captaÇÃo, armazenamento e utilizaÇÃo de Águas pluviais com o mÍnimo de...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS E MEIO AMBIENTE-PPGCMA
CAPTAÇÃO, ARMAZENAMENTO E UTILIZAÇÃO DE ÁGUAS
PLUVIAIS COM O MÍNIMO DE INTERFERÊNCIA MANUAL:
ESTUDO DE CASO EM UM INSTITUTO FEDERAL.
Pedro Ivan das Graças Palheta
Belém/PA
Abril 2018
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS E MEIO AMBIENTE-PPGCMA
CAPTAÇÃO, ARMAZENAMENTO E UTILIZAÇÃO DE ÁGUAS
PLUVIAIS COM O MÍNIMO DE INTERFERÊNCIA MANUAL:
ESTUDO DE CASO EM UM INSTITUTO FEDERAL.
Pedro Ivan das Graças Palheta
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós- Graduação em
Ciências do Meio Ambiente – Mestrado Profissional (PPGCMA), da Universidade
Federal do Pará, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre
em Ciência do Meio Ambiente.
Orientador: Dr. Jandecy Cabral Leite.
Belém/PA
Abril 2018
CAPTAÇÃO, ARMAZENAMENTO E UTILIZAÇÃO DE ÁGUAS
PLUVIAIS COM O MÍNIMO DE INTERFERÊNCIA MANUAL:
ESTUDO DE CASO EM UM INSTITUTO FEDERAL.
Pedro Ivan das Graças Palheta
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO PROGRAMA DE
PÓS- GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA PROCESSOS – MESTRADO
PROFISSIONAL (PPGEP/ITEC) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ COMO
PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE
MESTRE EM CIÊNCIAS DO MEIO AMBIENTE.
Examinada por:
Prof. Dr. Jandecy Cabral Leite
(PPGEP-ITEC/UFPA-Orientador)
Prof. Dr. Davi do Socorro Barros Brasil
(Examinador interno ao programa - UFPA)
Prof. Dr. Tirso Lorenzo Carvajal, Dr.
(Examinador externo ao programa - ITEGAM)
Belém/PA
Abril/2018
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)
Biblioteca de Pós-Graduação do ICEN/UFPA
_____________________________________________________________________________
Palheta, Pedro Ivan das Graças
Captação, armazenamento e utilização de águas pluviais com o mínimo de interferência
manual: Estudo de caso em um instituto federal/ Pedro Ivan das Graças Palheta;
Orientador: Jandecy Cabral Leite. -2018.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Pará, Instituto de Ciências Exatas e
Naturais, Programa de Pós-Graduação em Ciências e Meio ambiente, Belém, 2018.
1. Desenvolvimento sustentável. 2. Águas pluviais-Aproveitamento Energético. 3.
Geração de energia fotovoltaica. 4. Água potável. 5. Abastecimento de água. I. Leite,
Jandecy Cabral, orient. II. Título.
CDD 22 ed. 338.927
Dedicatória
À Deus, porque d’Ele e por Ele e para Ele são todas as coisas.
A Astrogilda Luzia e Antônio Serrão, meus Pais, exemplo sem
igual de determinação e amor.
AGRADECIMENTOS
A Universidade Federal do Pará - UFPA.
O Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia – ITEGAM.
Ao Instituto federal do Amazonas Campus Manaus Distrito Industrial e aos colaboradores
pelo apoio a realização desta pesquisa. Ao Professor, amigo e orientador Dr. Jandecy Cabral
Leite, pela condução e orientação na realização deste trabalho.
Aos professores do Programa de Pós- Graduação em Ciência do Meio ambiente – mestrado
profissional (PPGCMA) da Universidade Federal do Pará, pelas aulas de excelência durante o
curso.
A minha família, pela força, compreensão dos obstáculos e desafios que compartilhamos
nesse período.
Aos meus amigos, pelo companheirismo e pelas alegrias compartilhadas.
A todos que, direta e indiretamente, contribuíram para realização deste trabalho.
Resumo da Dissertação apresentada ao PPGCMA/UFPA como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências do Meio Ambiente
CAPTAÇÃO, ARMAZENAMENTO E UTILIZAÇÃO DE ÁGUAS
PLUVIAIS COM O MÍNIMO DE INTERFERÊNCIA MANUAL:
ESTUDO DE CASO EM UM INSTITUTO FEDERAL.
Pedro Ivan das Graças Palheta
Abril/2018
Orientador: Dr. Jandecy Cabral Leite
Área de Concentração: Ciências do Meio Ambiente
A motivação para esta pesquisa foi aprender a coletar, armazenar e utilizar as águas
pluviométricas com o mínimo de interferência manual. Foi realizada uma criteriosa
revisão de referenciais atuais, montado um protótipo, testado a solução, ajustado as
desconformidades e apresentado a solução final com aplicação em campo. O objetivo da
dissertação é adotar o processo de aproveitamento de águas pluviais para que haja reserva
de água potável e também criar uma alternativa descentralizada de abastecimento. Os
resultados práticos foram a reservação de grandes volumes oriundos das águas
precipitadas com melhor qualidade e mobilizada para o ponto de consumo com o uso de
energia solar. A conclusão é que devido aos excelentes índices pluviométricos da Cidade
de Manaus (AM) os volumes alcançados suplantam a demanda calculada e a energia
gerada ainda supre a iluminação emergencial no período noturno.
Palavras-Chave: Água não potável. Abastecimento de água em Escolas.
Automação. Água e energia. Energia sustentável.
Abstract of the Dissertation presented to the PPGCMA / UFPA as part of the
requisites required obtaining a Master's Degree in Environmental Sciences (M. Eng.)
COLLECTION, STORAGE AND USING OF PLUVIAL WATERS WITH THE
MINIMUM OF MANUAL INTERFERENCE: CASE STUDY IN A FEDERAL
INSTITUTE.
Pedro Ivan das Graças Palheta
April 2018
Advisor: Dr. Jandecy Cabral Leite
Research Area: Environmental Sciences
The motivation for this research was to learn how to collect, store and use rainwater
with minimal manual interference. A careful revision of current references was carried
out, a prototype was assembled, the solution tested, the nonconformities adjusted and the
final solution presented with field application. The objective of the dissertation is to adopt
the process of utilization of rainwater so that there is a reserve of drinking water and also
to create a decentralized alternative of supply. The practical results were the reservation
of large volumes from precipitated water with better quality and mobilized to the point of
consumption with the use of solar energy. The conclusion is that due to the excellent
pluviometric indexes of the City of Manaus (AM), the volumes reached surpass the
calculated demand and the energy generated still supplies the emergency lighting at night.
Keywords: Non-potable water. Water supply in schools. Automation. Water and
energy. Sustainable energy.
SUMÁRIO
Lista de Figuras xi
Lista de Tabelas xii
Lista de Quadros xiii
Anexos xiv
Apêndices xv
Lista de Siglas xvi
CAPÍTULO I 01
1.1- INTRODUÇÃO 01
1.2- JUSTIFICATIVA DA PROPOSTA 01
1.3- OBJETIVOS 02
1.4- CONTRIBUIÇÃO E RELEVÂNCIA DO TEMA 02
1.5- DELIMITAÇÃO DA PESQUISA 03
1.6- ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO 04
CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 05
2.1 FORMAÇÃO DAS CHUVAS 05
2.1.1 Distribuição da Água 05
2.1.2 Ciclo da Água 06
2.1.3 Precipitação 07
2.1.4 Região Norte 08
2.2 CLIMATOLOGIA 09
2.3 SUPERFICIE DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA 09
2.4 CAPTAÇÕES DA ÁGUA POR MEIO DE CALHAS E CAIXAS
DE DISTRIBUIÇÃO 11
2.5 DESCARTE DO PRIMEIRO MILÍMETRO 12
2.6 BOMBAS E SISTEMAS PRESSURIZADOS 15
2.6.1 Bombeamento fotovoltaico 15
2.6.2 Bombeamento fotovoltaico sem bateria 16
2.7 RESERVATÓRIO 17
2.8 RECALQUE AO RESERVATÓRIO SUPERIOR 20
2.9 IMPACTOS AMBIENTAIS 22
2.10 ÁGUA LIMPA DE ENERGIA LIMPA 22
2.11 GERAÇÃO FOTOVOLTAICA 24
2.11.1 Introdução a Geração Fotovoltaica 24
2.11.2 Panorama da Sustentabilidade 24
2.11.3 Indicadores de Práticas de Negócios 24
2.11.4 Estrutura do Uso dos Sistemas de Inovação Tecnológica 26
2.11.4.1 Crescimento das fontes fotovoltaicas 26
2.11.4.2 A cadeia de valor e estrutura de mercado da energia
fotovoltaica 27
2.11.4.3 A energia em instalação nos telhados 29
2.11.4.4 A energia fotovoltaica no Brasil 29
2.11.5 Calculo da Energia para Sistemas Autônomos 31
2.11.4.5 Levantamento do consumo de energia 31
2.11.6 Dimensionamento do Banco de Baterias 31
2.11.8.1 Número de baterias em série 31
2.11.7 Número de Baterias em Paralelo 32
2.11.8 Levantamento das Características dos Módulos 32
2.11.8.1 Cálculo da energia produzida com base na insolação 32
2.11.8.2 Método da corrente máxima do módulo 33
2.12 UM POUCO DE ARDUINO 34
CAPÍTULO III – PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 36
3.1 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA 36
3.2 CARACTERIZAÇÃO E DESIGN DA PESQUISA 38
3.2.1 Caracterização da Pesquisa 38
3.2.2 Design da Pesquisa 38
3.3 COLETA DE DADOS 39
3.4 ANÁLISE DOS DADOS 39
CAPÍTULO IV – APLICAÇÃO DO ESTUDO DE CASO 40
4.1 PERFIL DA INSTITUIÇÃO 40
4.2 UTILIZAÇÃO DA ÁGUA NA INSTITUIÇÃO 42
4.3 UTILIZAÇÃO DA ÁGUA NÃO POTÁVEL 42
4.4 PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DA ÁGUA 42
4.5 APRESENTAÇÃO DA APLICAÇÃO NA PESQUISA 43
4.5.1 Dimensionamento dos Reservatórios 44
4.5.1.1 Método de Rippi 44
4.5.1.2 Método de Andrade Neto 47
4.5.2 Levantamento do Consumo 49
4.5.3 Dimensionamento do Banco de Baterias 49
4.5.4 Quantidade de Módulos Fotovoltaicos 49
4.6 SISTEMA DE AUTOMAÇÃO 51
4.6.1 Análise de Resultados 54
CAPÍTULO V – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 56
5.1 CONCLUSÕES 56
5.2 RECOMENDAÇÕES 57
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 58
APÊNDICE – A 66
ANEXO – A 68
ANEXO – B 72
ANEXO – C 73
xi
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Distribuição das águas na Terra 5 Figura 2: O ciclo hidrológico 6
Figura
3: Climatologia de precipitação acumulada no ano (mm) no período de 1961 a 1990
. 7
Figura 4: Climatologia de precipitação acumulada no Brasil para as quatro estações do ano:
verão; primavera; inverno; outono, realizada durante o período de 1961 a 1990. 8 Figura 5: Tipos de superfícies usuais. 10 Figura 6: Vários de tipos de calha. 11 Figura 7: Dispositivo de descarte das primeiras águas de chuva. 12
Figura 8: Dispositivo de descarte das primeiras águas de chuva. 13
Figura 9: Cisterna com filtro, sifão ladrão e freio hidráulico. 14
Figura 10: Filtro de volume. 14 Figura 11: Mecanismo de descarte da primeira água. 15 Figura 12: Configuração básica de um sistema fotovoltaico de bombeamento. 17 Figura 13: Construção de reservatório de ferro-cimento. 18
Figura 14: Cisterna de placa – capacidade de 16.000 L. 18 Figura 15: Sugestões de posicionamento de reservatórios modulares. 18
Figura 16. Reservatórios industrializados. 19 Figura 17: Wall tank. 20 Figura 18: A- Sifão ladrão, B- Dispositivo não turbilhonamento. 20
Figura 19: Reservatório superior. 21 Figura 20: Kit bombeamento solar. 21
Figura 21: Kit bombeamento solar. 22 Figura 22:Ataque de incidente mundial de segurança da água. 24
Figura 23 : Representação gráfica do TBL. 26 Figura 24: Produção e instalações anuais de PV. 28 Figura 25: Custo total da PV versus volumes de fabricação. 29
Figura 26: Repartição dos custos dos sistemas fotovoltaicos. 29
Figura 27: A-Montagem em telhado. B- Telhados solares. 30 Figura 28: Estrutura do telhado (interna). 41 Figura 29: Telhado metálico (fundos). 41 Figura 30: Vista frontal da edificação. 42 Figura 31: Vista do reservatório elevado e cisterna. 42
Figura 32:-Esquema de um sistema de aproveitamento de água pluvial. 43 Figura 33:Processos de utilização de água das chuvas. 44 Figura 34: Gráfico comparativo de precipitação acumulada em dois períodos de 30 anos
diferentes 48 Figura 35: Design dos componentes. Figura 36: Resultado do projeto Figura 37: Esquema de Ligação Do Projeto 54
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Dados elétricos nas condições STC e mecânicos. 34 Tabela 2: Dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl. 45 Tabela 3: Precipitação acumulada mensal e anual (1931 a 1990). Usada para
dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl. 46
Tabela 4: Demanda Mensal. 46 Tabela 5: Área de captação (Telhado) 47 Tabela 6: Volume de captação anual. 48 Tabela 7: Precipitação crítica. 49 Tabela 8: Volume da cisterna (m³). 49
Tabela 9: de Consumo diário de energia. 50
xiii
LISTA DE QUADROS
Quadros 1: Características do módulo: Painel solar Kyocera, modelo KD140SX-UPU 140 W. 50 Quadros 3: Eficiência do módulo. 51 Quadros 4: Energia produzida pelo módulo (Ep). 51 Quadros 5: função dos componentes 54 Quadros 6: Pinos Utilizados No Projeto. 54 Quadros 2: Condições de insolação local: Manaus –Am. 51
ANEXOS
ANEXO A: Os 17 Objetivos de desenvolvimento sustentável da ONU 68 ANEXO B: Planta de drenagem do Campus Manaus Distrito Industrial. 72 ANEXO C: Código usado pelo software do projeto 73
xv
APÊNDICE
APÊNDICE A: Design da pesquisa 66
LISTA DE SIGLAS
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS
ADASA - AGÊNCIA REGULADORA DE ÁGUAS, ENERGIA E SANEAMENTO DO
DISTRITO FEDERAL.
AM - AMAZONAS
ANA - AGENCIA NACIONAL DE ÁGUA
CA - CORRENTE ALTERNADA
CC - CORRENTE CONTINUA
cm² - CENTIMETRO QUADRADO.
CMAP - CAPTAÇÃO E MANEJO DE ÁGUAS PLUVIAIS.
CSR – RESPONSABILIDADE SOCIAL CORPORATIVA
CMC- CAMPUS MANAUS CENTRO
CMDI - CAMPUS MANAUS DISTRITO INDUSTRIAL
CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE
CPTEC - CENTRO DE PREVISÃO DE TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS
CWE - CONFERENCE ON WATER AND ENVIROMENT
g.cm² - GRAMA POR CENTIMETRO QUADRADO
GEE - EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA
GW – Giga watts
IFAM - INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO
AMAZONAS
INPE- INSTITUNO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS
Kpa - QUILO PASCAL
L - LITRO
m² - METRO QUADRADO
MJ - MEGA JOULE
MJ.m²/dia – MEGA JOULE METRO QUADRADO POR DIA
mm - MILÍMETRO
N – NORTE
NBR - NORMA BRASILEIRA
NW - NOROESTE
ONU - ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS
PA – PARÁ
PV – PAINEL FOTOVOLTAICO
PNRH - POLÍTICA NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS
xvii
S - SUL
SE - SUDESTE
SINGREH - SISTEMA NACIONAL DE GERENCIAMENTO DE RECURSOS
HÍDRICOS
1
CAPÍTULO I
1.1 INTRODUÇÃO
Sabe-se que nas Instituições de Ensino o consumo de água, energia, segurança,
controle de efluentes, gestão de resíduos entre outros é uma preocupação constante para os
gestores que precisam inovar com melhorias e práticas sustentáveis. Acontece que, em termos
gerenciais, não parece claro se realmente os investimentos em novas práticas geram, por
conseguinte, as melhorias almejadas. Essa preocupação é maior na medida em que as
instituições se ampliam.
