APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA EM EDIFICAÇÕES

APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA EM EDIFICAÇÕES Elisabete Peres Bertolo Engenheira Civil Mestre em Engenharia do Ambiente Aproveitamento da água das chuvas numa casa australiana (Apostolidis, 2003). Museu Nacional de Soares dos Reis 10 de Janeiro 2009 Exemplos históricos em Portugal Nos nossos castelos, conventos e na construção tradicional está sempre presente a cisterna e/ou o poço. Os castelos erguidos em sítios estratégicos e muitas vezes altos, não tinham forma de serem abastecidos. A única solução passava por recolher a água da chuva e conduzi-la até às cisternas. As cisternas possibilitavam o consumo de água doce no local, permitindo resistir a situações de cerco e de guerra. 1

Exemplos históricos em Portugal Castelo de Sesimbra Cisternas de armazenamento de água pluvial e de nascente Exemplos históricos em Portugal Torre de Belém A água das chuvas era recolhida em cisternas e depois utilizada com diferentes fins. 2

Exemplos históricos em Portugal Convento dos templários em Tomar Duas cisternas de recolha de água da chuva, uma com 215 m 3 e outra com 145 m 3 Porquê aproveitar a água? Aumento do consumo médio diário por habitante, motivado pelo crescimento da população mundial e pelo progresso tecnológico; Aumento do número de cheias devido ao crescimento dos grandes aglomerados urbanos e às limitações de drenagem; A água doce tem-se tornado cada vez mais num recurso escasso e degradado do ponto de vista ambiental e cada vez mais valioso sob o ponto de vista económico e estratégico. Será que é necessário continuar a utilizar água potável para todas as funções residenciais quando só ingerimos 2% dela? 3

Distribuição de Consumos numa Habitação Distribuição dos consumos de uma Habitação Comum Banhos 35% Beber/Cozinhar 2% Limpeza da Casa 4% Higiene Pessoal 6% Outros 7% Rega de Jardim 4% Lavagem de Roupa 12% Autoclismos 30% Uma Solução? APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA Vantagens: Redução do consumo de água potável e do custo de fornecimento da mesma. Evita o desperdício de água potável em sanitas, limpezas exteriores, rega, lavagem de automóveis, etc; Melhor distribuição da carga de água da chuva no sistema de drenagem urbana, o que ajuda a controlar as cheias controlo na origem; Melhor qualidade para rega (isenta de cloro); 4

Uma Solução? APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA Aumento da longevidade de aparelhos electrodomésticos tais como máquinas de lavar e autoclismos (isenta de calcário); Lavagem mais eficiente da roupa na máquina (redução até 50 % do sabão em pó). mas também há cuidados a ter Custo de investimento com a instalação do sistema de aproveitamento; Ponto de interligação entre o SAAP e a rede pública; Manutenção e inspecção regular do sistema. O nosso OBJECTIVO é Contribuir para elucidar sobre a instalação de SAAP s em Portugal, à semelhança do que acontece noutros países; Definindo critérios de projecto; Criando ferramentas para cálculo; Demonstrando a viabilidade económica; Esta técnica está a ser largamente utilizada em muitos países, por ex. Brasil, Austrália, Alemanha, Holanda, França, Estados Unidos, etc.. 5

Exemplo de um SAAP Quais os componentes de um SAAP? Superfície de recolha (cobertura à base de cimento, telhas de argila, madeira tratada, etc); Órgãos de condução (caleiras e tubos de queda); Dispositivos de primeira lavagem (first-flush) (comerciais, reservatórios de auto-limpeza); Reservatórios de armazenamento de água da chuva (betão armado, ferrocimento, pedra, plásticos (fibra de vidro e polietileno), metal (aço inox)); Tratamento (filtração, desinfecção, controlo de PH); Descarga de excedentes; Reforço da alimentação. 6

Quais os componentes de um SAAP? Legenda: 1- Precipitação; 2- Superfície de recolha; 3 - Caleiras; 4 - Tubos de Queda; 5 - Equipamento de auto-limpeza; 6 - Reservatório; 7 - Descarga de superfície; 8 - Entrada de água potável; 9 - Equipamento de bombagem; 10 - Máquina de lavar roupa; 11 - Descarga de autoclismo; 12 - Torneira para rega de jardim; 13 - Tubo de distribuição de águas pluviais; 14 - Sinalização de aviso de água não potável. Sistema predial de aproveitamento de águas pluviais utilizado na Alemanha. Fonte: Meemken (1994) O reservatório representa o investimento mais significativo no SAAP Dispositivos de primeira lavagem (First-Flush) first-flush - by-pass da primeira chuvada ao reservatório Dispositivos comerciais Fonte: http://www.eng.newcastle.edu.au Fonte: Texas Guide to Rainwater Harvesting (1997) Fonte: 3PTechnik (2005) 7

