Análise econômica e ambiental do aproveitamento da água de chuva

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1 Análise econômica e ambiental do aproveitamento da água de chuva Economic and environmental analysis of the use of rainwater Helena Maria Camilo de Moraes NOGUEIRA 1 ; Cicero Urbanetto NOGUEIRA 2 ; Antonio Luiz FANTINEL 3 ; Sérgio Luiz JAHN 4 ; Rafael Daniel MUNDT 5 ; Marcelo Antonio RODRIGUES 6 ; Richard Alberto RODRÍGUEZ PADRÓN 7 1 Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria-Brasil. baxinha.camilo@gmail.com 2 Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria-Brasil. ciceronogueira4@gmail.com 3 Universidade Federal de Santa Maria-PPGEP-Brasil. toni.agronegocio.ufsm@gmail.com 4 Universidade Federal de Santa Maria PPGEP- Brasil. jahn@smail.ufsm.br 5 Universidade Federal de Santa Maria- Brasil. rafamundt.esa@gmail.com 6 Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria-Brasil. marceloarodrigues2002@yahoo.com.br 7 Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria-Brasil. rarpadron@gmail.com RESUMO: A sustentabilidade no setor agrícola vem procurando diferentes alternativas para o aproveitamento dos recursos naturais. O objetivo foi o planejamento, a execução e a análise econômica no aproveitamento da água de chuva para reduzir o consumo de água do subsolo. O estudo foi realizado para o setor de Floricultura do Colégio Politécnica da Universidade Federal de Santa Maria, no período de março de 2011 a fevereiro de Contendo no setor uma estufa climatizada de 626,24 m 2 de telhado que foi utilizado para captar a água de chuva. Foram instalados três reservatórios de litros cada um. Reduziu-se o consumo de água proveniente do subsolo em 70%. O tempo de retorno foi de 5 anos. Palavras-chave: Água pluvial, Sustentabilidade, Viabilidade, Manejo da irrigação. ABSTRACT: The sustainability in the agricultural are in need of alternative to the use of natural resources. The goal was the planning, execution and economic analysis of the utilization of rainwater to reduce consumption of groundwater. The study was conducted for the sector of Floriculture of the Polytechnic School of the Federal University of Santa Maria, from March 2011 to February The sector has a heated greenhouse of m2 of roof that was used for the uptake of rainwater. Three tanks of 20,000 liters each were installed. The ground water consumption was reduced in 70%. The time of return on investment was 5 years. Keywords: Rainwater, Sustainability, Viability, Irrigation management. 1. Introdução

2 Cerca de um bilhão de pessoas não têm acesso à água tratada no mundo e 2,6 bilhões não têm instalações básicas de saneamento, principalmente na África e na Ásia. Metade dos leitos hospitalares são ocupados por doenças causadas pelo uso de água imprópria para o consumo humano, que provoca a morte por diarréia de aproximadamente crianças menores de cinco anos por dia, de acordo com o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD, 2006). Diante da polêmica existente de abrangência mundial, com respeito ao meio ambiente, a água vem tendo destaque no que trata da sua preservação, contaminação e de seu uso excessivo e errôneo pelas pessoas. Devido à sua escassez cada vez mais intensa é necessário um consumo mais controlado e eficiente deste bem tão importante para a vida. Dessa forma, torna-se relevante, estudos que tratam do reaproveitamento da água de chuva para práticas do cotidiano em que o uso de água potável é dispensável (Fantinel et al., 2013) Os sistemas de aproveitamento de águas pluviais são utilizados há muito tempo, através do armazenamento de água para o consumo humano e animal. Contudo, atualmente, a água utilizada para esse fim necessita de tratamento adequado para garantir sua potabilidade, todavia, quando utilizada para outros fins, como limpezas, irrigações e lavagens de veículos ou máquinas podem ser oriundas de precipitações sem grandes tratamentos. O recolhimento da água de chuva possibilita sua utilização para diversos fins, além de diminuir o uso da água do subsolo, contribuir para a preservação do meio ambiente ao evitar o desperdício desse bem valioso, como afirma Ornelas (2004, p. 14), a substituição da água potável por água de reuso, onde essa substituição for possível, ajuda a manter a sustentabilidade desse valioso recurso. A água é fundamental para a vida dos seres vivos, sendo que o ser humano necessita dela de forma direta e indireta diariamente (Alt, 2009, p. 4), sendo um recurso cuja demanda de utilização tem crescido diariamente, sobretudo no setor agrícola para fins de irrigação. Contudo, a captação e utilização de águas pluviais para a irrigação, quando bem analisado e dimensionado, apresenta-se como uma alternativa viável, possibilitando a redução de custos, diminuindo a pressão nos mananciais, permitindo o direcionamento destes recursos para atendimento a consumos mais nobres, para uma parcela maior da população (Cohim et al., 2007, p. 9).