Neste sentido, esta dissertação tem como objetivo adotar o processo de aproveitamento
de águas pluviais para que haja excedente de água potável pelo uso racional deste líquido
proveniente das precipitações atmosféricas. Pretendeu-se, primeiro, saber se os índices
pluviométricos da cidade de Manaus (AM) eram suficientes para atender à demanda; segundo,
se houver esta suficiência, qual seria o impacto na sustentabilidade. Este estudo se justifica
sob diferentes prismas porquanto a fonte de fornecimento de água é centralizada e proveniente
de um único poço artesiano que deve suprir de água o sistema de combate a incêndio,
limpeza, irrigação, feitura de alimentos no restaurante e cantina, descarga de banheiros e de
micção, uso para banho e outras atividades cujo insumo é a água.
1.2 JUSTIFICATIVA DA PROPOSTA
Uma das razões teóricas para uso das águas pluviais em edificações é que será mais
uma fonte alternativa descentralizada de abastecimento e que se não aproveitada vai para a
rede de águas pluviais ou percolará pelo solo arrastando sujeiras, ocasionando alagações e
levando contaminação para as fontes d’água.
A água da chuva deve ser avaliada pelo seu potencial de aproveitamento levando em
conta o regime pluviométrico da região onde está inserido o estudo (COHIM, et al, 2007).
Nas Instituições de Ensino o uso da água é sempre um dos maiores insumos, que seja para
higiene, feitura de alimentos e limpeza (ARALDI et al, 2014; FASOLA, et al, 2011). Assim
sendo o foco está no aproveitamento da água não potável representado neste trabalho pela
coleta de água precipitada nos telhados de coberturas das edificações e tendo seu uso
adequado em descarga de vasos sanitários, mictórios, irrigação dos jardins e limpeza das áreas
conforme recomendado pela ABNT NBR 15527, (2007).
Os motivos de ordem prática é que a Instituição adotando o processo de
aproveitamento das águas pluviais vai poupar equipamentos e gerar uma economia na fatura
de conta de energia, pois a nova tecnologia só utilizará energia no processo de recalque e
automação do sistema, que consiste na elevação da água do reservatório inferior para o superior e
automação para do sistema, e neste caso, também será usada a geração solar fotovoltaica, logo temos
aí um baixo consumo de energia elétrica trazendo benefícios econômicos, sociais e ambientais.
1.3 OBJETIVOS
Os objetivos desse projeto serão divididos em geral e específicos:
1.3.1 Geral.
Implantar um sistema de captação, reservação e aproveitamento de águas pluviais,
totalmente automatizado no Campus Manaus Distrito Industrial do Instituto Federal do
Amazonas.
1.3.2. Específicos.
Coletar e armazenar água pluvial (das chuvas) para uso não potável;
Dimensionar o sistema pluviométrico;
Calcular o sistema fotovoltaico;
Utilizar um sistema de automação e controle;
1.4 CONTRIBUIÇÃO E RELEVÂNCIA DO TEMA
Esta dissertação tem por finalidade enriquecer a discussão sobre a importância de
manter um compromisso sustentável, preocupando-se em preservar, gastando apenas o
necessário, consistindo no consumo consciente das águas nos controles mais rigorosos ao
meio utilizado no seu processo de tratamento e reuso da água que vem conquistando espaço
principalmente nos grandes centros urbanos, onde à escassez representa altos investimentos e
custos operacionais para captação e adução de águas a grandes distâncias (SOUZA,
ANDRADE NETO e MAIA, 2016).
3
Esse recurso é esgotável. Deve-se levar em conta que a sociedade está enfrentando um
grande crescimento da população, da poluição e da economia, provocando uma crise no
abastecimento e na qualidade da água potável, onde grande parte da reserva de água doce do
planeta se encontra poluída ou continua ameaçada pela poluição, e nos centros urbanos a
maior parte da contaminação é originária do esgoto, monóxido de carbono, produtos
derivados de petróleo e bactérias (OLIVEIRA, CHRISTMANN e PIEREZAN, 2014).
De acordo com Salama (2012), “a água é um recurso natural com grande valor econômico,
social e ambiental. É essencial para a vida e para economia. No entanto, ainda é pouca a
percepção de seu valor”.
Conforme Vasconcelos (2007), a viabilidade do uso de água da chuva para usos
básicos em uma edificação certamente resultará na diminuição do uso de água fornecida pelas
companhias de saneamento ou adução de poços, na demanda dos custos com o uso de água
potável e na redução dos riscos de enchentes em caso de chuvas intensas.
Portanto, a contribuição deste trabalho está em utilizar a água das chuvas em uso não
potável em uma Instituição de Ensino de forma totalmente automatizada para uso em descarga
de vasos sanitários e mictórios, limpeza das áreas, rega de jardins, lavagem de veículos e
outros fins. Basicamente só deveríamos usar água potável para higiene pessoal, ingestão e uso
em alimentos. A relevância é ser mais uma fonte alternativa de recurso hídrico, sustentável e
também alinhada ao Desenvolvimento de Baixo Impacto (LID), pois em todo o processo o
manejo é totalmente automatizado, sem interferência humana e se bem gerenciado economiza
equipamentos e energia elétrica. O uso de água por este processo traz muitos benefícios
ambientais, e sociais.
1.5 DELIMITAÇÃO DA PESQUISA
Para Marconi e Lakatos (2010), “Dotado necessariamente de um sujeito e de um
objeto, a pesquisa passa por um processo de especificação. O processo de delimitação da
pesquisa só é dado por concluído quando se faz a sua limitação geográfica e espacial”.
A limitação geográfica é Manaus no Amazonas e o espaço é a ampliação do Bloco C em uma
Instituição de Ensino, onde se avaliou o uso da água pluvial ou da chuva, sendo está captada
do telhado da Instituição e reservada em tanques, para uso principalmente em aparelhos
sanitários, sendo bombeado para um reservatório superior sobre a laje de cobertura da
edificação.
1.6 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
A presente pesquisa abrange cinco capítulos definidos na seguinte ordem:
Capítulo I: Apresenta a introdução ao tema do estudo, justificativa da proposta, seus
objetivos gerais e específicos, contribuição e relevância da dissertação, delimitação da
pesquisa e estrutura da dissertação.
Capítulo II: Neste capítulo, foi feita a revisão bibliográfica fundamentando os assuntos
abordados como: formação das chuvas, climatologia, superfície de captação, captação da água
por meio de calhas e caixas de distribuição, descarte dos primeiros milímetros, bombas e
sistemas pressurizados, reservatórios, captação em reservatório e recalque ao reservatório
superior por sistemas de válvulas e bombas elétricas. Impactos ambientais, água e energia
limpa geração de energia fotovoltaica, panorama de sustentabilidade do conjunto água da
chuva e energia com geração fotovoltaica estabelecendo: indicadores de práticas de negócios
sustentáveis, a estrutura do uso dos sistemas de inovação tecnológica para identificar os
fatores críticos para uma transição de sustentabilidade bem-sucedida para painéis solares nos
telhados tais como, a cadeia de valor e estrutura de mercado da energia fotovoltaica e como é
o impacto econômico das instalações de energia solar em instalação nos telhados, bem como
está estabelecido a energia solar em instalação nos telhados. Calculo de um sistema
autônomo. Um pouco de Arduino.
Capítulo III: Aqui estão contidos os procedimentos metodológicos abordados neste
capítulo. É detalhado o passo a passo da pesquisa destacando: formulação do problema, a
caracterização e design da pesquisa, coletas de dados e a análise dos dados.
Capítulo IV: Neste capítulo serão apresentados resultados obtidos através de um estudo de
caso numa instituição de ensino onde foi abordado o processo de captação, armazenamento e
utilização de águas pluviais utilizando energia solar fotovoltaica como fonte de energia para
acionamento automatizado do sistema.
Capítulo V: Apresentam as conclusões, recomendações da pesquisa para trabalhos futuros.
5
CAPÍTULO II
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 FORMAÇÃO DAS CHUVAS
A teoria mais aceita hoje em dia sobre a origem da Terra descreve seu surgimento como
uma bola incandescente que, que com o tempo, foi se resfriando lentamente. À medida que
resfriava, alguns gases eram liberados de seu interior como amônia, hidrogênio e metano e
junto com eles vapor d’água. A água evaporada, quando encontrava as camadas mais frias da
atmosfera, transformava-se em chuvas torrenciais (ANA, 2005).
Num dado momento, a água das chuvas não mais retornou à atmosfera em forma de
vapor: em estado líquido, parte escorria pelas elevações e parte acumulava-se nas depressões da
crosta terrestre. Foi essa água que formou lagos, rios, mares e oceanos, e assim, formou-se a
hidrosfera primitiva, de constituição diferente da atual.
2.1.1. Distribuição da água.
Os oceanos compõem cerca de 97,2% da superfície da Terra, portanto a maioria do planeta é
composta por água. A maior parte dessa água é impropria para consumo. Do total, cerca de
97,2 % é água do mar, muito salgada para beber ou para ser usada na indústria; 2,38 % está
congelada nos polos; 0,77% fica escondida no interior da terra. Sobram apenas menos de 0,01%
de água boa para ser usada (ANA, 2005).
Gráfico 1: Distribuição das águas na Terra
Fonte: (VICTORINO, 2007).
2.1.2. Ciclo da água
O ciclo hidrológico (Figura 2), ou ciclo da água, é o movimento contínuo
da água presente nos oceanos, continentes (superfície, solo e rocha) e na atmosfera. Esse
movimento é alimentado pela força da gravidade e pela energia do Sol, que provocam a
evaporação das águas dos oceanos e dos continentes. Na atmosfera, formam as nuvens que,
quando carregadas, provocam precipitações, na forma de chuva, granizo, orvalho e neve
(MMA, 2002). A evaporação das águas oceânicas e das precipitações são responsáveis pela
reposição da água doce encontrada no planeta (MANAHAN, 1997).
Contudo, como todos nós sabemos, a ocorrência de chuva no planeta se dá de forma
bastante diferenciada. Regiões com regimes de precipitação bastante abundantes dão suporte a
densas florestas. Outras regiões têm ocorrência de chuvas praticamente nula e se constituem em
desertos.Segundo Gnadlinger (2012) três citerios básico são referencias, precipitação media
anual inferior a 800 mm, Índice de aridez menor que 0,5 e risco de seca tendo como como
referencia dias com déficit hídrico/ano maior que 60%.
Figura 1: O ciclo hidrológico
Fonte: Grassi, (2001).
7
2.1.3. Precipitação
A precipitação é entendida em hidrologia como o conjunto de águas originadas do vapor
d’água atmosférico que atinge a superfície terrestre. O conceito engloba a chuva, a neblina, a
saraiva, o orvalho, a geada e a neve. A chuva ou precipitação pluvial é o tipo mais comum para
a hidrologia por sua capacidade para produzir escoamento superficial, por ser de fácil medida e
por ser a forma mais comum nas condições brasileiras (MÁRIO et al, 2012).
O Brasil possui grande extensão territorial com diferenciados regimes de precipitação e
temperatura. De norte a sul encontra-se uma grande diversificação de climas com distintas
características regionais. No norte do país verifica-se um clima equatorial chuvoso,
praticamente sem estação seca. No Nordeste a estação chuvosa, com baixos índices
pluviométricos, restringe-se a poucos meses, caracterizando um clima semi-árido. As Regiões
Sudeste e Centro-Oeste sofrem influência tanto de sistemas tropicais como de latitudes médias,
com estação seca bem definida no inverno e estação chuvosa de verão com chuvas convectivas.
O sul do Brasil, devido à sua localização latitudinal, sofre mais influência dos sistemas de
latitudes médias, onde os sistemas frontais são os principais causadores de chuvas durante o
ano. A Figura 3 apresenta a climatologia anual da precipitação sobre o Brasil, conhecida como
normais e definidas pela Organização Meteorológica Mundial como “valores médios calculados
para um período relativamente longo, compreendendo no mínimo três décadas consecutivas”,
ou seja, calculadas para períodos consecutivos de 30 anos. A variação sazonal é mostrada na
Figura 2.
Figura 2: Climatologia de precipitação acumulada no ano (mm) no período de 1961 a 1990
Fonte: INMET, (2012).
Figura 3: Climatologia de precipitação acumulada no Brasil para as quatro estações do ano:
verão; primavera; inverno; outono, realizada durante o período de 1961 a 1990.
Fonte: INMET, (2012).
2.1.4. Região norte
Ainda de acordo com Mário (2012), “A Região Norte possui um homogeneidade
espacial e sazonal da temperatura, o que não acontece em relação à pluviosidade. Esta é a
região com maior total pluviométrico anual no litoral do Amapá, na foz do rio Amazonas e no
setor ocidental da Região, sendo mais notável, onde a precipitação excede 3000 mm”.
Guedes et al (2010), ao fazer análise em componentes principais de precipitação pluvial
no estado do Piauí, também afirma: “A precipitação pluvial sofre variação espacial e temporal,
sendo dependente de inúmeros fatores geográficos e atmosféricos locais e de grande escala”.
Ainda segundo a mesma referencia, é sempre bom ter uma serie histórica das variáveis
necessárias a previsão e estudos do tempo e do clima, logo sendo necessário estudar métodos
que possam extrair amostras que possuam a maior parte das informações estatísticas de base de
dados.
9
2.2 CLIMATOLOGIA
O clima atual da região Amazônica é uma combinação de vários fatores, sendo que o
mais importante é a disponibilidade de energia solar, através do balanço de energia. A
Amazônia, situada na região entre 5º N e 10º S recebe no topo da atmosfera um valor máximo
de 36,7 MJ.m²/dia em Dezembro/Janeiro e um valor mínimo de 30,7 MJ.m²/dia em
Junho/Julho (SALATI e MARQUES, 1984). Estes valores são reduzidos pela transmissão
atmosférica, mas são, em média, da ordem de 15 MJ.m²/dia. Medidas realizadas na Amazônia
Central (Manaus-AM) indicam que os maiores totais de radiação que chegam na superfície
ocorrem nos meses de Setembro/Outubro, sendo que os mínimos são nos meses de Dezembro
à Fevereiro. Esta distribuição é controlada pela nebulosidade advinda da migração SE/NW da
convecção amazônica (FISCH, MARENGO e NOBRE, 1990).
Um estudo climatológico da circulação troposférica sobre a região Amazônica foi
efetuado por Kousky e Kagano (1981). Usando radio sondagens realizadas na Amazônia
Central (Manaus, AM) e Oriental (Belém, PA) durante o período de 1968-1976, os autores
encontraram que o vento em altos níveis (200 kPa) é de oeste durante os meses de inverno
(junho à agosto) nas duas localidades, embora a intensidade e ocorrência sejam variáveis.
Estes autores também sugerem, que a distribuição de chuvas na Amazônia esteja relacionada
com a posição da Alta da Bolívia1. Em relação à água precipitável, esta é aproximadamente
constante ao longo do ano, com pequeno decréscimo nos meses de seca. Salati e Marques
(1984) apresentam que o valor médio de água precipitável para Belém (PA) e Manaus (AM)
são de 4,2 e 4,4 g.cm², com amplitude anual de 1,1 e 0,9 cm, respectivamente.
2.3 SUPERFÍCIES DE CAPTAÇÃO
A quantidade de água reservada depende da área de captação, ou seja, do tamanho do
telhado; da quantidade de precipitação, das condições ambientais locais, do clima, do tipo de
material usado para a cobertura e do tipo de inclinação destes telhados (REIS e SILVA, 2014)
na sua obra, avaliação da qualidade da água drenada.
1 A Alta da Bolívia é um anticiclone que ocorre na alta troposfera no verão sobre a América do Sul. O padrão de
circulação do verão na alta troposfera mostra a formação de um anticiclone sobre a parte central na América do Sul
e um cavado no nordeste brasileiro
Segundo Cohim et. al., (2007), a superfície de captação mais utilizada é o telhado de
cobertura, no entanto, utilizam-se pátios e outras áreas impermeáveis. Conforme já afirmado, o
tamanho e o material da superfície exercem influência na eficiência do sistema. COHIM e seus
colaboradores evidenciam, “O tamanho da superfície está relacionado diretamente ao potencial
de água da chuva possível de ser aproveitada, por outro lado, o material de que é feito
influenciará na qualidade da água captada e nas perdas por evaporação e absorção”.
Para efeito de cálculo, o volume de água pluviométrica que pode ser aproveitado não é
o mesmo que o precipitado segundo Thomaz (2005) e o motivo disto é o coeficiente de
runoff2.
Para o cálculo da área de superfície de captação, a NBR 10844 (1989) enfatiza que os
acréscimos devido às paredes que podem interceptar a água da chuva e a inclinação da
cobertura devem ser levados em conta. A figura 4 apresenta os tipos de superfície.
