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ANÁLISE DO POTENCIAL DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NOS

SETORES DE AULA DO CAMPUS CENTRAL DA UFRN

PEDRO GUSTAVO CÂMARA DA SILVA

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO (MODALIDADE - MONOGRAFIA)

NATAL/RN

2016

U F R N

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

PEDRO GUSTAVO CÃMARA DA SILVA

ANÁLISE DO POTENCIAL DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS NOS

SETORES DE AULA DO CAMPUS CENTRAL DA UFRN

Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade

Monografia, submetido ao Departamento de

Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio

Grande do Norte como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do Título de Bacharel

em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr. Cícero Onofre de Andrade

Neto.

NATAL/RN, 01 DE JUNHO DE 2016

AGRADECIMENTOS

Primeiramente agradeço a Deus, pois sem a sua vontade e permissão nada

se concretiza;

Agradeço aos meus pais, que sempre estiveram presentes em todos os

momentos de minha vida, contribuindo para que meus sonhos e objetivos fossem

alcançados, não medindo esforços;

Aos meus familiares por sempre darem suporte às minhas conquistas;

Ao meu orientador, professor Cícero Onofre de Andrade Neto, ao qual tenho

grande respeito e admiração, pelas contribuições acadêmicas ao longo da

elaboração deste trabalho;

À professora Adelena Gonçalves Maia, pela contribuição, com dados de

precipitação do Campus, para a pesquisa;

Ao Departamento de Geografia da UFRN, representado pelo professor

Fernando Moreira da Silva, pela contribuição com dados da estação meteorológica

do Campus Central da UFRN;

À Superintendência de Infraestrutura da UFRN, pela cessão das plantas dos

setores de aulas;

Aos meus queridos amigos, Amanda, Romerito, Rômulo, Leidian, Marcos,

Adeilton e Natália, pelas horas de descontração, suporte em horas difíceis, estudos

em grupo, incentivo e carinho. Obrigado por estarem presentes e aguentarem meus

“choros”;

Aos meus queridos amigos e colegas de trabalho do LARHISA, Lucymara,

Rafael, Rosana e Célia, pela descontração no trabalho, tornando o ambiente

agradável.

Aos que direta ou indiretamente contribuíram para a finalização de mais uma

etapa da minha vida acadêmica.

RESUMO

A água é indispensável à manutenção da vida. A conservação e preservação dos

recursos hídricos são temas que têm sido destacados e debatidos de maneira

frequente com o atual cenário de degradação, gerado pela ação antrópica. Por isso,

a adoção de técnicas sustentáveis, que permitam dispor de quantidade e boa

qualidade de água para suprir as demandas, têm se mostrado imprescindíveis na

contribuição do uso racional da água, garantindo a disponibilidade para as gerações

futuras. O aproveitamento de água pluvial apresenta-se como uma dessas soluções

e permite, com base em diversos estudos, garantir água de boa qualidade e em

quantidade suficiente, se não para todos os usos, mas para parcela das demandas,

dependendo da configuração e características gerais dos sistemas. O trabalho tem

por objetivo analisar o potencial de aproveitamento de água de chuva no âmbito dos

setores de aulas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Para tanto, foram

realizados levantamentos de áreas de captação, quantidade de usuários dos

sistemas de abastecimento desses locais, análise das demandas, da precipitação da

região e verificação do potencial de substituição das fontes de abastecimento atuais

pela água de chuva. Chegou-se à conclusão que há viabilidade na substituição,

porém para usos finais específicos, uma vez que para o uso global o volume de

chuvas potencialmente captável mostrou-se inferior ao volume demandado.

Palavras-chave: Aproveitamento de água pluvial. Captação de água de chuva em

instituições de ensino. UFRN.

ABSTRACT

The water is indispensable to the life’s maintenance. Maintain and preserve the water

resources are issues frequently featured and debated due the actual scenery of

degradation, caused by anthropic action. Therefore, introduce sustainable

techniques, that supply water’s quantity and quality, has been demonstrated as a

solution to grant availability for the future generations and contribute to the racional

use. Rainwater use is one of this techniques and provides, based with researches,

supply water’s quantity and quality, if not for all uses, but part of the demands,

depending of the system’s technical features. The aim of this work is analyze the

potential rainwater use at the sector classes of the Universidade Federal do Rio

Grande do Norte. To this, catchment surveys were conducted, number of uses of the

supply systems, analysis of demands, rainfall in the region and check the potential

replacement of current sources of supply by surface run-offs. We reached the

conclusion that there is viability in place, but for specific end uses, once for a global

use the amount of potentially procurable rainfall was lower than the volume

demanded.

Keywords: Rainwater use. Rainwater harvesting in educational institutions. UFRN.

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. Distribuição de água doce no Planeta .......................................... 13

FIGURA 2. Divisão hidrográfica brasileira ...................................................... 14

FIGURA 3. Bacias hidrográficas do RN .......................................................... 16

FIGURA 4. Abanbar (cisterna), Irã ................................................................. 18

FIGURA 5. Cisterna Basílica de Constantinopla, Istambul, Turquia ............... 18

FIGURA 6. Esquema de sistema de captação de água pluvial ...................... 21

FIGURA 7. Amostrador ................................................................................... 28

FIGURA 8. Método de desvio por Lima .......................................................... 28

FIGURA 9. Reservatórios de descarte e armazenamento .............................. 29

FIGURA 10. Descarte e armazenamento ....................................................... 29

FIGURA 11. Reservatório de concreto ........................................................... 30

FIGURA 12. Reservatório de polietileno ......................................................... 30

FIGURA 13. Reservatório de aço inox............................................................ 30

FIGURA 14. Reservatório de fibra de vidro .................................................... 30

FIGURA 15. Cisterna enterrada ..................................................................... 31

FIGURA 16. Cisterna apoiada ........................................................................ 31

FIGURA 17. Delineamento da área de estudo ............................................... 36

FIGURA 18. Setores de aula da UFRN .......................................................... 37

FIGURA 19. Distribuição de precipitação no RN ............................................ 37

FIGURA 20. Vazão de dispositivos ................................................................ 40

FIGURA 21. Precipitação média mensal de 1963 a 2015 .............................. 47

FIGURA 22. Níveis de condutividade elétrica ................................................. 48

FIGURA 23. Níveis de turbidez ...................................................................... 48

FIGURA 24. Níveis de pH ............................................................................... 48

LISTA DE TABELAS

TABELA 1. Coeficiente de Runoff .................................................................. 38

TABELA 2. Consumo de água ........................................................................ 40

TABELA 3. Usuários por setores de aulas ..................................................... 43

TABELA 4. Estimativa de consumo ................................................................ 44

TABELA 5. Consumo de água mineral ........................................................... 44

TABELA 6. Consumo per capita de água mineral .......................................... 45

TABELA 7. Volume de água (consumo para beber/mês) ............................... 45

TABELA 8. Volume de água mensal em lavatórios ........................................ 45

TABELA 9. Volume de água mensal de descarga .......................................... 46

TABELA 10. Áreas de cobertura .................................................................... 46

TABELA 11. Volume de chuvas mensal ......................................................... 49

TABELA 12. Volume de descarte ................................................................... 50

TABELA 13. Precipitações críticas (consumo humano) ................................. 51

TABELA 14. Capacidade necessária para os reservatórios ........................... 52

TABELA 15. Demanda com per capita de 1L/u.dia ........................................ 52

TABELA 16. Precipitação crítica (Alternativa) ................................................ 54

TABELA 17. Capacidade necessária dos reservatórios (Alternativa) ............. 55

TABELA 18. Demanda de água (lavatórios e água para beber) ..................... 55

TABELA 19. Precipitações críticas (lavatórios e água para beber) ................ 56

TABELA 20. Capacidade dos reservatórios (lavatório e água para beber) .... 57

TABELA 21. Resumo (volumes de reservatórios) .......................................... 58

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 11

1.1. Objetivos .................................................................................................... 12

1.1.1. Objetivo Geral ....................................................................................... 12

1.1.2. Objetivos Específicos ............................................................................ 12

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................... 13

2.1. Disponibilidade Hídrica ............................................................................. 13

2.1.1. Aspectos Mundiais ................................................................................ 13

2.1.2. Aspectos Nacionais .............................................................................. 14

2.1.3. Aspectos Regionais .............................................................................. 15

2.2. Água de Chuva como Fonte Alternativa .................................................. 17

2.3. Sistema de Captação de Água de Chuva ................................................ 19

2.3.1. Área de Captação ................................................................................. 22

2.3.2. Calhas e Condutores ............................................................................ 22

2.3.3. Qualidade da Água de Chuva e Descarte do Volume Inicial ................ 23

2.3.3.1. Qualidade Físico-química da Água de Chuva ............................... 24

2.3.3.2. Qualidade Microbiológica da Água de Chuva ................................ 26

2.3.3.3. Descarte do Volume Inicial ............................................................ 27

2.3.4. Reservatório para Armazenamento ...................................................... 30

2.3.4.1. Proteção Sanitária ......................................................................... 32

2.3.5. Aspectos Econômicos ........................................................................... 33

3. MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................. 36

3.1. Área de Estudo .......................................................................................... 36

3.2. Pluviometria no Campus Central da UFRN ............................................. 37

3.3. Áreas de Captação .................................................................................... 38

3.3.1. Vazão de Projeto .................................................................................. 39

3.4. Fornecimento e Estimativa de Consumo de Água ................................ 39

3.5. Dimensionamento do Reservatório de Armazenamento e Descarte .... 41

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................... 43

4.1. Levantamento de Dados ........................................................................... 43

4.1.1. Estimativa de Consumo de Água .......................................................... 43

4.1.2. Áreas de Captação ............................................................................... 46

4.1.3. Dados de Precipitação no Campus Central .......................................... 46

4.1.4. Qualidade da Água de Chuva no Campus Central da UFRN ............... 47

4.1.5. Descarte e Reservatório para Armazenamento .................................... 49

4.1.5.1. Considerações Iniciais ................................................................... 49

4.1.5.2. Dimensionamento do Descarte dos Primeiros Milímetros ............. 49

4.1.5.3. Dimensionamento dos Reservatórios ............................................ 50

5. CONCLUSÕES .............................................................................................. 59

6. REFERÊNCIAS .............................................................................................. 60

ANEXOS .............................................................................................................. 66

11

1. INTRODUÇÃO

Em Relatório sobre o Desenvolvimento da Água (2015), a Organização das

Nações Unidas (ONU) alerta que, a menos que seja melhorada drasticamente a

gestão de água, até 2030 o planeta enfrentará um déficit desse recurso de 40%.