3 O uso de água proveniente de chuvas possibilita a redução do uso de água potável. Tal alternativa já é utilizada em países desenvolvidos, como Estados Unidos, Japão e Alemanha, onde esse tipo de sistema representa um mecanismo eficiente, pois ao se fazer o uso de água de qualidade inferior, grandes volumes de água potável deixem de ser utilizados (NBR /97). No Brasil, especialmente em cidades do Nordeste, utilizam-se o suprimento de água através da captação, em decorrência da escassez sofrida na maior parte do ano devido ao clima semiárido (Santos et al., 2008). Para Alt (2009, p. 5), a captação da água de chuva constitui alternativa eficaz, como forma de disponibilizar água de boa qualidade em diversas regiões e ainda controlar a vazão nos escoamentos superficiais das cidades. Para Santos et al. (2008), a coleta da água de chuva ocorre em áreas impermeáveis. Sendo que a primeira água que cai no telhado apresenta um grau de contaminação bastante elevado por carregar partículas depositadas neste telhado, devendo ser descartadas. A água de chuva coletada através de calhas, condutores verticais e horizontais é armazenada em reservatórios e, deverá ser utilizada somente para consumo não potável, como alguns exemplos: em irrigação de jardins e pomares; lavagens de máquinas agrícolas e descargas de sanitários. De acordo com May (2004), a viabilidade do sistema depende basicamente de três fatores: precipitação, área de coleta e demanda. O reservatório de água da chuva, por ser o componente mais dispendioso do sistema, deve ser projetado de acordo com as necessidades do usuário e com a disponibilidade pluviométrica local para dimensioná-lo corretamente, sem inviabilizar economicamente o sistema. Necessita-se apenas de um dispositivo que afaste folhas e galhos, pois estes dificultam o bom funcionamento do sistema (Jaques, 2005). Na visão de Giacchini e Andrade Filho (2008, p. 7), uma escola que implante o sistema de aproveitamento da água de chuva certamente estará contribuindo para a formação de cidadãos mais conscientes da sua relação com o meio ambiente, pois a educação ambiental vivenciada na prática é muito mais significativa. Segundo os autores, os alunos poderão vivenciar na íntegra o funcionamento do sistema, em que poderão utilizar essa água para as práticas da horta, limpeza ou descargas de vasos sanitários. Assim, todos podem se beneficiar com o aproveitamento da água de chuva,

4 pois a escola lucra com a economia de água, os alunos serão incentivadores do processo na sociedade e a natureza será preservada (Giacchini, Andrade Filho, 2008, p. 7). Na Instituição de Campus de Campo Mourão da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, a fim de auxiliar na preservação da água do manancial subterrâneo, a água de chuva foi aproveitada para lavagem de pisos, descargas sanitárias e rega de jardins (Lima et al., 2009). Em estudo de caso desenvolvido por Giacchini e Andrade Filho (2008), apontou para a viabilidade da utilização da água de chuva para as práticas diárias não potáveis, ocorrendo uma redução de aproximadamente 50% de água potável utilizada. O Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria possui, em sua área, diversos setores de produção vegetal, agroindustrial e animal, visando aos alunos à ligação entre a teoria e a prática dos cursos oferecidos pela Instituição. Entretanto, a água utilizada no Colégio provém do subsolo e grande parte dela destina-se à limpeza, climatização e à irrigação. Uma vez que a instituição possui várias edificações com grandes áreas de cobertura que poderiam servir para a captação da água da chuva, a fim de que, posteriormente, a água pudesse ser utilizada nas práticas supracitadas. Desta forma, o presente estudo teve como objetivo o planejamento, a execução e a análise econômica no aproveitamento da água de chuva para reduzir o consumo de água do subsolo. 2. Metodologia O estudo foi conduzido no setor de Floricultura do Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria, localizado nas coordenadas geográficas, latitude 29º72 45"S, longitude 53º72 05"W e altitude de 103 metros, no período de março de 2011 a fevereiro de O clima na região, segundo a classificação de Köppen-Geiger é subtropical úmido (Cfa). Os monitoramentos dos dados climáticos foram obtidos na estação meteorológica automática, localizada aproximadamente a 500 m, vinculada ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). A evaporação, a temperatura e a precipitação média anual variam de mm, C e mm, respectivamente, segundo o (INMET). Foi avaliado o local para serem colocados os reservatórios, com os seguintes critérios: proximidade do local de coleta e consumo; visibilidade das instalações; diminuição da canalização e proximidade ao local de desague, visando à economia e a

