ANÁLISE DE UM PROTÓTIPO DE TELHADO VERDE

COMO TÉCNICA COMPENSATÓRIA EM DRENAGEM

URBANA

Mariana Pereira da Silva

RIO DE JANEIRO

MARÇO DE 2018

ANÁLISE DE UM PROTÓTIPO DE TELHADO VERDE

COMO TÉCNICA COMPENSATÓRIA EM DRENAGEM

URBANA

Mariana Pereira da Silva

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Civil da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte

dos requisitos necessários à obtenção do título de

Engenheiro.

Orientadora: Elaine Garrido Vazquez

RIO DE JANEIRO

MARÇO DE 2018

ANÁLISE DE UM PROTÓTIPO DE TELHADO VERDE COMO

TÉCNICA COMPENSATÓRIA EM DRENAGEM URBANA

Mariana Pereira da Silva

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL

DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A

OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHARIA CIVIL.

Examinada por:

_________________________________________

Prof. Elaine Garrido Vazquez, D. Sc.,

(Orientadora)

_________________________________________

Prof. Paulo Renato Diniz Junqueira Barbosa, D. Sc.,

_________________________________________

Eng. Victoria Ottoni Almeida de Souza M. Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

MARÇO DE 2018

iv

Silva, Mariana Pereira

Análise de um protótipo de Telhado Verde como técnica compensatória em drenagem urbana / Mariana Pereira da Silva. Rio de Janeiro / Escola Politécnica, 2018.

IX, 71p.:il.; 29,7 cm

Orientadora: Elaine Garrido Vazquez

Projeto de Graduação - UFRJ / Escola Politécnica / Curso de Engenharia Civil, 2018.

Referências Bibliográficas: p. 54-56

1. Introdução 2. Revisão da Literatura 3. Método 4. Apresentação e Análise dos Resultados 5. Conclusão e Considerações Finais

I. Elaine Garrido Vazquez. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia

v

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela graça de concluir essa etapa da minha vida acadêmica.

A minha mãe, que sempre fez todo o esforço pra que eu tivesse as melhores oportunidades.

Ao meu pai, pelo carinho e apoio.

Às minhas tias, tios e vó, cujos mimos e carinho tornam minha vida mais rica.

À minha professora orientadora, Elaine Vazquez, por se fazer presente e nos ajudar com os

problemas típicos de trabalhos experimentais.

Ao professor Isaac Volschan, com quem fiz minha primeira Iniciação Científica.

À equipe que trabalhou comigo nos experimentos do Telhado Verde, por dividirem esse

momento enriquecedor comigo.

vi

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica / UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Análise de um protótipo de Telhado Verde como técnica compensatória em drenagem urbana

Mariana Pereira da Silva

Março / 2018

Orientadora: Elaine Garrido Vazquez

Curso: Engenharia Civil

Cidades com elevada urbanização produzem áreas impermeáveis. A sobrecarga da rede de

drenagem resulta em recorrentes inundações. Muitos dos prejuízos, poderiam ser evitados por

meio de um correto planejamento urbano e adoção de boas práticas de drenagem. Ao passo

que as técnicas de Desenvolvimento de Baixo Impacto são conhecidas há vários anos, é

fundamental o incentivo a associação desse tipo de tecnologia as estruturas convencionais de

microdrenagem (sarjetas, galerias,bueiros,...). Dessa forma, o presente trabalho tem como

objetivo demonstrar o quanto essas técnicas podem contribuir para a mitigação de inundações.

O método utilizado foi análise experimental em protótipo de Telhado Verde, no CESA-UFRJ,

cujos principais resultados são o hidrograma de cada evento de chuva e o Coeficiente de

Runoff, para chuvas na faixa de 100 mm/h e 150mm/h.

Palavras-chave: Drenagem Urbana, Testes Experimentais, Telhado Verde

vii

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Engineer.

Mariana Pereira da Silva

March 2018

Advisor: Elaine Garrido Vazquez

Course: Civil Engineering

Cities with high urbanization promote a significant reduction in the rate of soil infiltration.

Overloading the drainage network results in recurrent flooding. Many of the losses could be

avoided through proper urban planning and adoption of good drainage practices. While Low

Impact Development techniques have been known for several years, it is fundamental to

encourage the association of this type of technology with conventional microdrain structures

(gutters, galleries, culverts, ...). Thus, the present work aims to demonstrate how these new

practices can contribute to flood mitigation. The method used was an experimental analysis in

a Green Roof prototype at CESA-UFRJ, whose main results are the hydrograph of each rain

event and the Runoff coefficient for rainfall in the range of 100 mm/h and 150 mm/h.

Key words: Urban Drainage, Experimental Testing, Green Roof.

viii

Sumário

1. Introdução..................................................................................... 1

1.1 Contextualização - Urbanização................................................. 1

1.2 Impactos da Urbanização sobre o Escoamento Superficial..... 2

1.2.1 Prejuízos Causados pelas Enchentes....................................... 4

1.3 Boas Práticas de Técnicas Compensatórias de Drenagem....... 6

1.3.1 Aproveitamento das Águas Pluviais..................................... 7

1.3.2 Poços e Trincheiras de Infiltração........................................ 7

1.3.3 Bio-retenção............................................................................ 8

1.3.4 Vala de Infiltração.................................................................... 9

1.3.5 Pavimento Permeável............................................................... 9

1.3.6 Telhado Verde........................................................................... 10

1.4 Sistema de Drenagem e Planejamento Urbano......................... 10

1.5 Objetivo........................................................................................ 11

1.6 Metodologia de Pesquisa............................................................. 11

1.7 Justificativa.................................................................................. 12

1.8 Descrição dos Capítulos.............................................................. 12

2. Revisão da Literatura................................................................... 13

2.1 Histórico da Drenagem Urbana no Brasil................................. 13

2.1.1 O conceito Higienista................................................................ 13

2.1.2 Racionalização e Normatização dos Cálculos Hidrológicos.. 14

2.1.3Abordagem científica e hidrológica do Ciclo Hidrológico..... 14

ix

2.2 Conceitos Hidrológicos................................................................ 14

2.2.1 O ciclo Hidrológico................................................................... 14

2.2.2 Pluviometria - Termos Usuais................................................. 15

2.2.3 Determinação da Vazão de Projeto......................................... 16

2.2.3.1 Método Volumétrico.............................................................. 16

2.2.3.2 Método Racional.................................................................... 16

2.2.3.3 Coeficiente de Escoamento do Método Racional................ 16

2.2.4 Interação entre Telhado Verde e o Ciclo Hidrológico........... 17

2.2.5 Eficiência do Telhado Verde................................................. 18

2.2.6 Benefícios do Telhado Verde................................................ 19

2.2.4.3 Políticas públicas favoráveis ao Telhado Verde.................. 21

3 Método............................................................................................. 23

3.1 Protótipo....................................................................................... 23

3.1.1. Telhado Verde - Material Utilizado....................................... 24

3.1.1.1 Vegetação................................................................................ 24

3.1.1.2 Substrato................................................................................. 25

3.1.1.3 Geotêxtil.................................................................................. 26

3.1.1.4 Drenagem................................................................................ 26

3.1.1.5 Impermeabilização................................................................ 26

3.2 CESA............................................................................................. 29

3.3 Estação Pluviométrica................................................................. 30

3.4 Intensidade e Duração das Chuvas de Projeto.......................... 31

x

3.5 Intensidade - Calibração do Simulador de Chuvas.................. 33

3.6 Volume afluente à Caixa Pluviométrica.................................... 34

3.7 Procedimentos.............................................................................. 36

3.8 Cálculo do Coeficiente de Runoff............................................... 37

3.9 Previsão de Runoff....................................................................... 37

3.9.1 Hipóteses.................................................................................... 38

3.9.2 Equações.................................................................................... 38

3.9.3 Cálculo do Coeficiente de Runoff Previsto............................. 39

4 Apresentação e Análise dos Resultados...................................... 40

4.1 Medições Diretas.......................................................................... 40

4.2 Hidrogramas................................................................................ 42

4.2.1 Análise dos Hidrogramas......................................................... 44

4.2.1.1 Picos de Medição.................................................................... 44

4.2.1.2 Hidrograma Calculado x Hidrograma Medido.................. 44

4.3 Coeficientes de Runoff Reais (medidos).................................... 45

4.4 Coeficientes de Runoff Medido x Estimado............................. 48

5 Conclusão e Considerações Finais................................................. 50

1

1.Introdução

1.1. Contextualização – Urbanização

A urbanização é um processo que acompanhou a trajetória humana ao longo da história,

podendo ser caracterizada por três etapas distintas: (i) pré-industrial, (ii) industrial e (iii) atual

ou das comunicações (também conhecida como terceirização das decisões) (TUCCI e

BERTONI, 2003 apud IMADA, 2014).

Desde a segunda metade do século XVIII, como consequência da Revolução Industrial, o

processo de urbanização incrementou-se mundialmente em um ritmo cada vez mais acelerado.

Em 1800 somente 1% da população vivia em cidades, enquanto que na primeira metade do

século XX ocorreu um aumento de 49% da população mundial e, subsequentemente, um

aumento de 240% da população urbana (TUCCI e BERTONI, 2003 apud IMADA, 2014)

A Figura 1 mostra o aumento percentual da população urbana entre os anos de 1960 a 2010.

Figura 1: População rural e urbana entre 1960 e 2010 - FONTE: ONU, 2008

Imada (2014) salienta que a urbanização ocorreu desde a Revolução Industrial até o começo

do século XX em países hoje considerados desenvolvidos, ao passo que em países em

desenvolvimento a urbanização intensa começou, de fato, a partir da segunda metade do

século XX, possuindo um caráter mais acelerado e pouco organizado.

Estima-se que, no Brasil, por volta de 1950, 33 milhões de pessoas habitavam a área rural

enquanto 19 milhões habitavam as cidades (GOUVÊA, 2005 apud IMADA, 2014).

2

Segundo o Censo IBGE de 2010, 84,4% dos 190 milhões de habitantes encontravam-se em

áreas urbanas.

A urbanização causa impactos no meio ambiente e na sociedade. Muitos desses impactos são

positivos, tais como moradias, postos de trabalho, áreas recreacionais e aumento do

crescimento econômico. Entretanto, sem o devido planejamento, o crescimento das cidades

traz também alguns transtornos. A figura 2 a seguir apresenta a sequência de acontecimentos

vinculados a urbanização que acarretam mudanças nos processos hidrológicos.

Figura 2: Efeitos da urbanização nos processos hidrológicos - FONTE: Hall, M. J. Urban Hidrology,1986

1.2. Impactos da urbanização sobre o escoamento superficial

A introdução de superfícies impermeáveis no espaço urbano reduz a possibilidade de

infiltração das águas pluviais e as taxas de evapotranspiração, os caminhos naturais de

escoamento são eliminados, e há um aumento nas vazões e no volume das águas pluviais que

são escoadas superficialmente. (PINTO, 2007).

Pode-se afirmar que toda superfície que tem a capacidade de infiltração reduzida produzirá

excesso de escoamento superficial durante a precipitação. As áreas residenciais, comerciais,

3

industriais, ruas e estradas geram inúmeras superfícies impermeabilizadas e são fruto da

urbanização. Assim, a alteração dos processos hidrológico no meio urbano provoca aumento

do escoamento superficial, resultando, por diversas vezes, em enchentes.

A água que anteriormente era utilizada pelas plantas, evaporada ou infiltrada no solo é agora

convertida diretamente no escoamento superficial. Uma medida importante do grau de

urbanização de uma bacia é o nível de superfícies impermeáveis. Enquanto o nível de

impermeabilização aumenta em uma bacia, a precipitação é convertida em escoamento

superficial (EPA,1999 apud IMADA, 2014).

A Figura 3, a seguir, apresenta hidrogramas típicos de antes e depois da urbanização. No pós

urbanização observa-se vazões de pico bem maiores a serem escoadas em um espaço de

tempo menor. Tal característica tem impacto direto sobre os projetos de drenagem,

configurando sistemas mais caros para atender a essas grandes vazões ou sistemas sub-

dimensionados, cujos usuários fatalmente terão de conviver com os transtornos causados

pelas inundações.

Figura 3: Influência da Urbanização no hidrograma de uma bacia - Fonte: TUCCI, 2003

Já na Figura 4, pode-se observar o aumento do limite da área de inundação, causado pelo pico

maior e mais rápido das vazões, decorrente da urbanização.

Figura 4: Efeitos da urbanização sobre a geometria do escoamento - FONTE: SCHUELER, 1987

4

Tradicionalmente, o tratamento dado ao escoamento superficial no meio urbano tem sido o de

introdução de sistemas de drenagem eficientes em sua captação e afastamento, minimizando

os danos provocados pelas inundações. Essa abordagem no entanto acaba apenas transferindo

os impactos do aumento do escoamento superficial para jusante. Além disso, frequentemente,

o escoamento superficial é conduzido diretamente pra um corpo hídrico receptor, ignorando a

passagem por áreas com potencial de infiltração e conexão com planícies de inundação, que

são altamente eficientes na remoção de poluentes (KAUSHAL et al., 2008)

1.2.1. Prejuízos causados pelas enchentes

Segundo um estudo do WRI (World Resources Institute), divulgado em 2015, o número de

pessoas afetadas por alagamentos em todo o mundo pode triplicar no intervalo de 2015 a 2030.

As mudanças climáticas tem grande contribuição nessa previsão, entretanto um terço será

causado por mudanças socioeconômicas (como aumento populacional e expansão urbana).