A água doce é o bem mais precioso e de valor inestimável para a manutenção

da vida, porém só se dispõe de menos de 1% de reservas as quais podem ser

aproveitadas para sua obtenção (LIBÂNIO, 2010). Apesar disso, acreditando que ela

é um bem inesgotável, esse recurso hídrico continua sendo utilizado de maneira

insustentável, frente ao cenário de poucas reservas.

O crescimento populacional tem feito aumentar a pressão sobre os recursos

hídricos, o que tem gerado escassez de água em algumas regiões do planeta. De

acordo com relatórios da Organização das Nações Unidas (ONU), a atual população

mundial é estimada em aproximadamente 7,2 bilhões de pessoas, tendendo a

alcançar a marca de 9,6 bilhões em 2050 (ONU, 2013), sobrecarregando ainda mais

os sistemas de abastecimento de água.

Com a atual demanda por água potável e a crescente degradação desse

recurso alavancada pela atividade antrópica (desperdício, contaminação de

mananciais), é evidente a necessidade de alternativas que garantam não só

quantidade e água de qualidade para a população, mas também propiciem a

conservação desse recurso para gerações futuras. Diante disso, a utilização do

potencial da água de chuva tem sido uma das medidas a qual se tem recorrido, uma

vez que ela é de fácil obtenção e apresenta ótima qualidade.

A utilização de água pluvial como uma prática para o abastecimento

doméstico e comunitário de água potável foi integrado no Quadro da OMS para água

potável da 4ª edição e faz parte da abordagem do PSH, Plano de Segurança

Hídrica, (HEIJNEN, 2012).

A captação e o aproveitamento imediato da água de chuva é uma prática

milenar e em breve grande parcela da água potável será consumida através dessa

técnica. A cisterna da Basílica de Bizâncio (Constantinopla – Istambul); Quichuas

onde atualmente são as regiões do Peru e Argentina, são exemplos da utilização da

água das nuvens que remontam de 532 d.C. e entre séculos XIII-XVI,

respectivamente, o que mostra que esta é uma técnica antiga (ANDRADE NETO,

12

2014). Na China, há mais de cinco milhões de cisternas construídas nos últimos

anos; no sul da Austrália, cerca de 80% da população rural e 30% da população

urbana fazem uso de água de chuva; Japão e Alemanha têm ampliado

consideravelmente o uso de cisternas para captação de águas pluviais (ANDRADE

NETO, 2013).

No Brasil, essa tecnologia vem se destacando através dos programas que

visam o abastecimento de água em locais onde a rede dos grandes centros urbanos

não está disponível, como ocorre na região semiárida brasileira que apresenta

grande déficit hídrico; destaque para programas como o Programa 1 Milhão de

Cisternas (P1MC) do Governo Federal, que beneficiou diversas famílias (ANDRADE

NETO, 2014).

Em centros mais desenvolvidos, considerando os problemas supracitados,

deve-se haver uma maior disseminação e expansão do aproveitamento da água de

chuva. Edifícios escolares em regiões urbanas, por exemplo, apresentam-se como

fonte potencialmente aproveitável, pois detém grande área de telhados e outras

coberturas, sendo necessária, para a implantação desse tipo de sistema, uma

avaliação do potencial de aproveitamento de água pluvial.

1.1. Objetivos

1.1.1. Objetivo Geral

O trabalho tem como objetivo principal a análise do potencial de

aproveitamento de águas pluviais nos setores de aulas do Campus Central da

Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

1.1.2. Objetivos Específicos

Estudar as tecnologias disponíveis para aproveitamento da água de

chuva;

Estimar o consumo de água dos locais delimitados para estudo;

Verificar o potencial de captação pluvial;

Estimar o volume do reservatório para captação de água pluvial;

13

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Disponibilidade Hídrica

2.1.1. Aspectos Mundiais

A água é utilizada para os mais variados fins. Von Sperling (2014) indica que

os usos principais da água são: abastecimento doméstico; abastecimento industrial;

irrigação; dessedentação de animais; preservação da fauna e flora; recreação e

lazer; geração de energia elétrica; navegação; harmonia paisagística; diluição e

transporte de despejos. Ela pode ser encontrada superficialmente, em aquíferos

subterrâneos e na atmosfera.

Estima-se entre 1,36 x 109 a 1,46 x 109 km³ o volume de água no Planeta e

aproximadamente 97% correspondem aos mares, oceanos e lagos de água salgada

(VON SPERLING, 2006). Em nível mundial, cidades como Riad (Arábia Saudita),

Barcelona (Espanha) e Cingapura fazem uso de técnicas como a dessalinização da

água do mar para abastecimento (LIBÂNIO, 2010). No Brasil, o arquipélago de

Fernando de Noronha/PE é abastecido durante o período de escassez de chuva por

meio dessa tecnologia. Entretanto, a disponibilidade de água doce se apresenta,

ainda, como fonte de abastecimento de mais fácil acesso às populações em geral.

A parcela mais significativa de água doce, presente nas calotas polares, é

praticamente inaproveitável para fins potáveis em escala mundial, tornando menor

sua disponibilidade.

Da Figura 1, pode-se visualizar a distribuição de água doce no Planeta Terra.

Figura 1. Distribuição de água doce no Planeta

Fonte: Adaptado de LIBÂNIO, 2010

14

Nota-se a quase inexistente parcela, renovável através do ciclo hidrológico,

que se constitui em cursos d’água como principal alternativa de abastecimento de

comunidades de médio e grande porte, e, paradoxalmente, no principal corpo

receptor ao lançamento de esgotos domésticos e industriais (LIBÂNIO, 2010). Por

isso, o primeiro argumento para defesa da importância da água é em torno de sua

participação na distribuição sobre a superfície da Terra.

2.1.2. Aspectos Nacionais

Com a instituição da Lei 9.422/97, definiu-se a bacia hidrográfica como sendo

a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e

atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos no Brasil. A

partir disso, o Conselho Nacional de Recursos Hídricos instituiu a Divisão

Hidrográfica Nacional (ANA, 2005), como mostrado na Figura 2.

Figura 2. Divisão hidrográfica brasileira

Fonte: IBGE, 2012

Segundo Francisco e Carvalho (2004), o Brasil possui 8% da água disponível

no mundo, cerca de 6 mil km³/ano, com disponibilidade hídrica per capita de 37 mil

m³/hab.ano. Porém, 73% da água doce disponível estão na bacia amazônica, onde

se concentra apenas 4% da população brasileira (SETTI et al., 2000).

15

A ideia de abundância serviu durante muito tempo como suporte à cultura do

desperdício da água disponível, a não realização dos investimentos necessários

para seu uso e proteção mais eficientes, e à sua pequena valorização econômica

(SETTI et al., 2001). Por estas razões, hoje se vivencia um panorama de

preocupação quanto à quantidade e qualidade da água.

Demanboro e Mariotoni (2001) analisaram o quadro dos recursos hídricos nas

13 principais cidades do Brasil. Os autores demonstraram que, das metrópoles

brasileiras estudadas, São Paulo, Campinas, Rio de Janeiro, Belo Horizonte, Recife,

Fortaleza e Brasília apresentam situação mais crítica quanto à disponibilidade

hídrica per capita. Já as regiões metropolitanas de Salvador, Curitiba e Goiânia

estão no limite “sustentável”. As regiões metropolitanas de Porto Alegre, Belém e

Manaus não apresentam problemas de disponibilidade hídrica, por estarem

localizadas próximas a fontes de vazão elevada (FRANCISCO E CARVALHO,

2004).

A despeito da grande disponibilidade hídrica existente no Brasil, sabe-se que

esses recursos não se encontram igualmente distribuídos. Há regiões hidrográficas

com menor oferta de água, mas com maior população e maior número de usuários,

o que ocasiona, em alguns trechos de cursos d'água, um balanço hídrico qualitativo

e quantitativo crítico quanto à disponibilidade de água para os usos múltiplos (ANA,

2015).

2.1.3. Aspectos Regionais

A malha hídrica do Rio Grande do Norte é composta das seguintes bacias

(Figura 3): Apodi/Mossoró, Piranhas/Assu, Boqueirão, Punaú, Maxaramguape,

Ceará-Mirim, Doce, Potengi, Pirangi, Trairi, Jacu, Catu, Curimataú, Graju, F.

Litorânea do Norte de Escoamento Difuso, F. Litorânea do Leste de escoamento

Difuso.

No Estado, há a predominância de rios temporários. Desta forma, visando

suprir a deficiência de manaciais de água, principalmente na região semiárida,

diversas obras como açudes, barragens, poços e canais são encontradas. Os

recursos e as obras destinam-se a fins diversos: irrigação, dessedentação de

16

animais, abastecimento de cidades, psicultura, entre outros (XAVIER E BEZERRA,

2005).

Figura 3. Bacias hidrográficas do RN.

Fonte: SEARH, 2016.

Segundo a Secretaria do Meio Ambiente e dos Recursos Hidricos (SEMARH,

2014), o Estado do Rio Grande do Norte apresenta condições de oferta natural

d'água desfavoráveis, decorrentes da associação de um regime pluviométrico

irregular com um meio físico que dificulta a existência de disponibilidade hídrica,

aliado à crescente demanda, a ser consideravelmente incrementada com os

programas de irrigação atualmente em fase de estímulo, que certamente agravará

os conflitos de mobilização e uso d'água.

De acordo com Xavier e Bezerra (2005), relevante parte dos recursos hídricos

do Estado consiste de águas subterrâneas, levando ao número elevado de obras de

captação dessas águas, na sua maioria poços tubulares. Representante nesse

contexto é o sistema Parque das Dunas, em Natal/RN, responsável em grande parte

pela captação da água na Cidade. O abastecimento das cidades pelos mananciais

subterrâneos, incluindo-se a Grande Natal, aliado ao controle do uso das águas pela

população e à conciliação da preservação dos recursos hídricos, tem se mostrado

como fonte potencial de conflitos em relação à quantidade e qualidade da água.