Figura 4: Tipos de superfícies usuais.
Fonte: Waterfall, (2004).
2 É definido como a razão entre o volume de água escoado superficialmente e o volume de água precipitado. Este
coeficiente pode ser relativo a uma chuva isolada ou relativo a um intervalo de tempo onde várias chuvas
ocorreram.
11
2.4 CAPTAÇÕES DA ÁGUA POR MEIO DE CALHAS E CAIXAS DE
DISTRIBUIÇÃO
Esses elementos, que podem ser encontrados em vários materiais, tem como função o
transporte das águas pluviais captadas. O PVC, alumínio e aço galvanizado são os materiais
mais utilizados para a fabricação dos mesmos. É recomendado que deva existir uma
identificação (cor diferente) nas tubulações pertencentes ao sistema de aproveitamento de águas
pluviais. Essa identificação é feita para evitar qualquer contato da água proveniente de
aproveitamento com a água potável (COHIM et al., 200).
Figura 5: Vários de tipos de calha.
Fonte: Império das calhas, (2017).
Há casos em que as descidas de tubulações são múltiplas e nestas circunstâncias a coleta
pode ser feito em caixas coletoras e enviadas a um único ponto e daí para a cisterna ou
reservatório.
2.5 DESCARTE DO PRIMEIRO MILÍMETRO
Para avaliação da eficácia do desvio das primeiras águas de chuva, como barreira
sanitária para melhoria da qualidade da água armazenada em cisternas, foi instalado em
residência da zona rural do município de Pesqueira, sistema de coleta e dispositivo automático
de desvio das primeiras águas de chuvas construído exclusivamente em tubos e conexões de
PVC (Figura 7) efetuado por Lima (2012). De acordo com Andrade Neto (2004), o desvio de
descarte é apenas um pequeno tanque para o qual são desviadas automaticamente as primeiras
águas de cada chuva, simplesmente através de um desvio intercalado na tubulação de entrada
da cisterna, que deriva para esse pequeno tanque as águas de lavagem da superfície de
captação.
Já Duarte et al., (2016) em artigo intitulado “ Comparação dos dispositivos de
autolimpeza em uma unidade experimental de captação de água da chuva na Universidade
federal do Pará – Belém/PA, realizou pesquisa em três etapas, a primeira foi a montagem do
sistema experimental de captação e tratamento de água de chuva, posteriormente, foi realizada
a coleta das amostras e análises dos resultados e finalmente, a seleção da autolimpeza com o
melhor custo-benefício.
A captação da água bruta é realizada no telhado de cobertura cerâmica, recolhida pela
calha e logo em seguida sendo direcionada por tubos de PVC que distribuem a água coletada
para os dispositivos de autolimpeza. Após o preenchimento das autolimpezas o reservatório é
alimentado. Os pontos de coleta estão identificados na Figura 8.
Almeida et al., (2016), avaliam o desempenho de dispositivos distintos de descarte
baseado em princípios de fecho hídrico, vasos comunicantes e outro baseado em ambos os
princípios físicos.
Figura 6: Dispositivo de descarte das primeiras águas de chuva.
Fonte: Lima, (2012).
13
Figura 7: Dispositivo de descarte das primeiras águas de chuva.
Fonte: Duarte et al., (2016).
Cohim et al. (2007) salientam que “O tipo e a necessidade de tratamento das águas
pluviais dependerão da qualidade da água coletada e do seu destino final. As concentrações de
poluentes, galhos e outras impurezas nas águas pluviais são maiores nos primeiros milímetros
da chuva, assim recomenda-se a não utilização destes. Diversos dispositivos já foram
desenvolvidos e testados com este objetivo”. Na figura 9 pode-se ver um tipo de filtro
residencial para instalação dentro ou enterrado antes da cisterna. Ele possui um sistema duplo
de limpeza. Na Figura 10 temos o filtro de volume. Ainda na figura 9 pode-se observar em
destaque o filtro de limpeza na entrada do reservatório.
Figura 8: Cisterna com filtro, sifão ladrão e freio hidráulico.
Fonte: 3P TECHNIK, (2017).
Figura9: Filtro de volume.
Fonte: 3P TECHNIK, (2017).
Observa-se que a água da chuva escoa do telhado para o filtro. Aqui as partículas são
separadas da água.
A NBR 15527 (2007) no item 4.2.5 contém a seguinte recomendação: “Quando
utilizado, o dispositivo de descarte de água deve ser dimensionado pelo projetista. Na falta de
dados, recomenda-se o descarte de 2 mm da precipitação inicial”. A Figura 11 ilustra um
mecanismo de descarte, segundo o Programa De Pesquisas em Saneamento Básico (PROSAB).
É bom aclarar que qualquer dispositivo usado deve ser calculado considerando a área do
telhado multiplicada pela quantidade de mm que se deseja descartar. Como reforço, Gonçalves
(2006) em pesquisas realizadas no âmbito do (PROSAB), sugere o descarte do primeiro
milímetro de cada chuva. Tanto a recomendação da NBR 15527 como de Gonçalves (2006),
está implícito que o descarte de primeira chuva deve ser realizado de forma permanente, isto é,
15
para todos os eventos de precipitação, independente do evento ocorrer após longo período de
estiagem ou no período de precipitações frequentes.
Figura 10: Mecanismo de descarte da primeira água.
Fonte: Adaptado de PROSAB, (2010).
2.6 BOMBAS E SISTEMAS PRESSURIZADOS
Estes dispositivos são usados quando os pontos de utilização estão em cotas superiores a
do nível de água no reservatório principal. Porém vale ressaltar que durante a concepção do
sistema de aproveitamento de água pluvial deve-se buscar a utilização de reservatórios elevados
e o encaminhamento da água coletada diretamente para este, quando possível evitando o
bombeamento e aumentado assim a eficiência energética do sistema (COHIM et.al, 2006).
2.6.1. Bombeamento fotovoltaico
Um sistema de bombeamento fotovoltaico típico é constituído pelo gerador fotovoltaico,
por equipamentos de condicionamento de potência e pelo grupo moto bomba, Fig. 12. O
gerador fotovoltaico tem a função de gerar energia elétrica a partir da radiação solar enquanto
que o dispositivo de condicionamento de potência tem a função de adaptar as características de
funcionamento do gerador fotovoltaico para o acionamento do grupo moto bomba. Como regra
geral, não são utilizadas baterias, pois o depósito de água desempenha a função de
armazenamento, exceção feita nos casos em que a bomba é uma carga a mais de um sistema
fotovoltaico autônomo.
2.6.2. Bombeamento fotovoltaico sem baterias
A radiação incidente no plano do gerador varia ao longo do dia, ao longo do ano e em
função das condições meteorológicas, variando assim, a vazão produzida pelo sistema. Esta
opção de bombeamento está consolidada tecnicamente. A evolução dos equipamentos de
bombeamento fotovoltaico passou de um sistema no qual a bomba se encontrava submersa e o
motor e os demais componentes de condicionamento de potência em superfície acoplados por
um eixo, para um sistema mais compacto e eficiente. Este sistema, via de regras, é formado por
um monobloco moto bomba de localização submersa, ficando somente o condicionamento de
potência na superfície, sendo que alguns modelos incorporaram o condicionamento de potência
na carcaça do motor; mais especificamente os chamados sistemas flex que podem ser usados
também com fonte eólica e com grupo gerador de combustão interna.
Para sistemas em corrente contínua (CC) o condicionamento de potência é feito com
conversor CC-CC ou mediante acoplamento direto gerador-moto bomba. Para sistemas em
corrente alternada (CA) são utilizados inversores CC-CA, com ou sem seguidor de máxima
potência. Outro tipo de tecnologia requer manutenção e reposição de equipamentos em algum
momento do seu ciclo de vida (FEDRIZZI,et al 2011; VILELA, 2002).
17
Figura 11: Configuração básica de um sistema fotovoltaico de bombeamento.
Fonte: Gopal et al , (2013)
Fedrizzi (2011), escolheu três moto bombas de marcas nacionais, escolhidas em função
de sua penetração no mercado e da existência de uma rede de assistência técnica no território
nacional e realizou a caracterização do desempenho operacional dos sistemas montados e
avaliação das eficiências dos grupos moto bomba em potencias 0,5 a 2,0 CV para alturas
manométricas de 20 a 80 m.
2.7 RESERVATÓRIOS
O reservatório é o componente do sistema responsável pelo armazenamento da água
da chuva captada. Além de ser responsável por aproximadamente 50 a 60% do custo total
do sistema, sem considerar o tratamento da água. O tipo de reservatório pode interferir na
qualidade da água armazenada (DE PAULA, 2005; GNADLINGER, 2012).
Estes podem ser enterrados, semienterrados, apoiados ou elevados. Diversos materiais
podem ser utilizados na fabricação dos reservatórios, tais como: concreto, alvenaria armada,
materiais plásticos; como polietileno, PVC, fibra de vidro e aço inoxidável. Necessário avaliar
em cada caso aspectos como: capacidade, estrutura necessária, viabilidade técnica, custo,
disponibilidade local (REIS e SILVA, 2004).
Figura 12: Construção de reservatório de ferro-cimento.
Fonte: Gnadinger (2012 apud MAY, 2004).
O sistema por ser similar ao de água potável pode ser do tipo indireto com
reservatório inferior e superior, porém algumas edificações atualmente estão abolindo o
sistema indireto com reservatório inferior e superior devido à grande carga imposta na laje
de cobertura, o que alivia a estrutura (REIS E SILVA, 2004).
No texto “Cisternas de água de chuva para uso humano”, (GNADLINGER, 2012),
disserta sobre cisterna de placa (Figura 14), cisterna de concreto com tela de arame (Figura
13), cisterna com tela de alambrado, cisterna adaptada para a agricultura, cacimba, caxio,
tanque de pedra, barreiro ou trincheira captação de água em “situ” e outros mais.
Figura 23: Cisterna de placa – capacidade de 16.000 L.
Fonte: Adaptado de GNADLINGER, (2012).
Figura 34: Sugestões de posicionamento de reservatórios modulares.
19
Fonte: Cilento (2009).
Os reservatórios industrializados também são encontrados no mercado em vários
materiais: polietileno, aço inox, fibra de vidro e fibrocimento (Figura 15, 16 e 17). Uma
desvantagem deste tipo de reservatório é a padronização de volumes, que dificulta a adaptação
ou upgrade do sistema em relação a possíveis mudanças no contexto de utilização.
Figura 45. Reservatórios industrializados.
Fonte: Casa & construção, (2017).
Existem alternativas de reservatórios com configurações diferenciadas, que simulam
paredes (wall tank) (Figura 17), por exemplo. Estes reservatórios se adaptam melhor à fachada
das residências.
Figura 56: Wall tank.
Fonte: 3P Technik, (2017).
O reservatório podem ter acessórios com sifão-ladrão (Figura18 A) para saída do
excesso de água e evitar a entrada de insetos e pequenos animais; dispositivo para reduzir a
velocidade da água que chega ao reservatório, evitando o turbilhonamento (Figura18 B); e uma
saída para a limpeza.
Figura 67: A- Sifão ladrão, B- Dispositivo não turbilhonamento.
Fonte: 3P Technik, (2017).
2.8 RECALQUE AO RESERVATÓRIO SUPERIOR
Quando o reservatório está a uma cota acima do superior é necessário um meio para
levar o líquido até ele, a isto se denomina recalque.
21
Na Figura 18 é visto um reservatório situado sobre a laje de cobertura. Para o seu
enchimento é usado uma bomba elétrica. Para dimensionamento do sistema de recalque é
necessário saber a vazão da água, a pressão necessária no reservatório superior, comprimento
de tubulação de recalque, acessórios hidráulicos no recalque, altura manométrica, escolha da
bomba (Figura 20), rendimento da bomba, potencia absorvida pela bomba e potencia nominal
do motor elétrico comercial (NBR 5626, 1998; CREDER, 1995; MACYTYRE, 1990).
Figura 78: Reservatório superior.
Fonte: Autor, (2017).
Figura 19: Kit bombeamento solar.
Fonte: Neosolar, (2017).
No caso exemplo, todo o sistema supervisório é composto por válvulas elétricas e
sensores. Isto garante ao sistema um mínimo de intervenção ou manuseio manual para evitar a
contaminação por manipulação da água desde o processo de captação até o uso. Na Figura 21,
mostrado o sistema dos atuadores, sensores, circuito de comando das válvulas e da bomba.
Figura 80: Experimento em bancada
Fonte: Autor, (2017).
2.9 IMPACTOS AMBIENTAIS
A captação da água da chuva vem ao encontro da busca de soluções para duas questões
principais relacionados à água:
- Diminuição da demanda de água de abastecimento, pelo armazenamento da água da chuva
em cisternas ou reservatórios;
A diminuição dos picos de volume de água nos leitos dos rios, mediante a retenção
temporária dos volumes de água da chuva, captados nas superfícies impermeáveis e
armazenados em reservatórios apropriados, diminuindo com isto a magnitude das enchentes
urbanas.
Ayub (2005) e seus companheiros afirmam que: a captação de águas pluviais em
grandes centros urbanos está primeiramente ligada à redução dos picos de enchentes, pelo
23
armazenamento de parte da água. A utilização dessa água depende primordialmente da
consciência ecológica dos usuários. Embora os sistemas existentes em muitos casos tenham
representado um investimento inicial relativamente alto, acessível somente às populações de
maior renda e aos grandes empreendedores industriais, comerciais e de serviços, é muito
provável que a consideração conjunta dos ganhos ao longo da operação dos sistemas de
aproveitamento, apresente relação custo-benefício positiva para esses usuários, bem como para
usuários de menor poder aquisitivo.
2.10 ÁGUA LIMPA DE ENERGIA LIMPA
A energia e a água doce são, sem dúvida, os dois recursos inseparáveis e fundamentais
para sustentar a vida humana na Terra. O fornecimento de água potável requer energia e,
infelizmente, a maioria dos países com acesso mínimo à água potável também são pobres em
termos de acesso a redes de energia confiáveis. Um mapa mundial criado por Vörösmarty et al,
(2010) (Figura 22) sugere altos níveis de exposição aos riscos de segurança da água para mais
de 80% da população mundial (VÖRÖSMARTY et al, 2010). O termo "incidente" usado neste
mapa refere-se à exposição a uma série complexa de fatores de estresse, provenientes de fontes
antropogênicas e naturais, em um determinado local. Vörösmarty e pesquisadores associados
argumentam que os países em desenvolvimento e, em particular, os habitantes de locais
remotos, sofrem mais severamente da exposição aos riscos de segurança da água porque eles
não possuem os recursos necessários para mitigar as pressões sobre o abastecimento de água.
No entanto, em contraste, os países desenvolvidos têm frequentemente o investimento
necessário para compensar os altos níveis de estressores experimentados pela população
humana, mesmo que a pressão real sobre os recursos hídricos possa ser pior nesses países em
comparação com os países em desenvolvimento (VÖRÖSMARTY et al, 2010).
Figura 91:Ataque de incidente mundial de segurança da água.
Fonte: Vörösmarty, (2010).
Embora a falta de acesso ao abastecimento de água saudavel seja significativamente
aguda em locais remotos, muitas dessas regiões têm acesso a outras fontes de água (como águas
salgadas e subterrâneas) que podem ser tratadas para produzir água potável se os sistemas de
tratamento corretos forem postos em prática (RAUCHER e WARNER, 2010). Além disso,
muitas das áreas eletricamente remotas são ricas em termos de recursos de energia renovável
(como energia eólica e solar) que podem ser potencialmente utilizados como a principal fonte
de energia para a alimentação de sistemas de purificação de água (AL‐KARAGHOULI e
KAZMERSKI, 2013; SCHÄFER e BROEKMANN 2006). Portanto, o desenvolvimento e a
implementação de sistemas de remoção de contaminantes alimentados por energias renováveis,
fora da rede, pode produzir água doce a partir de recursos disponíveis (como águas salobras e
águas subterrâneas)
2.11 GERAÇÃO FOTOVOLTAICA
2.11.1. Introdução a geração fotovoltaica
A energia solar tem uma característica que não se encontra em nenhuma outra: ela pode
ser usada em qualquer local, gerando eletricidade no próprio ponto de consumo, sem a
necessidade de levar a energia para outro lugar através de linhas de transmissão ou redes de
25
distribuição. Além disso, diferentemente de outras fontes de energia, ela pode ser empregada
em praticamente em todo território nacional (Brasil), em áreas urbanas e rurais.