A Figura 5 mostra a quantidade de pessoas afetadas pelas inundações em 2015 e uma previsão

do número de pessoas afetadas em 2030. O estudo considerou nível econômico, tendências do

desenvolvimento socioeconômico à época da análise, mudanças climáticas extremas e que

nenhuma medida preventiva quanto a inundação seria tomada até 2030.

Figura 5: Aumento da população mundial afetada pelas inundações - FONTE WRI, 2015

5

Este mesmo estudo apontou que os 15 países mais sujeitos a enchentes são países em

desenvolvimento. Com menos investimentos em técnicas compensatórias estruturais (como

obras lineares e pontuais) esses países se tornam mais vulneráveis a desastres naturais e

mudanças climáticas. Nesta pesquisa, que considerou 164 países, o Brasil aparece em décimo

primeiro na lista dos principais países atingidos. As enchentes atingem em média 265 mil

brasileiros, todos os anos e provocam prejuízo anual de R$ 9 bilhões no país, principalmente

por causa da falta de planejamento urbano.

Os prejuízos podem ser divididos em dois grupos tangíveis (diretos e indiretos) e intangíveis,

conforme apresentado no quadro abaixo.

Quadro 1: Prejuízos causados pelas inundações - FONTE: adaptado de www.pha.poli.usp.br , S/D

Prejuízos Tangíveis

Diretos Indiretos

Prejuízos a propriedade: residencial,

comercial, industrial e público. Desvalorização dos imóveis

Custo operacional com congestionamento

urbano e perdas de hora de trabalho. Custo da limpeza dos logradouros

Prejuízos a veículos (enguiçados, arrastados,

acidentados, atingidos por árvores).

Custo com atendimentos de emergência,

evacuação, resgate e assistência a

desabrigados.

Prejuízos à infra-estrutura urbana, com

interrupção de serviços: vias públicas,

energia, telefonia, água e esgoto.

Custo com doenças de veiculação hídrica

Perdas de vidas humanas: por afogamento,

colisão de veículos, choques elétricos ou

deslizamentos de terra.

Prejuízos Intangíveis

Perda de itens insubstituíveis, como fotografias e lembranças

Aumento do fator vulnerabilidade na economia

Prejuízo à saúde humana devido ao estresse e angústia causado pela inundação, preocupação

com cheias futuras.

6

1.3. Boas Práticas de Técnicas Compensatórias de Drenagem

Uma outra abordagem é proposta pelo Best Management Practices (Melhores Práticas de

Gestão). É proposto a adoção de estruturas para reter o volume escoado superficialmente e

promover a melhoria da qualidade de água, normalmente com processos biológicos.

Entre as estruturas utilizadas para esses fins podem ser citadas as bacias de retenção,

banhados construídos, áreas de biorretenção, filtros de areia, entre outros (UNITED

ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 2003, apud TASSI, 2014).Uma segunda

estratégia consiste na identificação de áreas com elevado valor ecológico na paisagem e sua

proteção, de modo a evitar sua conversão em área impermeável. Isso normalmente é realizado

mediante a criação de parques ou corredores ecológicos, com a utilização de instrumentos

legais (ARENDT, 2004 apud TASSI, 2014).

Uma medida igualmente possível em áreas em que o desenvolvimento urbano não está

consolidado é a utilização de técnicas conhecidas como LID - Low Impact Development

(Desenvolvimento de Baixo Impacto - DBI). Entre os princípios do DBI, pode ser citada a

introdução de técnicas alternativas para o aumento do escoamento pluvial junto a fonte onde é

gerado, buscando a minimização dos volumes e vazões que escoam superficialmente

aproximando-os de valores anteriores a impermeabilização. Além disso, essas técnicas devem

estar inseridas na paisagem natural, promovendo o menor impacto visual, e utilizar as própias

funções da natureza para promover o manejo da águas pluviais (UNITED, 2003 apud TASSI,

2014).

Quanto às estruturas de infiltração, citam-se três tipos distintos:

Quadro 2: Tipos de Estrutura de Infiltração - FONTE: Geotecnia UnB, 2010

Técnicas de Controle na Fonte Estão associadas a pequenas estruturas de drenagem, como os poços e as valas de infiltração.

Técnicas Lineares

Estão associadas a áreas maiores a serem drenadas, como ruas, estacionamentos e pátios. Nesses casos, podem ser implantadas as trincheiras de infiltração e pavimentos drenantes.

Técnicas de Controle Centralizado

Estão associadas a estruturas de drenagem de grande porte, como as bacias de retenção e detenção que atendem a uma determinada área urbana, de expansão urbana ou rural.

7

Os itens subsequentes apresentam técnicas auxiliares às adotadas no sistema de drenagem

tradicional, técnicas em conformidade com o conceito de Desenvolvimento de Baixo Impacto.

1.3.1. Aproveitamento das águas pluviais

O aproveitamento de água de chuva consiste em coletar a precipitação através de uma área de

captação, geralmente telhados, e utilizar esta água acumulada, em reservatórios, para atender algum

tipo de consumo (OLIVEIRA, 2007). A Figura 6 ilustra esquematicamente este sistema.

A primeira experiência brasileira notável em captação de água de chuva aconteceu, em 1943, através

da ação do exército Norte-Americano, na Ilha de Fernando de Noronha, onde até hoje a água de

chuva é utilizada para o abastecimento. A partir de 1975, quando foi criado o Centro de Pesquisas

Agropecuárias do Trópico Semi-Árido (CPTASA), iniciou-se um processo na sociedade brasileira para

unir esforços para estudar e implementar essas técnicas de captação (PROSAB, 2006 apud OLIVEIRA,

2007).

Figura 6: Aproveitamento de água da chuva através de cisterna. FONTE: Adaptado de RUPP, 1998.

1.3.2. Poços e trincheiras de infiltração

Os poços de infiltração são estruturas geralmente cilíndricas cuja profundidade e diâmetro

dependem das características do perfil do solo e do volume de água a ser infiltrado. O

dimensionamento deve considerar o volume de armazenamento do poço e a capacidade de

infiltração do terreno. Esses poços são usados para infiltrar água de áreas impermeabilizadas,

como, por exemplo, casas, edifícios e praças. (CARVALHO, J.C., LELIS, A.C., 2010)

As trincheiras permitem o armazenamento e a infiltração de água no solo. São estruturas

lineares pouco profundas que, nos sistemas convencionais, são preenchidas total ou

parcialmente com material granular, como britas e seixos, e revestidas com manta de geotêxtil

que funciona como filtro. Em sistemas não convencionais, tem sido proposto o enchimento

8

com materiais alternativos, como entulhos de construção, garrafas PET e pneus usados.

(CARVALHO, J.C., LELIS, A.C., 2010)

Figura 7: Poço de infiltração em lote residencial - FONTE: CREDIT VALLEY CONSERVATION 2010

1.3.3. Bio-retenção

Sistemas de biorretenção são áreas escavadas e preenchidas com uma mistura de solo de alta

permeabilidade e material orgânico. Tendem a proporcionar a máxima infiltração das águas

escoadas e o crescimento vegetativo, controlando a quantidade e qualidade das águas

advindas do escoamento superficial, através das propriedades químicas, biológicas e físicas

das plantas, microorganismos e solo compõem o sistema ( TROWSDALE & SIMCOCK,

2011 apud MELO, 2009). A representação esquemática está apresentada na Figura 8.

Muitos dos processos envolvidos no sistema de biorretenção contribuem no desenvolvimento

de atividades como agricultura, através da transformação de poluentes em nutrientes, e no

meio urbano, no resgate do ciclo natural das águas pelos processos de infiltração e

evapotranspiração. (MELO, 2009)

Figura 8: Exemplo de bio-retentor (Adaptado de CITY OF PORTLAND, 2004)

9

1.3.4. Valas de infiltração

Valas de infiltração são estruturas lineares pouco profundas e vegetadas geralmente

utilizadas quando o lençol freático é superficial ou o manto impermeável é pouco

profundo. Elas permitem o armazenamento temporário de águas pluviais e favorecem

sua infiltração no solo (CARVALHO, J.C., LELIS, A.C., 2010). A seguir, as valas de

infiltração aparecem ilustradas na figura 9.

Figura 9: Valas de infiltração - FONTE: Cartilha Geotecnia UnB, 2010

1.3.5. Pavimento permeável

Com o objetivo de amortecer as vazões nas redes de drenagem, assim como de reduzir a taxa de

impermeabilidade da área loteada, é proposta a cobertura das calçadas e áreas destinadas ao

estacionamento de veículos com pavimentação permeável. Os pavimentos permeáveis

permitem a infiltração das águas pluviais em sua superfície, armazenando-as nos espaços vazios

existentes no material que preenche o reservatório subsequente. Este processo, em geral,

melhora a qualidade da água, uma vez que o material que preenche o reservatório atua como

um filtro, retendo algumas impurezas presentes na água da chuva infiltrada (BAHIENSE, J.M. 2013).

A atuação do pavimento está ilustrada na Figura 10 a seguir:

Figura 10: Tipos de infiltração proporcionados pelo concreto permeável - FONTE: PINI

10

1.3.6. Telhado Verde

O telhado verde, também chamado de cobertura vegetal ou jardim suspenso. É instalado em

lajes ou até mesmo sobre telhados convencionais e consiste em camadas de

impermeabilização e de drenagem, as quais recebem o solo e a vegetação indicada para o

projeto. Com relação a drenagem das águas pluviais, as coberturas verdes são tecnologias

capazes de reduzir o volume de água escoado, assim como retardar o escoamento. As

camadas constituintes do Telhado Verde estão ilustradas na Figura 11.

Figura 11: Camadas de um telhado verde - FONTE: www.ecoeficientes.com.br

1.4. Interação entre o sistema de drenagem e planejamento urbano

O gerenciamento dos recursos hídricos urbanos e de suas políticas de controle é uma função

da estrutura institucional existente. Tal estrutura é dependente do estado de abrangência,

referente aos âmbito legal e de gestão, inter-relacionando água, uso do solo e meio ambiente,

abrangendo dois contextos espaciais distintos (TUCCI, 2002)

Primeiro, os impactos que ultrapassam os limites do município, como a ampliação de

enchentes e contaminação a jusante de sistemas hídricos (rios, lagos e reservatórios) devem

ser controlados por padrões e regulações existentes em legislações ambientais e de recursos

hídricos federal ou estadual.

E, segundo, os impactos que atingem o município, com consequências a sua própria

população, requerem controle através de medidas desenvolvidas localmente, através de

legislação municipal e proposições estruturais específicas.

No contexto externo à cidade, as legislações que envolvem a drenagem urbana estão

relacionadas com os recursos hídricos, o uso do solo e o licenciamento ambiental. Quanto aos

recursos hídricos, a principal ferramenta de controle da drenagem urbana é o Plano de Bacia.

Os estados e a União podem estabelecer normas para o disciplinamento do uso do solo em

busca da proteção ambiental, controle da poluição, saúde pública e segurança. No âmbito do

11

licenciamento, a legislação estabelece limites de construção e operação dos canais de

drenagem bem como a necessidade de licenças para as obras hidráulicas (SILVEIRA, 2002).

Quanto à gestão municipal, deve existir uma legislação específica definida pelo Plano Diretor

Urbano, abordando o uso do solo e as legislações ambientais e, menos comumente, a

drenagem urbana (TUCCI, 2002).

As etapas de desenvolvimento do Plano Direto de Drenagem Urbana (PDDU) podem ser

divididas da seguinte forma (UFG LOUGHBOROUGH UNIVERSITY, 2003)

Etapa 1: Fundamentos/Concepção - Levantamento dos dados existentes.

Etapa 2: Desenvolvimento/Medidas - Diagnóstico da situação atual.

Etapa 3: Produtos - proposições para ampliação e melhoria do sistema.

Etapa 4: Programas - plano de ações e sistema de supervisão e controle.

1.5. Objetivo

Este trabalho tem como objetivo analisar a capacidade de um telhado verde quanto à retenção

de águas pluviais e ao atraso do pico de cheia, quando submetido a chuvas muito intensas. E,

através dos resultados obtidos, incentivar a adoção de técnicas compensatórias de drenagem.

1.6. Metodologia de Pesquisa

Para a obtenção de uma análise quantitativa foram realizados ensaios em um protótipo de

telhado verde com o uso de bromélias.

Nestes ensaios, a intensidade e a duração da precipitação devem ser pré definidos com base

nas características da região de estudo.

A parte prática começa com a calibração do simulador de chuvas para a intensidade a ser

analisada e, então, dá-se início ao experimento, o simulador é ligado. São medidos o tempo

para o início do escoamento e o volume drenado pelo protótipo minuto a minuto. Passado o

tempo de duração da chuva, o simulador é desligado. E as medições do volume drenado por

minuto continuam até que pare de chegar água na Caixa Pluviométrica.

A partir dos dados coletados é possível construir o hidrograma efluente e calcular o volume

retido no telhado e a redução na vazão de pico. Os detalhes de procedimentos e cálculos estão

detalhados no item 3.7.

12

1.7. Justificativa

As estruturas de microdrenagem tradicionais (sarjetas, bocas de lobo, galerias,...) têm por

objetivo o rápido escoamento da água até os corpos de drenagem. A medida que o grau de

impermeabilização dos grandes centros aumenta, essas estruturas tornam-se insuficientes.