17

2.2. Água de Chuva como Fonte Alternativa A disponibilidade de água é, atualmente, um dos pontos mais discutidos e

estudados, por estar sendo afetada pela poluição desenfreada e a escassez no

mundo, favorecida pela ação antrópica. A procura por alternativas de captar água

tem se mostrado cada vez mais frequente frente ao cenário supracitado. Como sua

utilização pelo homem depende da captação de água com características de

potabilidade, figura entre as mais limpas a água de chuva, além de ser de baixo

custo (FERNANDES et al., 2007).

Para compreender a atual crise da água e o impacto potencial das mudanças

climáticas é importante evidenciar como a gestão da água era de fato fundamental já

para as antigas civilizações. A captação e o manejo de água de chuva tem sido uma

técnica popular, desenvolvida por diferentes povos em diversas partes do mundo, há

milhares de anos, especialmente em regiões áridas e semiáridas (GNADLINGER,

2015).

Na Namíbia e em Botsuana, os bosquímanos captam água de chuva

em ovos de avestruz, colocam ervas para conservação, os enterram e

guardam para tomar como água fresca na estação seca, cinco ou seis

meses depois, como já faziam seus ancestrais há milhares de anos

(GNADLINGER, 2015);

No Planalto de Loess na China, na Província de Gansu, existiam

cacimbas e tanques para coleta de água de chuva, há 2.000 anos

(GNADLINGER, 2015);

Na Índia, um projeto de pesquisa denominado “Sabedoria prestes a

desaparecer (Dying Wisdom)” enumera muitas experiências

tradicionais de captação e manejo de água de chuva nas quinze

diferentes zonas ambientais do país (GNADLINGER, 2015);

No Irã são encontrados os “abanbars” (Figura 4), o tradicional sistema

de captação de água de chuva comunitário, tanques de pedra ou tijolos

e argamassa de cal com uma torre para resfriamento da água. O efeito

de ventilação por meio das torres troca, constantemente, o ar da área

acima da cisterna coberta com uma abóbada e garante água pura e

fresca o ano todo (GNADLINGER, 2015).

18

Figura 4. Abanbar (cisterna), Irã

Fonte: Gnadlinger, 2015.

Na cidade e em redor de Constantinopla, hoje Istambul, na Turquia,

tem-se conhecimento de mais de 150 cisternas da época bizantina, a

mais famosa chamada de Cisterna Basílica (Figura 5), com uma

capacidade de 80.000 m³ (GNADLINGER, 2015).

Figura 5. Cisterna Basílica de Constantinopla, Istambul, Turquia.

Fonte: Gnadlinger, 2015.

Nas Américas, os povos indígenas pré-colombianos usavam a

captação e o manejo de água de chuva em larga escala. Menciona-se

o caso do México, que é como um todo, rico em antigas e tradicionais

tecnologias de manejo de água de chuva (GNADLINGER, 2015).

Apesar de a prática do armazenamento de água de chuva ser antiga,

principalmente no meio rural, a sua captação imediata no meio urbano, visando ao

19

aproveitamento em usos diversos, ainda é insipiente no Brasil. Nas cidades

brasileiras, de médio e grande porte, têm-se desprezado o potencial do uso direto da

água precipitada como manancial de água de boa qualidade; porém, há uma

crescente tendência internacional em captar águas pluviais diretamente, durante as

precipitações e antes que sejam poluídas ou contaminadas, e armazenar em

tanques para diversos usos (ANDRADE NETO, 2013).

Todos esses exemplos servem para reforçar a ideia de que os sistemas de

captação pluvial apresentam-se como uma ótima alternativa. Seguindo essa

tendência, tendo como situação crítica a seca vivenciada pelos habitantes da região

semiárida do Brasil, a ASA (Articulação Semiárido Brasileiro) coordena o Programa 1

Milhão de Cisternas (P1MC), do Governo Federal, concebido no início dos anos

2000, que visa a melhoria das famílias que vivem nessas regiões garantindo acesso

à água de qualidade.

Através do armazenamento da água da chuva em cisternas construídas com

placas de cimento ao lado de cada casa, as famílias que vivem na zona rural dos

municípios do Semiárido passam a ter água com boa qualidade a alguns passos.

Não se faz mais necessário o sacrifício do deslocamento de quilômetros para buscar

água para fazer um café, cozinhar e beber (ASA, 2016).

2.3. Sistema de Captação de Água de Chuva

Os sistemas para aproveitamento de água de chuva podem ser definidos

como aqueles que captam a água da superfície, encaminhando-a para algum tipo de

tratamento, quando necessário, posterior reserva e em seguida uso para os mais

variados fins.

Os deflúvios superficiais decorrentes de chuvas podem representar fontes

alternativas de água para consumo, desde que sejam direcionadas a reservatórios e,

dependendo de sua utilização, recebam algum tipo de tratamento (RIGHETTO, A. M.

et al., 2009).

Inicialmente focada na utilização em regiões onde os recursos hídricos são

escassos ou com pouca acessibilidade da população, tal prática tem sido

considerada como uma alternativa na promoção da conservação da água,

impulsionada pela contaminação de corpos aquáticos, aumento da demanda e das

alterações pluviométricas que acarretam déficit no abastecimento pelas redes

20

convencionais em meio urbano. Outrossim, a captação e armazenamento de água

de chuva também contribui para a redução de picos de enchentes, uma vez que a

destinação das águas pluviais em áreas impermeabilizadas, urbanizadas, seguem

para sistemas de drenagem que, muitas vezes, não comportam o volume de chuvas,

seja pela falta de um bom sistema ou pelo acumulo de lixo nos dispositivos de

drenagem.

A água das nuvens é naturalmente evaporada das superfícies de lagos, rios e

mares, deixando os sais, as partículas e os microrganismos. A água das chuvas é

água das nuvens precipitada e, por isso, é geralmente excelente para vários usos,

inclusive para beber, exceto em locais com forte poluição atmosférica, densamente

povoados ou industrializados (ANDRADE NETO, 2014).

Segundo Andrade Neto (2014), devido à contaminação acarretada pela

passagem da água precipitada na atmosfera ou escoada pelas áreas de captação, a

qualidade da água acaba sendo comprometida. Por isso, para o correto

aproveitamento do potencial de abastecimento propiciado pelo sistema de captação

pluvial, sem promover riscos sanitários, é importante analisar a qualidade da água

da chuva a ser captada. O incorreto armazenamento e utilização pode ainda

depreciar a qualidade da água, desta forma, promover educação sanitária ao uso do

sistema de captação e barreiras sanitárias eficientes se faz imprescindível.

Muitas vezes o aproveitamento de água de chuva é encarado como sendo

uma técnica bastante simples, barata, facilmente aplicável e que permite obter água

de boa qualidade. Esta simplicidade aparente leva, no entanto, ao conceito

equivocado de que não são necessários nem o conhecimento específico para sua

aplicação, tampouco grandes investimentos para sua realização. Por isso, a

utilização de sistemas de água de chuva necessita da verificação da viabilidade

técnica e econômica para sua implantação (ZANELLA, 2015).

Segundo Tomaz (2011), os sistemas para captação de águas pluviais

apresentam, usualmente, os seguintes componentes:

a) Área de captação;

Composto por telhados/coberturas. Esses podem ser de telhas cerâmicas,

telhas de fibrocimento, telhas de zinco, ou outros materiais.

b) Calhas e condutores;

Comumente de PVC ou metálicas.

21

c) Reservatório de descarte (by pass);

Destinado ao descarte dos primeiros volumes de chuva.

d) Peneira/Filtro;

Dispositivos autolimpantes, utilizados para promover a retirada de

materiais em suspensão que possam obstruir o sistema.

e) Reservatório;

Esses podem apresentar-se apoiados, enterrados ou elevados e

fabricados em concreto, alvenaria de tijolos comuns, alvenaria de bloco

armado, plásticos, entre outros materiais.

f) Extravasor/Ventilação;

O reservatório deve possuir extravasor e ventilação a fim de permitIr a

reoxigenação da água. Ambos devem ser protegidos de forma a evitar

entrada de material indesejado.

Ainda sobre a composição do sistema de captação, Cohim, Garcia e

Kiperstock (2008) ressaltam que, a depender da qualidade da água e da destinação

de uso, se faz necessário um tratamento prévio ao uso (geralmente desinfecção).

Na Figura 6 é mostrado um esquema simplificado do sistema.

Figura 6. Esquema de sistema de captação de água pluvial

Fonte: Adaptado de IPT, 2015

Toda a concepção e elaboração de um sistema de captação pluvial estão

condicionadas à variável de pluviometria, obtida na região de análise, que quantifica

os níveis de precipitação. Além disso, delimitar a demanda, com intuito de

Área de captação

Filtro

Reservatório Descarte

Calhas/Condutos

22

estabelecer consumo per capita, e, tendo como base o volume e vazão aos quais o

sistema estará sujeito, são requisitos essenciais ao correto dimensionamento.

2.3.1. Área de Captação

As áreas de captação, ou áreas de contribuição, inerentes aos sistemas de

aproveitamento de água de chuva, são geralmente compostas por telhados e

coberturas já existentes nas edificações. Desta maneira, são diversas as tipologias

encontradas, de forma que, para que se chegue à quantificação correta do volume

que será escoado durante a precipitação, faz-se necessária a análise dessa variável

para cada edificação em específico.

Utilizar áreas de captação já existentes possibilita que, em geral, a água seja

escoada para o reservatório de armazenamento por gravidade, o que contribui para

simplificar o projeto e, além disso, o custo de implantação pode ser reduzido, uma

vez que a área de captação é a própria estrutura do telhado/cobertura.

2.3.2. Calhas e Condutores

As calhas e condutores (verticais e horizontais) são os responsáveis por

transportarem a água escoada da superfície de captação para os demais

dispositivos constituintes do sistema de aproveitamento (para o descarte dos

primeiros milímetros e para o reservatório de armazenamento). Por esse motivo, seu

dimensionamento deve ser tal que atenda à vazão previamente aferida a partir da

análise da área de contribuição e da pluviometria. Os materiais mais comumente

utilizados são Policloreto de vinila (PVC), plástico ou outro material que seja inerte.

A manutenção desses componentes é imprescindível para a conservação da

qualidade da água, pois as calhas acumulam sujeiras, folhas, dejetos de pequenos

animais e os dutos, por serem fechados e com aberturas nas extremidades, são um

ambiente favorável para animais pequenos e insetos.

