação (em mm) no período e 01/01/2012 a 31/12/2016 no município de Presidente Prudente SP (Monitoramento Climatológico: Presidente Prudente EMA). Tabela 1. Médias mensais de precipitação (mm) em Presidente Prudente SP ( )

9 Ano Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro NovembroDezembro Total ,1 90,9 99,3 125,8 136,0 284,3 23,7 0,0 116,1 22,0 93,5 311,3 1489, ,5 235,4 155,8 174,5 168,3 102,1 38,0 1,0 64,9 157,1 82,8 97,5 1436, ,1 118,5 187,1 108,6 59,5 10,5 87,0 10,2 150,1 54,2 264,6 185,6 1344, ,7 221,3 320,6 68,1 130,4 75,5 117,5 19,7 135,3 262,8 209,4 139,5 1805, ,2 281,1 81,9 91,0 119,5 42,4 17,3 93,2 55,7 98,1 53,7 268,8 1409,9 Média 153,32 189,44 168,94 113,6 122,74 102,96 56,7 24,82 104,42 118,84 140,8 200, ,12 Fonte: CIIAGRO Centro integrado de informações agrometeorológicas online ( Volume de água de chuva aproveitável Vale e Vale (1981) estabelecem que é necessário conhecer a média dos três anos consecutivos de menos chuva, para se estimar a quantidade de água de chuva ser coletada. Na ausência de dados referentes à média dos três anos consecutivos de menos chuva, pode-se adotar o volume de água de chuva a ser coletado de referente a 2/3 das precipitações médias anuais. Assim, com base nas informações apresentadas, adotou-se o volume de precipitação média anual dos últimos cinco anos em Presidente Prudente SP de 1.497,12 mm e considerou-se a quantidade a ser coletada como 2/3 deste valor 998,08 mm. Além disso, considerou-se a área de coleta de 80 m 2 ; o coeficiente de runoff de 0,85; e a porcentagem de perdas de 10% de água em relação ao volume precipitado ( fator de captação = 0,9). Desta forma, o volume de água de chuva aproveitável por ano (equação 1) seria de 61,08 m 3. Considerando um consumo de água diário na residência com 4 pessoas de 604 litros/dia e o consumo anual de 220,46 m 3 /ano, o reuso de água nos vasos sanitários reduziria a utilização de água potável em 27,71% trazendo benefícios ambientais e econômicos significativos para a residência estudada. Para coletar toda a água da chuva é necessário que o reservatório tenha tamanho suficiente para armazenar no mínimo 25% da chuva anual estimada, e um ladrão para garantir que não haja transbordamento (SANTOS e PEREIRA, 2013). Desta forma, o tamanho mínimo do reservatório seria de 1,53 m Tratamento O sistema de tratamento da água de chuva depende da qualidade da água coletada e do seu destino final. Para um tratamento simples, pode ser utilizado sedimentação natural,

10 filtração simples e cloração, além de tratamentos complexos como desinfecção por ultravioleta ou osmose reversa (MAY, 2004). A NBR n de 2007 determina parâmetros de qualidade de água de chuva para usos restritivos não potáveis, estabelecendo valores de referência para os parâmetros coliformes totais, coliformes termotolerantes, cloro residual livre, turbidez, cor aparente e ph. O Manual de conservação e reuso da água em edificações do SindusCon-SP (2005) apresenta valores orientadores para reuso em descarga de vasos sanitários (classe 1): ph 6,0-9,0; cor 10 UH; turbidez 2 NTU; óleos e graxas 1 mg.l -1 ; DBO 10 mg.l -1 ; coliformes fecais não detectáveis; compostos orgânicos voláteis ausentes; nitrato 10 mg.l -1 ; nitrogênio amoniacal 20 mg.l -1 ; nitrito 1 mg.l -1 ; fósforo total 0,1 mg.l -1 ; SST 5 mg.l -1 ; SDT 500 mg.l -1. A NBR n de 1997 estabelece para reuso sanitário (classe 3) que a turbidez deve ser menor que 10 NTU e que a quantidade de coliformes fecais deve ser menor que 500 NPM/100ml. Desta forma, para que seja feito o reuso sanitário de águas pluviais é necessário atender aos padrões de referência, devendo ser realizadas coletas e análises da água de chuva para avaliar sua qualidade e necessidade de tratamento. 4.6 Manutenção A NBR n de 2007 estabelece a frequência de manutenção do sistema de aproveitamento de água de chuva que deve ser realizada, conforme pode ser observado na Tabela 2. Tabela 2. Frequência de manutenção Componente Frequência de manutenção Dispositivo de descarte de detritos Inspeção mensal Limpeza trimestral Dispositivo de descarte do escoamento inicial Limpeza mensal Calhas, condutores verticais e horizontais Semestral Dispositivos de desinfecção Mensal Bombas Mensal Reservatório Limpeza e desinfecção anual Fonte: ABNT NBR 15527/ CONCLUSÕES

11 O uso racional da água vai além da redução do seu consumo, sendo fundamental buscar diferentes formas de preservar esse recurso, extremamente importante para a saúde humana, economia e meio ambiente. O reuso da água para fins não potáveis é uma alternativa para preservar a quantidade de água disponível, devendo-se avaliar sua qualidade e necessidade de tratamento da água para diferentes usos. A partir do presente estudo, verificou-se a possiblidade de reuso sanitário de águas pluviais, tendo sido observado que o sistema de aproveitamento de água pluvial é simples de ser executado, com elementos de projeto fáceis de se dimensionar e também encontrados com facilidade no mercado. Além disso, a possibilidade de reuso sanitário de águas pluviais, além de reduzir o consumo de água potável e preservar o meio ambiente, também reduzir gastos com o consumo de água potável. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 13969: Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Rio de Janeiro, ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15527: Aproveitamento de água de chuva de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Rio de Janeiro, BAZZARELLA, B. B. Caracterização e aproveitamento de água cinza para uso não-potável em edificações. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória ES, BEZERRA, S. M. C., CHRISTAN, P., TEIXEIRA, C. A., FARAHBAKHSH, K. Dimensionamento de reservatório para aproveitamento de água de chuva: comparação entre métodos da ABNT NBR 15527:2007 e Decreto Municipal 293/2006 de Curitiba, PR. Ambiente Construído, v. 10, n. 4, p , LIMA, J. A., DAMBROS, M. V. R., ANTONIO, M. A. P. M., JANSEN, J. G., MARCHETTO, M. Potencial da economia de água potável pelo uso de água pluvial: análise de 40 cidades da Amazônia. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 16, n. 3, p , MAY, S. Estudo da viabilidade do aproveitamento de água de chuva para consumo nãopotável em edificações. Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo Escola Politécnica, São Paulo SP, MAY, S. Caracterização, tratamento e reuso de águas cinzas e aproveitamento de águas pluviais em edificações. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo Escola Politécnica, São Paulo SP, 2009.

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