2.11.2. Panorama da sustentabilidade
Ao abordar-se o estudo de aproveitamento de águas pluviais é importante caracterizar o
que é sustentabilidade e conhecer esta complementação de energia e água. Como a proposta é
de um sistema auto gerenciável e um dos objetivos é fazê-lo com energia solar fotovoltaica
então a discursão a seguir é significativa.
2.11.3. Indicadores de práticas de negócios sustentáveis.
Não há uma definição única de negócios sustentáveis, como existe para o
desenvolvimento sustentável Azapagic, (2003). A falta de uma definição comum aceita de
negócios sustentáveis é o problema mais crítico porque a definição é uma ferramenta
fundamental para implementar novas políticas e ações. Para superar isso, algumas instituições
introduziram a definição de negócios sustentáveis. O EVERGREEN GROUP (2008), uma
corretora de negócios dedicada a negócios sustentáveis, define que um negócio sustentável é
aquele que realiza processos de negócios ecológicos sem impactos ambientais negativos
relacionados às suas atividades e afirma ainda que: o negócio sustentável é "um negócio que
contribui para uma economia e ecologia sustentável".
Com base nestes exemplos das definições de negócios sustentáveis, é que se oferecem
produtos e serviços que atendem as necessidades da sociedade, contribuindo para o bem-estar
de todos os habitantes da Terra. O negócio sustentável é um paradigma novo e radical que
considera os impactos ecológicos, sociais e econômicos de uma maneira que não compromete
as necessidades das gerações futuras (AZAPAGIC & PERDAN, (2000); WELFORD, (2000) e
afirmam que as empresas precisam de uma mudança de paradigma se elas quiserem integrar o
desenvolvimento sustentável em seus negócios.
Figura 102 : Representação gráfica do TBL.
Fonte: Meu Sucesso.com, (2017).
O negócio sustentável requer uma harmonização efetiva de uma Triple Bottom Line
(TBL) conforme ilustra a figura 23, que é a interseção das áreas ambiental, econômica e social.
Uma vez que o TBL é o elemento-chave do desenvolvimento sustentável, as empresas que
realizam negócios sustentáveis não devem apenas entender o TBL, mas também integrá-lo em
suas políticas ou estratégias e processos de tomada de decisão (DESIMONE & POPOFF, 1998;
WBCSD, 2000).
A área ambiental consiste em impactos ambientais relacionados às diversas atividades,
produtos e serviços de uma organização. Esses indicadores ambientais devem ser identificados
em todas as etapas do ciclo de vida completo da organização porque são usados para
acompanhar o progresso ambiental, apoiar a avaliação da política ambiental e informar o
público. Exemplos de indicadores ambientais são: o consumo de energia e água, poluição do ar
e resíduos sólidos perigosos produzidos.
A área econômica inclui os valores econômicos e o desempenho de uma organização
que são explicados por indicadores econômicos. A economia fornece soluções e métodos para
investir na proteção do meio ambiente e na conservação dos recursos naturais, bem como para
sustentar a sociedade. Exemplos são os lucros anuais e as vendas, o investimento em Pesquisa e
Desenvolvimento, multas, investimentos de capital e valores de ações ou retornos anuais.
A área social está relacionada a responsabilidades mais amplas que as empresas têm
com as comunidades dentro das quais ela opera e com a sociedade em geral, incluindo gerações
presentes e futuras. Uma vez que a importância das responsabilidades sociais e éticas de uma
empresa está aumentando gradualmente, sua responsabilidade social tornou-se um elemento
27
constituído dentro do que a sociedade espera dos negócios. Algumas organizações e instituições
internacionais, como a Comissão Europeia (CE), desenvolveram e lançaram uma variedade de
padrões relevantes para a responsabilidade social e ética das empresas em todo o mundo. Por
exemplo, a Responsabilidade Social 8000 (SA 8000) focada em questões sociais e éticas e na
Responsabilidade Social Corporativa (CSR).
Não é fácil definir e quantificar indicadores sociais em termos de indicadores físicos,
como indicadores econômicos e ambientais. No entanto, muitas empresas estabeleceram um
objetivo realista de medir continuamente esses indicadores de forma comparável em todas as
organizações usando indicadores sociais qualitativos. Esses conjuntos de indicadores sociais
qualitativos são utilizados para avaliar negócios sustentáveis incorporados no conceito de
desenvolvimento sustentável. Exemplos de indicadores sociais são:
i. Desenvolvimento humano e bem-estar (por exemplo: educação, treinamento, saúde e
segurança);
ii. Equidade (por exemplo: salários, igualdade de oportunidades e não discriminação);
iii. Considerações éticas (por exemplo, direitos humanos e abolição do trabalho infantil)
(AZAPAGIC, 2003).
2.11.4. Estrutura do uso dos sistemas de inovação tecnológica.
2.11.4.1. Crescimento das fontes fotovoltaicas
A energia fotovoltaica (PV) evoluiu para ser uma fonte significativa de energia elétrica;
Ao final de 2014, a capacidade cumulativa de PV atingiu 237 Giga watts (GW), equivalente a
cerca de 1,3% da demanda global de eletricidade (ver Figura 24).A nova capacidade vem
crescendo em média 40% ao ano desde 2000 e prevê-se que, até 2050, a energia solar seja a
maior fonte de energia elétrica, representando 16% da demanda global (PHILIBERT, 2014).
Figura 23: Produção e instalações anuais de PV.
Fonte: atualizado com permissão de REN21, (2016), Masson e Brunisholz (2016)
A transformação de todos os países em sistemas de energia mais sustentáveis, incluindo
geração e demanda, tornou-se uma área de pesquisa ativa e faz parte de um conjunto muito
mais amplo de estudos sobre transições de sustentabilidade, onde o último considera os meios
de promover e governar uma transição para Sustentabilidade. Embora os estudos considerem
parcialmente os desafios técnicos e as possíveis soluções tecnológicas, o núcleo da pesquisa é
focado predominantemente em como mudar relacionamentos, modelos de negócios e
comportamentos e, portanto, conseguir uma transformação fundamental para modos de
produção e consumo mais sustentáveis conforme pugnado por Markard, Raven e Truffer
(2012).
2.11.4.2 A cadeia de valor e estrutura de mercado da energia fotovoltaica
Embora outros materiais sejam usados, a tecnologia do silício representa 93% da
produção PV total (BURGER et al, 2016). A cadeia de valor começa principalmente com o
material polissilício (também conhecido como silício multicristalino) que é lançado em
lingotes, cortados em bolachas, embutidos com uma grade condutora para produzir células de
silício, depois montados em módulos e, finalmente, instalados em telhados (ou outras
aplicações) sob a forma de sistemas fotovoltaicos completos. Outras matérias-primas incluem
silício monocristalino e filmes finos com base em várias combinações: cádmio, telúrio, selênio,
gálio e arsênico.
As etapas iniciais da cadeia de valor de fabricação são intensivas em capital e as etapas
posteriores são intensivas em mão-de-obra, com componentes de custo (ou adição de valor)
espalhados de forma relativamente uniforme. O custo total do PV diminuiu à medida que os
volumes de fabricação cresceram, como mostrado na Figura 24.
29
Figura 114: Custo total da PV versus volumes de fabricação.
Fonte: Burger, ( 2016).
O custo dos módulos fotovoltaicos está apenas parcialmente localizado nos próprios
módulos. Outros componentes inclusos são o inversor, a fiação (conectores elétricos) e os
quadros de montagem. Os custos relativos por componente são mostrados na figura 25.
Figura 125: Repartição dos custos dos sistemas fotovoltaicos.
Fonte: Chung et al, (2015) e Irena ,(2012).
2.11.4.3. A energia em instalação nos telhados
A energia solar no telhado (Figura 27) já é um componente apreciável dos sistemas de
geração de energia em apenas um punhado de países, sendo o país líder a Austrália, onde a
penetração da energia solar no consumo residencial atingiu 15% da demanda total de
eletricidade (GIFFORD, 2015). O uso de PV como meio de produção e consumo de energia
levou à definição do termo prosumer, que se refere à prática crescente de sistemas de telhados
que suportam as necessidades de energia dos proprietários e também vendem energia para a
rede nacional.
No entanto, esta análise não é aplicável ao caso de comunidades de baixa renda com altas
taxas de desemprego e pobreza e dependente significativamente de subsídios sociais como meio
de sobrevivência. Em tais contextos, a energia derivada de PV oferece o potencial para o
desenvolvimento de novas atividades econômicas. Um sistema de inovação regional construído
no telhado solar poderia ser uma aplicação ideal de uma inovação inclusiva que levaria a uma
transição de sustentabilidade de alto impacto e a elevação econômica de longo prazo dessas
comunidades.
Figura 13: A-Montagem em telhado. B- Telhados solares.
Fonte: Martins, (2014).
2.11.4.4. A energia fotovoltaica no Brasil.
Das fontes de energia renováveis, a energia solar fotovoltaica é a que mais cresce
atualmente no mundo. A Europa é líder em termos de potência instalada, com 51.716
31
MWp de sistemas fotovoltaicos em operação, principalmente na Alemanha (24.678
MWp), Itália (12.754 MWp) e Espanha (4.400 MWp). No restante do mundo, países
como Japão (4.914 MWp), Estados Unidos (4.383 MWp) e China (3.093 MWp) também
são líderes no uso de energia fotovoltaica (MARTINS, 2014).
O Brasil possui um alto potencial para aproveitamento desta fonte de energia, já que
possui índices de radiação solar superiores aos encontrados na maioria dos países
europeus – variam de 3500kwh/m²/ano a 5500kwh/m²/ano.
No entanto, a realidade atual do país ainda está distante de seu potencial. A potência
instalada não supera os 35 MWp. Estima-se que exista em operação entre 20 MWp e 30
MWp de sistemas fotovoltaicos autônomos (em locais sem acesso à rede elétrica) e pouco
mais de 3 MWp em sistemas conectados à rede.
Entretanto, esta realidade deverá mudar nos próximos anos. Em agosto de 2011, a
ANEEL tornou pública a chamada Nº. 013/2011, intitulada “Arranjos técnicos e
comerciais para inserção da geração solar fotovoltaica na matriz energética brasileira”,
que tem como objetivo principal a instalação de usinas solares fotovoltaicas com
capacidade instalada entre 0,5 M Wp e 3,0 MWp. Essa chamada contratou 24,4 MWp de
usinas fotovoltaicas, que deverão entrar em operação nos próximos anos.
Outro ponto importante no mercado PV brasileiro é a utilização do sistema em estádios
da Copa do Mundo. O Mineirão (Belo Horizonte, MG), Arena Pernambuco (Recife, PE)
Maracanã (Rio de Janeiro, RJ) e o Itaquerão (São Paulo, SP) são alguns estádios que já
confirmaram o uso de sistemas fotovoltaicos.
Outro fator determinante para o mercado fotovoltaico no Brasil foi à aprovação da
Resolução Normativa 482 da ANEEL, em abril de 2012. Com um vasto potencial solar a ser
explorado e as devidas ações do setor público e privado, espera-se que o mercado brasileiro
fotovoltaico decole nos próximos anos.
A utilização do sistema fotovoltaico em residência já é uma realidade no Brasil e vem
crescendo continuamente. Com a Resolução Normativa 482 da ANEEL, é possível instalar um
sistema fotovoltaico e conectá-lo à rede elétrica através do sistema de compensação de energia.
Desta maneira, pode-se praticamente zerar a conta de luz com o uso da energia solar, devendo
apenas pagar o custo de disponibilidade da rede. É uma forma inteligente e prática de gerar a
própria eletricidade em casa.
O sistema fotovoltaico é modular e pode ser projetado e instalado por partes, conforme
suas necessidades e desejos. Dessa maneira, o investimento necessário para instalação do
sistema fotovoltaico em cada caso depende do tipo e tamanho de instalação desejada, bem
como localização do sistema.
2.11.5. Cálculo da energia para sistemas autônomos.
2.11.5.1. Levantamento do consumo de energia
Para iniciar o dimensionamento de um sistema fotovoltaico é necessário saber o consumo de
energia elétrica e para isto é preciso saber quais aparelhos serão usados e qual o tempo de uso que ele
fica ligado durante um dia a fim de que se possa dimensionar os painéis fotovoltaicos e as baterias para
possibilitar o uso diário dos aparelhos.
O consumo dos aparelhos é determinado a partir da potencia do aparelho mostrado na placa de
identificação, no seu manual ou no catálogo do fabricante.
Esta energia é calculada por aparelho pela equação:
𝐸𝑐 = 𝑃 𝑥 𝑇.....................................................................................................................................Eq. 2.1
Em que:
𝐸𝑐= Energia consumida em Watt-hora[Wh]
P = Potencia em watts [W]
T= Tempo de uso em horas [h]
2.11.6. Dimensionamento do banco de baterias
Consiste em determinar os tipos, a quantidade e a formar de organizar as baterias a serem
utilizadas.Para isto deve ser levado em conta: a) Quanta energia é necessária para o consumo diário, b)
Quantos dias o banco deve ser capaz de alimentar o consumo caso não jaja produção de nergia em dias
chuvosos ou nublados, c) Qual a profundidade de descarga permitida para as baterias.
Conhecendo a energia a ser consumida (pelos aparelhos elétricos) pode-se dimensionar o banco
de baterias do sistema.
Uma vez conhecida a energia e definido o valor da tensão de operação, é preciso determinar a
capacidade de carga, que é expressa em ampere-hora do banco de baterias.
Para conseguir a tensão e corrente do banco este pode ser ligado em serie, paralelo ou misto.
2.11.6.1. Número de baterias em série
Pode ser determinada pela equação:
𝑁𝐵𝑆=𝑉𝐵𝑎𝑛𝑐𝑜/𝑉𝑉𝐵𝐴𝑇......................................................................................................................Eq. 2.2
Onde :
NBS= Número de baterias ligadas em série;
Vbanco= Tensão do banco de baterias [V];
33
VVBat= Tensão da bateria utilizada [V].
2.11.6.2 - Capacidade do banco de baterias
A capacidade do banco de baterias é determinada pela equação:
𝐶𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜=𝐸𝐴 ÷ 𝑉𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜 .....................................................................................................Eq. 2.3
Em que:
Cbanco= Capacidade de carga do banco de baterias em ampere-hora [Ah];
Ea= Energia armazenada no banco de baterias [V];
Vbanco= tensão do banco de baterias [V].
2.11.6.3 – Calculo da energia armazenada no banco de baterias
Esta energia é calculada pela equação:
𝐸𝐴 = 𝐸𝐶 /𝑃𝐷 ..............................................................................................................................Eq. 2.4
Em que:
EA= Energia armazenada no banco de baterias [Wh];
EC= Energia consumida [ Wh];
PD= Profundidade de descarga permitida em porcentagem [%].
2.11.7. Número de baterias em paralelo
O número de conjunto em paralelos é determinado pela equação:
𝑁𝐵𝑃 = 𝐶𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜 𝐶𝑏𝑎𝑡⁄ .........................................................................................................Eq. 2.5
NBP= número de conjuntos de baterias ligados em paralelo;
Cbanco= Capacidade de carga do banco de baterias em ampere-hora [Ah];
Cbat= Capacidade de carga de cada bateria em ampere-hora [Ah].
2.11.8. Levantamento das características dos módulos
2.11.8.1. Cálculo da energia produzida com base na insolação.
As características necessárias são: As dimensões físicas para o cálculo da área e a sua
eficiência.
Tabela 1: Dados elétricos nas condições STC e mecânicos.
Fonte: Canadian Solar Inc.,(2017)
Se a eficiência do módulo não for fornecida pode ser calculada com base no valor da
potência de pico (máxima potência nas condições STC, 1000 W/m² e 25º C).
Calcula-se a energia do módulo pela Eq. 2.6;
Ep = Es x Am x µ m .........................................................................................Eq. 2.6
Sendo: Ep = Energia produzida pelo módulo diariamente [ Wh ];
Es = Insolação diária [ Wh/m²dia ];
Am = Área da superfície recoberto pelas células [m² ];
µ m = Eficiência do modulo.
Se eficiência não for dada pode ser calculada pela Eq. 2.7.
µ m =𝑃𝑚𝑎𝑥
𝐴𝑚 𝑥 1000.........................................................................................................Eq. 2.7
Onde:
Pmax = é a potência máxima ou de pico do módulo [ W ];
Am = área do módulo [ m² ];
1000 = Taxa de radiação solar padronizada de 1000 W/m² em STC.
2.11.8.2 Método da corrente máxima do módulo
Usado quando o controlador de carga não tem MPPT e fica condicionado ao ponto de
operação definido pela tensão do banco de baterias. Podem se usados as condições STC ou
35
NOCT. As condições NOCT são mais apropriadas, pois refletem as características reais de
operação.