Dispositivos de primeira lavagem (First-Flush) Reservatório para rejeição de água de limpeza do telhado do tipo tonel Reservatório de auto-limpeza com válvula de flutuador Fonte: Dacach (1990) in Simone May (2004) Custo de reservatórios pequenos em função da capacidade 10000 Resultados das regessões obtidas para os quatro materiais y = 314x Até 2.5 m 3 os reservatórios de PEAD são os mais competitivos; y = 555x 0,75 Preço (Euros) 1000 y = 443x 0,85 y = 428x 0,6667 RESERVATÓRIOS_PEAD RESERVATÓRIOS_PRFV A partir de 2.5 m 3 até aos 16 m 3 os mais competitivos são os de betão armado, construídos in situ. RESERVATÓRIOS_Aço Inox RESERVATÓRIOS_Betão Armado 100 1 10 100 Capacidade (m 3 ) 8

Objectivos: Cálculo da capacidade de reservatórios Maximizar a eficiência e o grau de aproveitamento do sistema; Não cair na utilização de um volume excessivo para o reservatório. Volume anual da água da chuva consumida Eficiência do sistema de aproveitamento = Volume anual consumido total Grau de Aproveitamento = Volume anual de água da chuva consumida Volume anual de água da chuva Factores que influenciam o dimensionamento: Superfície do telhado; Coeficiente de escoamento; Precipitação local; Consumos. Software para dimensionamento e verificação da capacidade de reservatórios A ferramenta de cálculo inclui, Precipitações diárias ao longo de 10 anos (adaptável para qualquer duração e/ou repetibilidade); Dedução do first -flush ; Introdução de períodos de férias, fins de semana, etc.. 9

Software para dimensionamento e verificação da capacidade de reservatórios Dados Consumo diário Volume útil diário Dimensionamento para a máxima eficiência; Verificação do funcionamento do SAAP para a capacidade do reservatório obtida ou para outra pretendida; Cálculo da eficiência e do grau de aproveitamento para diferentes capacidades do reservatório abaixo da máxima Fim Caso prático: habitação unifamiliar localizada no Porto (4 habitantes) Habitação unifamiliar vistas lateral direita e posterior 10

Caso prático: habitação unifamiliar Habitação unifamiliar esquemas de tubagens e reservatório Caso prático: reservatório em betão armado (Cap.= 6 m 3 ) Reservatório em betão armado in situ 11

Aplicação do Software desenvolvido ao caso prático Moradia unifamiliar (4 habitantes); Reservatório com 6 m 3 de capacidade; Betão armado in situ 2 cenários: Cenário 1: Água da chuva para consumo não potável; Cenário 2: Água da chuva para consumo não potável + banhos; 2 pontos de vista: Benefícios no consumo de água da rede pública; Benefícios de água no sistema de drenagem urbano. Benefícios no consumo de água da rede pública Cenário 1: Água da chuva para consumo não potável; Reservatório com 6 m 3. Eficiência do Sistema de Aproveitamento Eficiência do SAAP em função da capacidade do reservatório 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% Uma Habitação 30% Duas Habitações Quatro Habitações 20% 10% 0% 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Capacidade do Reservatório (m 3 ) a) Ef. = 86% (uma habitação); Consumo não potável 61 m 3 /ano 52 m 3 /ano água da chuva; 9 m 3 /ano rede pública. b) Ef. = 75 % (duas habitações); c) Ef. = 63 % (quatro habitações). 12

Benefícios no consumo de água da rede pública Cenário 2: a) Ef. = 73% (uma habitação); Água da chuva para consumo não potável + banhos; Reservatório com 6 m 3. Consumo não potável + banhos -87 m 3 /ano 64 m 3 /ano de água da chuva; 23 m 3 /ano da rede pública. b) Ef. = 63 % (duas habitações); c) Ef. = 53 % (quatro habitações); Volume anual da água da chuva consumida Eficiência do sistema de aproveitamento = Volume anual consumido total Benefícios no sistema de drenagem Cenário 1: Água da chuva para consumo não potável; Reservatório com 6 m 3. Grau de Aproveitamento 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% Grau de aproveitamento do SAAP em função da capacidade do reservatório 0% 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Capacidade do Reservatório (m 3 ) Uma Habitação Duas Habitações Quatro Habitações a) G = 39% (uma habitação); Volume útil 132 m 3 /ano 52 m 3 /ano aproveitados; 80 m 3 /ano descarregados. b) G = 34 % (duas habitações); c) G = 29 % (quatro habitações). 13