5 sustentabilidade. O recolhimento da água utilizou a área total do telhado, colocaram-se canos de 200 mm de PVC. A estufa climatizada do setor de Floricultura possui uma área de telhado de 626,24 m 2. Determinou-se a necessidade de água diária da estufa estimando-se 1000 litros dia -1, para o suporte do armazenamento foi feita um piso de 64 m 2. Calculou-se o armazenamento para 60 dias sem reposição de água, constituído por três reservatórios de capacidade para litros cada um e interligados, além de um vertedouro para não extrapolar o limite da capacidade, para ser descartado. Também, para o sistema de irrigação, foram instalados na estufa, bombas de irrigação e nebulização, filtros e incluído nos cálculos do custo de instalação. Foram elencados e analisados os custos das instalações e dos equipamentos necessários para a implantação do sistema de coleta e utilização da água de chuva. Posteriormente, com o levantamento da precipitação pluviométrica da localidade e da área do telhado, calculando-se o volume mensal captado pela metodologia descrita por (Tomaz, 2010, 2011), pela seguinte equação: V= P x A x C x η fator de captação (1) onde: V= volume anual, mensal ou diário de água de chuva aproveitável, em litros; P= precipitação média anual, mensal ou diária, em milímetros; A= área de coleta, em metros quadrados; C=coeficiente de runoff. Normalmente C=0,95. η fator de captação = eficiência do sistema de captação, levando em conta o descarte do first flush. A eficiência do first flush ou do descarte de filtros variam de 0,50 a 0,90, podendo-se adotar: C x ηfator de captação = 0,80, em ocasiões quando não se têm dados. Estimou-se a economia financeira proporcionada pela utilização de água das chuvas a partir dos valores cobrados na cidade nos anos de 2011, 2012 e No ano de 2011, a tarifa básica de água cobrada pela concessionária era de R$ 16,23 mais a taxa de R$ 3,43 para cada m³ de água consumida. De 2012 a 2013, a tarifa básica de água era de R$ 17,07 mais a taxa de R$ 3,61 para cada m³ de água consumida. 3. Resultados e Discussões

6 As precipitações mensais registradas na localidade em estudo, segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET, 2013) se apresentam na (Figura 1). Os meses com maiores precipitações foram outubro de 2011, setembro, outubro e dezembro de 2012, com médias superiores a 227 milímetros, sendo os meses de outubro/2012 (255,20 mm) e dezembro/2012 (293 mm) com as maiores precipitações. Já o mês de dezembro de 2011 apresentou menor precipitação (13,40 mm), seguido pelos meses de junho/2012 (35,10 mm) e novembro/2011 (41,60 mm), precipitações estas abaixo da média de 116,66 milímetros no período analisado. A localidade apresenta um volume médio de precipitação que justifica o recolhimento para o aproveitamento da água de chuva, suprindo às necessidades hídricas do setor em estudo. Figura 1. Precipitações mensais na localidade em estudo (Santa Maria-RS). O volume calculado da água de chuva, no período de estudo, apresenta-se na (Figura 2). No período de 24 meses (março-2011 a fevereiro-2013), o volume foi de ,69 litros, com média mensal de ,07 litros. O mês de dezembro de 2012 foi o que apresentou o maior volume, com ,70 litros, enquanto que o mesmo mês no ano anterior foi o de menor, com 6.713,29 litros. Para as necessidades da climatização da estufa e o sistema de irrigação, são necessários aproximadamente litros de água por mês. Observou-se que: nos meses de abril, julho, agosto e outubro de 2011; fevereiro, março, maio, setembro, outubro e dezembro de 2012 e janeiro de 2013, um total de ,40 litros de água deixaram de ser armazenados por falta de reservatórios. Portanto, a água das chuvas coletada de , 29 litros foi