No âmbito da Engenharia a análise de um Telhado Verde como técnica compensatória em

drenagem urbana é relevante porque: Auxilia na redução da vazão de projeto afluente à rede

pluvial nas regiões em que essa técnica for adotada. E auxilia no cálculo estrutural da

cobertura, uma vez que o volume retido representa uma sobrecarga a ser considerada.

Para a sociedade, a eficiência na redução dos picos de vazão representa diminuição dos riscos

e dos prejuízos causados pelas inundações.

1.8. Descrição dos Capítulos

O Capítulo 1 apresenta o contexto histórico e social em que se insere a pesquisa. São

apresentadas as práticas tradicionais de drenagem e os prejuízos enfrentados quando a rede

drenante existente torna-se insuficiente. A partir desse contexto, são feitos estudos que visam

mitigar os danos, tais quais a presente pesquisa .

O Capítulo 2 apresenta o embasamento bibliográfico do presente trabalho. Conceitos e

pesquisas já reconhecidos no campo da Drenagem e também do Telhado Verde são utilizados

para fundamentar os procedimentos práticos e de cálculo deste estudo.

O Capítulo 3 apresenta os materiais, equipamentos, procedimentos e equações importantes

para esse trabalho.

O Capítulo 4 apresenta os resultados encontrados em cada etapa do ensaio. Como os ensaios

foram feitos para duas faixas de intensidade distintas, os resultados com os coeficientes de

runoff referentes a cada intensidade estão representados em tabelas separadas.

O Capítulo 5 apresenta as conclusões. Com base na pesquisa bibliográfica já apresentada no

Capítulo 2, pode-se concluir se o Telhado Verde, nas intensidades de chuva consideradas,

atende ou supera as expectativas quanto à eficiência na retenção e na redução da vazão de

pico.

13

2. Revisão da Literatura

2.1. Histórico da drenagem no Brasil

O conceito de drenagem urbana utilizado hoje no Brasil é resultado de um processo de

construção contínua desde meados do século XIX. Segundo Desbordes apud Silveira (2000),

esta sequência é caracterizada por três etapas: Conceito Higienista, Racionalização e

normatização dos cálculos hidrológicos e Abordagem Científica e Ambiental do Ciclo

Hidrológico.

2.1.1. O conceito Higienista

O higienismo é uma doutrina que nasce com o liberalismo, na primeira metade do século XIX

quando os governantes começam a dar maior atenção à saúde dos habitantes das cidades.

Considerava-se que a doença era um fenômeno social que abarcava todos os aspectos da vida

humana. Havia, portanto, a necessidade de manter certas condições de salubridade no

ambiente da cidade mediante a instalação de adução e tratamento da água, esgotos,

iluminação nas ruas e etc. Tais preceitos justificaram grandes intervenções urbanas que

culminaram com a expulsão da população mais pobre dos centros urbanos. (CAPACIDADES,

2013)

O conceito higienista de saneamento urbano consolidou-se no Brasil após a proclamação da

República, em 1889, embora tenha começado logo após seu aparecimento na Europa. Esse

movimento fundamentou-se no ideal de se afastar as águas nocivas o mais rápido possível das

cidades, de forma ordenada para um corpo de água receptor, buscando assim reduzir a

ocorrência de doenças e epidemias (SILVEIRA, 2000). Neste sentido, o trabalho do

engenheiro Saturnino de Brito foi bastante significativo. Antes de Saturnino de Brito, a

engenharia sanitária brasileira apresentava uma atuação bastante embrionária. As poucas

formulações utilizadas para projetos faziam referência a métodos utilizados para as capitais

européias, cujas características hidrológicas diferem muito das cidades brasileiras, resultando

em sistemas mal dimensionados. (IMADA, 2014)

Saturnino defendeu o uso de tecnologias apropriadas, observando a dinâmica das cidades

brasileiras, levando em consideração suas variáveis físicas, sociais, culturais, sociais e

econômicas. Para Yassuda (1964) apud Imada (2014), Saturnino de Brito foi responsável pelo

surgimento de uma visão técnica voltada para a realidade nacional, tendo influenciado

incisivamente na adoção do sistema separador absoluto de esgotamento sanitário.

14

2.1.2. Racionalização e Normatização dos cálculos hidrológicos

Esta etapa conserva o conceito de evacuação rápida das águas urbanas porém busca

estabelecer cálculos hidrológicos mais aprimorados para o dimensionamento das obras

hidráulicas. É nessa etapa que surge o método racional, uma relação analítica empírica que

relaciona a intensidade de precipitação com a duração e o período de retorno, uma das

primeiras expressões IDF (intensidade-duração-frequência) estabelecidas no Brasil

(SILVEIRA, 2000).

2.1.3. Abordagem científica e ambiental do ciclo hidrológico

Iniciativas denominadas Low Impact Development - LID, tratando o escoamento superficial

em pequena escala, próximo de sua fonte ( SOUZA, GONÇALVEZ e GOLDENFUM, 2007).

No Brasil esta prática tem sido encorajada, estando presente em publicação do Ministério da

Integração, para implantação e ampliação de sistemas de drenagem urbana.

2.2. Conceitos hidrológicos

2.2.1. O ciclo hidrológico

O Ciclo Hidrológico é um fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície

terrestre e a atmosfera, impulsionado, fundamentalmente, pela energia solar associada à

gravidade e à rotação da Terra (TUCCI, 1987).

O ciclo hidrológico só é fechado a nível global. A medida que considera-se áreas menores de

drenagem, fica mais caracterizado o ciclo hidrológico como um ciclo aberto ao nível local

(TUCCI, 1987). Isto significa que os volumes evaporados em um local, não precipitam

necessariamente naquele mesmo local. O Ciclo Hidrológico encontra-se ilustrado na

Figura12, a seguir:

Figura 12:Componentes do ciclo hidrológico - FONTE: Introdução à engenharia ambiental

15

A seguir são descritas etapas do ciclo Hidrológico:

Quadro 3: Etapas do Ciclo Hidrológico

Precipitação Pode ocorrer sob forma de chuva, neve ou granizo, sendo a chuva a mais comum. Ocorre a partir de complexos fenômenos de aglutinação e crescimento das microgotículas fazendo com que o tamanho e peso das gotas sejam suficientes para que a força da gravidade supere a turbulência normal.

Interceptação A precipitação, ao cair sobre uma área com vegetação, terá uma parcela retida, nos caules e folhas. A isto, dá-se o nome de Interceptação.

Infiltração A parcela da precipitação que não ficou retida na vegetação, atinge o solo. Como este é um meio poroso, a água infiltra até que o solo atinja a saturação.

Escoamento Superficial Escoamento superficial: A partir do momento que o solo atinge a saturação, o excesso, não infiltrado, começa a escoar superficialmente.

Transpiração Transpiração: Parte da água infiltrada é absorvida pelos vegetais e devolvida para a atmosfera sob forma de vapor d'água. A parte que não é aproveitada pela vegetação percola para o lençol freático e alimenta a o escoamento de base dos rios.

Evaporação Acontece concomitantemente com todas as outras etapas.

2.2.2. Pluviometria O quadro a seguir apresenta alguns termos pluviométricos, cujo conhecimento é necessário à

compreensão dos capítulos seguintes.

Quadro 4 - termos pluviométricos

Altura de chuva (mm) É a espessura média da lâmina de água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação, admitindo-se que nessa região, não se infiltrasse, não se evaporasse e nem se escoasse fora dos limites da região.

Duração (hora) É o intervalo de tempo durante o qual se considera a ocorrência de chuva.

Intensidade (mm/h) É a relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação.

Tempo de recorrência/Tempo de retorno É o intervalo médio de tempo em que pode ocorrer ou ser superado um determinado evento.

Frequência Número de vezes em que um fenômeno de características iguais a outro, ocorre em um período de tempo.

Hidrograma Gráfico de representação das vazões ao longo de um período de observação, na seqüência cronológica de ocorrência.

16

2.2.3. Determinação da Vazão de Projeto

2.2.3.1. Método Volumétrico - método direto

Consiste em derivar as águas para recipientes volumetricamente calibrados, ou que tenham

formas que facilitem a determinação de seus volumes. A vazão será o quociente do volume do

recipiente pelo tempo de enchimento cronometrado.

𝑄(𝑣𝑎𝑧ã𝑜) =

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒)

𝑡 (𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜) eq. 1

2.2.3.2. Método Racional - método indireto

O método racional é limitado a bacias de até 2 km² e tempo de concentração de até uma hora.

(TOMAZ, 2013 apud IMADA, 2014)

Poucas bacias urbanas possuem redes de monitoramento de vazões. Dessa forma, para a

obtenção das vazões de projeto. Dessa forma para a obtenção das vazões de projeto utiliza-se

modelos de chuva vazão, como o método racional ou o hidrograma unitário. A equação

relacionada ao método é a seguinte:

𝑄(𝑣𝑎𝑧ã𝑜) = 0,278 × 𝐶 × 𝑖 × 𝐴 eq. 2

Q: vazão máxima (m³/s)

0,278: fator de correção de unidade

C: coeficiente de escoamento superficial da bacia

i: intensidade de precipitação de projeto (mm/h)

A: área da bacia (Km²)

2.2.3.3. Coeficiente de Escoamento do Método Racional

O coeficiente de escoamento superficial pode ser definido através de tabelas elaboradas

considerando as características da bacia hidrográfica, ou da área de drenagem em questão.

Tais tabelas apresentam o escoamento superficial, com base no tipo de solo, vegetação e

outros aspectos associados ao manuseio do solo e à urbanização. (JÚNIOR, apud IMADA

2014)

Os coeficientes apresentados a seguir aparecem nas Diretrizes Básicas Para Projetos de

Drenagem Urbana no Município de São Paulo.

17

Figura 13: Valores de C adotados pela prefeitura de São Paulo - FONTE: WILKEN, P.S., 1978

2.3. Interação entre Telhado Verde e Ciclo Hidrológico

O sistema de drenagem inclui toda a infraestrutura existente em um município para realização

da coleta, transporte e lançamento final das águas pluviais que escoam superficialmente. Esse

sistema é formado por diversas medidas que buscam minimizar os efeitos do aumento do

escoamento superficial, como os riscos e prejuízos a que as populações estão expostas quando

ocorrem inundações, visando um desenvolvimento urbano articulado, considerando os

aspectos econômicos, sociais e ambientais. (FUNDAÇÃO ESTADUAL DO MEIO

AMBIENTE, 2006)

Neste contexto, o telhado verde funciona da seguinte forma: A vegetação atua interceptando

uma parcela da chuva. É por meio da evapotranspiração que a água é perdida para a atmosfera

e o potencial de retenção de água no substrato é aumentado. Adicionalmente, a vegetação

retarda o escoamento superficial, que passa a ocorrer quando o substrato atinge a saturação.

(TASSI, 2014)

Evaporação é o conjunto dos fenômenos físicos que transformam em vapor a água da

superfície do solo, interceptada pelas plantas, dos cursos de água, lagos, reservatórios e mares

(BALDESSAR, 2012).

Transpiração é a evaporação devida à ação fisiológica dos vegetais. As plantas, através de

suas raízes, retiram do solo a água para suas atividades vitais. Transportam a água através da

18

planta até as folhas e transpiram pelos estômatos estabelecendo a passagem da água para a

atmosfera (COLLISCHONN, 2008 apud BALDESSAR, 2012).

Evapotranspiração é o conjunto dos dois processos descritos anteriormente: evaporação e

transpiração. É o conjunto de processos físicos e fisiológicos que provocam a transformação

da água precipitada na superfície da Terra em vapor. Esse termo é bastante usado devido à

dificuldade de separação da evaporação e da transpiração, tanto nos cálculos como na

medição (BALDESSAR, 2012).

Assim, para contribuir em relação à melhoria ambiental dos grandes centros urbanos, a

ampliação das áreas verdes é uma grande alternativa. E, para espaços já densamente

ocupados, a cobertura verde torna-se uma ferramenta a ser amplamente utilizada, abrangendo

a parcela do solo que já se encontra dentro da taxa de ocupação (BALDESSAR, 2012). A

contribuição do telhado verde para o Ciclo Hidrológico está ilustrada na Figura 14, a seguir:

Figura 14: Participação do Telhado Verde no Ciclo Hidrológico - FONTE:lid-stormwater, 2011

2.4. Eficiência do telhado verde - retenção esperada

A espessura da camada do substrato e altas taxas de evapotranspiração podem beneficiar a

retenção de água pluvial no telhado verde, pois o substrato armazena água, mas os processos

de evapotranspiração promovem o esvaziamento dele, aumentando a eficiência do telhado no

armazenamento do escoamento superficial pluvial. Portanto, os telhados intensivos (vide

definição na Figura 20) seriam indicados como melhor alternativa no controle quantitativo do

escoamento pluvial. No entanto, isso não é praticável na maioria dos casos, devido a

sobrecarga exercida; além disso não podem ser empregados em telhados inclinados e

requerem uma manutenção comparável àquela empregada em jardins. (TASSI, R.;

TASINARI, L.C da S.; PICCILLI, D.G.A.; PERSCH, C.G., 2014)

19

A eficiência quanto ao controle quantitativo do escoamento pluvial pode ser verificada a partir

do cálculo do coeficiente de escoamento (C), também conhecido como coeficiente de runoff.

Assim, baixos valores de C indicam elevada eficiência do telhado verde na armazenagem de

água de chuva, e valores mais elevados normalmente estão associados a maiores volumes de

chuva (OLIVEIRA, 2009). Alguns estudos também mostram que o valor do coeficiente de

escoamento pode variar em função da inclinação do telhado verde, da espessura da camada de

substrato e do tipo de vegetação, além da quantidade de água acumulada em sua estrutura no

período que antecede o evento chuvoso (UAS).