23

2.3.3. Qualidade da Água de Chuva e Descarte do Volume Inicial

Para Tomaz (2009), a qualidade da água de chuva pode ser analisada sob

quatro estágios:

1. Antes de atingir a superfície de captação, ou seja, ainda na atmosfera;

2. Após escoar pela área de captação;

3. Armazenada no reservatório;

4. No uso final.

A água pluvial é o resultado de um processo natural de destilação. Assim, sua

qualidade seja química, ou microbiológica, é considerada boa, com baixa

concentração de minerais e de sólidos suspensos (COHIM et al, 2015).

A composição da água de chuva varia de acordo com a localização

geográfica do ponto de amostragem, com as condições meteorológicas (intensidade,

duração e tipo de chuva, regime de ventos, estação do ano, etc.), com a presença

ou não de vegetação e também com a presença de carga poluidora (TOMAZ, 2009).

A contaminação atmosférica da água das chuvas normalmente é limitada a

zonas urbanas e industriais fortemente poluídas e, mesmo nestes locais, a água

quase sempre tem uma boa qualidade química (dureza, salinidade, alcalinidade, etc)

para vários usos, inclusive para diluir águas duras ou salobras. Ademais, após os

primeiros minutos de precipitação geralmente a qualidade melhora muito (ANDRADE

NETO, 2014).

No que diz respeito ao segundo estágio mencionado, dependendo dos

materiais utilizados para a confecção das coberturas/telhados a contaminação pode

ser agravada. Nesses pontos, ela ocorre pela presença de materiais secos como

folhas de árvores, poeira, excretas de animais, dentre outros. Segundo Thomas et

al. (2001), com relação ao aspecto bacteriológico deve-se ter preferência pelos

telhados metálicos, seguidos pelos de plástico e por último pelos cerâmicos

(ANNECCHINI, 2005).

Para que se possa descrever a curva de variação da qualidade da água,

alguns parâmetros devem ser analisados, de forma a identificar como eles se

comportam no decorrer da chuva, mostrando em qual momento a purificação da

24

água é mais e menos acelerada. O pH, a turbidez e a condutividade elétrica podem

ser relacionadas com grande parte das variáveis físico-químicas encontradas na

água e, por não serem consumptíveis, são de fácil acesso e medição. Desta forma,

a análise das curvas de decaimento das três variáveis em conjunto, serve de

indicador de como se comporta a variação da qualidade da água, servindo também

para avaliar de forma preliminar a contaminação físico-química dessa água (MELO E

ANDRADE NETO, 2007).

No Brasil, existe legislação que especifica os padrões de potabilidade da

água, apresentando valores para os parâmetros físico-químicos e biológicos de

forma a garantir o uso da água sem que haja comprometimento da saúde dos

usuários. Esses padrões são definidos pela Portaria do Ministério da Saúde nº

2.914, de Dezembro de 2011, que dispõe sobre os procedimentos de controle e de

vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de

potabilidade.

As características físico-químicas da água de chuva têm sido objeto de

diversas pesquisas no mundo e no Brasil, sobretudo, em áreas onde seu uso já está

disseminado, a exemplo da Austrália e Nova Zelândia. Em geral, a água se tem

apresentado com baixa dureza, baixa concentração de sólidos dissolvidos e baixo

pH (COHIM et al, 2015). Segundo o pesquisador, metais como chumbo, alumínio,

zinco e cobre têm sido encontrados em cisternas, porém, em poucos casos tais

metais aparecem em concentrações que excedem os limites de potabilidade,

contudo, sem oferecer riscos à saúde dos usuários. O chumbo por possuir

características cumulativas no organismo, pode ser motivo de preocupação; sua

origem está relacionada a proximidades com fundições, material utilizado em

telhados e a queima de gasolina em cuja composição deixou de fazer parte no Brasil

há muitos anos.

2.3.3.1. Qualidade Físico-química da Água de Chuva

Decorrente da queima de combustíveis fósseis, em áreas urbanas com

tráfego e atividade industrial intensos, o pH pode passar a valores mais baixos.

Annechini (2005) analisou o pH em chuvas na cidade de Vitória/ES e constatou que

apenas 11% dos valores foram inferiores ao limite de chuva ácida (pH <5). Chapman

25

et al. (2008), em pesquisa em seis grandes cidades da Austrália, constataram que

em menos de 10% das amostras o pH atingiu valores abaixo de 5. Segundo Cohim

et al. (2015), o pH em si não confere risco à saúde. Refrigerantes e águas

gaseificadas possuem pH inferior a 5 e não são danosos. O controle mais rigoroso

se dá, pois as águas podem gerar corrosão em estruturas metálicas com as quais

tenham contato.

Com base em estudos, pode-se verificar que a água de chuva apresenta

turbidez e concentrações de sólidos suspensos baixas e são ocorrentes na porção

inicial do escoamento. A turbidez não se caracteriza tóxica, a menos que no local de

captação haja atividade industrial. Os sólidos suspensos podem conter

microrganismos e matéria orgânica. Conforme Gadd & Kennedy (2001), a

concentração de sólidos suspensos relaciona-se com a deposição seca, ou seja,

com a duração do período seco que precede a precipitação. Por isso, o escoamento

em telhados pode apresentar altas concentrações (valores na faixa de 2-117 mg/L).

De acordo com Cohim et al. (2015), em pesquisas na Austrália, a turbidez máxima

encontrada foi de 3,8 UNT, que é inferior ao estabelecido pela Portaria 2.914/2011

(5 UNT) do Ministério da Saúde (BRASIL, 2011).

Para sólidos dissolvidos, na água que escoa sobre a cobertura, os valores

são maiores no início do escoamento, devido à dissolução de aerossois e da

dissolução contínua do material da cobertura. No que concerne à condutividade

elétrica, os valores mais elevados foram aferidos em escoamento de telhados de

fibrocimento (de 5 a 10 vezes maiores que os da água precipitada) seguidos pelos

telhados de folha de zinco e concreto apresentando concentrações de 1 a 5 vezes

ao da água precipitada (FOSTER, 1996 apud COHIM et al., 2015). Estudos de

Alves et al. (2009), em Belo Horizonte/MG, e Chapman et al. (2008), em

Salisbury/AU, evidenciam que valores máximos para sólidos dissolvidos (161,0 mg/L

e 33,1 mg/L, respectivamente) apresentam-se abaixo do limite de potabilidade

preconizado pela portaria supracitada.

Metais pesados, sobretudo, zinco, alumínio, cobre e chumbo, mais

comumente em áreas urbanas, podem incorporar-se à água de telhado, tendo sido

encontrados em estudos que investigam a qualidade química da água de chuva

captada em coberturas. Observa-se, porém, um decaimento com o decorrer da

chuva. Os metais apresentam-se muito densos e sedimentam rapidamente

26

acumulando-se no fundo dos reservatórios. Um projeto cuidadoso do tanque de

armazenamento com adoção de mecanismos, que evitam a suspensão do

sedimento, garantiria água com menores concentrações de metais (COHIM et al.,

2015). O pH da chuva tem um efeito evidente nas concentrações de metais sendo

essas maiores quando ocorrem valores baixos de pH. De maneira geral, a

qualidade química da água de chuva armazenada apresenta poucos casos que

excedem o limite de potabilidade estabelecido pela Organização Mundial da Saúde

(OMS), podendo ser visualizado valores de cobre e zinco elevados, mas sem

oferecer risco à saúde humana.

2.3.3.2. Qualidade Microbiológica da Água de Chuva

No contato da água precipitada com componentes atmosféricos, superfície de

captação e armazenamento pode haver contaminação microbiológica, proveniente

de atividade de insetos, aves e pequenos mamíferos, deposição atmosférica de

microrganismos transportados por via aérea e por recipientes contaminados para o

transporte da água da cisterna para o interior da residência.

Avaliação quantitativa do risco microbiológico para pessoas expostas ao uso

de água de chuva mostram valores aceitáveis, embora superiores aos que se

encontram na realidade e em estudos epidemiológicos.

Rodrigo et al. (2011) realizaram pesquisa na Austrália com objetivo de avaliar

a qualidade da água ao longo do tempo. Desse estudo, concluíram que os níveis de

atividade microbiana eram altos na estação chuvosa e mais altos nas cisternas no

período de 24 a 48 h depois de um evento chuvoso. No entanto, não foi observada

contaminação para Escherichia coli.

Avaliação da alteração da qualidade bacteriológica durante sete meses em

cisternas localizadas no Instituto Regional de Pequena Agricultura Agropecuária

Apropriada (IRPAA), localizado em Juazeiro do Norte/BA, verificou que antes da

chuva a prevalência de E. Coli foi de 7% com valor máximo de 2 UFC/100mL. Já no

período chuvoso a prevalência foi de 32% com valor máximo de 36 UFC/100mL e

após, a prevalência foi de 0% (GNADLINGER, 2007).

As cisternas com água pluvial apresentam grande diversidade de

microrganismos, cuja maioria é inócua à saúde humana, que é ameaçada, de fato,

27

pela presença de organismos que causam doenças gastrointestinais (vírus,

bactérias e protozoários) (COHIM et al., 2015).

Evans et al. (2009), em estudo da água de chuva armazenada em diferentes

áreas, constataram a presença de microrganismos provenientes de fontes não

fecais, além de baixa concentração de microrganismos entéricos (EVANS, 2009).

2.3.3.3. Descarte do Volume Inicial

Os primeiros milímetros de chuva levam a maior parte das impurezas que

estão sobre as áreas de captação, lavando-o. Essas impurezas são carreadas

juntamente com as primeiras águas para as tubulações de condução. Por isso, para

evitar que cheguem até o reservatório, elas precisam ser separadas e descartadas

em seguida.

Yaziz et al. (1989 apud GOMES et al., 2015) observaram que a eliminação

dos primeiros milímetros de precipitação geralmente melhora significativamente a

qualidade da água; os autores verificaram que as concentrações dos poluentes

foram elevadas nos primeiros milímetros coletados a partir dos telhados, diminuindo

progressivamente nas amostras subsequentes.