7 destinada para a climatização da estufa, irrigação e limpeza geral do setor. Além disso, com as variabilidades da precipitação apresentaram-se meses que não supriram os reservatórios, utilizando a água do subsolo para completar as necessidades, enquanto outros meses apresentaram excesso, de acordo a esses fatos, necessita-se de ampliar o número de reservatórios para suprir os meses de déficit. Figura 2. Volume calculado da água de chuva no setor de Floricultura do Colégio Politécnico da UFSM. Os custos de instalação dos equipamentos apresentam-se na (Tabela 1). Na análise econômica, os reservatórios representam o maior investimento (54%) do custo total, seguido do piso de concreto (13%), postes de PVC (7%), bombas (6%), serviços para a construção (5%) e dos gastos com conexões e filtros (13%). Para os cálculos do valor da água foram divididos em dos períodos, devido à diferença na tarifa. No ano de 2011, nos dez meses de análise, o custo da tarifa básica estava em R$ 16,23 ao mês, gerando um custo de R$ 162,30, com o acréscimo de R$ 1.345,43 devido à taxa de 3,34 R$ m -3 do volume armazenado, totalizou um gasto de R$ 1.507,73 nesse período. Nos meses de 2012 a fevereiro de 2013, o custo da tarifa básica foi de R$ 17,07 ao mês, gerando um gasto de R$ 238,98, ao qual foi somado a esse gasto o volume coletado multiplicado pela taxa de 3,61 R$ m -3, que totalizou um custo de R$ 2.710,11 nesse período. No período analisado, o setor de Floricultura obteve uma economia total de R$ 4.217,84 (175,74 R$ mês -1 ), apresentando tempo de recuperação de capital de

8 aproximadamente 69,12 meses (5 anos e 9 meses). Esses últimos cálculos proporcionaram uma noção de quanto tempo à obra irá ser quitada, mas sabe-se que possivelmente, o custo da tarifa básica e a taxa para cada m³ cobrados pela concessionária (CORSAN) sofrerão aumentos a cada novo ano, então a quitação das instalações desse Setor será em um período menor. Tabela 1. Custo de instalação dos equipamentos para o aproveitamento de água da chuva. Descrição Quantidade Preço/Uni (R$) Preço total (R$) Caixa de água litros , ,00 Poste PVC 150 mm 8 110,00 880,00 Cano PVC 200 mm 4 124,00 496,00 Caixa de água litros 2 120,00 240,00 Cano PVC 150 mm 2 110,00 220,00 Te PVC 150 mm 2 31,35 62,70 Joelho PVC 150 mm 3 27,90 83,70 Joelho PVC 60 mm ,80 Cano PVC 60 mm 3 74,80 224,40 Curva PVC 60 mm 5 17,40 87,00 Registro PVC 60 mm 2 49,25 98,50 Bomba para irrigação 1 415,00 415,00 Bomba para nebulização 1 415,00 415,00 Filtro Autolimpante 1 77,80 77,80 Cola para cano 4 3,50 14,00 64 m 2 de piso ,00 Serviços ,00 Total ,90 As instalações externas do sistema de captação e armazenamento de água de chuva no setor de Floricultura, apresenta-se na (Figura 3). Observa-se os canos principais de PVC que coleta a água do telhado e a localização dos tanques de armazenamento. Também, se observa a proximidade do ponto de coleta de água aos reservatórios, o qual diminui o custo de instalação. Além, de apresentar melhor visibilidade, fácil manejo e o acesso.

9 Figura 3. Instalações externas do sistema de captação e armazenamento de água de chuva no setor de Floricultura, do Colégio Politécnico da UFSM. Fonte: Autores. Outras experiências já foram desenvolvidas, com aproveitamento de água de chuva, como: Ornelas (2004), sugere que quando for possível substituir a água potável por água de reuso, ajudará a manter a sustentabilidade desse valioso recurso e o recolhimento da água de chuva possibilita a utilização para diversos fins, diminuindo o uso da água do subsolo e contribuindo na preservação do meio ambiente; Cohim, Garcia e Kiperstok (2007) afirmam que a captação e utilização de águas pluviais para a irrigação, quando bem analisado e dimensionado, apresentam-se como uma alternativa bastante viável para uma parcela grande da população; possibilitando a redução de custos, diminuindo a pressão nos mananciais e permitindo o direcionamento destes recursos para atendimento a consumos mais nobres e Gould, Nissen e Petersen (1999, apud Campos, 2004), o aproveitamento de água pluvial aparece neste início de século XXI, onde pode ser utilizada como alternativa para alguns casos como: descarga de vasos sanitários, irrigação de jardins e lavagens de carros, pisos e passeios, substituindo o uso de água potável em atividades grosseiras. A demora no retorno financeiro em relação ao pagamento dos equipamentos não é prejudicial à instituição, visto que a mesma promove à conscientização ambiental, difundindo a ideia do desenvolvimento sustentável, sendo coletados no período de execução do projeto ,29 litros, com média mensal de ,10 litros, que deixaram de ser utilizados do sobsolo. Verifica-se que ações como a do Colégio são essenciais para uma Instituição que visa à educação ambiental, podendo servir de incentivo para alunos, professores e funcionários. Segundo, Giacchini e Filho (2008, p. 7) todos podem se beneficiar com o aproveitamento da água de chuva, pois a escola