A característica mais importante do telhado verde, seja para o interesse da pesquisa, seja por

urgências da drenagem urbana, é a capacidade de reter água. Vários estudos quantificam sua

influência na diminuição de picos de cheia. O modelo de desempenho hidrológico de Palla et

al. mostra que, convertendo em verdes 100% dos telhados de uma região, reduzir-se-ia picos

de vazão em média em 51%, com maior efeito ainda usando substrato mais profundo

(DARAIA, 2017).

Baldessar (2012) fez avaliação em um protótipo de telhado verde extensivo e também com

um telhado verde pré existente, o coeficiente de retenção encontrado foi de 68% e 79%

respectivamente.

Segundo Minke (2005), citando a norma alemã DIN 1986, o coeficiente de deságue de águas

pluviais para tetos jardim com espessura mínima de 10 cm é 0,3. Isto é, apenas 30% da água

que cai sobre o telhado deságua. Considerando que os demais 70% serão evapotranspirados,

esse mecanismo contribui para o aumento da umidade do ar e melhora a drenagem de água de

chuva.

2.5. Benefícios do Telhado Verde

Os benefícios coletivos do Telhado Verde não se restringem a redução do escoamento

superficial. conforme ilustrado na Figura 15 a seguir, há aumento da biodiversidade,

isolamento térmico e acústico, conforto visual.

20

Figura 15: Benefícios do Telhado Verde - FONTE: STATER, 2008

Já exclusivamente na perspectiva do proprietário as vantagens e desvantagens estão resumidas no quadro a seguir.

Quadro 5: Vantagens e desvantagens do T.V. do ponto de vista do proprietário - FONTE: Adaptado de FERREIRA, 2007, www.ugreen.com.br

Vantagens Desvantagens Isolamento Térmico: Em um experimento realizado por VECHIA et al. 2006, temos que num dia de temperatura externa de 34ºC, a temperatura máxima no módulo do telhado verde foi de 28,8ºC, bem menor que as encontradas para as demais coberturas: telha cerâmica 30,4ºC, aço galvanizado 45ºC, telha de fibro cimento 31ºC e lage de concreto 34,7ºC (FERREIRA, 2007)

O custo: O telhado verde possui uma variação de preço entre R$100,00 a 150,00/m2 dependendo do tipo e região, e é certamente um custo de implantação inicial maior (geralmente o dobro) do que telhados convencionais ou lajes impermeabilizadas. A manutenção: Pode variar de checagens semanais em telhados verdes intensivos, durante o verão, a quatro ou duas vezes por ano em telhados extensivos. Obtenção de créditos no programa LEED

(Leadership in Energy and Environmental Desing), administrado pelo U.S. Green Building Council. No Brasil, a avaliação e certificação LEED para construções sustentáveis é concedida pelo Green Building Council Brasil, criado em 2007. Grandes economias (financeiras e humanas): Embora o custo inicial seja mais elevado que na estrutura convencional, ao longo do tempo o telhado verde favorece o proprietário com economia de energia, maior durabilidade da estrutura e dependendo da cidade, redução dos impostos.

21

2.6. Políticas Públicas Favoráveis ao Telhado Verde No Brasil, leis exigem sustentabilidade na drenagem pluvial, com infiltração no lote da

edificação e área mínima de solo permeável. Em São Paulo, a Lei Municipal 13.276/2002

requer a execução de reservatório de retenção em terrenos com área impermeável acima de

500m², devendo reter volume mínimo de água precipitada em função dessa área. O telhado

verde, no entanto, ainda não faz parte do cômputo legal da área permeável, o que incentivaria

a obediência à Lei. (DARAIA, et al.2017)

No Quadro 6, a seguir, são mostradas leis e projetos de leis favoráveis à construção de

telhados verdes em alguns estados/cidades brasileiros.

Quadro 6: Legislação favorável ao Telhado Verde no Brasil

Brasil

Paraíba

A Lei Estadual nº 10.047, de 09 de julho de 2013, do Estado da Paraíba, dispõe sobre a obrigatoriedade da instalação de telhado verde em áreas específicas, nos termos do seu Art. 1.º, caput. Os projetos de condomínios edificados, residenciais ou não, com mais de 3 (três) unidades agrupadas verticalmente, protocolizados nas Prefeituras dos Municípios Paraibanos para aprovação a partir da data de promulgação da presente lei, deverão prever a construção do “Telhado Verde” (Paraíba, 2013).

Jundiaí - São Paulo

Em Jundiaí, São Paulo, o Poder Executivo local promulgou uma lei, aprovada pela Câmara Municipal, que altera o Código de Obras e Edificações para que as edificações verticais, residenciais e comerciais tenham telhado verde.

São Paulo (capital)

Em 2009, foi aprovado, em primeira votação, projeto que prevê a criação do Programa Telhado Verde em São Paulo, extensivo a todos os prédios com mais de três andares, porém, e até o presente momento, este não voltou a ser apreciado pelos parlamentares (ARANHA, et al. 2015).

Niterói - Rio de Janeiro

O Projeto de Lei nº 090/2013 dispõe sobre a instalação de telhados verdes em projetos de edificações residenciais ou não, que tiverem mais de três andares agrupados verticalmente, e os respectivos incentivos fiscais e financeiros aos que adotarem o telhado verde (GONÇALO, 2013).

Em diversos outros países do mundo porém, é possível observar que o uso de coberturas verdes com foco em drenagem já se encontra bem mais consolidado, em muitas das vezes com subsídios ao projeto e à construção. O Quadro 7, a seguir, ilustra esse panorama internacional, com as leis e programas de incentivo adotados.

22

Quadro 7: Programas de incentivo ao Telhado Verde pelo mundo - FONTE: Adaptado de www.klimatilpasning.dk

País Cidade Panorama

Alemanha

Berlim: Durante o programa CourtyardGreening (1983-1996), em média cada metro quadrado de espaço verde recebia um suporte financeiro equivalente a 19,10 €, que incluía montantes separados para construção e design. Munique: Edifícios com telhado verde e com uma inclinação de menos de 15 graus pagarão apenas 30% das taxas de drenagem comparados aqueles que geram superfícies impermeáveis. Stuttgart: Stuttgart, desde 1986, está executando um programa de apoio financeiro para telhados verdes e determinou que todos os telhados novos abaixo de 12 graus de inclinação devem ser telhado verde.

Canadá

Toronto: Em 30 de abril de 2012, tornou-se obrigatório telhados verdes em novos edifícios industriais (um telhado verde que cobre pelo menos 10% da área disponível do telhado ou 2.000 m² ou um telhado que usa materiais "cool roofs" em 100% da área disponível do telhado e que cumpram os requisitos de águas pluviais.

Dinamarca

Copenhague: Os telhados verdes também fazem parte da Estratégia da Biodiversidade da cidade. Desde 2010, os telhados verdes são obrigatórios na maioria dos novos planos locais.

Cingapura

Cingapura introduziu o SkyriseGreenery Incentive Scheme (SGIS) no período de 2009 a 2015. O programa consiste em financiar até 50% dos custos de instalação de telhados e paredes verdes.

Estados Unidos

Chicago: A cidade de Chicago concede uma bônus de densidade para desenvolvedores cujos edifícios têm uma cobertura vegetativa mínima de 50% ou 186 m² (o que for maior). Filadélfia: Reservou US $ 3 bilhões para infra-estrutura de águas pluviais por um período superior a 25 anos, o programa é chamado de Cidade Verde e Água Limpa. A cidade define uma área verde para gerenciamento de águas pluviais como um espaço verde que pode controlar uma chuva de 25,4 mm. Nova Iorque: Em Nova Iorque há 1 ano de redução no imposto de propriedade, equivalente a US $ 4,50 por metro quadrado de telhado verde, sendo a redução máxima permitida de US $ 100.000. Para obter a redução de impostos, é necessário uma área verde de pelo menos 50% da área total do telhado.

Suíça

Telhados verdes devem ser construídos em todos os novos edifícios com telhados planos (Lei de consevação da natureza e da paisagem § 9, Lei de Construção e Planejamento § 72). Nas superfícies de telhados acima de 500 m², os substratos devem consistir em solo natural apropriado da região circundante e podem ter profundidades variadas.

23

3. Método de Ensaio Experimental

O experimento tem por objetivo a obtenção do coeficiente de retenção para um protótipo de

telhado verde quando submetido a chuvas de grande intensidade e a obtenção do hidrograma

de deflúvio do módulo do telhado verde, produzido a partir das medições feitas a partir de

uma caixa pluviométrica. Lembrando que a saída da camada de drenagem é realizada por dois

tubos de diâmetro de 1" e que cada tubo, antes do deságue na calha coletora, possui uma

torneira.

3.1. Protótipo

A estrutura deve suportar toda a carga do telhado verde e para isso deve considerar o peso das

plantas em sua fase adulta e a quantidade de água que pode ficar retida no sistema.

Para o sistema extensivo com substrato de 5 a 15 cm de espessura, estima-se que a carga

sobre o telhado possa aumentar de 70 a 170 kg/m². Para o sistema intensivo, com espessura de

solo acima de 15 cm, o valor de carga adicional pode variar entre 290 e 970 kg/m²

(HEINENE, 2008)

O protótipo utilizado na pesquisa teve sua construção concluída no final de 2015. Conforme

ilustrado na Figura 16, o protótipo tem por medidas internas 2,02 m de comprimento e 0,89 m

de largura, computando uma área de 1,78 m².

Figura 16: Identificação das faces do protótipo ( FONTE: BRUNO,2016)

O caimento se dá no sentido oeste leste. O canto que corresponde ao encontro da face norte

com a face oeste possui uma altura de 24 cm, enquanto o encontro da face norte com a face

leste, possui 27,5 cm. Isto é, uma declividade de 3,9%.

24

No encontro da face sul com a face oeste, a altura é de 23,5 cm e, no encontro da face sul

com a face leste, a altura é de 26,5 cm, resultando numa declividade de 3,4% nessa face.

Os dois orifícios responsáveis pela drenagem se encontram na face leste. A água que infiltra

no telhado verde encontra esses orifícios e deságua na calha lateral. Esta conduz a água até a

caixa pluviométrica. Durante o experimento, uma lona é colocada ao redor do simulador de

chuvas a fim de que a única água a chegar na caixa pluviométrica seja a aquela que infiltrou

pelo telhado e passou pelos drenos.

Figura 17: Simulador, drenos, calha e caixa pluviométrica - FONTE: GARRIDO NETO, 2016

3.1.1. Telhado Verde - Material utilizado

Bruno (2016) explica em seu trabalho que , a época da construção, a escolha dos materiais objetivava baixo peso e baixo custo. Camada a camada esses materiais encontram-se descritos abaixo:

3.1.1.1. Vegetação:

São poucas as semelhanças entre um ambiente de telhado e um jardim ao nível do chão. O

calor, a luz solar e o vento são mais intensos em um telhado e as qualidades do solo, como os

conteúdos orgânicos, que são valiosos em um jardim ao nível do solo, podem ser indesejáveis

em um telhado, podendo, em quantidade, levar à degradação e perda do volume de cultura

(SNODGRASS e McINTYRE, 2010).

Adotou-se a bromélia Neoregelia pelos seguintes motivos: não demandar altas frequências de

irrigação, podas regulares, fertilização ou replantio. Além disso, a vegetação deveria resistir a

intensa radiação solar e ter a capacidade de reter água de chuva.

25

As bromélias são típicas das zonas tropicais e subtropicais das Américas, habitam quase

todos os ecossistemas observados desde o Chile até a parte sul dos Estados Unidos, sendo a

única exceção a Pitcairniafeliciana, exclusiva do Golfo de Guiné, na África (LEME, 1984).

As bromélias-tanque possuem uma reserva de água a sua disposição, mantida em

reservatórios formados pelo arranjo das folhas em sua porção basal. Nessas espécies de

bromélia, a folha tem tanto a função de disponibilizar quanto de consumir água e

nutrientes, uma vez que estes são absorvidos pela folha no tanque e distribuídos para o

restante da folha (NORTH, 2013 apud NETO, 2016).

O interesse ornamental que essa espécie já desperta pode ser um incentivo à adoção dos

telhados verdes. Rocha (2002) menciona que as espécies brasileiras de bromélias são

extremamente apreciadas em todo o mundo, tanto pelas cores, formas e desenhos da

própria planta, quanto pela sua inflorescência (GARRIDO NETO, 2016).

A fim de favorecer o plantio inicial, num primeiro momento foi utilizado o fertilizante Forth

Cote, cujos grãos foram espalhados entre as bromélias. E cascas de pinus foram colocadas na

superfície, como forma de proteção mecânica do substrato que estava exposto. A Figura 18, a

seguir, ilustra as bromélias plantadas no protótipo do presente trabalho.

Figura 18: Bromélias e fertilizante - FONTE: Bruno, 2016

3.1.1.2. Substrato:

É constituído pela camada de solo, servindo de suporte para a fixação da vegetação fornece

água e nutrientes necessários para a manutenção desta. Essa camada é igualmente importante

para o armazenamento temporário da água durante os eventos chuvosos.

Para esta pesquisa, a areia lavada foi escolhida como substrato. Embora exista o objetivo de

retenção de água e a areia apresente alta taxa de permeabilidade, considerou-se que se fosse

26

retida muita água nessa camada, poderia haver o cozimento das raízes em dias de alta

temperatura. Então foi dada preferência ao armazenamento mais duradouro apenas na camada

de drenagem.