O cálculo da energia produzida pelo módulo é feito pela equação 2.8;
𝐸𝑝 = 𝑃𝑚 𝑥 𝐻𝑠............................................................................................................Eq. 2.8
Em que:
𝐸𝑝=Energia produzida pelo módulo diariamente [Wh]
𝑃𝑚= Potência do módulo [W]
𝐻𝑠=Horas diárias de insolação [horas].
A potência do módulo é calculada por:
𝑃𝑚 = 𝐼𝑠𝑐 𝑥 𝑉𝑏𝑎𝑡...........................................................................................................Eq. 2.9
𝑃𝑚= Potência do módulo [W]
𝐼𝑐𝑠= Corrente de curto-circuito do módulo [A]
𝑉𝑏𝑎𝑡= Tensão da bateria [V].
2.12 UM POUCO DE ARDUINO
Arduino, segundo Monk (2014)
é uma pequena placa de microcontrolador que contém um conctor
USB que permite liga-la além de diversos pinos que permitem a
conexão com circuitos eletrônicos externos, como motores, relés ,
sensores luminosos, alto falantes, microfones, etc. Os arduinos podem
ser energizados através de um conector USB a partir de um computador,
ou podem primeiramente ser programado pelo computador e, a seguir,
desconectado para trabalhar de forma autônoma.
A escolha por este tipo de plataforma para aplicação no projeto a ser desenvolvido é
quando se está construindo um projeto com Arduino, a facilidade que se tem e a utilização de um
cabo USB entre o computador e o Arduino para baixar o programa para a placa.
Este dispositivo possui entradas analógicas e digitais. As digitais são usadas para medir a
tensão aplicada em cada um deles, permitindo que estes valores possam ser usados como sketh.
Já as entradas digitais podem ser usadas como entradas ou como saídas; como saída se
comportam como tensões de alimentação elétrica.
37
CAPÍTULO III
PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
Esta pesquisa caracteriza-se como um estudo de caso, sendo, portanto uma investigação
empírica, pois se destina a codificar o lado mensurável da realidade que investiga um fenômeno
contemporâneo dentro de seu contexto da vida real, especialmente quando os limites entre o
fenômeno e o contexto não estão claramente definido (YIN, 2015), de natureza qualitativa.
Como já afirmado a estratégia usada é do estudo de caso e a forma da questão da pesquisa
é responder ao como ou por que focando em acontecimentos contemporâneos (YIN, 2015).
Este trabalho foi desenvolvido na ampliação do Bloco C, do Campus Manaus Distrito
Industrial do Instituto Federal do Amazonas, localizado no Distrito Industrial na latitude N 3,2º
e longitude E 60º com elevação de 84 m, precipitação anual de 2.363,30 mm, radiação solar
diária horizontal de 5,2 KWh/m²/dia e temperatura anual de 27,2º C, onde foi possível por meio
de pesquisa realizada no sistema de adução por poço artesiano (com profundidade de 50m) que
abastece as edificações uma diminuição da recuperação do lençol freático e, constatar
deficiências nas condições ambientais da área. Deste modo resolveu-se implantar um sistema
de captação e aproveitamento de águas pluviométricas com o objetivo principal de usar estas
águas consideradas não potáveis para descarga de vasos sanitários e secundariamente para
limpeza, rega do gramado e lavagem de veículos (NBR-15527, 2007).
Foi verificada através da planta do telhado uma área de captação de 503,95 m² e para
obter-se a quantificação de captação de água da chuva usou-se a equação média dos índices
pluviométrico e dados fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).
Os instrumentos de pesquisa utilizados na pesquisa foram: documentação da obra, e
observação direta. Através dos projetos foi possível calcular a área dos telhados, pelo tipo de
cobertura definiu-se índice de rugosidade, posicionamento das plumadas dos tubos de água
usado para escoamento das águas das calhas, o posicionamento do reservatório elevado e bem
como as tubulações de distribuição aos pontos de consumo das aguas pluviais. Estipulou-se os
pontos de fixação para os painéis fotovoltaicos e para os conversores, sensores, atuadores e
proteção elétrica.
3.1 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA
Conforme Marconi e Lakatos (2010), “Problema é uma dificuldade, teórica ou prática,
no conhecimento de alguma coisa de real importância, para a qual se deve encontrar uma
solução. Na formulação de um problema deve haver clareza, concisão e objetividade”.
Foi possível por meio de pesquisa realizada, constatar deficiências na área do meio
ambiente com um grau maior na manipulação e uso da água que apresentou conflitos quanto a
adução pelos poços e a má utilização nos seus variados usos.
O uso de águas pluviométricas em Instituições públicas trazem muitos benefícios como:
Benefícios ambientais: Nas cidades as cisternas prestam-se ao controle de enchentes
(ANDRADE NETO, 2013), reduz o lançamento de água das áreas impermeáveis em
cursos d´água, evitando alagamentos e arrastamento de materiais sólidos, contribuindo
com a preservação do meio ambiente. Sua captação e uso podem aliviar os desafios de
água potável, água não potável, drenagem e desafios energéticos (UNHRC, 2011). No
mundo todo se discute a necessidade de uma transição energética para reduzir as
emissões de gases de efeito estufa (GEE) e frear o temido aumento das temperaturas.
Esta mudança requer uma substituição dos combustíveis fosseis (carvão, gás, lignita,
petróleo) por energias renováveis, tais como eólica, solar, hídrica ou biomassa
(BRÜGGEMEIER, 2017).
Benefícios econômicos: Diminui o consumo da água e da energia pela redução do
desperdício e reduz seus custos de adução. Isto é demonstrado por Cohim et. al., (2007).
“Que nas edificações públicas é menor o uso dos equipamentos, inclusive na economia
de energia”.
Benefícios sociais: Melhora a imagem do setor público junto à sociedade, com
reconhecimento de Instituições socialmente responsáveis, garantindo assim os recursos
naturais para as gerações futuras. Conforme preconiza a UNHRC Resolution (2010) “É
tempo de a captação de águas da chuva ser incluída nos planos de desenvolvimento de
todas as agencias governamentais (...) fazer parte dos currículos das escolas técnicas e
das universidades”.
De acordo com o que foi apresentado, elaborou-se o problema definido a seguir: “Como
coletar, armazenar e utilizar águas pluviais com o mínimo de interferência manual”?
3.2 CARACTERIZAÇÃO E DESIGN DA PESQUISA
39
3.2.1.Caracterização da pesquisa
Este estudo disserta sobre o aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis no
Instituto Federal do Amazonas – Campus Manaus Distrito Industrial.
Tendo por referencia à pergunta da pesquisa e os objetivos da dissertação, a opção
metodológica é de pesquisa descritiva e quantitativa, sendo que a descritiva tem por objetivo
descrever um fenômeno que depende de condições ditadas pela natureza. Esse tipo de pesquisa
estabelece relação entre as variáveis no objeto de estudo analisado. Variáveis relacionadas à
classificação, medida e/ou quantidade que podem se alterar mediante o processo realizado
(YIN, 2015).
3.2.2. Design da pesquisa
Esta pesquisa teve como início a revisão prévia da literatura feita antecipadamente
para a definição do problema a ser estudado. Após a definição da problema foi feita a revisão
bibliográfica, onde foram definidos os itens a serem estudados e passaram por identificação
de seus conceitos e teorias que foram analisados e por fim concluídos.
A opção metodológica utilizada foi pela pesquisa de natureza quantitativa e
qualitativa, os instrumentos de pesquisa utilizados para coletar os dados foram: a análise
documental e observação direta. Logo após foram feitos a compilação dos dados obtidos, os
mesmos foram reunidos para passarem por uma validação onde foram analisados e tabulados
para assim verificar se seus resultados foram satisfatórios, se sim, eles passavam por uma última
análise para serem concluídos, se não, os instrumentos de pesquisa eram aplicados novamente
e de uma forma mais criteriosa eram compilados para assim serem validados gerando um
resultado para finalmente serem concluídos.
A estrutura geral da pesquisa define os passos a serem seguidos dentro da metodologia
adotada para a mesma, o escopo do trabalho e a estrutura da revisão bibliográfica, conforme
mostrado no apêndice A.
3.3 COLETA DE DADOS
A coleta de dados em um estudo de caso é baseada em diversas fontes de evidências.
Para efeito de elaboração dessa pesquisa, foram utilizados os seguintes procedimentos:
Empírico - Os dados reais de precipitação, insolação, volume dos reservatórios,
quantidades de painéis solares e acessórios. Quantidade de aparelhos sanitários, pontos de
iluminação e tomadas de emergência.
Teórico – Toda fundamentação teórica, principalmente em artigos de visão
internacional.
Segundo “chama-se de instrumento de pesquisa o que é utilizado para a coleta de
dados”, ou seja, é estabelecido efetivamente o que será utilizado no desenvolvimento do estudo
para à obtenção das informações pertinentes ao trabalho.
Por meio da coleta de dados é possível observar o resultado da pesquisa e identificar as
ganhos e deficiências na captação e aproveitamento da água pluviométrica utilizando energia
solar fotovoltaica.
De acordo com Gil (2011), “A coleta de dados ajuda a analisar ponto a ponto os fatos ou
fenômenos que estão ocorrendo no sistema, sendo o ponto de partida para a elaboração e
execução de um trabalho”.
3.4 ANÁLISE DOS DADOS
A análise dos dados é uma das fases mais importantes da pesquisa, pois, a partir dela, é
que serão apresentados os resultados e a conclusão da pesquisa, conclusão essa que poderá ser
final ou apenas parcial, deixando margem para pesquisas posteriores.
As técnicas de análise de dados utilizados nesta pesquisa de natureza descritiva e
quantitativa foram: análise de conteúdo e a e os volumes que satisfarão ao objeto pretendido.
41
CAPÍTULO IV
APLICAÇÃO DO ESTUDO DE CASO
4.1 PERFIL DA INSTITUIÇÃO
A pesquisa e aplicação aconteceu no Campus Manaus Distrito Industrial do Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas (IFAM-CMDI) localizado na Av.
Danilo de Matos Areosa, 1672 – Distrito Industrial, Manaus – Amazonas. É uma instituição de
ensino público federal que atende várias modalidades de ensino como: Ensino Médio Integrado
ao Técnico, Ensino de Graduação, Pós-Graduação, Pesquisa, Ciência, Tecnologia e Extensão.
O estudo foi aplicado em um módulo de extensão do bloco C (Figura 30), onde se
situam laboratórios e salas de aulas. Escolheu-se este módulo por ser uma obra nova em fase de
construção. A área do telhado é de 503,95 m² (Figura 29) e a cobertura é de alumínio na forma
trapezoidal com baixa rugosidade e um excelente coeficiente runoff.
Figura 147: Estrutura do telhado (interna).
Fonte: Autor, (2017).
Figura 158: Telhado metálico (fundos).
Fonte: Autor, (2017).
Figura29: Vista frontal da edificação.
Fonte: Autor, (2017).
4.2 UTILIZAÇÃO DA ÁGUA NA INSTITUIÇÃO
A água tem um alto consumo numa instituição de ensino, principalmente para
manutenção de banheiros e sanitários, onde a quantidade de descargas em vasos sanitários pode
chegar a mais de 100 m³/mês. Atualmente a água utilizada é oriunda de um poço artesiano e
para reservação possui cisterna e reservatório elevado como mostrado na Figura 30. O
reservatório elevado é usado para reserva de incêndio e uso de água fria em geral.
Figura 160: Vista do reservatório elevado e cisterna.
Fonte: Autor, (2017)
43
4.3 UTILIZAÇÃO DA ÁGUA NÃO POTÁVEL
O aproveitamento da água pluviométrica para fins não potáveis está inserido no conceito
do uso racional para conservação da água e deve estar associado à gestão, não somente da
demanda, assim como da oferta de água, de forma que a água de qualidade inferior possa suprir
as necessidades menos nobres e é neste contexto que na Instituição ela será usada
prioritariamente para descargas de dejetos e micção, a Figura 32 dá uma ideia do uso.
Figura 171:-Esquema de um sistema de aproveitamento de água pluvial.
Fonte: ecocasa.com. br, (2017)
O sistema de reaproveitamento de água, através do atual processo, quando em
funcionamento, proporcionará uma economia de 40% a 50% da quantidade de água utilizada
nas descargas dos vasos sanitários e outras finalidades consideradas menos nobres e deixará de
ser extraída do poço artesiano que é de uso geral. Os resultados encontrados consistirão no
consumo consciente das águas. A Instituição adotando esse processo de gestão fará economia na
fatura de conta de energia, pois a nova tecnologia que será aplicada no processo de
aproveitamento vai garantir um bom volume reservado sem consumo de energia elétrica da rede de
distribuição da concessionaria, mas por energia solar trazendo benefícios econômicos, sociais e
ambientais.
4.4 PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DA ÁGUA
Como afirmado anteriormente, na Instituição de Ensino onde será aplicado o estudo de
caso, a água pluviométrica poderá ser usada em todos os casos recomendados pela ABNT NBR
15.527, (2007) tais como: descargas de bacia sanitárias, prioritariamente, mas também poderá
ser usada em: irrigação de gramados e plantas ornamentais, lavagens de veículos, limpezas de
calçadas e ruas, limpeza de pátios, espelhos d´água e usos industriais na figura 32 representa-se
cada caso.
Figura 182:Processos de utilização de água das chuvas.
Fonte: Conforme a figura (2017).
4.5 APRESENTAÇÃO DA APLICAÇÃO DA PESQUISA
Esta pesquisa tem como aplicação contemplar em um acréscimo do Bloco C, de salas de
aulas e laboratórios localizados no Campus Manaus Distrito Industrial o qual faz parte do
Instituto Federal do Amazonas e sendo uma edificação que estava em fase de construção,
adicionou-se a esta um sistema de aproveitamento de águas pluviais inicialmente com objetivo
de usar estas águas para descarga de vasos sanitários e aparelhos de micção.
45
4.5.1. Dimensionamento Dos Reservatórios
Num sistema de águas pluviais o reservatório principal a ser dimensionado recebe a
denominação de barril de água ou cisterna e para dimensioná-lo, alguns fatores são levados em
consideração tais como características pluviométricas, área de captação, perdas, consumo per
capita e demanda.
Um método bastante utilizado para dimensionar o reservatório é o de Rippl, amplamente
mencionado em livros e normas. É um método baseado no diagrama de massas que possibilita a
regularização da vazão independente da estação do ano.
Outro método é de Andrade Neto e tem como base um balanço hídrico, neste caso, o
dimensionamento é feito com base na comparação entre a distribuição da chuva ao longo do
ano, refletindo deste modo na capacidade de captação da água da chuva e a definição dos meses
consecutivos com déficit e a partir do cálculo da precipitação mensal crítica necessária para
atender a demanda.
Para realizar o dimensionamento do reservatório de acumulação da água pluvial
inicialmente foi utilizado o Método de Rippl, que consiste em uma planilha representada pela
Tabela 2, na qual os dados de entrada e de saída são detalhados da seguinte maneira:
4.5.1.1. Método de Rippl
Tabela 2:–Dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl.
COLUNAS
1 2 3 4 5 6 7
Precipitação
(mm)
Demanda
(m³)
Área de
captação
(m²)
Produção
(m³)
Demanda
(m³)
Somatório
(m³)
Janeiro 269,95 39,6 503,95 129,2392 -89,6392
Fevereiro 283,25 39,6 503,95 124,1871 -84,5871
Março 328,15 39,6 503,95 143,8729 -104,273
Abril 299,35 39,6 503,95 131,246 -91,646
Maio 236,3 39,6 503,95 103,6025 -64,0025
Junho 106,95 39,6 503,95 46,89078 -7,29078
Julho 73,1 39,6 503,95 32,04971 7,550292 7,55
Agosto 44,05 39,6 503,95 19,31313 20,28687 20,30
Setembro 76,75 39,6 503,95 33,65 5,949999 5,95
Outubro 112,1 39,6 503,95 49,14873 -9,54873
Novembro 169,4 39,6 503,95 74,27114 -34,6711
Fonte: autor, (2018)
Coluna 1 – É o período de tempo de precipitação acumulada mensal que vai de janeiro
a dezembro.
Tabela 3: Precipitação acumulada mensal e anual (1931 a 1990). Usada para dimensionamento do
reservatório pelo método de Rippl.
