ISSN 1984-9354 ESTUDO DA VIABILIDADE DO APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL NO ESTADO DE RONDÔNIA Sérgio Luiz Souza Nazário (UNESC) Natália Sanchez Molina (UNESC) Rafael Germano Pires (UNESC) Débora Pereira da Rocha (UNESC) Resumo A finalidade do presente trabalho foi mostrar de forma clara e objetiva as etapas para implementação de um projeto de captação de águas pluviais para usos não potáveis, apresentar por meio do cálculo do payback sua viabilidade econômica quee para o estudo se mostrou interessante dando o retorno esperado em um espaço de médio prazo e mostrar um exemplo de sucesso existente na região, que funciona há quase 8 anos e mostra-se eficaz atingindo seu principal objetivo: economizar água. Palavras-chaves: Uso eficiente de água; Utilização de Águas Pluviais
INTRODUÇÃO A escassez de recursos hídricos devido à poluição, ao aumento populacional e à distribuição espacial têm feito com que o homem busque alternativas para a conservação dos corpos d água. O aproveitamento de água pluvial para fins não potáveis surge como uma proposta não-convencional para a conservação da água no planeta. Países como Japão e EUA já praticam o aproveitamento pluvial; no Brasil, iniciativas desta natureza são mais comuns na região nordeste do país (MAY, 2004). Esta prática tem como principio a substituição de água de boa qualidade para fins menos exigentes, como: lavagem de carros, calçadas, descargas e irrigação de jardins. Alguns estados brasileiros como Rio de Janeiro e São Paulo possuem legislações que obrigam as novas edificações, com área igual ou superior a 500m² de área impermeabilizada, a estabelecer estruturas para coleta da água proveniente da chuva. (FENDRISH; OLIYNIK, 2002). Haja vista que o aproveitamento da água pluvial contribui não somente para a conservação de corpos d água, mas também na diminuição dos riscos de enchentes e diminuição do consumo de água tratada pelas concessionárias de saneamento, uma vez que há um custo elevado para cumprir os padrões de potabilidade da água que, muitas vezes, acaba sendo utilizada para fins não potáveis nas residências. Apesar da existência de razões ambientais relevantes para implantação desse modelo de sistema, só haverá utilização em escalas maiores se houver viabilidade econômica (LUZ, 2005). Nesse sentido, presente trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade econômica de um sistema de aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis. MÉTODOS Os dados pluviométricos utilizados no presente trabalho foram retirados do sitio da Secretaria Estadual do Desenvolvimento Ambiental, SEDAM. A figura 01 apresenta dados referentes à Cidade de Porto Velho, Estado de Rondônia, localizada no Norte do país, com media anual entre 1.400 e 2.600 mm. A estação responsável pela coleta de dados encontra-se na UHE JIRAU e os dados datam do ano de 2011. 2
Figura 01: Precipitações mensais SEDAM Na implementação do sistema de aproveitamento pluvial faz se necessário obter a área de contribuição, que indicará a quantidade de água de chuva que será captada, e encaminhada até a cisterna, por meio de calhas localizadas no telhado. Segundo a NBR 10884 (1989) deve-se levar em consideração a inclinação da cobertura e paredes que possam captar água para ser drenada pela cobertura. O presente trabalho utilizou uma superfície inclinada, que segundo a NBR 10884/89 deve ser utilizado à equação 01, em que A é a área de contribuição da cobertura, a o tamanho da cobertura, h a altura do telhado e b o comprimento do telhado, todos esses dados devem ser inseridos em metros na formula obtendo assim o resultado em m². Equação [01] Para determinação da quantidade de água captada na área de contribuição, é necessário calcular a vazão pluviométrica para posterior dimensionamento das tubulações horizontais e verticais. Utiliza-se para calculo de vazão de projeto a equação 02, segundo NBR 10884/89, sendo i a intensidade pluviométrica em (mm/h) ea área de contribuição em m 2. Equação [02] 3