Foi acrescido à areia lavada o Húmus "Tropstrato Floreiras e Vasos", matéria orgânica

necessária ao fornecimento de nutrientes à vegetação. A escolha se deu a partir de consulta ao

arquiteto paisagista Fernando Acylino.

3.1.1.3. Geotêxtil:

Constitui a camada filtrante que separa as camadas de vegetação e substrato da camada

drenante. Tem função de evitar a migração de partículas de substrato para dentro da camada

drenante, reduzindo a funcionalidade desta camada.

Foi colocada uma manta geotêxtil, com a finalidade de proteção tanto da camada de drenagem

como dos drenos. A manta filtra a água que sai do substrato e entra na camada de drenagem e,

em seguida, filtra a água que passa pela drenagem e chega aos drenos.

3.1.1.4. Drenagem:

A camada de drenagem atua recolhendo as águas drenadas pelas camadas do telhado e

direcionando-a para a rede de drenagem associada a edificação. Em telhados praticamente

horizontais é fundamental a existência de uma boa camada de drenagem para evitar

alagamentos indesejáveis e estresse da cultura.

É a última camada pela qual a água passa antes de deixar o telhado e seguir para a rede de

drenagem. As opções comumente empregadas eram brita, resíduo de construção e argila

expandida. A argila expandida foi escolhida por ser a de menor peso e reter uma parcela de

água.

3.1.1.5. Impermeabilização: É extremamente importante e demanda estudos específicos quanto ao tipo adequado a ser

utilizado. As mais comuns são a manta de PVC e a manta asfáltica. Em alguns casos, pode ser

necessário que a camada impermeabilizante apresente considerável resistência quanto a

perfuração e então pode ser empregado algum componente químico anti-raiz. A massa

impermeabilizante foi adotada por não precisar de mão de obra especializada.

Todas as rachaduras foram tratadas com cimento, areia e VEDACIT (massa

impermeabilizante). E a impermeabilização propriamente foi feita em duas camadas. A

27

primeira utilizou Denvertec 100 e a segunda Denvertec 540, esta última tem a importante

propriedade de não alterar a potabilidade da água.

Figura 19: Esquema das camadas do protótipo de cobertura verde - FONTE: Garrido Neto, 2016

Acima, está esquematicamente ilustrado o protótipo de telhado verde utilizado, com as medidas de espessura reais adotadas para cada camada (Figura 19). Com cerca de 21 cm de espessura total e necessitando de pouca manutenção (como entupimento de drenos e limpeza das calhas) ele se enquadra na classificação de semi intensivo. Esta classificação, de acordo com as suas características, está mostrada na Figura 20, a seguir.

Figura 20: Classificação dos telhados verde - FONTE: ROLA, 2003

28

As Figuras 21, 22 e 23 são fotos do telhado verde em diferentes momentos, desde a época da conclusão da construção até o momento atual. É importante observar o quanto a densidade de vegetação aumentou. Exceto as chuvas naturais e os dias de ensaio, não houve irrigação específica para manter as bromélias e não foi aplicada nova adubação.

Figura 21: Protótipo do Telhado Verde concluído em 06/11/15 - Fonte: Garrido Neto, 2016

No período de conclusão da montagem do protótipo, a cobertura contava com 20 bromélias,

conforme ilustrado na figura 21, Posteriormente, foram retiradas as que não se adaptaram bem

e novas foram plantadas. E a configuração final para ensaios, à época, eram 31 bromélias

conforme figura 22. É importante observar que foi com essa configuração que foi modelada a

tabela dinâmica de Garrido Neto para a previsão do hidrograma e do coeficiente de runoff

drenado pelo telhado.

Figura 22: Configuração do Telhado Verde 11/02/16 - 31 bromélias - FONTE: Garrido Neto,2016

29

A configuração do protótipo de Telhado Verde à época dos ensaios apresentados no presente

trabalho é a ilustrada na Figura 23 a seguir. A contagem de bromélias com exatidão já é um

trabalho mais difícil. Estima-se, por média das diversas contagens que haja cerca de 55

bromélias

Figura 23: Protótipo do Telhado Verde em dez 2017 - cerca de 50 bromélias - FONTE: A autora.

3.2. CESA

Os experimentos realizados para o presente trabalho aconteceram no CESA-UFRJ (Centro

Experimental de Saneamento Ambiental da UFRJ), laboratório de ensino, pesquisa e extensão

subordinado ao departamento de Recursos Hídricos e Meio Ambiente da Escola Politécnica.

O CESA/UFRJ consiste em um conjunto de instalações em escala piloto, contemplando

simuladores de águas urbanas, unidades de tratamento de esgotos, assim como o protótipo do

telhado verde.

Figura 24: CESA-UFRJ Rua Lobo Carneiro 6299 - FONTE: www.saneamento.poli.ufrj.br/index.php/br/

30

3.3. Estação pluviométrica O Alerta Rio é o sistema de alerta de chuvas intensas e de deslizamentos em encostas da

cidade do Rio de Janeiro. Foi criado em 25 de setembro de 1996 (Decreto No 15142) e, desde

então, é gerenciado pela Fundação GEO-RIO. Sua equipe é composta por Meteorologistas,

Engenheiros, Geólogos e Técnicos que realizam monitoramento das condições do tempo e

manutenção da rede de equipamentos 24 horas por dia, 7 dias por semana.

O Sistema conta com uma rede de 33 estações telemétricas espalhadas por todas as regiões do

município do Rio de Janeiro. Estas estações enviam dados em tempo real, a cada 15 minutos,

para a central do Alerta Rio. Deste total de 33 estações, 26 são pluviométricas, ou seja,

enviam apenas leituras de chuva. Cinco delas são estações meteorológicas que enviam leituras

de chuva, temperatura e umidade do ar (Irajá, Jardim Botânico, Barra/Riocentro, Santa Cruz e

Alto da Boa Vista), e duas são estações meteorológicas completas que transmitem dados de

chuva, vento, temperatura, umidade do ar e pressão atmosférica (Guaratiba e São Cristóvão).

(alertario.rio.rj.gov.br/institucional/quem-somos/)

As estações pluviométricas mais próximas, fornecidas pelo Alerta Rio, são a estação da

Penha, da Ilha do Governador e de São Cristóvão cujas distâncias ao CESA são

respectivamente 6,5 Km, 8,6 Km e 7,0 Km. A estação de São Cristóvão foi a adotada no

presente trabalho. Para tal, foram considerados a distância e o fato dessa estação apresentar

também dados meteorológicos, como pressão, temperatura e umidade, sendo assim mais

completa. A Figura25, a seguir, ilustra a distância entre a estação de São Cristóvão e o CESA.

Figura 25: Rota entre o CESA e estação Pluviométrica de São Cristóvão- 7,0 km (GoogleMaps)

31

3.4. Intensidade e duração das chuvas de projeto

As precipitações adotadas foram 110mm/h e 150mm/h para ensaios com duração de 30 min.

A intensidade de 110mm/h foi escolhida considerando-se as chuvas máximas horárias

registradas pelo Alerta Rio. Vide Figura 26.

Figura 26: Maiores chuvas - Alerta Rio(última atualização 20/02/18)

A intensidade de 150 mm/h foi adotada considerando a NBR 10844/1989, Instalações prediais

de águas pluviais. Segundo essa norma, o tempo de duração e o período de retorno é que

determinam a Intensidade de precipitação a ser adotada.

Para terraços e coberturas essa mesma norma recomenda o tempo de retorno (T) de 5 anos. E

o anexo 5 da Norma, parcialmente ilustrado na Figura 28, apresenta a intensidade de chuva

para diversos municípios segundo os tempos de retorno de um, cinco e vinte e cinco anos.

Para o Rio de Janeiro há ainda essa informação para sete bairros diferentes. Pegou-se os

valores dos dois bairros mais próximos a Ilha do Fundão e fez-se uma média, o valor

encontrado foi de 156,5mm/h. (Uma opção, prevista na norma, é a adoção de intensidade de

150mm/h para construções de até 100 m², o que é compatível com a maioria das edificações

residenciais.)

32

A Figura 27, a seguir, corresponde a parte da NBR 10844/1989 que trata dos tempos de retornos a

serem adotados de acordo com o tipo de construção.

Figura 27: Tempo de retorno p/ coberturas (NBR 10844/1989)

A Figura 28, corresponde a parte do Anexo 5 da NBR 10844/1989, sugere Intensidade de chuva de acordo com a localização do projeto/construção.

Figura 28: Tempo de retorno x localidade (NBR 10844/1989)

33

Com relação ao tempo de duração dos ensaios, estudos anteriores (Garrido Neto, 2016)

mostraram que, para as chuvas de 100 mm, um patamar no hidrograma de saída do protótipo é

atingido em aproximadamente 30 minutos de ensaio. Já nos ensaios mais recentes, realizados

para o presente trabalho, tal patamar é alcançado em cerca de 10 minutos. Considerando que

nosso resultado é apresentado em forma percentual, não seria necessário estendê-lo além

desse tempo. A única ressalva seria o hidrograma de saída, que teria seu patamar transladado.

No caso da duração da precipitação é importante observar que o tempo recomendado por

norma é de 5 minutos. Esse tempo não foi utilizado nos ensaios pois a capacidade de retenção

poderia não ser atingida e assim não seria possível fornecer a defasagem no início do

escoamento e nem o runoff, principais resultados dos experimentos.

3.5. Intensidade - Calibração do Simulador de Chuva

A determinação da intensidade de chuva é feita com base na equação:

𝐼 =

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜

á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑎 × 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜

eq. 3

Nosso simulador pode ser calibrado para aplicar chuvas de 30 a 200mm/h de intensidade. A

área da parcela experimental, que recebe a precipitação, é delimitada por duas placas

metálicas retangulares de 0,90m de largura e 1,0m de comprimento cada uma, totalizando

1,80 m² de área útil. Assim, a equação para ajustar a intensidade fica igual a:

𝐼

𝑚𝑚

ℎ=

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜 (𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠)

1,80 𝑚² × 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 (ℎ)

eq. 4

Ou seja, a partir da intensidade e do tempo de duração da chuva, pré-definidos de acordo com

o interesse da pesquisa, determina-se, com a equação acima, o volume ideal a ser coletado

pelas placas.

Para as intensidades de precipitação de 100mm/h e 150mm/h, deve-se coletar durante 6min

(0,1h) o equivalente de 18 e 27 litros, respectivamente. Medidas com o auxílio de balde e

proveta.

34

A calibração deve ser feita através de controle nas aberturas do obturador. A primeira chuva

de 6 minutos para calibração deve ser feita com uma abertura aleatória. Após medir o volume

coletado pelas placas tenta-se aproximá-lo do volume ideal:

Volume medido>Volume ideal→Reduzir abertura do obturador e fazer nova chuva de 6 min.

Volume medido<Volume ideal→Aumentar abertura do obturador e fazer nova chuva de 6min

Tal procedimento é repetido até que o valor de volume medido esteja próximo do ideal.

3.6. Volume afluente à caixa pluviométrica

A Caixa Pluviométrica é composta de 3 compartimentos capazes de armazenar água: o

pluviômetro, o reservatório maior e o reservatório menor. Cada um desses compartimentos

está ligado a um tubo piezométrico: O tubo piezométrico 1 está ligado ao pluviômetro, o tubo

piezométrico 2 está ligado ao reservatório menor e o tubo piezométrico 3 está ligado ao

reservatório maior. A Figura 29, a seguir, ilustra a caixa pluviométrica utilizada.

Figura 29: Vista superior da Caixa pluviométrica (FONTE: GARRIDO NETO, 2016)

Através da intensidade de chuva e de seu tempo de duração é determinado o volume de água

que choveu sobre a cobertura verde. Como já mencionado anteriormente, uma parte dessa

água fica retida no protótipo e outra infiltra até atingir os drenos, a calha e a caixa

pluviométrica, nessa ordem. O conhecimento do volume de água que chega na caixa ao longo

do tempo permite a construção do hidrograma de saída. Enquanto o volume total permite

determinar o percentual de retenção do telhado verde.

35

Como o comportamento do protótipo não é avaliado em relação a chuvas reais, dentre os 3

compartimentos da caixa pluviométrica, o pluviômetro não foi utilizado.

Então, conhecidas as áreas dos reservatórios maior e menor, mais as áreas do piezômetro 2 e

do piezômetro 3 e medindo a cota do nível d'água na Caixa Pluviométrica é possível

determinar o volume de água na caixa. O que fica melhor representado através da equação a

seguir:

𝑉 , (𝑡 + ∆𝑡) = (𝐴 , + 𝐴 ) × (ℎ ∆ − ℎ )

+ (𝐴 , + 𝐴 ) × (ℎ ∆ − ℎ )

eq. 5

V , ∆ é o volume que aflui para a Caixa Pluviométrica no intervalo de tempo entre t e ∆t.

A , e A , são as áreas dos reservatórios maior e menor, respectivamente.

A e A são as áreas dos tubos piezométricos 2 e 3 respectivamente.

h ∆ e h ∆ são as cotas nos tubos piezométricos 2 e 3, 𝑛𝑜 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑡 + 𝛥𝑡.

ℎ e ℎ são as cotas do nível d'água nos tubos piezométricos 2 e 3, no instante t.