Cenário 2: Benefícios no sistema de drenagem Água da chuva para consumo não potável + banhos; Reservatório com 6 m 3. a) G = 48% (uma habitação); Volume útil - 132 m 3 /ano 64 m 3 /ano aproveitados; 68 m 3 /ano descarregados. b) G = 42 % (duas habitações); c) G = 35 % (quatro habitações); Grau de Aproveitamento = Volume anual de água da chuva consumida Volume anual de água da chuva Estimativa Orçamental do SAAP DESCRIÇÃO CUSTOS TOTAIS HIPÓTESE 0 HIPÓTESE I HIPÓTESE II 1. Sistema de Abastecimento de Água - Infraestruturas Interiores à Habitação 1.996,46 2.628,47 3.144,39 2. Drenagem da água do telhado e Reservatório em Betão Armado para o Aproveitamento da Água da Chuva Parte A - Construção Civil 0,00 1.371,27 1.371,27 Parte B - Equipamento Electromecânico e Eléctrico 0,00 937,11 937,11 Custo Total 1.996,46 4.936,84 5.452,76 Excedente no custo da solução relativamente à "Hipótese 0" - 2.940,37 3.456,29 CENÁRIOS DE ESTUDO: Hipótese 0: Projecto geral do sistema sem aproveitamento da água da chuva; Hipótese I: Projecto geral do sistema com aproveitamento da água da chuva para consumo não potável; Hipótese II: Projecto geral do sistema com aproveitamento da água da chuva para consumo não potável + banhos. 14

Análise económica de SAAP`s Comparam-se as seguintes situações: 1. Não se investe no SAAP e aplica-se o dinheiro que se destinava àsua compra num investimento bancário; 2. Investe-se no SAAP. O saldo ( ) entre as duas situações, (2-1), é o lucro ou prejuízo obtido graças à instalação do SAAP. Análise económica de SAAP`s Cenário 1: Consumo não potável; reservatório com 6 m 3. UMA HABITAÇÃO "Saldo" em função do tempo para um V reservatório = 6 m 3 para UMA HABITAÇÃO 10.000 5.000 "SALDO" ( ) 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-5.000 Taxa de juro=3% Taxa de juro=4% Taxa de juro=5% -10.000 Taxa de juro=6% Taxa de juro=7% Taxa de juro=8% -15.000 Taxa de juro=9% Taxa de juro=10% Taxa de juro=11% ANOS Taxa de juro=12% -20.000 Taxa de juro=13% Taxa de juro=14% Projecto com rendibilidade de 7%; 15

Análise económica de SAAP`s Cenário 1: Consumo não potável; reservatório com 6 m 3. QUATRO HABITAÇÕES "Saldo" em função do tempo para um V reservatório = 6 m 3 para QUATRO HABITAÇÕES "SALDO" ( ) 18.000 16.000 14.000 12.000 10.000 8.000 Taxa de juro=3% Taxa de juro=4% Taxa de juro=5% Taxa de juro=6% Taxa de juro=7% Taxa de juro=8% Taxa de juro=9% Taxa de juro=10% Taxa de juro=11% Taxa de juro=12% Taxa de juro=13% Taxa de juro=14% 6.000 4.000 2.000 0-2.000 0 2 4 6 8 10ANOS 12 14 16 18 20 Projecto com rendibilidade de 14%; Algumas realizações em Portugal Empreendimento cooperativo da Ponte da Pedra Matosinhos, 101 fogos divididos por 2 edifícios (Norbiceta). Projecto cofinanciado pela União Europeia; Reservatório em PEAD e Equipamento de filtragem 3PTechnik Empreendimento Ponte da Pedra: Reservatório em Betão Armado Moradia em Lisboa (Ecoágua, Lda). 16

Algumas realizações em Portugal Torre de controlo do aeródromo de Castelo Branco (DHVTecnopor Consultores Técnicos Lda); Legenda: Esquema do Projecto de águas da Torre e do reservatório de armazenamento em betão armado 1-Filtro e equipamento de filtragem (3PTechnik); 2- Descarga de superfície; 3 -Descarga de Fundo; 4 - Rede de Distribuição de água da chuva; 5 - Redes de água fria; 6 - Grelha; 7 - Saída de detritos; 8 - Amortecedor do tipo 3P Calmet; 9 - Saída para a rede de água pluvial; 10 - Válvula motorizada; 11 - Ralo; 12 - Acesso; 13 - Degraus. Instalações dos Bombeiros Voluntários de Ílhavo (NTC, Lda.); Exemplos de projectos realizados Urbanização da Amora ( 17 lotes de edifícios de habitação, com uma área total de captação de cerca de 10 000 m 2 ); Edifício no Seixal ( edifício de escritórios, com uma área de captação de cerca de 1 150 m 2 ); Condomínio na Amadora ( edifício de habitação, com uma área de captação de cerca de 1 600 m 2 ); Edifício na Amendoeira ( edifício de habitação e escritórios, com uma área de captação de cerca de 1 300 m 2 ); Escola em Serpa ( com uma área total de captação de cerca de 2 800 m 2 ); Etc.. 17

Conclusões Instalação de SAAP s Opção de desenvolvimento sustentável; Redução do consumo de água potável; Melhor distribuição da carga de água da chuva no sistema de drenagem urbana, o que ajuda a controlar as cheias controlo na origem; Projecto com rendibilidades de 7% e 14% para o utilizador (1 ou 4 habitações); Os SAAP s beneficiam da economia de escala: agrupamentos de moradias, urbanizações, grandes superfícies comerciais e industriais, hotéis e estádios. Muito Obrigado! 18