A equação 03 (AMORIN, 2008; NBR 10844/2007), foi utilizada para o dimensionamento de condutores horizontais (calhas), a mesma deriva da fórmula de Manning-Strickler, em que D é a dimensão o diâmetro da calha em metros, Q a vazão na calha em m/s, n o coeficiente de rugosidade determinado pela NBR 10844 e é uma característica especifica de cada material e i a declividade da calha em porcentagem. Equação [03] Para tubos verticais utilizou-se a equação 04, para determinação do diâmetro do tubo visando diminuir esforços indesejados. Sendo D o diâmetro do tubo em metros, Q a vazão do projeto em m/s e to a taxa de ocupação determinada entre 25 ou 30%. De acordo com a norma NBR 10884 (1989) o diâmetro mínimo da secção circular do tubo vertical é de 70mm. Equação [04] Outro detalhe importante do projeto é a determinação do reservatório para água captada. O mesmo é dimensionado de forma otimizada pelo Método Prático Brasileiro, (equação 05), um modelo proposto de caráter empírico e descrito na NBR 15527 (2007). Tal método leva em consideração a precipitação média anual P, a área de coleta A e os meses com um índice pluviométrico baixo T e é mensurado em litros. Equação [05] 4
Os custos envolvidos na implantação desse tipo de sistema referem-se a investimentos em equipamentos e instalações prediais e elétricas necessárias para a que haja a captação e o armazenamento da água para posterior utilização. Como toda instalação predial, o sistema de captação e aproveitamento de água pluvial necessita de manutenções periódicas que visam o bom funcionamento do sistema. Nesse sentido, os custos de manutenção, dados pela NBR 15527 (2007), foram somados aos custos de implantação. Para cálculo do payback do projeto em questão utilizou-se a equação 03. Equação [06] Sendo C o custo com equipamentos e instalação, e a economia e t o tempo de um ano, ou seja, 12 meses. RESULTADOS Para análise de viabilidade de implementação do sistema de captação de água pluvial foram determinados todos os parâmetros relacionados ao projeto como: Área de coleta, vazão de projeto, dimensionamentos de condutores horizontais, verticais e reservatório de armazenamento de água captada. Através dos dados obtidos levantou-se o custo de material necessário, mão de obra, manutenção e calculou-se o payback para o projeto. Para mensurar custos, foram utilizadas tarifas de água potável e tratamento de esgoto da empresa responsável por abastecimento de água da região. Utilizou-se a equação 01 para cálculo de área de contribuição indicada pela NBR 10884 (1989) e obteve-se uma área de 627 m². Para cálculo de vazão de projeto utilizou-se a equação 02, sendo que a intensidade pluviométrica utilizada foi a média anual, segundo órgão governamental citado anteriormente, com o valor de 191,6mm/h. Desta forma obteve-se uma vazão de projeto de 1701,88 L/ min ou 0,02836 m 3 /s. 5
Ao mensurar a vazão para o estabelecimento, utilizou-se a equação de Manning- Strickler para dimensionar os condutores horizontais (equação 3) e tubos verticais (equação 04), o que resultou em tubo circular de 250 mm para condutores horizontais e tubo circular de 200 mm para condutores verticais. A partir da adoção do Método Brasileiro, equação 5, foi possível determinar um reservatório com capacidade de armazenamento de 25 m 3 de água pluvial. Os custos para a construção do reservatório de água, no que se refere a material necessário e mão de obra, a preço de mercado, estão dispostos na tabela 1. Tabela 01: Custos para construção do reservatório Materiais Qtde Preço unitário Total Bomba Submersa 1 150,00 150,00 Registro 25mm 2 8,90 17,80 Reservatório (material) 1 1.500,92 1.500,92 Ferro Ca-60 4,2mm 12m 4 7,64 30,56 Fio Paralelo 2x2.5 12 2,13 25,56 Areia 1 35,00 35,00 Disjuntor monofásico 20 ap 1 8,09 8,09 Mangueira Preta 3/4 x1.8 12 1,22 14,64 Tubo p/ esgoto 40 mm 1 16,59 16,59 Tubo soldável 25 mm 2 11,86 23,72 Seixo nº1 1 m³ 1 95,76 95,76 Cimento 8 26,00 208,00 Tubo 200mm 6 147,00 882,00 Tubo 250mm 9 199,00 1.791,00 Mão de Obra - - 5.500,00 Filtro Autolimpante 1 500,00 500,00 Total - 12.590,00 Fonte: Kinkas Materiais para Construção Na tabela 2 são apresentados os resultados para custo de água potável, calculados segundo tarifas vigentes. A mesma tabela apresenta o custo para o cliente com a economia proposta de 45 % na utilização de água pluvial, em situações onde se pode substituir a água potável (FENDRISH; OLIYNIK, 2002). Considerando 6 meses de chuva na região em questão tem-se um período de payback de 6 anos. 6