Como forma de facilitar a execução do ensaio e a minimização de erros, optou-se por vedar a

entrada do reservatório menor. Caso isso não fosse feito, seria preciso o registro das alturas

nos tubos piezométricos 2 e 3 ao mesmo tempo, o que na prática, considerando que essas

medidas não são automatizadas, seria complicado, visto que necessitaria de 2 observadores e

portanto sujeito a maiores erros. Portanto toda a água drenada da calha para a Caixa

Pluviométrica vai para o reservatório maior. A equação anterior fica resumida a:

𝑉 , (𝑡 + ∆𝑡) = (𝐴 , + 𝐴 ) × (ℎ ∆ − ℎ ) eq. 6

A Caixa pluviométrica foi foco da dissertação de LIBERATO (2015). Nesse estudo ele

demonstra a forma de medição das cotas ℎ ao longo do experimento, descrito a seguir:

Uma estrutura de ferro galvanizado é fixada no tubo piezométrico 3 por meio de dois

parafusos. Essa estrutura sustenta uma régua de 62,5cm, colado a essa régua está um tubo de

acrílico rígido e transparente de 3mm de diâmetro interno. E uma vareta de aço inox de

70,0cm de comprimento e 2mm de diâmetro percorre por dentro desse tubo de acrílico.

36

Em uma das pontas da vareta metálica, fica uma esfera de isopor de 35mm de diâmetro em

contato com o nível d'água do tubo piezométrico. Na outra ponta da vareta, foi feita uma

marca branca para facilitar a leitura na régua. Conforme o nível d'água varia dentro do

reservatório, o nível d'água dentro do tubo piezométrico irá variar, desta forma possibilitando

a medição desta variação ao longo do tempo, conforme ilustrado na Figura 30.

Figura 30: Aparato para medição do volume que aporta à Caixa pluv. - FONTE: Garrido Neto (2016)

3.7. Procedimentos do ensaio

O quadro a seguir apresenta a sequência de atividades seguida em cada ensaio.

Quadro 8: Atividades de cada ensaio

Passo1

Ainda que o Simulador já esteja calibrado para a intensidade de chuva desejada, o equipamento não mantém exatamente essa intensidade. Sendo assim, a chuva de 6 min. sobre as placas metálicas, a medição do volume precipitado, e a equação apresentada no item 3.5 são usados para determinar a intensidade.

Passo2 Ligar o Simulador de chuvas sobre a cobertura verde para que seja iniciada a chuva com a duração já prevista. Anotar a hora que o simulador é ligado.

Passo3 Ligar o simulador de chuvas sobre a cobertura verde para que seja iniciada a chuva com a duração já prevista. Anotar a hora que o simulador é ligado.

Passo4 Anotar a hora que a água começa a sair do telhado verde para a calha.

Passo5 A partir do momento que a água chega a Caixa pluviométrica anotar, minuto a minuto, as cotas L na mesma.

Passo6 Desligar o simulador de chuvas após o tempo de chuva pré definido.

Passo7 Continuar medindo a cota L na caixa pluviométrica, até que ela pare de variar. Após 5 medições iguais considerou-se que não há mais variação.

Passo8 Realizar a segunda medida de intensidade. Repetição do passo 1.

37

Obs :São feitas duas medições de intensidade,uma antes do experimento e uma após o final

do experimento. A intensidade considerada para o experimento é a média das duas.

Obs : Garrido Neto incluía a medição de umidade do substrato na rotina de procedimentos,

como a variação era pequena (12,1 a 14,9% para o substrato e 6,6 a 8,4% para a areia), a

pesquisa atual não incluiu essa atividade no passo a passo.

3.8. Cálculo do coeficiente de runoff

Nessa etapa, para o cálculo do Runoff dois métodos de cálculo foram considerados:

No primeiro, o coeficiente de runoff (C ) é a razão entre o volume drenado pelo telhado

verde e medido na Caixa Pluviométrica e o volume total precipitado. Esse é um dos métodos

mais encontrados na bibliografia porque não exige um acompanhamento ao longo de toda a

precipitação.

C =

V

V eq. 7

Para o segundo método considera-se o coeficiente de runoff (C ) a razão entre a vazão

máxima que sai do protótipo para a caixa pluviométrica e a vazão máxima que aflui para o

sistema através do simulador:

C =

Q á

Q á

eq. 8

V = ∫ 𝑄(𝑡)𝑑𝑡 = ∑ 𝑄

+ 𝑄

× (𝑡 − 𝑡 ) eq. 9

V (l) = 𝑖ℎ

× Á𝑟𝑒𝑎(𝑚 ) × 𝑑𝑢𝑟𝑎çã𝑜(ℎ) eq. 10

𝑄 á = 𝑖 × Á𝑟𝑒𝑎(𝑚 ) × 𝑑𝑢𝑟𝑎çã𝑜(ℎ) ×çã ( )

eq. 11

Q á obtida a partir da análise do hidrograma de saída, item 4.

3.9. Previsão do coeficiente de runoff A tabela dinâmica de Garrido Neto foi uma ferramenta elaborada para prever o

comportamento do telhado através de equações matemáticas e compará-lo com o

comportamento real, isto é, o registrado no ensaio, apresentado no item 3.8. Uma breve

descrição das hipóteses assumidas e das equações formuladas serão apresentadas a seguir.

38

3.9.1. Hipóteses adotadas no modelo de previsão

O simulador de chuvas produz chuva de intensidade constante ao longo de todo o ensaio.

Não existem perdas de água no sistema. Dada a impermeabilização feita na laje de fundo, toda

a água deixa o sistema pelos dois furos na camada de drenagem.

As únicas possibilidades de retenção de água no sistema são: Interceptação realizada pelas

folhas e armazenamento em seus tanques e Retenção no substrato e na camada de drenagem.

A saída da água do sistema pode ser descrita através da equação da Hidráulica Clássica, para

orifícios, bocais e tubos curtos.

A drenagem ocorre por meio de tubos de 1'' de diâmetro, em cuja extremidade foram

adaptadas torneiras de 8mm de diâmetro e desta forma a carga hidráulica a ser considerada na

Equação de Orifícios, Bocais e Tubos Curtos é a altura da lâmina d'água dentro do protótipo

junto a face leste corrigida por um fator que considera o índice de vazio por não haver apenas

água dentro do protótipo. A área referente a seção de escoamento será a área referente ao

diâmetro de 8mm. E o coeficiente de descarga utilizado será 𝐶 = 0,61. Sujeito a ajuste no

modelo.

3.9.2. Equações

Conservação de Massa: Dentro de um sistema, a massa de um corpo é constante.

𝑉 = 𝑉 + (𝑉 − 𝑉 ) eq. 12

𝑉 é o volume de água armazenado no protótipo.

𝑉 é o volume que já estava armazenado no protótipo anteriormente.

𝑉 é o volume que aflui para o protótipo através do simulador (em m³).

𝑉 = 𝐴 × 𝑖 é × (𝑡 − 𝑡 ) ×

1

3600 × 1000

eq. 13

Sendo 𝐴 a área do telhado verde em m², 𝑖 é (em mm/hora) a intensidade média da chuva

produzida pelo simulador e t é o instante considerado.

𝑉 é o volume que sai do protótipo pelas torneiras.

39

Com auxílio do software Curve Expert foram ajustadas duas equações para descrever as duas

curvas cota-volume. Foram necessárias duas curvas a fim de abranger as duas situações:

lâmina d'água maior que o desnível entre as faces leste e oeste e; lâmina d'água menor que o

desnível entre as faces leste oeste.

ℎ(𝑉 ≤ 0,237𝑚 ) = 1 − 𝑒 , , eq. 14

ℎ(𝑉 > 0,237𝑚 ) = 0,026667 + 0,562556𝑉 eq. 15

A partir dessas equações cota-volume; com a utilização da Equação de Orifícios, Bocais e

Tubos Curtos,

𝑄 = 𝐶 𝐴 2𝑔ℎ; eq. 16

e a correção de h para ℎ∗ a fim de considerar o índice de vazios chegou-se finalmente a

equação para 𝑉 :

𝑉 = 2𝐶 𝐴 2𝑔ℎ∗ × (𝑡 − 𝑡 ) eq. 17

Mais detalhes no Anexo 1

3.9.3. Cálculo do coeficiente de runoff previsto

Com base nas hipóteses e equações adotadas nos itens 3.9.1 e 3.9.2, as equações para a

previsão do runoff são as apresentadas a seguir:

C =

V

V eq. 18

C =

Q á

Q á

eq. 19

40

4. Apresentação e Análise dos Resultados

Em cada ensaio foi medida a intensidade de chuva e o volume afluente à Caixa Pluviométrica

a cada minuto. Todos os ensaios tiveram duração de 30 minutos. O resultado de cada ensaio é

traduzido por:

Medições diretas - Valores medidos x dados da estação: Intensidade de chuva, tempo do

início do escoamento x número de dias sem chuva;

O hidrograma de resposta a cada evento de chuva a partir das medições experimentais;

Coeficiente de runoff simulado para chuvas nas faixas de 110 mm/h e 150mm/h.

4.1. Medições diretas

A tabela 1 apresenta o atraso no início do escoamento e as intensidades de chuva, obtidos nos

ensaio para chuvas de I na faixa de 110 mm/h e os dados de chuva da estação de São

Cristóvão.

Tabela 1: Resultados diretos dos experimentos para chuvas de I (média) = 115,8 mm/h

Ensaio Data I

(mm/h)

Número de dias

sem chuva

Precipitação Acum. 24h

(mm)

Precipitação Acum. 96h

(mm)

T(minutos) antes do Início

do Escoamento

1 08/02/17 116,9 0 6,2 6,2 7 2 15/02/17 116,4 6 0 0 8 3 21/02/17 115,4 7 0 0 8 4 07/03/17 113,3 0 4,6 7,2 4 5 14/03/17 111,7 0 17,2 17,2 5 6 20/03/17 120,8 0 26,8 40,4 5

Valor médio

- 115,8 - - - 6,2

Para os ensaios 2 e 3, em que há mais de 6 dias não chove, o telhado proporcionou um

retardo do escoamento inicial de 8 minutos. Já para os ensaios 1, 4, 5 e 6 houve precipitação

no mesmo dia do experimento, algumas horas antes. Essa umidade presente no protótipo fez

com que o tempo de retardo fosse menor, conforme esperado. Entretanto, prever qual o

retardo ainda não foi possível. Tentou-se observar uma relação entre o intervalo de tempo

(última precipitação-ensaio) e a umidade do ar, mas conforme ilustrado na tabela 2, não foi

possível estabelecer uma relação direta.

41

Tabela 2:Medições diretas x umidade do ar para chuvas de I(média) = 115,8 mm

Ensaio Data

Horário Última chuva

Intervalo

Umidades inicial e

final (%)

Umidade média (%)

T(minutos) antes do Início do Escoamento

1 08/02/17 09:00

08/02/17 07:15

1h45min. 83-74 79 7

4 07/03/17 10:44

07/03/17 05:45

4h59min. 91-73 82 4

5 14/03/17 10:38

14/03/17 05:45

5h03min. 86-63 75 5

6 20/03/17 10:46

20/03/17 06:00

4h46min. 91-61 76 5

Para os ensaios que não apresentavam condições de solo seco, buscou-se estabelecer uma

relação entre o número de horas sem chuva antes do ensaio, a umidade do ar e o tempo antes

do início do escoamento.

É possível observar que a alta umidade provoca um tempo de escoamento menor.

Provavelmente essa umidade do ar elevada reduz a taxa de evapotranspiração, o protótipo

não consegue se desfazer da água da última chuva e, por isso, diminui sua capacidade de

retenção, escoando a água mais rápido.

No ensaio 1 (08/02/17), porém o protótipo comporta-se quase como se estivesse seco.

Considerando a distância à estação pluviométrica e a baixa intensidade da chuva é possível

que não tenha chovido no protótipo.

A tabela 3 apresenta o atraso no início do escoamento e as intensidades de chuva, obtidos nos

ensaio para chuvas de Intensidade na faixa de 150 mm/h e os dados de chuva da estação de

São Cristóvão.

Tabela 3:Resultados diretos para chuvas de I(média) = 145,4 mm/h

Ensaio Data I

(mm/h)

Número de dias

sem chuva

Precipitação Acum. 24h

(mm)

Precipitação Acum. 96h

(mm)

T(minutos) antes do Início do

Escoamento 7 06/06/17 144,7 14 0 0 6 8 13/06/17 147,0 4 0 3,0 3 9 20/06/17 147,8 0 4,2 4,2 6 10 27/06/17 142,5 4 0 4,0 5 11 04/07/17 148,0 1 0,4 10,6 4 12 11/07/17 142,3 7 0 0 6

Valor Médio

- 145,4 - - - 5

42

Conforme dito anteriormente, espera-se que o telhado verde com maior teor de unidade em

sua condição prévia, escoe mais rapidamente. Para os ensaios que representam condições

mais secas (ensaios 7 e 12), sem qualquer precipitação nos últimos 7 dias, o protótipo

apresentou um retardo de 6 minutos para o início do escoamento. Os demais ensaios

apresentam um tempo de escoamento igual ou menor.