Em estudo da variação da qualidade da água de chuva em Natal, realizado

por Melo e Andrade Neto (2007), foram analisados os 10 primeiros milímetros

sequenciais de chuva (Figura 7) em três pontos diferentes (Ponta Negra, Cidade Alta

e Campus Central da UFRN). Dessa análise, foi verificado que a qualidade da água

de chuva apresentou melhoria nos locais com concentração elevada de poluentes a

partir do segundo milímetro captado. Desta maneira, para Andrade Neto (2013),

essa conclusão apoia estudos anteriores que evidenciaram ser o primeiro milímetro

da chuva geralmente suficiente para carrear partículas e gases do ar das camadas

baixas da atmosfera. Ainda segundo o pesquisador, não bastando um milímetro,

geralmente, 1,5mm ou 2mm são suficientes, mas se houver forte poluição e grande

risco são necessários 3mm ou mais de descarte. A NBR 15527 (ABNT, 2007)

recomenda o descarte dos primeiros 2mm, caso não haja dados anteriores para

auxiliar a definição do volume de descarte.

28

Figura 7. Amostrador.

Fonte: Melo e Andrade Neto, 2007.

O descarte do volume inicial, com intuito de evitar a contaminação da água

que será coletada, pode ser realizado em pequeno reservatório ou através de tubos

verticais de PVC. Esse sistema é encontrado de maneira manual (com a retirada da

conexão da calha pelo usuário do sistema, por exemplo) ou automática com a

construção de aparato de desvio, sendo este o correto a ser utilizado nos sistemas

de captação, uma vez que não oferece grande risco de comprometimento da

qualidade da água.

Lima et al. (2011) apresenta dispositivo construído em tubos de PVC para o

descarte dos primeiros milímetros (Figura 8). Enquanto o telhado é lavado, a água

vai acumulando nos tubos verticais e após estes estarem completamente cheios, só

então a água é direcionada para o armazenamento.

Figura 8. Método de desvio por Lima

Fonte: Lima et al., 2011.

29

Andrade Neto (2014) indica a construção de reservatório automático para

descarte inicial, precedendo o armazenamento (Figuras 9 e 10). Ele deve comportar

volume compatível com o requerido para o descarte. O tanque de desvio permanece

totalmente fechado e o fecho hídrico dispensa o uso de boias ou outros

equipamentos. Após cheio, o volume de água excedente ao descarte escoa para o

reservatório principal e a drenagem do reservatório de descarte deve ser realizada a

cada precipitação. O reservatório para descarte é geralmente pequeno, por isso, o

volume de água retido (que pode ainda ser utilizada para usos menos restritivos) é

baixo, contribuindo para o armazenamento de água com boa qualidade e em

quantidade para atender às demandas.

Figura 9. Reservatórios de descarte e armazenamento.

Fonte: Andrade Neto, 2014

Figura 10. Descarte e armazenamento.

Fonte: Andrade Neto, 2014

30

2.3.4. Reservatório para Armazenamento

Os reservatórios para armazenamento podem ser enterrados, apoiados ou

elevados. Eles são encontrados em diversos materiais, sendo, portanto, necessário

avaliar em cada caso aspectos como capacidade, estrutura necessária, viabilidade

técnica, custo, disponibilidade local para a melhor escolha (COHIM et al., 2008).

Alguns dos materiais utilizados para a construção dos reservatórios são

concreto (Figura 11), polietileno (Figura 12), aço inoxidável (Figura 13) e fibra de

vidro (Figura 14).

Figura 11. Reservatório de concreto Figura 12. Reservatório de polietileno

Fonte: ASA, 2016 Fonte: Amoedo, 2016

Figura 13. Reservatório de aço inox Figura 14. Reservatório de fibra de vidro

Fonte: Catálogo Arquitetura, 2016 Fonte: Copafer, 2016

A prática mais usual é o armazenamento de água de chuva em cisternas.

Segundo Andrade Neto (2013), o uso de cisternas para captação e armazenamento

de água de chuva para consumo doméstico é uma prática milenar em várias regiões

do mundo e, atualmente, tem merecido maior interesse e ampla aplicação.

31

Cisterna é um reservatório construído para armazenar imediatamente as

águas de chuva captadas em uma superfície próxima, geralmente um telhado de

cobertura. Podem ser utilizadas como importante manancial de água para

abastecimento no meio rural e também no meio urbano (ANDRADE NETO, 2014).

As cisternas podem ser apoiadas (Figura 15) ou enterradas (Figura 16). De

acordo com Andrade Neto (2013), as apoiadas são mais fáceis de serem protegidas

sanitariamente, pois não correm riscos de infiltração de águas contaminadas e não

requerem bombas para a retirada de água por tubulação.

Figura 15. Cisterna enterrada Figura 16. Cisterna apoiada

Fonte: ASA, 2016.

Segundo Gnadlinger (2015), existe uma grande variedade de tipos de

cisternas. De acordo com o pesquisador, ao longo dos anos, e após tentativas e

experiências com diversos materiais, como tijolos, pedras, materiais sintéticos e

argamassa de cal, são os reservatórios cilíndricos de argamassa de cimento que se

têm mostrado mais apropriados; a seguir serão apresentados os tipos mais

utilizados em projetos de organizações não governamentais e de governo.

Cisternas de placas.

Fabricadas com placas de concreto e arame liso, rebocada por dentro e por

fora. Essa tipologia é, até os dias atuais, a construída pelo Programa 1 Milhão de

Cisternas (P1MC). A cisterna de placas de cimento fica enterrada no chão até

mais ou menos dois terços da sua altura; ela consiste em placas de concreto

(mistura cimento:areia de 1 : 4), com tamanho de 50 por 60 cm e com 3 cm de

espessura, curvadas de acordo com o raio projetado da parede da cisterna

(GNADLINGER, 2015);

32

Cisternas de concreto com tela de arame.

Mundialmente a mais usada em áreas rurais. Por causa de sua estabilidade,

este tipo está sendo adotado no semiárido brasileiro em virtude de sua segurança

contra rachaduras e vazamentos. Ela é construída sobre o solo com dois metros de

altura. Para a sua confecção, é necessário retirar a terra fofa, nivelar a superfície (20

cm) e colocar uma camada de cascalho e areia grossa; sua base é confeccionada

com uma camada de concreto e utilizam-se formas de chapas de aço para

confeccção de sua lateral (GNADLINGER, 2015);

Cisternas com tela de alambrado.

Essa tipologia é um aperfeiçoamento da cisterna anteriormente mencionada.

A tela de alambrado, ou tela de aço estrutural, é um produto da indústria

siderúrgica, muito usado para cercas e separar espaços em ar livre, como

residências, estacionamentos. Essa tecnologia permitiu a retirada das formas, porém

a simplicidade e segurança não foram comprometidas (GNADLINGER, 2015).

2.3.4.1. Proteção Sanitária

Ainda que os riscos epidemiológicos associados às cisternas sejam

pequenos, os estudos recentes recomendam que todo esforço deve ser feito para

minimizar a contaminação das águas das cisternas usadas para consumo humano.

Comparadas com as águas das tradicionais cisternas sem proteção sanitária, águas

de chuva captadas e armazenadas com a devida segurança sanitária são

consideravelmente melhores e podem ser usadas para beber, mesmo sem

desinfecção ou outro tratamento (ANDRADE NETO, 2013). O pesquisador relata a

existência de vários tipos de dispositivos para proteção sanitária dos reservatórios.

Esses podem ser grades ou peneiras autolimpantes; filtros telados ou com

centrifugação; filtros de areia externos e internos, mas que apresentam difícil

aplicabilidade ou são muito sofisticados, com sensores de qualidade da água,

podendo aumentar os custos do sistema.

Dentre as ferramentas de proteção sanitária, o descarte dos primeiros

milímetros; a educação sanitária para a utlização; dispositivos que impeçam a

retirada direta de água da cisterna para diminuir o risco de contaminação externa,

33

como a utilização de tubulações com registro, são maneiras de garantir a qualidade

da água captada na cisterna. Alguns cuidados especiais deverão ser tomados, tais

como, evitar-se a entrada da luz do sol no reservatório que propicia o crescimento

de algas; a tampa de inspeção deve ser hermeticamente fechada e a saída do

extravasor deverá conter grade para impedir a entrada de impurezas. Deve-se

ressaltar que, a mistura da água da cisterna com a de outras fontes só deve ocorrer

quando se tiver segurança quanto à qualidade dessa fonte, pois pode comprometer

sua qualidade.

2.3.5. Aspectos Econômicos

Tradicionalmente, o aproveitamento de água de chuva em meio urbano é

encarado do ponto de vista do usuário da edificação e a análise econômica de

viabilidade é corriqueiramente realizada considerando-se a capacidade de

pagamento deste usuário pelo sistema de aproveitamento de água de chuva, frente

à economia gerada pela substituição de parcela da água potável que deixa de ser

consumida pela água proveniente da chuva (ZANELLA, 2015). Segundo o

pesquisador, um dos métodos que pode ser utilizado para verificar a viabilidade

econômico-financeira de instalação do sistema é a comparação entre a rentabilidade

obtida a partir do montante necessário para cobrir os custos com vista à implantação

do sistema, caso este valor fosse aplicado no mercado financeiro com o valor

economizado na conta de água pela substituição da água potável pela água de

chuva nos usos possíveis.

Outra forma bastante utilizada para verificação da viabilidade econômica é a

verificação do tempo necessário para que o valor monetário investido no sistema de

aproveitamento de água de chuva seja recuperado com base na economia gerada

na conta de água pela substituição de fontes.

Tomaz (2010) indica que, no Brasil, não existe padronização do tempo de

vida de um sistema de aproveitamento de água de chuva. Na prática, as indústrias

brasileiras adotam o período de 5 anos a 7 anos para retorno do capital investido,

mas isto não tem relação com a vida útil do sistema a ser instalado.

Para a realização dessa avaliação, são necessários alguns objetivos básicos,

os quais são o custo completo das instalações em toda sua vida; eficiência das

instalações; e benefícios esperados.

34

De acordo com Tomaz (2010), os métodos de avaliação econômica dos

sistemas de aproveitamento de água de chuva são basicamente quatro:

a) Método da estimativa inicial do custo do sistema;

A estimativa inicial do custo de um sistema de aproveitamento de água

de chuva geralmente é feita usando dados de custos estimativos de

sistemas semelhantes para uma vida útil de 20 anos, usando o custo do

valor presente, mas relevando os custos de manutenção, operação e

outros. Devido a isto geralmente os erros de estimativas de custos são da

ordem de 50%. De modo geral não se leva em conta o custo do terreno

onde a mesma será construída.

b) Método da análise do custo da vida útil do sistema (Life-cycle cost

analysis, LCCA);

O LCCA é o método de avaliação de todos os custos relevantes

durante 20 anos para um sistema de água de chuva. Nos custos estão

inclusos os custos atuais, custos financeiros, manutenção, operação, etc.