Tabela 02: Viabilidade econômica. Item Valor (m 3 ) Sem Pluvial (m 3 ) Com pluvial (m 3 ) Custo Sem Pluvial Custo com Pluvial Economia mensal Economia 12 meses Economia 6 meses Payback (anos) Água 2,40 161 72,45 386,40 173,88 212,52 2.550,24 1.275,12 Tratamento esgoto 1,40 161 72,45 225,40 101,43 123,97 1.487,64 743,82 Total 161 72,45 611,80 275,31 336,49 4.037,88 2.018,94 6 Estudo de Caso na cidade de Pimenta Bueno Pimenta Bueno é um dos 52 municípios rondoniense e fica as margens da Rodovia BR364, possui uma população de 33.822 habitantes (IBGE, 2010) e possui precipitação média entre 1700 a 2000 mm/ano. Nesta cidade foi implementado um sistema de coleta e armazenamento de água pluvial para uso não potável, de acordo com as normas apresentadas no trabalho. O sistema está em funcionamento no Piritiba Palace Hotel, localizado entre as coordenadas 11 40'29.62"Sul e 61 11'10.11"Oeste (Figura 2). O sistema de aproveitamento de água proveniente da chuva está há quase oito anos em funcionamento. A água captada é utilizada na lavanderia e nos vasos sanitários. Com esse sistema implantado o empreendimento chega a economizar entre 45 e 50% de seus gastos com água. A ineficiência do sistema municipal de abastecimento de água somado à necessidade de utilização para fins de lavanderia do hotel incentivou a implementação do projeto de captação de água pluvial. Atualmente, o hotel expandiu a utilização de água pluvial também para o abastecimento de banheiros. O sistema funciona captando água em um único telhado do empreendimento, como apresentado na figura 3. O telhado possui telhas de barro e a água da chuva é conduzida por 7
calhas dimensionadas até um filtro de aço inox contendo carvão e areia que filtram a água que é armazenada em caixas d água (figura 4) totalizando um volume de 11m³. Figura 2: localização do empreendimento Fonte: Google Earth 8
Figura 3: Calhas de captação. Figura 4 Filtro e armazenamento da água captada. Outro detalhe importante, é que o sistema implantado não necessita da utilização de bomba d água para posterior redistribuição da água da chuva, visto que se trata de um local 9
com dois pavimentos e toda água captada é distribuída por força gravitacional, o que proporciona mais economia para o sistema pluvial. CONCLUSÃO A implantação do sistema de aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis mostrou-se economicamente viável, visto que há uma economia de 45% no consumo de água potável, agora substituída por água pluvial. O cálculo do payback aponta para um retorno do investimento em 6 anos. A viabilidade econômica do sistema também pode ser observada no estudo de caso apresentado, que demonstrou uma economia de 45% a 50% no total de água consumida pelo empreendimento. Para localizações onde a água potável já é um elemento escasso, o projeto também pode ser viável, pois no período chuvoso é possível captar e armazenar água disponível, para posterior utilização. Além de viabilidade econômica, o projeto promove a sustentabilidade, uma vez que contribui para a conservação de corpos d água e para a redução do consumo de água tratada pelas concessionárias de saneamento básico. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT (2007). NBR 10844 Instalações prediais de águas pluviais. ABNT (2007). NBR 15527 Águas de chuva Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. AMORIN, V.S; PEREIRA, A. J. D. Estudo comparativo dos métodos de dimensionamento para reservatórios utilizados em aproveitamento de água pluvial. In: Encontro Nacional de tecnologia do ambiente construído, 2008 Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: ANTAC, 2008. FENDRISH, R; OLIYNIK, R. Manual de utilização das águas Pluviais-100 Maneiras Pratica.1ed.Curitiba: Livraria do CHain Editora, 2002. LUZ, L. A.R, de. A reutilização da água mais uma chance para nós. Rio de Janeiro: Ualitymarck, 2005. 10
MAY, S. Estudo da viabilidade do aproveitamento de água da chuva para consumo não potável em edificações. Dissertação (Mestrado em engenharia) Pós-Graduação em Engenharia. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2004. 159p. 11