Tabela 4:Medições diretas x umidade do ar para chuvas de I(média) = 145,4 mm

Ensaio Data Horário

Última chuva

Intervalo Umidades inicial e

final (%)

Umidade média (%)

T(minutos) antes do Início do Escoamento

8 13/06/17 10:47

09/06/17 19:00

87h47min 68-86 77 3

9 20/06/17 10:45

20/06/17 04:00

06h45min 66-92 79 6

10 27/06/17 10:41

23/06/17 14:00

92h41min 72-92 82 5

11 04/07/17 10:48

03/07/17 16:30

18h18min 63-74 69 4

Ao tentar prever o quanto o tempo de início do escoamento será influenciado pela umidade e

intervalo de tempo referente a última precipitação não foi possível identificar uma relação

direta.

Uma observação importante é que espera-se que para o telhado verde sujeito a precipitação

mais intensa, o tempo de início de escoamento seja menor. Isso se confirma no experimento

onde para I(média)=115,8mm/h o tempo de início de escoamento médio igual a 6,2 min,

enquanto que para I(média)=145,4mm/h o tempo de início de escoamento médio foi de 5 min.

4.2. Hidrogramas a partir dos dados experimentais e hidrograma estimado

O aporte de água à Caixa Pluviométrica foi medido minuto a minuto, porém, a fim de

minimizar imprecisões, os hidrogramas a cada 5 e a cada 10 minutos também são

apresentados. Acrescido a estes, há o hidrograma estimado como resposta do protótipo à

chuva de determinada intensidade e duração.

43

A fim de não tornar repetitiva à leitura do trabalho foram ilustrados aqui apenas dois ensaios

de cada intensidade faixa de intensidade. Os demais encontram-se no Anexo 1, onde é

possível observar que as características se mantém, considerando cada faixa de intensidade de

chuva.

Para as precipitações na faixa de 110 mm/h:

Figura 31: Hidrograma medido e calculado - ensaio 01 - I=116,9mm/h

Para precipitações na faixa de 150 mm/h:

Figura 32: Hidrograma medido e calculado - ensaio 07 - I=145,4mm/h

44

4.2.1. Comentários referentes aos hidrogramas

4.2.1.1. Picos de Medição

Em relação aos hidrogramas, traçados a partir das medições experimentais, muitos picos são

observados no registro minuto a minuto. Possíveis causas são apresentadas no parágrafo

seguinte:

Um comportamento não constante do equipamento: A vareta de aço presa a bolinha de isopor

pode, se não estiver perfeitamente retilínea, ser atrasada ao encontrar atrito com o tubo de

acrílico. É necessário cuidado ao guardar e montar o aparato de medição a fim de conservá-lo

retilíneo.

Erros de leitura da cota. Considerando que a leitura é feita com precisão de milímetro, uma

vez que o observador mudar de posição, uma ligeira distorção de leitura pode ser considerada.

Imprecisões como essas são suavizados com a adoção de intervalos maiores. Para fins de

análise o hidrograma de 10 em 10 minutos é o que será considerado.

4.2.1.2. Hidrograma Calculado x Hidrograma Medido:

Observa-se que o hidrograma medido e o hidrograma calculado não estão convergindo,

especialmente nos experimentos cujas precipitações são de maior intensidade.

O hidrograma calculado estima vazões afluentes muito maiores à Caixa pluviométrica que as

vazões que realmente acontecem. E o tempo para o início do escoamento é maior no

experimento que no modelo.

A época da elaboração da planilha dinâmica considerou-se com base na bibliografia e também

experimentalmente uma taxa de interceptação vegetal de 15%. A partir dessa taxa a equação a

seguir foi utilizada para determinar o volume interceptado pelas bromélias:

𝑉 çã = 15% × 𝑖 × 𝑑 × 𝐴 = 0,15 × 50,7 × 1,5 × 1,78 = 0,02031𝑚³ eq. 20

Considerando que as bromélias captam as primeiras chuvas que caem sobre o protótipo esse

foi o volume determinado para que o escoamento começasse.

Essa abordagem porém não considera a densidade de bromélias no protótipo e nem a

capacidade da bromélia de guardar mais água, quando o volume de água afluente aumenta.

45

4.3. Coeficiente de Runoff reais (medidos) Para precipitações na faixa de 110mm/h os coeficientes de runoff são os apresentados na tabela 5.

Tabela 5: Coeficientes de runoff reais para precipitação de I(média)=115,8mm/h

Ensaio Data I (mm/h)

𝐕𝐩𝐫𝐞𝐜𝐢𝐩𝐢𝐭𝐚𝐝𝐨(l) 𝑽𝑪𝑷𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 𝑸𝒎á𝒙

𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂(l/s) 𝑸𝒎á𝒙𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒂(l/s) 𝑪𝑰

𝑻𝑽 𝑪𝟐𝑻𝑽

1 08/02/17 116,9 105,2 42,3 0,0585 0,0271 0,41 0,46 2 15/02/17 116,4 104,8 27,2 0,0582 0,0255 0,27 0,44 3 21/02/17 115,4 103,9 23,3 0,0577 0,0280 0,23 0,49 4 07/03/17 113,3 102,0 34,2 0,0567 0,0197 0,34 0,35 5 14/03/17 111,7 100,5 30,9 0,0559 0,0181 0,31 0,32 6 20/03/17 120,8 108,7 36,4 0,0604 0,0222 0,34 0,37

Média ---------- 115,8 104,2 32,4 0,0579 0,0234 0,32 0,41 Para precipitações na faixa de 110mm/h os coeficientes de runoff em relação ao número de dias sem chuva são os apresentados na tabela 6.

Tabela 6: Coeficiente de runoff, nº de dias sem chuva e chuva acumulada para I(média)=115,8mm/h

Ensaio Data I (mm/h)

Número de dias sem

chuva

Precipitação Acum. 24h

(mm)

Precipitação Acum. 96h

(mm)

𝑪𝑰𝑻𝑽 𝑪𝟐

𝑻𝑽

1 08/02/17 116,9 0 6,2 6,2 0,41 0,46 2 15/02/17 116,4 6 0 0 0,27 0,44 3 21/02/17 115,4 7 0 0 0,23 0,49 4 07/03/17 113,3 0 4,6 7,2 0,34 0,35 5 14/03/17 111,7 0 17,2 17,2 0,31 0,32 6 20/03/17 120,8 0 26,8 40,4 0,34 0,37

O protótipo de telhado verde foi mais eficiente em relação ao volume retido quem relação a

redução da vazão de pico, visto que 𝐶 é menor que 𝐶 . Lembrando que quanto menor o

coeficiente de runoff 𝐶 , menor o volume de água escoado para o sistema de drenagem,

maior o volume armazenado, maior a sobrecarga na cobertura da edificação. E quanto menor

o coeficiente de runoff 𝐶 , menor a vazão máxima afluente para a rede.

Conforme o esperado, quanto mais seco era a condição inicial do protótipo, maior era a

capacidade do mesmo de absorver o volume afluente. Os ensaios 2 e 3 apresentaram os

menores coeficientes de escoamento superficial e eram os mais distantes do último evento de

chuva, exemplificando exatamente isso.

46

Para chuvas na faixa de 150 mm/h: Para precipitações na faixa de 150mm/h os coeficientes de runoff são os apresentados na tabela 7.

Tabela 7: Coeficientes de runoff reais para precipitação de I(média)=145,4mm/h

Ensaio Data I

(mm/h) 𝐕𝐩𝐫𝐞𝐜𝐢𝐩𝐢𝐭𝐚𝐝𝐨(l) 𝑽𝑪𝑷

𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 𝑸𝒎á𝒙𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂(l/s) 𝑸𝒎á𝒙

𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒂(l/s) 𝑪𝑰𝑻𝑽 𝑪𝟐

𝑻𝑽

7 06/06/17 144,7 130,2 16,8 0,0724 0,0099 0,13 0,14 8 13/06/17 147,0 132,3 28,2 0,0720 0,0148 0,22 0,21 9 20/06/17 147,8 133,0 26,6 0,0739 0,0148 0,20 0,20 10 27/06/17 142,5 128,3 17,9 0,0713 0,0107 0,14 0,15 11 04/07/17 148,0 133,2 23,8 0,0740 0,0132 0,18 0,18 12 11/07/17 142,3 128,1 22,8 0,0712 0,0164 0,18 0,23

Média ---------- 145,4 130,9 22,7 0,0725 0,0133 0,18 0,19 Para precipitações na faixa de 150mm/h os coeficientes de runoff em relação ao número de dias sem chuva são os apresentados na tabela 8.

Tabela 8: Coeficiente de runoff, nº de dias sem chuva e chuva acumulada para I(média)=145,4mm/h

Ensaio Data I

(mm/h)

Número de dias sem

chuva

Precipitação Acum. 24h

(mm)

Precipitação Acum. 96h

(mm) 𝑪𝑰

𝑻𝑽 𝑪𝟐𝑻𝑽

7 06/06/17 144,7 14 0 0 0,13 0,14 8 13/06/17 147,0 4 0 3,0 0,22 0,21 9 20/06/17 147,8 0 4,2 4,2 0,20 0,20 10 27/06/17 142,5 4 0 4,0 0,14 0,15 11 04/07/17 148,0 1 0,4 10,6 0,18 0,18 12 11/07/17 142,3 7 0 0 0,18 0,23

O protótipo do telhado verde apresentou praticamente a mesma eficiência quanto a redução do

volume escoado e com relação a redução da vazão de pico, vide 𝐶 e 𝐶 serem

praticamente iguais. Uma possível explicação para isso é a capacidade do tanque das

bromélias ter sido atingida e a partir daí toda a água que chega, escoa.

Para essa intensidade de chuva, não foi possível observar uma relação direta entre os eventos

de chuva anteriores ao ensaio e o coeficiente de escoamento superficial.

Ao comparar a resposta do protótipo às diferentes intensidades de chuva, o módulo de telhado

verde foi capaz de armazenar mais água quando submetido à chuva de maior intensidade. De

acordo com a média dos resultados, para a precipitação de 110 mm/h o coeficiente de runoff

(𝐶 ) é 0,32 e para precipitação de 150mm/h o coeficiente de runoff (𝐶 ) é 0,18. O mesmo

aconteceu com a vazão de pico, onde para a precipitação de 110 mm/h o coeficiente de runoff

(𝐶 ) é 0,41 e para precipitação de 150mm/h o coeficiente de runoff (𝐶 ) é 0,19.

47

Esse resultado foge a lógica natural onde espera-se que chuvas mais intensas gerem um

escoamento superficial maior. A partir dessa observação duas hipóteses foram levantadas.

A primeira é que o protótipo está funcionando como um reservatório devido a limitações de

suas condições de saída. Ou seja, os dois drenos existentes tem sua capacidade de escoamento

excedida criando uma lâmina d'água na camada de drenagem. Essa camada, como dito

anteriormente, é constituída por argila expandida de aproximadamente 2cm. A capacidade de

absorção da argila aumenta quanto maior o tempo de exposição a água.

As figuras 33 e 34, a seguir, indicam a absorção da argila ao longo do tempo.

Figura 33: Argila expandida brasileira -

a) CINEXPAN0500(0-0,5cm), b) CINEXPAN1506(0,6-1,5cm), c) CINEXPAN2215(1,5-2,2cm)

FONTE: http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/267702/1/Angelin_AndressaFernanda_M.pdf

Figura 34 Absorção de água da argila expandida brasileira-FONTE: ROSSIGNOLO (2009)

Já Brandão (1991), em seu estudo sobre argila expandida rígida como substrato para

hidrocultura, afirma que este substrato possui cerca de 50% do volume de macroporos e

retenção de água em 24h de 10% em volume.

O formato de cone invertido da bromélia favorece o maior armazenamento quando mais água

é fornecida. O estudo de Busch (2017) confirma essa hipótese. Quando os volumes de

precipitação variam pouco, não é possível observar uma relação direta entre o volume de

interceptação vegetal e o volume total precipitado. Entretanto, quando o volume que aflui para

o protótipo é significativamente maior, fica mais claro o aumento da interceptação vegetal.

48

A figura seguinte, a partir de resultados experimentais, ilustra esse aumento de

armazenamento na bromélia quando o volume afluente é maior.

Figura 35: Volume precipitado x Interceptação x evapotranspiração - FONTE: BUSCH (2017)

É como se a argila expandida e a bromélia atuassem em cada pequeno volume que aflui para o

protótipo. Assim a vazão de saída e o volume total escoado são igualmente impactados pela

cobertura verde.

4.4. Coeficiente de Runoff Medido x Estimado

O quadro abaixo apresenta os valores de Coeficiete de Runoff reais e estimado, sendo 𝐶 𝑒 𝐶

e referentes ao volume total escoado e 𝐶 𝑒 𝐶 referentes a redução da vazão de pico.

𝐶 𝑒 𝐶 foram valores reais calculados através de medição e 𝐶 𝑒 𝐶 foram valores calculados

pela tabela dinâmica com base nas equações do ítem 3.9.2

Ensaio C =V

V C =

V

V C =

Q á

Q á

C =Q á

Q á

1 0,41 0,71 0,47 0,54

2 0,27 0,71 0,44 0,54

3 0,23 0,71 0,49 0,54

4 0,34 0,72 0,35 0,55

5 0,31 0,72 0,33 0,55

6 0,34 0,71 0,30 0,53

7 0,13 0,71 0,14 0,49

8 0,22 0,70 0,20 0,48

9 0,20 0,70 0,20 0,48

10 0,14 0,71 0,15 0,49

11 0,18 0,70 0,18 0,48

12 0,18 0,71 0,23 0,49 Quadro 9: Valores de coeficiente medidos x calculados

49

Do quadro 9, é possível perceber que os valores medidos e os valores calculados diferem

bastante. A principal mudança do Telhado Verde à época da elaboração da tabela dinâmica

para o atual é a densidade de bromélias. Relacionar essa densidade com o volume de água

retido é um desafio devido a variedade de formas e tamanhos que se estabelece. Soma-se a

isso a possibilidade de haver absorção de água pela camada drenante, composta por argila

expandida, de acordo com a lâmina d'água que se forma na base do telhado verde.