Período Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
1931-
1960 275,70 277,00 300,90 287,50 193,30 98,50 60,80 40,80 61,80 111,60 165,00 227,90
1961-
1990 264,20 289,50 335,40 311,20 279,30 115,40 85,40 47,30 73,70 112,60 173,80 219,60
Valor
médio 269,95 283,25 318,15 299,35 236,30 106,95 73,10 44,05 67,75 112,10 169,40 223,75
Fonte: Adaptado de INMET, (2018).
Os valores utilizados são de 30 anos de registros diários de precipitação, conforme
recomenda por (PALLA, GNECCO e LANZA, 2011).
Coluna 2 – Nesta coluna estão as chuvas médias mensais em milímetros do município de
Manaus computados da Tabela 3.
Coluna 3 – Demanda mensal de água pluvial para o abastecimento de bacias sanitárias e
mictório. A demanda também pode ser denominada de consumo mensal e é fornecido em
metros cúbicos (Tabela 4) e calculado conforme equação (4.1).
Demanda mensal = volume de descarga (m³) X nº de descargas X turno de uso X nº de
aparelhos X 22 dias útil/mês. - Eq. 4.1
Tabela 4: Demanda Mensal.
Volume de descargas
(m³) nº de
descargas
nº de turnos nº de aparelhos Dias úteis
por mês
0,01 3 3 20 22
Demanda Mensal
(m3)
39,6
Fonte: Autor (2018)
Demanda mensal = 39,6 m³
Coluna 4- É a área de captação da água de chuva que é fornecida em metros quadrados e
representa a projeção do telhado sobre o terreno (Tabela 5) e dimensionado pela Eq. (4.2)
Dezembro 223,75 39,6 503,95 98,10017 -58,5002
Total 2223,1 475,2 985,5715 20,30
47
Acap= Comprimento (m) x Largura (m) - Eq. 4.2
Tabela 5: Área de captação (Telhado)
Comprimento (m) Largura (m)
39,65 12,71
Área (m²) 503,95
Fonte: Autor (2018)
Coluna 5- Nesta coluna estão os volumes mensais disponíveis da água de chuva, obtidos
através da multiplicação da coluna 2 pela coluna 4 e pelo coeficiente de runoff=0,95. O produto
é dividido por 1000 para que o resultado do volume seja em metros cúbicos.
Coluna 6- Nesta coluna estão as diferenças entre os volumes da demanda constante e os
volumes de produção de chuvas mensais. É na prática a subtração da coluna 3 pela coluna 5. O
sinal negativo indica que há excesso de água e o sinal positivo indica que o volume de demanda,
nos meses correspondentes supera o volume de água devido a precipitação.
Coluna 7- Nesta coluna estão as diferenças acumuladas da coluna 6 considerando
somente o maior valor positivo. Os valores negativos não foram computados, pois,
correspondem a meses em que há excesso de água (volume disponível superando a demanda).
O volume máximo obtido na coluna 7 deverá ser o volume do reservatório para atender
a demanda constante.
Figura 19: Gráfico comparativo de precipitação acumulada em dois períodos de 30 anos diferentes.
Fonte: INMET, 2017
A maior diferença aconteceu no mês de Agosto. Este é o valor que será adotado para o
calculo do reservatório inferior (cisterna).
4.4.1.2. Método Andrade Neto
Classificado como método aproximado, baseado em relações empíricas e tendo como
foco os meses que não são capazes de ter precipitação suficiente para encher o reservatório. É
calculado pela Eq. (4.3) e está apresentado na tabela 6.
Vcap= Área de captação X Precipitação anual X coeficiente de Aproveitamento .......Eq. (4.3).
Tabela 6: Volume de captação anual.
Área de captação (m²) Precipitação
anual(mm)
Coeficiente de
aproveitamento
503,95 2223,10 0,75
Volume de captação anual (m³) 840,24
Fonte: autor, (2018)
Vcap = 1064,31m³
A precipitação crítica será calculada pela Eq. ( 4.4).
Pcrit = Consumo mensal / (Área de captação X Coeficiente de aproveitamento) .........( 4.4)
49
Tabela 7: Precipitação crítica.
Consumo anual Área de captação Coeficiente de
(m³) (m²) Aproveitamento
39,6*12 503,95 0,75
475,2
Precipitação crítica
(mm)
179,60
Fonte: autor, (2018)
Pcrit = 179,60 mm.
Os meses que apresentam precipitação inferior a 179,60 mm constituem déficit (Ver na
Tabela 1). Os demais constituem armazenamento.
O volume da cisterna será o resultante da Eq. (4.5).
Vcist = (Nº de meses de déficit X Consumo mensal) – ( Precipitação total dos meses de
déficit X Área de captação X Coeficiente de aproveitamento)........................................... (4.5)
Tabela 8: Volume da cisterna (m³).
Nº de meses de
déficit
Consumo
mensal(m³)
Precipitação total dos Área captação Coeficiente de
meses de déficit (m) (m²) aproveitamento
6 39,6 0,57335 503,95 0,75
Volume = 20,9 m³
Fonte: autor, (2018)
É um método de cálculo simples e fácil obtenção de dados. Sua confiabilidade está
unicamente dependente ligada à base de dados pluviométricos utilizados.
Observamos que ambos os métodos dão valores muito próximos, mas para o nosso
reservatório consideramos o valor de 20 m³.
Logo o volume do reservatório será de 20 m³
4.5 Gerador Fotovoltaico.
O dimensionamento será de um sistema autônomo, conforme definido em 2.11.5 para
atender ao funcionamento da bomba d’água e iluminação de emergência para o período noturno.
4.5.2. Levantamento do consumo
Na tabela 9 apresentamos o levantamento do consumo diário:
Tabela 9: de Consumo diário de energia.
Quantidade Aparelhos Potência
(W)
Tempo
de uso
(h)
Consumo
(Wh)
10 Lâmpadas
Led
120 0,5 60
1 Moto
bomba
370 3 1110
Total _ 490 3,5 1170
Fonte: Autor, (2018)
4.5.3. Dimensionamento do banco de baterias
O banco de baterias deve ter a tensão de 12 V, As baterias utilizadas seão as de chumbo
acido de 12 V, teremos:
NBS = 12 V
A capacidade do banco de baterias será o necessário para manter a carga no período
desejado e a descarga máxima será de 50% da carga total do banco, logo:
Cbanco= 1170 Wh/12 V/ 50%= 195 Ah
Considerando baterias de chumbo ácido, usarmos uma bateria de 240 Ah.
4.5.4. Quantidade de módulos fotovoltaicos
Quadro 1:Características do módulo: Painel solar Kyocera, modelo KD140SX-UPU 140 W.
Irradiância e temperatura
da célula
1000 W/m²
AM 1.5
25 º C
800 W/m²
AM 1.5
45º C
Voltagem
máxima do
sistema
600 V
Potência máxima (Pmax) 140 W 101 W
Tensão de potência máxima
(Vpmax)
17, V 16,0 V Peso do painel
12,5 Kg
Corrente de potência
máxima (Ipmax)
7,91 A 6,33 A -
Tensão em circuito aberto
(voc)
22,1 V - -
51
Corrente de curto circiuito
(Isc)
8,68 A -
Dimensões (mm) Comp.
1500
Largura
668
Espessura 46
Fonte: Autor, (2018)
Quadro 2:Condições de insolação local: Manaus –AM.
Insolação 5100 a 5300 Wh/m²/dia
Insolação média diária 5 h Fonte: Villalva, (2016)
Dimensionamento – Método com MPPT
Cálculos referentes aos módulos:
Energia consumida (Ec): 1170 Wh (Carga instalada).
Energia consumida (Econs) para 1 dia: 1170 Wh x 1 d= 1170 Wh/dia.
Energia armazenada (Ea): 1170/0,5 = 2340 Wh ( Em baterias com profundidade de
carga de 50 %).
Quadro 3:Eficiência do módulo.
Pmax Área do
módulo
Insolação
segundo a
STC
Eficiência do módulo
(%)
140 W 1,002 m² 1000 =13,97
Fonte: Autor, (2018)
Eficiência do módulo (ƞ): 13,97 %.
Quadro 4: Energia produzida pelo módulo (Ep).
Es ( Insolação) Área do
módulo
Eficiência do
módulo (%)
Ep
5200 Wh/m²/dia 1,002 m² =13,97 727,89 Wh
Fonte: Autor, (2018)
Ep = Es x Am x ƞm = 5200 x 1,002 x 13,97% = 727,89 Wh
Cálculo do banco de baterias: 2340 Wh/12 V= 195 Ah
O sistema será composto por uma bateria de 240 Ah.
4.6 Sistema De Automação
Inicialmente foi feito protótipo com componentes eletromecânicos ( contactores, relés
térmicos, sensores, válvulas etc). O sistema funcionou como esperado em condições de
protótipo (Vide Figura 21). Só usado em teste de laboratório. Não implementado.
Outro sistema usado foi com o uso da ferramenta Arduino, bem mais compacto e
confiável, mas usado como protótipo, como mostrado a seguir:
Para o projeto proposto foi considerando uma residência hipotética que possui um
sistema de captação e tem com função básica a coleta e armazenamento de águas pluviais dos
telhados para uso no local, esse sistema possui todas as etapas da captação de água sem o
manuseio humano. Todo o projeto foi desenvolvido com o intuito de facilitar a execução das
tarefas de captação. Na Figura 35 podemos ver o design das tubulações e a posição de todos os
componentes elétricos em conjunto com a casa. Já na Figura 36, é possível ver o resultado
obtido no protótipo do sistema de captação, seus componentes ligados ao arduino e as
tubulações.
Figura 20: Design dos componentes. Figura 21: Resultado do projeto
Fonte: Dos Santos e Palheta, (2017) Fonte: Dos Santos e Palheta, (2017)
O projeto visa à automação de um sistema de captação, para a coleta de águas pluviais
em residências com fins não potáveis. Consiste na programação de um arduino uno (Apêndice B
–Código Usado Pelo Software Do Projeto) que tem como função o comando do circuito elétrico.
53
Esse sistema tem um sensor de chuva que aciona todo o circuito, ou seja, o sistema só será
ligado quando houver chuva. O sensor será capaz de detectar o nível de chuva e comunicar ao
módulo LM 393 (low Power, low offset voltage, single supply, dual, differential comparators),
que vai ler as informações do sensor e enviar dados para os pinos A0 (analógicos) e D0
(digitais), como mostrado no quadro 6. Já no quadro 5 é mostrado os componentes e a função
dos elementos mostrados na figura 37.
A água que escoar pelo telhado será despejada, no primeiro momento, para o ambiente.
Após alcançar os dois milímetros e o arduino receber os dados do módulo, o comando irá
fornecer uma corrente elétrica que circulara através da bobina exercendo uma força no êmbolo
que opera as válvulas solenoides V1 (fechando) e V2 (abrindo), permitindo a passagem da água
para o reservatório inferior e fechando a válvula que permite a passagem para o solo.
Após a água alcançar o nível médio no reservatório inferior o sensor boia S1 ligará a
bomba, fazendo com que a água seja deslocada para a caixa superior reservada especificamente
para a água não potável caso a mesma esteja vazia, impedindo o contato com a caixa de água
potável, como forma de não contaminar esta. Quando a caixa encher por completo o sensor boia
S3 informará ao arduino para que desligue a bomba, no mesmo momento, o arduino manda a
informação para o relé que desliga a bomba e comuta as válvulas V1 e V2 novamente fazendo
com que não passe água para a caixa inferior e deixando que o excesso seja despejado no
ambiente.
O disjuntor D1 (representado por uma válvula solenoide- V3), que está ligado entre a
caixa de água potável e a não potável, é responsável por transmitir uma quantidade mínima de
água potável para as atividades quando a caixa de águas pluviais estiver vazia. Esta água será
conduzida para o resto da residência que é abastecida apenas por águas pluviais. Na Figura 37
podem-se ver as ligações do arduino uno com os demais componentes elétricos do circuito.
Figura 22: Esquema de Ligação Do Projeto.
Fonte: Dos Santos e Palheta, (2017)
Quadro 5:função dos componentes
Componente Função
Sensor de nível Informar o nível de liquido
Arduino Comandar o sistema através de programação
Modulo relé Ativar os componentes dependendo da situação
Sensor de chuva Detectar o nível de chuva e informar ao modulo
Bomba Deslocar a água para a caixa superior
Válvulas solenoides Permite ou não a passagem de água
Fonte: Dos Santos e Palheta (2017)
Quadro 6: Pinos utilizados no Projeto
Pinos do arduino
Função
2 Pino Da Válvula Solenoide S1
3 Pino Da Válvula Solenoide S2
4 Pino Da Válvula Solenoide S3
5 Pino Da Bomba de Água
8 Pino Do Sensor Boia B1
9 Pino Do Sensor Boia B2
10 Pino Do Sensor Boia B3
12 Pino Do Sensor De Chuva (DO)
A0 Pino Do Sensor De Chuva (AO)
Fonte: Dos Santos e Palheta (2017)
Após a comprovação da funcionalidade do protótipo este foi adaptado no campo e está
em funcionamento.
55
4.6.1. Ánalise de resultados
Os resultados obtidos para implantar um sistema de captação, reservação e
aproveitamento de águas pluviais totalmente automatizados foram: o dimensionamento do
sistema pluviométrico. No qual se usou dois métodos, mas o escolhido foi o de Rippl porque
apresentou uma capacidade de reservação de aproximadamente 20 m³ e independe do mês. A
captação da água do telhado usa calhas e caixas de concreto dirigidos a tubos de descida de
PVC que direcionam o liquido para uma caixa de concreto e daí para reservatório de 1 m³ que é
o reservatório de descarte e quando este enche o líquido vai para o reservatório inferior
inicialmente com capacidade de 6 m³; Para fonte de energia elétrica foi dimensionado o sistema
solar isolado composto de um painel solar de 140 Wp fixado no telhado da edificação, um
controlador de carga com MPPT de 500 W, um inversor de 12 Vcc para 127 Vca de 500 W e
bateria de 240 Ah, que é o responsável de acionar uma bomba de ½ CV para bombear a água
captada e reservada na cisterna ao reservatório elevado de 1 m³ . O reservatório será cheio
sempre que for detectado um nível mínimo de água pelo sistema de controle automático e na
falta de energia no período noturno supre também as luminárias de emergência.
A análise dos dados é uma das fases mais importantes da pesquisa, pois, a partir dela, é
que serão apresentados os resultados e a conclusão da pesquisa, conclusão essa que poderá ser
final ou apenas parcial, deixando margem para pesquisas posteriores.
As técnicas de análise de dados utilizados nesta pesquisa de natureza descritiva e
quantitativa foram: análise de conteúdo e a e os volumes que satisfarão ao objeto pretendido.
O aproveitamento da água pluviométrica para fins não potáveis está inserido no conceito
do uso racional para conservação da água e deve estar associado à gestão, não somente da
demanda, assim como da oferta de água, de forma que a água de qualidade inferior possa suprir
as necessidades menos nobres e é neste contexto que na Instituição ela será usada
prioritariamente para descargas de dejetos e micção, a Figura 32 dá uma ideia do uso.
O sistema de reaproveitamento de água, através do atual processo, quando em
funcionamento, proporcionará uma economia de 40% a 50% da quantidade de água utilizada
nas descargas dos vasos sanitários e outras finalidades consideradas menos nobres e deixará de
ser extraída do poço artesiano que é de uso geral. Os resultados encontrados consistirão no
consumo consciente das águas. A Instituição adotando esse processo de gestão fará economia na
fatura de conta de energia, pois a nova tecnologia que será aplicada no processo de
aproveitamento vai garantir um bom volume reservado sem consumo de energia elétrica da rede de
distribuição da concessionaria, mas por energia solar trazendo benefícios econômicos, sociais e
ambientais.
57
CAPÍTULO V
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
5.1 CONCLUSÕES
Este capítulo contém as análises dos objetivos específicos que foram caracterizados para
complementar o objetivo geral, que contém as respostas em relação à questão de pesquisa, assim
como a exposição das conclusões e a apresentação de recomendações para a realização de
futuros trabalhos.
Este estudo mostrou que é possível coletar, armazenar e utilizar águas pluviais com o
mínimo de interferência. Para coletar e armazenar as águas pluviométricas dimensionou-se um
reservatório inferior com volume que supre a demanda exigida para o uso na edificação por dois
métodos, sendo o primeiro método o de Rippl, baseado no mês de menor precipitação e
confirmado por um segundo método, O de Andrade Neto, que considera a somatória dos meses
de menor precipitação, sendo os valores muito próximos.
O dimensionamento do sistema pluviométrico foi feito a partir do dimensionamento da
demanda da edificação onde a proposta majoritária é para descargas de sanitários e mictórios.