Os custos devem ser avaliados considerando várias alternativas viáveis,

devendo a avaliação considerar sempre o período único de 20 anos, por

exemplo.

c) Método da análise de custo e eficácia (Cost-Effectiveness analysis, CEA);

Embora o método da análise de custo-eficácia (CEA) seja muito

simples, escolhendo todas as alternativas que atendam ao objetivo, fica

fácil achar o menor custo, mas difícil de avaliar os benefícios.

A análise de custo-eficácia é muito usada na seleção do sistema de

aproveitamento de água de chuva para achar o mínimo custo aliado à

eficiência. Nem sempre a CEA vai indicar uma evidência clara na tomada

de decisão.

d) Método da análise da relação custo/benefício.

O método consiste em computar os custos totais de implantação do

sistema e verificar o quociente obtido dividindo-se o montante gerado de

benefício, este geralmente associado à substituição do pagamento de tarifas

da concessionária de água. De maneira geral, quociente menor que 1 (um)

35

indica a inviabilidade do sistema, enquanto que um quociente maior que 1

(um) denota a viabilidade do sistema.

36

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1. Área de Estudo

O Campus Central da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)

está localizado na mesorregião Leste Potiguar na cidade de Natal/RN (Figura 17). A

região tem baixa ocupação do solo, tem muita área com vegetação, baixa densidade

populacional e tem moderado tráfego de automóveis em seu interior. Os ventos que

chegam ao Campus são vindos do Parque das Dunas, área de mata preservada e

que serve de barreira física para a contribuição marítima. Portanto, apresenta

características de baixíssima poluição (MELO E ANDRADE NETO, 2007).

Figura 17. Delineamento da área de estudo

Fonte: Adaptado de Araújo, 2013

O Campus Central é composto por vários departamentos, dentre eles os

setores de aulas (Figura 18): Setor I, pertencente ao Centro de Ciências Sociais

Aplicadas (CCSA); Setor II, localizado no Centro de Ciências Humanas, Letras e

Artes (CCHLA); Setor III, no Centro de Ciências Exatas e da Terra (CCET); Setor IV,

no Centro de Tecnologia (CT) e Setor V, que também faz parte do CCHLA. Esses

são divididos em blocos interligados por um corredor central que em conjunto detém

grande área de cobertura.

Campus Central

UFRN

37

Figura 18. Setores de aula da UFRN

Fonte: Adaptado de http://www.sistemas.ufrn.br. Acesso em 15 de Novembro de 2015 3.2. Pluviometria no Campus Central da UFRN

A cidade de Natal está inserida na mesorregião Leste Potiguar, a qual possui

clima tropical úmido e apresenta precipitação média anual superior a 1.640 mm

(MATTOS e SCHMIDT, 2014). Assim, a UFRN, também inserida nessa mesorregião,

apresenta médias anuais de precipitação consideráveis, sendo, desta maneira, uma

localização em potencial para captação de águas pluviais. Na Figura 19, pode-se

observar a distribuição de precipitações para o estado do Rio Grande do Norte e

verificar, especificamente, tal parâmetro para a cidade de Natal/RN.

Figura 19. Distribuição de precipitações no RN

Fonte: EMPARN, 2016

38

Para quantificar a precipitação na área de estudo, foram colhidos dados de

uma série histórica de 53 anos (1963-2015), obtidos a partir do monitoramento,

coordenado pelo Departamento de Geografia, realizado na Estação Climatológica

Principal – ECP (5º55’00’’S e 35º12’00’’W) da UFRN, vinculada ao CCHLA, e dados

obtidos da EMPARN.

3.3. Áreas de Captação

Para o correto dimensionamento dos dispositivos do sistema de

aproveitamento de água de chuva, foi necessário o levantamento das áreas de

cobertura dos setores de aula da UFRN. Para tanto, com base nos projetos

arquitetônicos (ver anexos), fornecidos pela Superintendência de Infraestrutura (SIN)

da UFRN, tais áreas puderam ser quantificadas.

Para efeito de cálculo, o volume de água de chuva que pode ser aproveitado

não é o mesmo que o precipitado. Para isso, usa-se um coeficiente de escoamento

superficial chamado de coeficiente de Runoff que é o quociente entre a água que

escoa superficialmente pelo total da água precipitada (TOMAZ, 2009). Essas perdas

são devidas à limpeza do telhado, evaporação, autolimpeza, entre outros fatores. O

coeficiente de Runoff (Tabela 1) depende essencialmente do material utilizado na

cobertura, determinado conforme mostrado na tabela abaixo.

Tabela 1. Coeficiente de Runoff

Material Coeficiente de Runoff

Telhas cerâmicas 0,8 a 0,9

Telhas esmaltadas 0,9 a 0,95

Telhas corrugadas de metal 0,8 a 0,9

Cimento 0,8 a 0,9

Plástico 0,9 a 0,95

Fonte: Adaptado de Tomaz (2009).

Para a pesquisa, utilizou-se um coeficiente de 0,8, conforme material,

fibrocimento, das coberturas.

39

3.3.1. Vazão de Projeto

Segundo a NBR 10844 (ABNT, 1989), o cálculo da vazão de projeto pode ser

realizado através da seguinte equação.

Q = I. A

60 (equação 1).

Sendo,

Q – Vazão de projeto, em L/min;

𝐼 – Intensidade pluviométrica, em mm/h;

𝐴 – Área de contribuição, em m².

3.4. Fornecimento e Estimativa de Consumo de Água

O consumo de água no Campus abrange desde usos para consumo humano,

irrigação de jardins e utilização de dispositivos hidráulicos em banheiros.

Com base em dados da Diretoria de Meio Ambiente (DMA), setor integrante

da Superintendência de Infraestrutura (SIN) da UFRN, a água utilizada para os

variados usos é proveniente do abastecimento de reservatórios elevados, a partir da

captação de manancial subterrâneo, propiciado por um conjunto de 6 poços

artesianos, que possuem vazões aproximadas de 16 a 30 m³/h. O sistema de

reservatórios é composto por 4 unidades principais, com 200 m³ cada, além de 4

unidades secundárias, com 30 m³ cada, que são dispostas nos setores de aula para

auxílio na reserva e garantia de pressão suficiente.

Segundo a SIN, os setores de aula não dispõem de monitoramento do

consumo de água através de hidrômetros. O sistema será implantado futuramente.

Dessa maneira, foi necessário utilizar métodos de previsão do consumo médio

mensal de água existentes na literatura.

Von Sperling (2014) denomina de consumo per capita o consumo médio de

água por dia de um indivíduo, e essa água demandada pelos indivíduos se expressa

em litros por habitante por dia (L/hab.dia). O mesmo autor determinou valores usuais

de consumo (Tabela 2), que podem ser utilizados para quantificação do consumo

geral.

40

Tabela 2. Consumo de água

Estabelecimento (categoria e subcategoria)

Unidade (unid.) Faixa de Vazão

(L/unid.dia)

Escola - com lanchonete, ginásio, chuveiros - com lanchonete, sem ginásio e chuveiros - sem lanchonete, ginásio e chuveiros

Estudante

50 - 100 40 – 80 20 – 60

Fonte: Adaptado de Von Sperling (2014)

De acordo com a Instrução de Serviço 02/2009 – GCC da Companhia de

Águas e Esgoto do Rio Grande do Norte (CAERN, 2009), o consumo per capita para

Escolas sem internato é de 50 L/estudante.dia. Isso reforça a faixa de valor

estabelecida por Von Sperling (2014).

Segundo Tomaz (2010), para o Brasil, a vazão de água para alguns

dispositivos hidráulicos configura-se de acordo com a Figura 20.

Figura 20. Vazão de dispositivos

Fonte: Adaptado de Tomaz (2010)

Sabendo que é necessária a quantificação dos usuários (u) do sistema para

que seja possível estimar a demanda de água, a partir de dados da população

discente e docente com matrícula ativa fornecidas pela Pro-reitoria de Graduação da

UFRN (PROGRAD) e por dados fornecidos pelas secretarias administrativas em

cada setor de aulas, tais informações puderam ser levantadas. Uma vez que a

demanda pode ser entendida como o per capita multiplicado pela quantidade de

usuários, tal parâmetro foi estimado.

Um aspecto analisado foi o consumo de água mineral realizada em diversos

setores do Campus. Tal levantamento mostrou a possibilidade de compensação de

uso, caso este fosse mudado para a utilização de água de chuva. Essa demanda foi

aferida com base nos dados fornecidos pelos almoxarifados dos setores de aula.

41

3.5. Dimensionamento do Reservatório de Armazenamento e Descarte

Diversos autores apontam o reservatório como item de fundamental

importância na viabilidade técnica e econômica dos sistemas de água de chuva

(ZANELLA, 2015). Para o dimensionamento, a NBR 15527 apresenta seis métodos:

método de Rippl; Método da Simulação; Método Azevedo Neto; Método Prático

Alemão; Método Prático Inglês e Método Prático Australiano.

A seleção do mais apropriado fica a critério do projetista e pode levar a

reservatórios de volumes bastante diferentes. Alguns dos métodos existentes são

empíricos, outros baseados na regularização do volume a ser fornecido ao longo do

ano, outros ainda baseados no número de dias consecutivos sem chuvas que o

sistema deve suprir (ZANELLA, 2015).

Métodos que associam a disponibilidade de águas de chuva à demanda

efetiva por usos são os que racionalizam, de maneira mais adequada, o volume de

reservação de água de chuva a ser implantado.

Foi adotado para o dimensionamento o modelo de Andrade Neto (2015) que

propõe a adoção de método consistindo na realização de balanço hídrico a partir da

análise dos meses com déficit em relação à precipitação denominada de crítica.

Para tanto, a precipitação crítica é obtida segundo a seguinte expressão

matemática,

𝑃𝑐𝑟í𝑡𝑖𝑐𝑎 = 𝐶𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙

𝐴 𝑥 𝐶 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3)

Sendo,

𝐶𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 – consumo mensal (m³);

A – área de captação (m²);

𝐶 – coeficiente de perdas.