50

5. Considerações Finais

O protótipo do telhado verde em estudo apresentou uma retenção de 68% a 82%, ou seja,

dentro das características tradicionais para essa tecnologia, coerente com o esperado com base

na bibliografia pesquisada. O diferencial mostrou-se no fato do telhado verde com vegetação

composta por bromélia, conseguir responder melhor quando submetido a um aporte de água

maior,isto é, apresentar menor coeficiente de escoamento quando submetido a uma chuva

mais intensa.

Esse alto percentual de retenção demonstra o quanto essa técnica pode ser aliada na mitigação

de cheias urbanas e que deveria ser mais incentivada pelas políticas públicas como técnica

compensatória de drenagem

Ao rever a tabela de escoamento superficial adotada pela cidade de São Paulo observa-se que

a cobertura verde promove um coeficiente de escoamento semelhante ao de matas e parques,

como se devolvesse características anteriores a urbanização.

A maioria das pesquisas apresenta valores empíricos e não modelos matemáticos de previsão.

Isso dificulta o reconhecimento de erros e acertos em nossas premissas de cálculo,

principalmente se for considerado que o telhado verde é constituído por camadas de diferentes

componentes e com organismos vivos, que se alteram ao longo do tempo.

O atual trabalho teve como ferramenta a tabela dinâmica modelada por Garrido Neto em sua

tese de Mestrado. Essa tabela não se adaptou plenamente à pesquisa atual, devido a mudança

em algumas características do protótipo de telhado verde, necessitando, portanto, de algumas

adaptações para as características atuais. Algum dispositivo que indique o nível d'água na

base do protótipo, auxiliaria a calibrar a tabela. E ensaios de umidade da argila expandida, a

partir de uma lâmina d'água, podem ajudar a responder qual a parcela da retenção é devido a

argila e qual é devido a interceptação vegetal.

Também, uma análise comparativa com outros modelos poderia enriquecer o conhecimento

na área. Um possível ponto de partida poderia ser o software de domínio público Green Roof -

Water balance model disponível no site da IUPWARE (Inter Universitaire Programme in

Water Resources Enginnering) desenvolvido por uma universidade belga.

51

Referências Bibliográficas

ANGELIN, A. F., " Concreto leve estrutural - Desempenhos físicos, térmicos, mecânicos e microestruturais." Tese de M.sc., UNICAMP, Limeira, São Paulo, Brasil, 2014. 126p. ARANHA, K.C., RANGEL, A.C.L.C., SILVA, K.C., 2015, "Os telhados verdes nas políticas ambientais como medida indutora para a sustentabilidade". In: Desenvolvimento e Meio Ambiente. v. 35. p 397-409, João Pessoa, Paraíba, Brasil, Dez. 2015. BALDESSAR, S. M. N. Telhado verde e sua contribuição na redução da vazão da água pluvial escoada. Dissertação. (Mestrado em Construção Civil) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil da Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2012. BRANDÃO, C. L.,"Estudos sobre argila expandida rígida (cinasita) como substrato para hidrocultura". Tese de M.sc. Faculdade de Agronomia - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1991. BIANCHINI, F., HEWAGE, K., 2012,"How “green” are the green roofs? Life cycle analysis of green roof materials". In: Building and Environment, pp. 57-65, v. 48 BUSCH, B.F., "Análise da contribuição da interceptação vegetal e da evapotranspiração em um telhado verde composto por bromélias". Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Civil,UFRJ, RJ, Brasil, 2017. BRUNO, M., Projeto da bancada experimental de telhado verde para estudo de retenção e retardo de águas pluviais.Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Civil - Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2016. CAPACIDADES, "Programa Nacional de Capacitação das Cidades - Curso: Reabilitação Urbana com foco em Áreas Centrais", Brasília: Secretaria Nacional de Acessibilidade e Programas Urbanos - SNAPU. v. 1, 2013. CARMO, V.B., MELLO, E.O., OLIVEIRA, G.K., et al., 2017, Telhados verdes - uma abordagem multidisciplinar. 1 ed. Florianópolis, XAVIER. Disponível em: https://issuu.com/fatenp/docs/telhados_verdes_e-book Acesso em: 10 jan. 2018, 17:00:00. CASTRO, A. S., "Uso de pavimentos permeáveis e coberturas verdes no controle quali-quantitativo do escoamento superficial urbano". Tese de D.sc., UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil, 2011. CARVALHO, J. C., LELIS, A. C., Cartilha Infiltração. Editora eletrônica. Brasília. 2010. COLLISSCHONN, W., Introduzindo a Hidrologia, IPH UFRGS, 2008.

52

DARAIA, P.S., REDA, A.L.L., "Telhados verdes: estudo quantitativo de eficácia técnica e econômica", In: XVII Safety, Health and Environment World Congress, pp. 35-39, Vila Real, Portugal, Jul. 2017. FERREIRA, M. F., "Teto Verde: O uso de coberturas vegetais em edificações", USP,São Paulo, 2008. FUNDAÇÃO ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE "Orientações básicas para drenagem urbana", Belo Horizonte, 2006. GARRIDO NETO, P. S., "Telhados Verdes como técnica compensatória em drenagem urbana na cidade do Rio de Janeiro: Estudo experimental e avaliação de sua adoção na bacia do rio Joana a partir do uso de modelagem matemática". Tese de M.sc., UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2016. GOUVÊA, R.G., A questão metropolitana no Brasil, Rio de Janeiro, FGV Editora, 2005. HENEINE, M. C. A. S., "Cobertura Verde", Tese de M.Sc., Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2008 IMADA, R. G., "Práticas de microdrenagem sustentáveis para a redução do escoamento superficial urbano". Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Ambiental - Universidade São Paulo. São Carlos, 2014. KANTOR, D., 2017,"Life Cycle Cost Analysis of Extensive Green Roofs in Switzerland and the Netherlands". In Journal of Living Achitecture, pp. 14-25. KAUSHAL, S. et al. Effects of Stream Restoration on Denitrification in an Urbanizing Watershed. Ecological Applications, v. 18, n. 3, p. 789-804, 2008. LEME, E. M. C., 1984, “Bromélias”, Ciência Hoje, v. 3, n. 14, p. 66-72. LIBERATO, D. B., 2015, "Avaliação da Caixa Pluviômetra: Um novo equipamento desenvolvido para medir a precipitação, infiltração de chuva, escoamento superficial e índice de erosão em terrenos com diversos tipos de cobertura", Dissertação de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. MELO, T. A. T., 2011, "Jardim de Chuva: Sistema de Biorretenção como técnica compensatória no manejo de águas pluviais urbanas." Dissertação de Mestrado, Recife, PE, Brasil. MORAVIA, W. G., OLIVEIRA, C. A. S., VASCONCELOS, W. L., "Caracterização microestrutural da argila expandida para aplicação como agregado em concreto estrutural leve", 2006, pp.193-199.

53

OLIVEIRA, C. L., 2007, " Aproveitamento de água de chuva para usos não potáveis no município do Rio de Janeiro", Dissertação de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. OLIVEIRA, E. W. N., "Telhados Verdes Para Habitações de Interesse Social: retenção das águas pluviais e conforto térmico", Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009. PECK, S.W., CALLAGHAN, C., KUHN, M., BASS, B.,1999, "Greenbacks from Green Roofs: Forging a New Industry in Canada. Canada Mortgageand Housing Corporation", pp.11-12. PINTO, E. M. A., Gestão de Recursos Hídricos e as Interferências do Sistema Urbano: município de Queimados, Revista Universidade Rural, Série Ciências Humanas e Sociais, Rio de Janeiro, v. 29, n. 1, pp. 125-131, 2007. SILVEIRA, A. L. L. D.,"Avaliação e controle da Drenagem Urbana", Porto Alegre, editora da Universidade UFRGS, 2000. SILVEIRA, A. L. L. D., "Drenagem Urbana - Aspectos de Gestão", Porto Alegre: IPH-UFRGS e Fundo Setorial de Recursos Hídricos, 2002. TANZILLO, A. A.; COSTA, G. B. "Telhados verdes: uma proposta de dimensionamento para a sustentabilidade em urbanização e drenagem sustentáveis". 2012. Trabalho de conclusão de curso em Engenharia Civil, Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2012, 123p. TASSI, R., TASSINARI, L.C.S., PICCILI, D.G.A, et al., "Telhado verde: uma alternativa sustentável para a gestão das águas pluviais", Ambiente Construído, v. 14, n. 1, pp. 139-154, 2014. TUCCI, C. E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. Editora Universidade/UFRGS. ABRH. Rio Grande do Sul 1987. TUCCI, C. E. M., "Gerenciamento da drenagem urbana", Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 7, p. 5-27, 2002. VOLDER, A., DVORAK, B., 2014, "Eventsize, substrate water content and vegetation affect storm water retention efficiency of an unirrigated extensive green roof system in Central Texas". Sustainable Cities and Society, v. 10, pp 59-64.

54

Referências Eletrônicas

http://alertario.rio.rj.gov.br/info-estacoes/ https://greenroofs.org/about-green-roofs/ https://www.ugreen.com.br/telhado-verde/ whc.unesco.org/en/tentativelists/5589/ www.klimatilpasning.dk/media/631048/green_roofs_copenhagen.pdf www.ioc.fiocruz.br/pages/informerede/corpo/noticia/2007/fevereiro/26_02_07_01.htm www.pliniotomaz.com.br/downloads/livro_calculos/capitulo02.pdf www.wri.org/blog/2015/03/world’s-15-countries-most-people-exposed-river-floods http://g1.globo.com/jornal-nacional/noticia/2015/03/estudo-diz-que-enchentes-provocam-prejuizos-de-r-9-bilhoes-para-o-brasil.html www.pha.poli.usp.br/default.aspx?id=5&link_uc=disciplina (Água em ambiente urbano) www.waterworld.com ( Environmental Protection Agengy, 1999)

55

Anexo I

56

Anexo II Hidrogramas referentes aos experimentos

Figura 36: Hidrograma medido e calculado - ensaio 02 - I=116,4mm/h

Figura 37: Hidrograma medido e calculado - ensaio 03 - I= 115,4 mm/h

57

Figura 38: Hidrograma medido e calculado - ensaio 04 - I = 113,3 mm/h

Figura 39: Hidrograma medido e calculado - ensaio 05 - I = 111, 7 mm/h

58

Figura 40: Hidrograma medido e calculado - ensaio 06 - I= 120,8 mm/h

Para chuvas de 150 mm/h:

Figura 41:Hidrograma medido e calculado - ensaio 08 - I = 147,0 mm/h

59

Figura 42: Hidrograma medido e calculado - ensaio 09 - I = 147,8 mm/h

Figura 43: Hidrograma medido e calculado - ensaio 010 - I = 142,5 mm/h

60

Figura 44:Hidrograma medido e calculado - ensaio 011 - I = 148,0 mm/h

Figura 45: Hidrograma medido e calculado - ensaio 012 - I = 142,3 mm/h

61

Anexo III

Bromélias x Dengue

Bromélias e outras plantas que acumulam água têm sido vistas como vilãs no combate a

dengue. Estudos vêm sendo realizados visando verificar a presença de formas imaturas do

mosquito (larvas e pupas) e identificar o percentual de presença do vetor da dengue.

Uma pesquisa realizada no Instituto Oswaldo Cruz, desenvolvida pelo biólogo Marcio

Mocelin, abrangia uma área de interface entre o meio urbano e um ambiente semi-natural, o

Jardim Botânico. O parque apresenta espécies de todas as regiões do país.

O resultado do estudo, publicado pela rede de notícias do próprio Instituto concluiu que a

bromélia não se apresenta como um microhabitat propício à proliferação do mosquito.

“Apenas 0,07% e 0,18% de um total de 2.816 formas imaturas de mosquitos coletadas nas

bromélias durante o período de um ano correspondiam ao Aedes aegypt e Aedes albopictus."

Os números sugerem que o Aedes, não é um bom competidor em relação a outras espécies

habitantes naturais das bromélias ou que as fêmeas dessa espécie preferem não depositar seus

ovos ali.

O estudo foi desenvolvido com 156 bromélias, de dez espécies distintas, durante um ano

inteiro para que fosse possível observar as características sazonais de cada estação. No mês de

abril, em que houve a maior taxa de captura, foram encontradas 376 formas imaturas de

mosquitos nas bromélias analisadas. Deste total, apenas dois exemplares correspondiam ao

gênero Aedes.

A presença do Aedes albopictus também foi investigada porque, apesar de não haver registros

da transmissão da dengue por esta espécie no Brasil, em condições experimentais o mosquito

se mostrou capaz de atuar como vetor potencial do vírus.

Uma curiosidade citada na mesma pesquisa é que a incidência de larvas do Aedes nas

residências dos bairros vizinhos, à época, foi de cerca de 4,5% . Ou seja, um índice bem maior

que o encontrado nas bromélias.

A pesquisa, acima relatada, foi divulgada em 2007. A segunda etapa previa o mesmo tipo de

análise, porém para bromélias localizadas em ambientes exclusivamente urbanos. Entretanto

ao buscar os resultados dessa segunda etapa, não foi possível saber se o Instituto deu

prosseguimento a essa pesquisa.