Iniciou-se pelo cálculo da área do telhado. A precipitação usada foi a acumulada mensal e anual
extraídas dos relatórios do Instituto Nacional de Meteorologia de Manaus.
Para não haver interferência manual no liquido coletado e armazenado, utilizou-se um
sistema de automação e controle. O sistema funcionou conforme projetado, tendo sua ação a
partir da sensibilização do sensor de chuva sobre o telhado, controlando a água de descarte o
volume do reservatório inferior e o acionamento do motor responsável por elevar a água
armazenada para um reservatório elevado cuja distribuição para consumo passa a ser por
gravidade.
Nossa proposta para alimentar o sistema de automação e controle com energia foi usar
uma forma de energia sustentável. O gerador de energia solar calculado está produzindo energia
inclusive com excedente, agora também usado para acender uma luminária em cada sala no caso
de falta de energia da concessionaria local no período noturno.
No entanto nossa proposta se confirmará no decorrer do tempo ou mostrará limitações
levando-se em conta que os materiais utilizados não foram os mais recomendados por limitações
financeiras, mas considerando uma obra nova, as calhas, caixa elevada, tubos de descidas,
caixas de coletas foram bem dimensionados e funcionam satisfatoriamente.
5.2 RECOMENDAÇÕES
A realização de estudos cientifícos sobre o aproveitamento de água pluviais já
desenvolve-se tanto em regiões onde há dificiencia de água, como em regiões densamente
habitadas e com alto grau de impermeabilização do solo cujos efeitos de inundações são
frequentes e catastróficos.
Assim, recomendam-se futuras pesquisas e ações sobre os seguintes assuntos:
1. De qual o impacto do investimento e estudos de custo para instalar o sistema em
todas as edificações do Campus em Estudo tendo como cisterna o trajeto final de
toda reservação de água da chuva (Ver anexo B).
2. Pequisas da qualidade da água antes do período chuvoso e com a cisterna com
baixo nível de água, objetivando garantir que toda a água armazenada sofreu ou
não a influência do primeiro milímetro no sistema instalado;
3. Estudar o impacto sobre a rede de drenagem com e sem a instalação do sistema de
captação e armazenamento;
4. Disseminar a utilização dessa água que depende primordialmente da consciência
ecológica dos usuários.
5. Reforçar a melhora da imagem da Instituição junto à sociedade, pelo
reconhecimento de Instituição socialmente responsável.
6. Pesquisas para aplicação de desenvolvimento de baixo impacto (Low Impact
Development, LID) para controle de picos de vazões, volume, frequência/duração,
qualidade dos escoamentos e gerar paisagens hidrológicas funcionais.
59
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
3P TECHNIK. Consulta geral a homepage. Disponível em: <http://www.3ptechnik.de/>. Acesso
em: 17 de Jun. 2017.
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Superintendência de Planejamento de Recursos Hídricos.
Indicadores de saneamento por regiões hidrográficas. Baseado nos dados da Pesquisa Nacional
de Saneamento Básico realizado pelo IBGE em 2000. Brasília, 2002b. (no prelo).
__________.The evolutions of Water Resources Management in Brazil. Brasília; ANA, 2002.
__________. Como Surgiu a Água no Mundo. Brasília-DF, 2005. Disponível em:
< http://www.ana.gov.br/bibliotecavirtual/arquivos/20120305161443_20070129093
719_ComoSurgiuAguanoMundo.jpg>. Acesso em: 10 mar. 2017.
AL KARAGHOULI, A.; KAZMERSKI, L.L. Energy consumption and water production cost
of conventional and renewable energy powered desalination processes. Renewable and
Sustainable Energy Reviews, 2013. 24: p. 343–356.
ALMEIDA, A. J. G. A.; ARAÚJO, L. F.; DA SILVA, S. T. B.; DOS SANTOS, S. M.;
GAVAZZA, S. Avaliação de desempenho de distintos dispositivos para desvio automático dos
primeiros milímetros da água de chuva.In: 10º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de
Água de Chuva, 2016, Belém-PA.
AMOS, C. C.; RAHMAN, A.; GATHENYA, J. M. Economic analysis of rainwater harvesting
systems comparing developing and developed countries: A case study of Australia and
Kenya, 2017 pp. 196-207.
ANDRADE NETO, C. O. Aproveitamento Imediato Da Água De Chuva. 2013 Gesta, v.1,
n.1, p. 073-086– ISSN: 2317-563X.
ANDRADE NETO, C.O. Proteção Sanitária das Cisternas Rurais. In: XI SILUBESA - Simpósio
Luso- Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Rio Grande do Norte, 2004. CD Rom.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-15527: água de chuva -
aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis – requisitos. Rio de
Janeiro, 2007.
_______. NBR 10844: instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989.
________.NBR 5626 – Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, 1998.
AYUB. O.; CASTRO S. R. S. S.; REBELLO. G A. O.; ZANELLA.L.; ALVES W. C.;
MARQUES. R.B. Aproveitamento De Água De Chuva Em Edificações: Reflexões E
Necessidades. Captação E Manejo De Água De Chuva Para Sustentabilidade De Áreas Rurais E
Urbanas – Tecnologias e Construção Da Cidadania Teresina, PI, De 11 A 14 De Julho De 2005.
AZAPAGIC, A.; PERDAN, S. Indicators of sustainable development for industry: A general
framework. 2000.Trans IChemE, Vol. 78, No.8, pp. 243-261.
AZAPAGIC, A. Systems approach to corporate sustainability: A general management
framework. Trans IChemE, Vol. 81, No.8, pp. 303-316, 2003.
BURGER, B.; KIEFER, K.; KOST, C.; NOLD, S.; PHILIPPS, S.; PREU, R. Photovoltaics
Report. Freiburg: Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems; 2016.
BRASIL.- Ministério do Meio Ambiente. Programa Nacional de Educação Ambiental.
Sistema Brasileiro sobre Educação Ambiental e Práticas Sustentáveis. Brasília: 2002.
Disponível em://www.mma.gov.br/port/sdi/ea/index.cfm> Acesso em 7 Mai. 2016.
________. Ministério do Meio Ambiente. Recursos-hidricos/aguas-subterrâneas/ciclo-
hidrológico. Brasília: 2002. Disponível em http://www.mma.gov.br/agua/recursos-
hidricos/aguas-subterraneas/ciclo-hidrologico Acesso em: 18 de jun. 2017.
BRÜGGEMEIER, F. J. Sol, agua, vento: O desenvolvimento da transição energética na
Alemanha. FUNDAÇÃO FRIEDRICH EBERT, 2017.
CHANG,, NI-BIN; LU, JIA-WEI; TING FONG MAY CHUI, NICHOLASHARTSHORN.
Global policy analysis of low impact development for stormwater management in urban
regions. Land Use Policy Volume 70, January 2018, Pages 368-383.
CASA & CONSTRUÇÃO. Consulta geral a homepage. Disponível
em:<http://www.cec.com.br/>. Acesso em: 18 de Jun. 2017.
CANADIAN SOLAR. Disponivel em: https://www.canadiansolar.com/solar-panels.html.
Acesso em: 13 de Sept. 2018.
CHUNG, D.; DAVIDSON, C.; FU, R.; ARDANI, K.; MARGOLIS, R. U.S. Photovoltaic Prices
and Cost Breakdowns: Q1 2015 Benchmarks for Residential, Commercial, and Utility-Scale
Systems. Denver: National Renewable Energy Laboratory; 2015. Technical Report, NREL/TP-
6A20-64746.
CILENTO, F. C. Soluções para o aproveitamento de agua pluvial em edificações existentes
por meio do desenvolvimento de reservatórios de descarte e armazenamento. Dissertação
(Mestrado). Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. São Paulo,2009.
COHIM, E; KIPERSTOK, A; GARCIA, A. P. Captação de água de chuva no meio urbano para
usos não potáveis. In: 6º SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CAPTAÇÃO E MANEJO DE
ÁGUA DE CHUVA, Belo Horizonte, MG, 2007.
COHIM, E.; GARCIA, A. P.; KIPERSTOK, A. Captação e aproveitamento de água de chuva:
dimensionamento de reservatórios. In: IX SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CAPTAÇÃO E
MANEJO DE ÁGUA DE CHUVA, Feira de Santana, BA, 2014.
CREDER, H. Instalações hidráulicas e sanitárias. - 5. ed. - Livros Técnicos e Científicos
Editora, 1995.
CWE. International Conference on Water and the Environment:Development Issues for the
21 st. 1992. Century United Nations, Dublin, Irlanda.
DE PAULA, H. M. Sistema de aproveitamento de água de chuva na cidade de Goiânia:
avaliação da qualidade da água em função do tempo de detenção no reservatório. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Civil) – Escola de Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás,
Goiás, 2005.
DESIMONE, L. D.; POPOFF, F. Eco-efficiency: The business link to sustainable development,
1998. MIT Press, Cambridge, MA, USA.
DI BERNARDO, Luiz; DANTAS, A. B. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. - 2. ed.
- São Carlos: Rima, 2005.
DOS SANTOS, T.R., PALHETA, P.I.G. Sistema de captação de águas pluviais, PCCT
apresentado no IFAM- CMDI, Manaus-AM, 2017.
61
DUARTE, K. A. C.; FARIA, A. S. D.; CORRÊA, M. S.; OLVEIRA, D. C.; TEIXEIRA, L. C.
G. M. Comparação dos dispositivos de autolimpeza em uma unidade experimental de captação
de água da chuva na Universidade Federal do Pará – Belém/PA. In: 10º SIMPÓSIO
BRASILEIRO DE CAPTAÇÃO E MANEJO DE ÁGUA DE CHUVA, Belém - PA – Brasil,
2016.
EVERGREEN GROUP. (2008). What is a sustainable business. 10.10.2008, Available from
http://ww w.theevergreengroup.com/sustainable-business.htm.
ECOCASA.CO.BR.https://www.google.com.br/search?q=ecocasa&oq=ecocasa&aqs=chrome..6
9i57j69i60l2j69i59j0l2.5415j1j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8>. Acesso em: 18 de jun. 2017.
FASOLA, G. B.; GUISI, E.; MARINOSKI, A. K.; BORINELLI, J. B. Potencial de economia
de água em duas escolas em Florianópolis, SC. Ambiente Construído, Florianópolis, v. 11, n.
4, p.65-78, out. 2011.
FEDRIZZI, M. C.; SAUER, I. L. Bombeamento solar fotovoltaico, Histórico, Características e
Projetos. São Paulo. 2015.
FEDRIZZI, M. C..; BRITO, A. U.; MELENDEZ, T. A.; ZILLES, R. Condicionamento de
Potência e Motobombas Nacionais em Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento. São Paulo.
Revista Brasileira de Energia Solar, ano2, volume II, número 2, Dezembro de 2011, p. 129-137.
FISCH, G.; MARENGO, J. A; NOBRE, C. A. Clima da Amazônia. Centro de previsão de
Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE). 1990.
GIFFORD J. Australia Leads World in Residential Solar Penetration Melbourne: PV
Magazine; 2015. Available from: http://www.pv-magazine.com/news/details/beitrag/ australia-
leads-world-in-residential-solar-penetration_100021291/#axzz4DWCPU1hx [Accessed
03.07.2016].
GUEDES, R.; LOPES, F.; AMANAJÁS. J.; BRAGA, C. Análise em Componentes Principais
da Precipitação Pluvial no Estado do Piauí e Agrupamento pelo Método de Ward. Revista
de Geografia (Recife), América do Norte, 27 10 2010.
GIL, A. C. Como elaborar projetos de pesquisa. – 7. ed. - São Paulo: Atlas, 2011.
GOPAL, C., MOHANRAJ, M., CHANDRAMOHAN, P., CHANDRASEKAR, P. Renewable
energy source water pumping systems – A literature review, Renewable and Sustainable
Energy Reviews, v.25, p. 351-370, Sept. 2013.
GONÇALVES, R. F. (org.) Uso racional da água em edificações. Rio de Janeiro: ABES. 2006.
GNADLINGER, J. Água de Chuva no Manejo Integrado dos Recursos Hídricos em Localidades
Semiáridas: Aspectos Históricos, Biofísicos, Técnicos, Econômicos e Sociopolíticos. In: 8º
Simpósio de Captação e Manejo de Água de Chuva, Campina Grande. Anais. Campina
Grande- PB, 2012.
GRASSI, M. T. As Águas do Planeta Terra. Caderno Temático Química Nova na Escola.
2001. V1: 30-40. Disponívelem:http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/aguas.pdf. Acesso
em: 01 Ago. 2017.
IMPERIO CALHAS. <http://www.imperiocampinas.com.br/nossos-servicos/calhas-rufos-e-
condutores/>>. Acesso em 03 de ago. 2017.
INMET. Disponível em: <https://www.google.com.br>. Acesso em: 03 de ago. 2017.
IRENA SECRETARIAT. Renewable Energy Technologies: Cost Analysis Series – Solar
Photovoltaics. Bonn: International Renewable Energy Agency (IRENA); 2012.
KHEYIRNDISH, At.; MMOHSENI, K. M.; TAGUIPOUR, F. Development of a method for
the characterization and operation of UV-LED for water treatment. Water Research 122
(2017) 570 a 579.
KOUSKY, V.E.; KAGANO, M.T. A climatological study of the tropospheric circulation over
the Amazon region. Acta Amazônica, 11(4): 743 - 758, 1981.
LIMA, J. C. A. L. Avaliação do desempenho de dispositivo de desvio das primeiras águas de
chuva utilizado em cisternas no semiárido pernambucano. – Recife. 2012. MACINTYRE,
A.J. Manual de instalações hidráulicas e sanitárias. Ed. Guanabara, 1990.
MARTINS. S. Energia Solar Fotovoltaica - Economia e Sustentabilidade. 24 de julho de
2014 em Arquitetura e Design.< http://www.sheilamartis.arq.br/post/energia-solar-fotovoltaica-
economia-e-sustentabilidade>. Acesso em: 03 de ago. 2017.
MANAHAN, S.E. Environmental Science and Technology. New York: Lewis Publishers,
1997.
MARCONI, M. A.; LAKATOS, E. M. Fundamentos de metodologia científica. São Paulo:
Atlas 2010.
MASSON, G.; BRUNISHOLZ, M. A. Snapshot of Global PV (1992-2015). Paris: IEA-PVS,
2016. ISBN 978-3-906042-42-8.
MÁRIO, F. L. Q.; LÚCIA, H. R. M.; SÉRGIO, C.; NADJA, N. M. B.; GILVAN, S. O. Centro
de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos- CLIMATOLOGIA DE PRECIPITAÇÃO E
TEMPERATURA - CPTEC/INPE. 2012.
MARKARD, J.; RAVEN, R.; TRUFFER, B. Sustainability transitions: an emerging field of
research and its prospects. Research Policy.v.41,p. 955–967.2012.
MATTOS, A. N.; EING, C.; LENON, S. D.; FRASSON, K. C.; DUARTE, G. W.; ECKERT, C.
L. Aproveitamento de Água Pluvial para Fins Não Potáveis: Estudo de Caso na Jardinagem.
Revista Ciência e Cidadania. V.1. n 1.2015.
MAY, S. Estudo da viabilidade do aproveitamento de água pluvial para consumo não
potável em edificações. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção Civil) – Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004.
MEU SUCESSO. COM. < https://www.google.com.br> Acesso em: 03 de ago. 2017.
MONK, SIMON. 30 projetos com Arduino, 2, ed., São Paulo: Bookman editora ltda, 2014.,
ISBN 0071817727/97800717721.
NEOSOLAR. https://www.neosolar.com.br/loja/kit-bombeamento-solar-anauger-r100-ate-8-
600-l-dia-190wp.html. Acesso em: 28 de jun. 2017, 23:37.
OLIVEIRA, T. D.; CHRISTMANN, S. S.; PIEREZAN, J. B. Aproveitamento, Captação e
(Re) Uso das Águas Pluviais na Arquitetura, Revista Gestão e Desenvolvimento em Contexto-
GEDECON– IV Fórum de sustentabilidade – Curso de Arquitetura e Urbanismo da UNICRUZ,
2014. Edição Especial.
PALLA, A.; GNECCO, I.; LANZA, L. G. Non-dimensional design parameters and
performance assessment of rainwater harvesting systems. Journal of Hydrology, 401, p 65-
76. 2011.
63
PROGRAMA DE PESQUISA EM SANEAMENTO BÁSICO - PROSAB. Consulta geral a
homepage. Disponível em: <http://www.finep.gov.br/Prosab/5_consumo_ipt.htm>. Acesso em:
17 de Jun. 2017.