A partir desse cálculo e da quantificação dos meses com déficit, o volume do

reservatório é obtido com base na equação 4.

𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = (𝑁𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 𝑥 𝐶𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙) − (𝑃𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 𝑥 𝐴 𝑥 𝐶) (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4)

42

Sendo,

𝑁𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 – número de meses com déficit;

𝑃𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 – precipitação acumulada dos meses com déficit (mm).

Segundo Andrade Neto (2015), o dimensionamento do volume do reservatório

de descarte dos primeiros milímetros pode ser feito considerando-se uma retencção

de 1 L/m².

43

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1. Levantamento de Dados

Para o estudo de viabilidade técnica e econômica primeiramente foram

realizados as seguintes etapas: estimativa de consumo por setor de aulas;

quantificação pluviométrica da região de estudo; levantamento de áreas de captação

e de jardim (ver anexos); estimativa de volume de captação da água de chuva;

verificação de estudos da qualidade de água de chuva no Campus e

dimensionamento dos reservatórios.

Nas seções que se seguem, são apresentados os resultados obtidos.

4.1.1. Estimativa de Consumo de Água

A partir de dados fornecidos pela PROGRAD (Pró-reitoria de Graduação) e

Secretarias dos Centros aos quais os setores de aula pertencem, foram

quantificados os usuários para cada setor (estudantes, professores e funcionários

ativos) como mostrado na Tabela 3.

Tabela 3. Usuários por setores de aulas

Local Usuários (u)

Setor de Aulas I 3.937

Setor de Aulas II 2.075

Setor de Aulas III 2.180

Setor de Aulas IV 3.396

Setor de Aulas V 2.807

Segundo a Tabela 2, os setores de aula se enquadram na categoria de

Escola e na subcategoria de “sem lanchonete, ginásio e chuveiros”. O per capita

varia entre 20 a 60 L/estudante.dia.

Tomando os estudantes como usuários (u) – variável que engloba estudantes,

docentes e funcionários – e estabelecendo um per capita de 20 L/u.dia, pode-se

estimar o consumo de água, multiplicando-se tal valor pela respectiva quantidade de

usuários em cada setor (Tabela 4).

O mês foi tomado com 20 dias úteis. Foram desconsiderados neste cálculo os

sábados e domingos, uma vez que aos domingos não há atividade acadêmica ou

44

administrativa e, mesmo aos sábados, considerados letivos para a instituição, o uso

é mínimo. Essa análise refere-se à situação mais crítica. Para conversão, um m³ é

equivalente a 1.000 L.

Tabela 4. Estimativa de consumo

Local Consumo estimado (m³/mês)

Setor de Aulas I 1574,80

Setor de Aulas II 830,00

Setor de Aulas III 872,00

Setor de Aulas IV 1358,40

Setor de Aulas V 1122,80

Em alguns setores do Campus há a utilização, para beber, de água

proveniente de fonte mineral. Na Tabela 5 é evidenciado o consumo em m³/mês. Os

dados foram fornecidos pelos almoxarifados de cada setor, considerando a

utilização de garrafões de água comercial com capacidade de 20 L.

Tabela 5. Consumo de água mineral

Local Nº de Garrafões/mês Consumo (m³/mês)

Setor de Aulas I 20 0,40

Setor de Aulas II 260 5,20

Setor de Aulas III 240 4,80

Setor de Aulas IV 240 4,80

Setor de Aulas V 16 0,32

Os setores I e V não fazem uso de água mineral para abastecimento de

bebedores para a comunidade de discentes, apenas para secretarias e

departamentos, por isso, o consumo se mostra bastante inferior aos demais setores.

Analisando o fornecimento de água mineral pelos setores, esse apresenta-se

insuficiente, pois se tomarmos como exemplo o Setor II que utiliza a maior

quantidade de água mineral para consumo humano, temos que menos de um litro de

água é oferecido a cada usuário.

Dos dados da Tabela 5, é possível inferir que o per capita por usuário por

setor, naqueles em que há utilização de água mineral para o consumo de todos os

usuários no setor.

45

Tabela 6. Consumo per capita de água mineral

Local Consumo (L/u.mês)




Média 2,03

Embora tais valores apresentem-se bastante inferiores, se considerarmos a

recomendação da OMS (Organização Mundial de Saúde) de ingestão de 2 L/u.dia,

deve-se levar em conta que esse consumo é bastante variável nos setores, uma vez

que há a estadia de alunos e professores em outros setores, laboratórios, ou seja,

demais dependências da universidade.

Da Tabela 6, temos a média de consumo de 2,03 L/u.mês, desta forma,

visando a estimativa de demanda de água nos setores, para os setores I e V será

atribuído tal valor, caso também fizessem o uso de água de fonte mineral para

beber. Assim, a demanda estimada de água mensal para beber, nos setores de

aula, pode ser visualizada na Tabela 7.

Tabela 7. Volume de água (consumo para beber/mês)

Local Volume (m³)






Considerando o disposto na Figura 20, supondo a utilização de 1 minuto por

dia da torneira no lavatório do banheiro e uma ida de 2 vezes ao vaso sanitário

(vazão média de 6 L/descarga), temos que o consumo de água desses dispositivos

nos banheiros dos setores de aula é dado pelas Tabelas 8 e 9.

Tabela 8. Volume de água mensal em lavatórios

Local Volume (m³)






46

Tabela 9. Volume de água mensal de descarga

Local Volume (m³)






4.1.2. Áreas de Captação

De acordo com os projetos fornecidos pela SIN/UFRN, as áreas de cobertura

de cada setor puderam ser quantificadas. Os dados podem ser visualizados na

Tabela 10. Neste estudo, foram computadas apenas as áreas dos telhados

existentes nos blocos dos setores de aulas.

Tabela 10. Áreas de cobertura

Local Área (m²)

Setor de Aulas I 4.922,40

Setor de Aulas II 5.769,28

Setor de Aulas III 4.990,76

Setor de Aulas IV 5.139,00

Setor de Aulas V 4.913,76

As áreas de cobertura de ambos os setores têm características semelhantes,

sendo constituídas de telhas de fibrocimento e calhas impermeáveis, que conduzem

toda a água escoada para a infiltração no solo. As telhas de fibrocimento possuem

inclinação i = 10%, enquanto que as calhas apresentam inclinação i = 1%. Desta

maneira, não se faz necessário o dimensionamento de calhas, a princípio, pois

podem ser utilizadas as já existentes para a captação.

4.1.3. Dados de Precipitação no Campus Central

Os dados de precipitação, fornecidos pela EMPARN, foram obtidos a partir da

estação meteorológica do Campus, dessa maneira, caracterizando o regime

pluviométrico para a região de estudo.

47

Com base na série histórica de 53 anos, foi possível traçar o hietograma

mostrado abaixo (Figura 21), o qual apresenta a média de precipitação mensal para

o Campus Central da UFRN.

Figura 21. Precipitação média mensal de 1963 a 2015

Fonte: Autor (2016)

Da análise desses dados, infere-se que o período chuvoso é caracterizado

entre os meses de Março e Agosto, com precipitação anual de 1.399 mm e média

mensal de 117 mm/mês.

4.1.4. Qualidade da Água de Chuva no Campus Central da UFRN

Em estudo, Melo e Andrade Neto (2007) constataram que, na região do

Campus Universitário da UFRN, a água de chuva já apresenta melhor qualidade

desde o início da precipitação, fazendo com que ocorra menor variação nos valores

de pH, turbidez (medida em UT) e condutividade elétrica (medida em µS). Mesmo

assim, ainda observa-se uma redução desses parâmetros durante os primeiros

milímetros de chuva, que se estabiliza rapidamente (Figuras 22, 23 e 24).

41 78

186 191 208

275

225

105

42 14 13 21

0

100

200

300

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

Pre

cip

itaç

ão

(mm

)

Meses do ano

PRECIPITAÇÃO MÉDIA MENSAL

48

Por se tratar de uma área com baixa poluição, analisando as figuras acima, a

região do Campus apresenta níveis de condutividade elétrica baixos, variando entre

23,0 a 15,0 µS, o que indica baixa concentração de íons dissolvidos. Já para o

índice de turbidez, considerado dentro dos padrões de potabilidade ao apresentar

valor inferior ou igual a 5,0 UT (de acordo com a Portaria nº 2.914/2011 do Ministério

da Saúde), observa-se que há uma considerável redução a partir do 2º milímetro de

chuva. Analisando o pH, que, segundo a Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da

Saúde, está dentro dos padrões entre valores de 6,0 e 9,5, observa-se que já nos

primeiros milímetros esse padrão é atendido, tendo ainda um decréscimo a partir do

3º milímetro de chuva.

Com tais valores, pode-se verificar que a qualidade da água na região do

Campus apresenta-se com características potáveis.

Campus UFRN (Média)

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(t)

Co

nd

uti

vid

ad

e E

létr

ica


5,00

5,50

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(t)

pH


0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(t)

Tu

rb

ide

z

Figura 22. Níveis de condutividade elétrica Figura 23. Níveis de turbidez

Figura 24. Níveis de pH

Fonte: Melo e Andrade Neto (2007). Fonte: Melo e Andrade Neto (2007).

Fonte: Melo e Andrade Neto (2007).

49

4.1.5. Descarte e Reservatório para Armazenamento

4.1.5.1. Considerações Iniciais

O dimensionamento do reservatório está condicionado às variáveis de

demanda, precipitação e áreas de captação disponíveis. A partir do método de

Andrade Neto (2015), foi primeiramente analisado o volume potencialmente captável

e comparado às demandas de consumo para cada setor. Tal avaliação propiciou a

determinação da viabilidade de captação com base no per capita considerado.

Com base na equação 1, foram obtidos os volumes mensais de chuva

possível de ser captada, considerando a média mensal, de acordo com a Figura 21,

de 117 mm/mês. Foram adotas perdas de 20% ou C = 0,8. Esses volumes são

apresentados na Tabela 11.

𝑉 = 𝐼 . 𝐴 . 0,8 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5)

Onde,

𝑉 – volume a ser captado em m³.

Tabela 11. Volume de chuvas mensal

Local Volume (m³)






Da análise desses valores e considerando os consumos estimados na Tabela

4, pode-se perceber que o volume captado está abaixo do requerido para os usos de

forma global. Desta maneira, faz-se necessária uma análise para usos específicos.