10 lucra com a economia de água, os alunos serão incentivadores do processo na sociedade e, a natureza será preservada. 4. Conclusão O sistema de aproveitado de água de chuva é uma das alternativas para a diminuição do custo de produção e o consumo de água de outras fontes. Com o estudo demostramos a redução da captação da água de sobsolo em 70%. O tempo de retorno do capital investido poderá ser inferior a 5 anos. Agradecimentos A todos que de alguma maneira colaboraram para a elaboração e execução deste projeto. Ao Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria, pelo aporte. Referências ALT, R.; (2009). Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis-estudo baseado no curso ABNT de SP/SP do Engº. Plínio Tomaz. São Paulo. CAMPOS, M. A. S. Aproveitamento de água pluvial em edifícios residências multifamiliares na cidade de São Carlos Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Federal de São Carlos, COHIM, E.; GARCIA, A. P.; SILVA, A.; KIPERSTOK, A. (2007). Dimensionamento de reservatório para captação de água de chuva para irrigação. 6º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva. Belo Horizonte, MG. COHIM. E.; GARCIA, A. P.; SILVA, A.; KIPERSTOK, A. Dimensionamento de reservatório para captação de água de Chuva para irrigação.in: Anais 6º Simpósio Brasileiro de Captação de Água de Chuva, Belo Horizonte, MG,2007. FANTINEL, A. L.; NOGUEIRA, C. U.; NOGUEIRA, H. M. C. de M.; MUNDT, R. D.; CECONI, C. A.; SANTIAGO, F. (2013). Reaproveitamento da água da chuva para a irrigação do ambiente climatizado da floricultura do Colégio Politécnico da UFSM. 2º Fórum Internacional Ecoinovar, Santa Maria/RS - 23 e 24 de setembro de GIACCHINI, M.; ANDRADE FILHO, A. G. de (2008). Utilização da água de chuva nas edificações industriais. II Encontro de Engenharia e Tecnologia dos Campos Gerais 8 p. GIACCHINI, M.; FILHO A. G DE A. Utilização da água de chuva nas edificações industriais. In: Anais. II Encontro de Engenharia e Tecnologia dos Campos Gerais, 2008

11 INMET. (2013). Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Disponível em: JAQUES, R. C. (2005). Qualidade da água de chuva no município de Florianópolis e sua potencialidade para aproveitamento em edificações. Dissertação de mestrado - Universidade Federal de Santa Catarina. 102 p. LIMA, A. N. D.; FERREIRA, R. C.; PORFÍRIO, M. A. S.; SOUZA, D. C. D.; PASSIG, F. H.; CARVALHO, K. Q. D. (2009). Aproveitamento de água de chuva para usos não potáveis no campus Campo Mourão da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Olam Ciência& Tecnologia, Rio Claro, 1(2), MAY, S. (2004). Estudo da viabilidade do aproveitamento de água de chuva para consumo não potável em edificações. Dissertação de mestrado em engenharia da Escola Politécnica, Departamento de Engenharia de Construção Civil, Universidade de São Paulo, 159 p. ORNELAS, P. (2004). Reuso de água em edifícios públicos: O caso da Escola Politécnica da UFBA. Dissertação de Mestrado em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo. Departamento de Engenharia Ambiental, Universidade Federal da Bahia, Salvador. 164 p. P. N. U. D. (2006). Programa das Nações Unidas para o desenvolvimento. Ranking do IDH dos Estados em 2006, p. 52. SANTOS, C. A. G.; SANTOS, K. M. dos; MEDEIROS, M. P.; NÓBREGA, R. D. da; COSTA, I. Y. de L. G. da (2008). Aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis. In: Anais. X Encontro de Extensão; XI Encontro de Iniciação à Docência, UFPB, João Pessoa. TOMAZ, P. (2010). Água pague menos (Org.). In: Aproveitamento de água de chuva TOMAZ, P. (2011). Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. 4ª ed. São Paulo: Navegar Editora.