4.1.5.2. Dimensionamento do Descarte dos Primeiros Milímetros

Com apresentado no item 3, o descarte dos primeiros milímetros de chuva é

dado por valor típico de 1 L/m². Com base nas áreas de captação para os setores de

aulas, temos que são necessários os seguintes volumes de descarte a cada chuva.

50

Tabela 12. Volume de descarte

Local Volume (m³)






4.1.5.3. Dimensionamento dos Reservatórios

Considerando as demandas para beber e as equações do item 3.5.1, temos

que

“A” será utilizada com base na Tabela 10;

“Cmensal” com base na Tabela 12;

C = 0,8 (20% de perdas).

A precipitação crítica para cada setor, considerando a equação 3 seria

Setor I

𝑃𝑐𝑟í𝑡𝑖𝑐𝑎 = 8,00

4922,40 𝑥 0,8= 0,002 𝑚 ~ 2,0 𝑚𝑚.

Setor II


5769,28 𝑥 0,8= 0,001 𝑚 ~ 1,0 𝑚𝑚.

Setor III


4990,76 𝑥 0,8= 0,001 ~ 1,0 𝑚𝑚.

Setor IV


5139,00 𝑥 0,8= 0,001 𝑚 ~ 1,0 𝑚𝑚.

51

Setor V


4913,76 𝑥 0,8= 0,001 𝑚 ~ 1,0 𝑚𝑚.

As precipitações críticas são resumidas na Tabela 13.

Tabela 13. Precipitações críticas (consumo humano)

Local Precipitação (mm)






Do hietograma da Figura 21, pode-se verificar os meses com déficit de acordo

com a precipitação crítica. Assim, como a precipitação crítica está abaixo das

precipitações do hietograma, para os cálculos, ela será considerada como a

precipitação necessária para a obtenção do volume de reservatório necessário.

Setor I (Pcrítica = 2,0 mm)

𝑁𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 = 0 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠;

𝑃𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 = 0 𝑚𝑚

𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = 4922,40 𝑥 0,002 ~ 10,00 𝑚³

Setor II (Pcrítica = 1,0 mm)

𝑁𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 = 0 𝑚ê𝑠



Setor III (Pcrítica = 1,0 mm)

𝑁𝑑é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡 = 0 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠



52

Setor IV (Pcrítica = 1,0 mm)




Setor V (Pcrítica = 1,0 mm)




Os volumes de reservatórios necessários estão resumidos na Tabela 14.

Tabela 14. Capacidade necessária para os reservatórios

Local Volume (m³)






Alternativa considerando o consumo humano, para beber, de 1 L/u.dia

Sabendo que o per capita para consumo humano, apresentado na Tabela 9

apresenta-se bastante limitado, foi considerado, para efeito de verificação, um

consumo de 1 L/u.dia, volume razoável, considerando o recomendado pela OMS, e

o período de estadia dos usuários nos setores de aula, que está condicionado aos

turnos manhã, tarde e/ou noite.

Desta maneira a nova demanda para consumo humano seria o explicitado na

tabela seguinte.

Tabela 15. Demanda com per capita de 1L/u.dia

Local Volume (m³)





53


Com isso, verifica-se que, mesmo utilizando per capita maior, o volume

demandado ainda é menor que o volume potencialmente captável, garantindo assim

o abastecimento para tal uso.

Para o dimensionamento do reservatório considerou-se as equações do item

3.5.1. Assim,

“A” será utilizada com base na Tabela 10;

“Cmensal” com base na Tabela 15;

C = 0,8 (20% de perdas).


Setor I


4922,40 𝑥 0,8= 0,025 𝑚 = 25,0 𝑚𝑚.

Setor II


5769,28 𝑥 0,8= 0,025 𝑚 = 25,0 𝑚𝑚.

Setor III


4990,76 𝑥 0,8= 0,025 𝑚 = 25,0 𝑚𝑚.

Setor IV


5139,00 𝑥 0,8= 0,0335 𝑚 ~ 34,0 𝑚𝑚.

Setor V


4913,76 𝑥 0,8= 0,025 𝑚 = 25,0 𝑚𝑚.


54

Tabela 16. Precipitações críticas (Alternativa)








com a precipitação crítica. Assim, utilizando-se a equação 4, o volume do

reservatório para cada setor seria




𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = (3 𝑥 100,00) − (0,048 𝑥 4922,40 𝑥 0,8) = 300,00 − 189,02 ~ 111,00 𝑚³















55


𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = (3 𝑥 100,00) − (0,048 𝑥 4913,76 𝑥 0,8) = 300,00 − 188,70 = 112,00 𝑚³


Tabela 17. Capacidade necessária para os reservatórios (Alternativa)

Local Volume (m³)






Análise considerando o consumo em lavatórios dos banheiros e descargas

Da Tabela 8 (volume de água mensal em lavatórios) e comparando os valores

apresentados com a Tabela 11, é perceptível que apenas o Setor de aulas I

apresenta volume inferior ao demandado. Já para a situação visualizada na Tabela 9

(volume de descargas mensais) em comparação à Tabela 11, apenas o Setor de

aulas II apresenta-se com volume captável superior ao demandado.

Sabendo que, em virtude do volume de chuvas, não há a possibilidade de

usar a água captada para todos os usos, serão considerados, como uma outra

opção, os usos para os lavatórios e o consumo humano para beber. Considerando o

uso parcial (apenas o volume captado de chuvas) no Setor de Aulas I, as demandas

para tais usos combinados são dadas a seguir.

Tabela 18. Demanda de água (lavatórios e água para beber)

Local Volume (m³)






Sendo A utilizado com base na Tabela 10; Cmensal com base na Tabela 18; C =

0,8 (20% de perdas).

56


Setor I


4922,40 𝑥 0,8= 0,116 𝑚 ~ 116 𝑚𝑚.

Setor II


5769,28 𝑥 0,8= 0,0551 𝑚 ~ 55,1 𝑚𝑚.

Setor III


4990,76 𝑥 0,8= 0,0534 𝑚 ~ 53,4 𝑚𝑚.

Setor IV


5139,00 𝑥 0,8= 0,100 𝑚 ~ 100,0 𝑚𝑚.

Setor V


4913,76 𝑥 0,8= 0,0871 𝑚 ~ 87,1 𝑚𝑚.


Tabela 19. Precipitações críticas (lavatórios e água para beber)








com a precipitação crítica. Assim, utilizando-se a equação 4, o volume do

reservatório para cada setor seria

57




𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = (7𝑥 459,83) − (0,314 𝑥 4922,40 𝑥 0,8) = 3218,81 − 1236,51 = 1982,3𝑚³


















Tabela 20. Capacidade dos reservatórios (lavatório e água para beber)

Local Volume (m³)






58

A partir das três análises, chega-se aos volumes resumidos na Tabela 21.

Tabela 21. Resumo (volume de reservatórios)

VOLUME DE RESERVATÓRIOS (m³)

SETOR Consumo para beber (per

capita de água mineral)

Consumo de

1L/u.dia

Lavatórios +

Água para beber

Setor de Aulas I 10,00 111,00 1983,00

Setor de Aulas II 6,00 125,00 605,00

Setor de Aulas III 5,00 109,00 809,00

Setor de Aulas IV 5,20 112,00 1613,00

Setor de Aulas V 5,00 112,00 1234,00

59

5. CONCLUSÕES

Os setores de aula apresentam-se com grandes áreas de cobertura,

possibilitando a captação de grande volume de chuva potencialmente aproveitável.

Para uso global, considerando um per capita de 20 L/u.dia (como sugerido em

literaturas) e a população discriminada na Tabela 3 (que mostra a população com

matrícula ativa na universidade), o volume de águas pluviais para cada setor mostra-

se insuficiente. Porém, ao realizar estudo para usos específicos, o potencial de

captação mostra-se capaz de suprir as demandas.

Do estudo dos usos para consumo humano (visando substituição do consumo

de água mineral), foi verificado que o volume de água que seria captado supre as

demandas, apresentando-se com margem para a utilização em outros usos, com

base na média de precipitação para o Campus Central da UFRN,.

Mesmo considerando um per capita maior para a atividade de consumo

humano para beber (1 L/u.dia), o volume captado consegue, com folga, suprir as

demandas.

Outra alternativa possível, seria a utilização de água pluvial para suprir

demandas de água para beber junto à demanda de água nos lavatórios dos

banheiros, pois, dos cálculos, mostrou-se potencialmente viável.

Embora os reservatórios apresentem grande capacidade, a distribuição de

unidades com volumes menores a fim de viabilizar a implantação do sistema, pode

ser uma solução adotada. No entanto, há a necessidade de se realizar uma análise

econômica para se estudar a viabilidade econômica da implantação do sistema de

captação pluvial.

60

6. REFERÊNCIAS

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urbanas para fins não potáveis: Requisitos. Rio de Janeiro. 11 p.

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13 p.

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http://www2.ana.gov.br/Paginas/default.aspx>. Acesso em 19 de Abril de 2016.

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66

ANEXOS

ORIENTADOR:

TÍTULO:

ÁREAS DE COBERTURA E JARDINS - SETOR I

DATA:

19/05/2016

DISCENTE:

PEDRO GUSTAVO C. DA SILVA

ASSUNTO:

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

ESCALA:

INDICADA

FOLHA:

01/05

CÍCERO ONOFRE DE ANDRADE NETO

ORIENTADOR:

TÍTULO:

ÁREAS DE COBERTURA E JARDINS - SETOR II

DATA:

19/05/2016

DISCENTE:


ASSUNTO:


ESCALA:

INDICADA

FOLHA:

02/05


ORIENTADOR:

TÍTULO:

ÁREAS DE COBERTURA E JARDINS - SETOR III

DATA:

19/05/2016

DISCENTE:


ASSUNTO:


ESCALA:

INDICADA

FOLHA:

03/05


ORIENTADOR:

TÍTULO:

ÁREAS DE COBERTURA E JARDINS - SETOR IV

DATA:

19/05/2016

DISCENTE:


ASSUNTO:


ESCALA:

INDICADA

FOLHA:

04/05


ORIENTADOR:

TÍTULO:

ÁREAS DE COBERTURA E JARDINS - SETOR V

DATA:

19/05/2016

DISCENTE:


ASSUNTO:


ESCALA:

INDICADA

FOLHA:

05/05


anÁlise do potencial de aproveitamento de Águas pluviais ... · consideravelmente o uso de...

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