RAUCHER, R; WARNER, J. I. Guidelines for Implementing Seawater and Brackish Water
Desalination Facilities, 2010, Water Research Foundation and Arsenic Water Technology.
REIS e SILVA, D. F. Aproveitamento da Água de Chuva Através de Um Sistema de Coleta
com Cobertura Verde: Avaliação da Qualidade da Água Drenada e Potencial de Economia de
Água Potável. – Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, 2014.
REN21. Renewables 2016: Global Status Report. Paris: REN21; 2016. ISBN 978-3-9818107-0-
7.
SALATI, E.; MARQUES, J. Climatology of the Amazon region. In The Amazon -
Limnology and landscape ecology of a mighty tropical river and its basin. Sioli, H. (ed.). Dr.
W. Junk Publishers, 763 p. 1984.
SALAMA, FÁBIO. Gestão da água. Vol. 03. Cuiabá: SEBRAE, 2012.
SCHÄFER, A.; BROECKMANN, R. Renewable energy powered membrane technology:
Development and characterization of a photovoltaic hybrid membrane system. Environmental
Science & Technology, 2006. 41(3): p. 998–1003.
SOUZA, A. B.; ANDRADE NETO, C.O.; MAIA, A. G. Análise crítica de métodos de
dimensionamento de cisternas In: X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CAPTAÇÃO E
MANEJO DE ÁGUA DE CHUVA, Belém, PA, 2016.
DOS SANTOS, T. S. R.Thayline Soraia Rodrigues Dos Santos
TERÊNCIO, D. P. S.;, SANCHES FERNANDES, L. F.; CORTES, R. M. V.; MOURA, J. P.;
PACHECO, F. A. L. Rainwater harvesting in catchments for agro-forestry uses: A study
focused on the balance between sustainability values and storage capacity. Science of The Total
Environment. Volumes 613–614, 1 February 2018, Pages 1079-1092.
TOMAZ, P. Água de chuva: aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não
potáveis. 2. ed. São Paulo: Navegar, 2005.
UM HUMAN RIGHTS COUNCIL. Joint Rainwater Harvesting Statement, Word Water Day,
22th of March, 2011.
VILLALVA, M. G. Energia solar fotovoltaica. São Paulo: Ed. Saraiva , 2015.
VILELA, O. C. Caracterização, simulação e dimensionamento de sistemas fotovoltaicos de
abastecimento de água. Tese (Doutorado) - Departamento de Energia Nuclear da Universidade
Federal de Pernambuco, Recife, 2002.
VICTORINO, C. J. A. Planeta água morrendo de sede: uma visão analítica na metodologia do
uso e abuso dos recursos hídricos – Porto Alegre : EDIPUCRS, 2007. 231 p. ISBN 978-85-7430-
661-2.
VÖRÖSMARTY, C. J.; MCINTYRE, P. B.; GESSNER, M. O.; DUDGEON, D. A.;
PRUSEVICH, P.; Green, S.; Glidden, S. E.; Bunn, C. A.; Sullivan, C.; Reidy Liermann, P. M.
Davies. Global threats to human water security and river biodiversity. Nature, 2010.
467(7315): p. 555–561.
WATERFALL. P. H., Harvesting Rainwater for Landscape Use.
<https://extension.arizona.edu/pubs/az1344.pdf>. Acesso em: 03 de ago. 2017.
WELFORD, R. (2000). Corporate environmental management 3: Toward sustainable
development, Earth scan Publications Lt, London, UK.
WORLD BUSINESS COUNCIL FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT (WBCSD).
(2000).Sustainability report. 10.08.2008, Available from
http://www.sustreport.org/background/definitions.html.
YIN, R. K. Estudo de caso, planejamento e métodos. – 4. ed. - Bookman, Porto Alegre, 2001.
65
APÊNDICE
APÊNDICE A:Design da pesquisa
Fonte: Autor, (2017)
67
ANEXOS
ANEXO A: Os 17 Objetivos de desenvolvimento sustentável da ONU
Compromisso é erradicar a pobreza extrema até 2030 e promover agricultura
sustentável.
Líderes mundiais aprovaram sexta-feira, 25 de setembro de 2015, em Assembleia da
ONU sobre promoção da saúde e da educação e do combate às alterações climáticas.
Objetivo 1: Acabar com a pobreza em todas as suas formas, em todos os lugares.
Países se comprometem até 2030 a erradicarem a pobreza extrema, medida como pessoas
vivendo com menos de US$ 1,25 por dia, e implementar medidas e sistemas de proteção
social adequados, para todos, incluindo pisos, e atingir a cobertura substancial dos pobres
e vulneráveis.
Objetivo 2 - Acabar com a fome, alcançar a segurança alimentar e melhoria da
nutrição e promover a agricultura sustentável. O compromisso visa também, entre outras
metas, até 2030 acabar com todas as formas de desnutrição e dobrar a produtividade
agrícola e a renda dos pequenos produtores de alimentos, particularmente das mulheres,
povos indígenas, agricultores familiares, pastores e pescadores.
Objetivo 3 - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em
todas as idades. O objetivo inclui também as metas de, até 2030, reduzir a taxa de
mortalidade materna global para menos de 70 mortes por 100.000 nascidos vivos; reduzir
a mortalidade neonatal para pelo menos 12 por 1.000 nascidos vivos e a mortalidade de
crianças menores de 5 anos para pelo menos 25 por 1.000 nascidos vivos; acabar com as
epidemias de Aids, tuberculose, malária e doenças tropicais negligenciadas, e combater a
hepatite e outras doenças transmissíveis.
Objetivo 4 - Assegurar a educação inclusiva e equitativa de qualidade, e promover
oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos. O objetivo também inclui,
entre outras metas, até 2030 garantir que todas as crianças completem o ensino primário e
secundário livre, equitativo e de qualidade; e assegurar a igualdade de acesso para todos
os homens e mulheres à educação técnica, profissional e superior de qualidade.
Objetivo 5 - Alcançar a igualdade de gênero e empoderar todas as mulheres e
meninas. As metas internas incluem acabar com todas as formas de discriminação contra
todas as mulheres e meninas em toda parte; eliminar todas as formas de violência contra
todas as mulheres e meninas nas esferas públicas e privadas, incluindo o tráfico e
69
exploração sexual e de outros tipos; e eliminar todas as práticas nocivas, como os
casamentos prematuros, forçados e de crianças e mutilações genitais femininas.
Objetivo 6 - Assegurar a disponibilidade e gestão sustentável da água e saneamento
para todos. Entre as metas, estão: até 2030 alcançar o acesso universal e equitativo à água
potável, segura e acessível para todos; alcançar o acesso a saneamento e higiene
adequados e equitativos para todos; e aumentar substancialmente a eficiência do uso da
água em todos os setores e assegurar retiradas sustentáveis e o abastecimento de água doce
para enfrentar a escassez de água, e reduzir substancialmente o número de pessoas que
sofrem com a escassez de água.
Objetivo 7 - Assegurar o acesso confiável, sustentável, moderno e a preço acessível
à energia, para todos. As metas, incluem, aumentar substancialmente a participação de
energias renováveis na matriz energética global, até 2030; dobrar a taxa global de
melhoria da eficiência energética; e reforçar a cooperação internacional para facilitar o
acesso a pesquisa e tecnologias de energia limpa, incluindo energias renováveis, eficiência
energética e tecnologias de combustíveis fósseis avançadas e mais limpas.
Objetivo 8 - Promover o crescimento econômico sustentado, inclusivo e sustentável,
emprego pleno e produtivo, e trabalho decente para todos. Entre as metas, estão: sustentar
o crescimento econômico per capita, de acordo com as circunstâncias nacionais e, em
particular, pelo menos um crescimento anual de 7% do PIB nos países menos
desenvolvidos; e atingir níveis mais elevados de produtividade das economias, por meio
da diversificação, modernização tecnológica e inovação, inclusive por meio de um foco
em setores de alto valor agregado e intensivos em mão-de-obra.
Objetivo 9 - Construir infraestruturas resistentes, promover a industrialização
inclusiva e sustentável e fomentar a inovação. Entre as metas, estão: desenvolver
infraestrutura de qualidade, confiável, sustentável e resiliente, incluindo infraestrutura
regional e transfronteiriça, para apoiar o desenvolvimento econômico e o bem-estar
humano, com foco no acesso equitativo e a preços acessíveis para todos; e promover a
industrialização inclusiva e sustentável e, até 2030, aumentar significativamente a
participação da indústria no setor de emprego e no PIB, de acordo com as circunstâncias
nacionais, e dobrar sua participação nos países menos desenvolvidos.
Objetivo 10 - Reduzir a desigualdade entre os países e dentro deles. Até 2030,
progressivamente alcançar e sustentar o crescimento da renda dos 40% da população mais
pobre a uma taxa maior que a média nacional; e empoderar e promover a inclusão social,
econômica e política de todos, independentemente da idade, gênero, deficiência, raça,
etnia, origem, religião, condição econômica ou outra.
Objetivo 11 - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros,
resilientes e sustentáveis. Entre as metas, estão: até 2030, garantir o acesso de todos a
habitação segura, adequada e a preço acessível, e aos serviços básicos e urbanizar as
favelas; proporcionar o acesso a sistemas de transporte seguros, acessíveis, sustentáveis e
a preço acessível para todos, melhorando a segurança rodoviária por meio da expansão
dos transportes públicos, com especial atenção para as necessidades das pessoas em
situação de vulnerabilidade.
Objetivo 12 - Assegurar padrões de produção e consumo sustentáveis,
implementando o Plano Decenal de Programas Sobre Produção e Consumo Sustentáveis;
até 2030 alcançar gestão sustentável e uso eficiente dos recursos naturais; reduzir pela
metade o desperdício de alimentos per capita mundial, em nível de varejo e do
consumidor, e reduzir as perdas de alimentos ao longo das cadeias de produção e
abastecimento, incluindo as perdas pós-colheita.
Objetivo 13 - Tomar medidas urgentes para combater a mudança do clima e seus
impactos; reforçar a resiliência e a capacidade de adaptação a riscos relacionados ao clima
e às catástrofes naturais em todos os países; integrar medidas da mudança do clima nas
políticas, estratégias e planejamentos nacionais; e implementar o compromisso assumido
pelos países desenvolvidos para a meta de mobilizar US$ 100 bilhões por ano a partir de
2020, para atender às necessidades dos países em desenvolvimento.
Objetivo 14 - Conservação e uso sustentável dos oceanos, mares e dos recursos
marinhos, para o desenvolvimento sustentável. Entre as metas, estão: até 2025 prevenir e
reduzir significativamente a poluição marinha de todos os tipos, especialmente a advinda
de atividades terrestres, incluindo detritos marinhos e a poluição por nutrientes; até
2020 gerir de forma sustentável e proteger os ecossistemas marinhos e costeiros para
evitar impactos adversos significativos; minimizar e enfrentar os impactos da acidificação
dos oceanos, inclusive por meio do reforço da cooperação científica em todos os níveis.
Objetivo 15 - Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas
terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e
reverter a degradação da terra, e estancar a perda de biodiversidade. As metas
incluem promover a implementação da gestão sustentável de todos os tipos de florestas,
deter o desmatamento, restaurar florestas degradadas e aumentar substancialmente o
florestamento e o reflorestamento.
71
Objetivo 16 - Promover sociedades pacíficas e inclusivas para o desenvolvimento
sustentável, proporcionar o acesso à justiça para todos e construir instituições eficazes,
responsáveis e inclusivas em todos os níveis; reduzir significativamente todas as formas
de violência e as taxas de mortalidade relacionada, em todos os lugares; acabar com
abuso, exploração, tráfico e todas as formas de violência e tortura contra crianças.
Objetivo 17 - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global
para o desenvolvimento sustentável, por meio de ações em várias frentes: finanças,
tecnologia, capacitação, comércio, resolvendo questões sistêmicas, promovendo parcerias
multissetoriais e adotando o uso de dados, monitoramento e prestação de contas.
ANEXO B: Planta de drenagem do Campus Manaus Distrito Industrial.
Fonte: Adaptado do projeto de drenagem do CMD.
73
ANEXO C: Código usado pelo software do projeto
ANEXO C –Código Usado Pelo Software Do Projeto
//TEMPESTADE NO COPO #1
//Autor: Thayline Soraia Rodrigues Dos Santos
// S1 = rele_porta1.
// S2 = rele_porta2.
// S3 = rele_porta3.
// B = rele_porta4.
int sensorchuva_do = 12; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 12 PARA A ENTRADA "DO" DO
SENSOR DE CHUVA.
int sensorchuva_ao = A0; //DEFINIR A ENTRADA ANALOGICA A0 PARA ENTRADA "AO"
SENSOR DE CHUVA.
int rele_porta1 = 2; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 2 PARA SAIDA DO RELÉ 1.
int rele_porta2 = 3; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 3 PARA SAIDA DO RELÉ 2.
int rele_porta3 = 4; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 4 PARA SAIDA DO RELÉ 3.
int rele_porta4 = 5; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 5 PARA SAIDA DO RELÉ 4.
int sensorboia1 = 8; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 8 PARA O SENSOR BOIA.
int sensorboia2 = 9; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 9 PARA O SENSOR BOIA.
int sensorboia3 = 10; //DEFINIR A ENTRADA DIGITAL 10 PARA O SENSOR BOIA.
int aux = 0; //VARIAVEL PARA AUXILIAR NAS CONDIÇÕES.
int caso = 0; //VARIAVEL PARA A FUNÇÃO SWITCH.
void setup (){ //DEFININDO COMEÇO DO PROGRAMA
pinMode (sensorchuva_do, INPUT); // DEFINIDO "sensorchuva_do" COMO ENTRADA.
pinMode (sensorchuva_ao, INPUT); // DEFINIDO "sensorchuva_ao" COMO ENTRADA.
pinMode(rele_porta1, OUTPUT); //DEFINDO "rele_porta1" COMO SAIDA.
pinMode(rele_porta2, OUTPUT); //DEFINDO "rele_porta2" COMO SAIDA.
pinMode(rele_porta3, OUTPUT); //DEFINDO "rele_porta3" COMO SAIDA.
pinMode(rele_porta4, OUTPUT); //DEFINDO "rele_porta4" COMO SAIDA.
pinMode(sensorboia1, INPUT); //DEFINDO "sensorboia1" COMO ENTRADA.
digitalWrite(sensorboia1, LOW);
pinMode(sensorboia2, INPUT); //DEFINDO "sensorboia2" COMO ENTRADA.
digitalWrite(sensorboia2, LOW);
pinMode(sensorboia3, INPUT); //DEFINDO "sensorboia3" COMO ENTRADA.
digitalWrite(sensorboia3, LOW);
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
int valor_do_sensor_do = digitalRead(sensorchuva_do); //GUARDANDO VALOR LIDO PELO
SENSOR DE CHUVA, PINO DIGITAL "DO".
int valor_do_sensor_ao = analogRead(sensorchuva_ao); //GUARDANDO VALOR LIDO PELO
SENSOR DE CHUVA, PINO ANALOGICO "A0".
int valor_sensorboia1 = digitalRead(sensorboia1); //GUARDANDO VALOR LIDO PELO SENSOR
BOIA.
int valor_sensorboia2 = digitalRead(sensorboia2); //GUARDANDO VALOR LIDO PELO SENSOR
BOIA.
int valor_sensorboia3 = digitalRead(sensorboia3); //GUARDANDO VALOR LIDO PELO SENSOR
BOIA.
Serial.print("Valor digital : "); //PARTE INÚTIL
Serial.print(valor_do_sensor_do); //PARTE INÚTIL
Serial.print(" - Valor analogico : "); //PARTE INÚTIL
Serial.println(valor_do_sensor_ao); //PARTE INÚTIL
Serial.print(" - Valor Sensor Boia 1 : ");
Serial.println(valor_sensorboia1);
Serial.print(" - Valor Sensor Boia 2 : ");
Serial.println(valor_sensorboia2);
Serial.print(" - Valor Sensor Boia 3 : ");
Serial.println(valor_sensorboia3);
if(valor_do_sensor_ao > 900 && valor_do_sensor_ao < 1023 && aux == 1){
aux = 0;
}
if(valor_do_sensor_ao < 900 && valor_do_sensor_ao > 0 && aux == 0){
aux = 1;
delay(5000);
}
//(Caso 1)Sem Chuva, Caixa Cheia, Reserva Cheia //(Caso 4)Sem Chuva, Caixa Cheia, Reserva Vazia
//(Caso 5)Sem Chuva, Caixa Meio Cheia, Reserva Vazia //(Caso 7)Chuva, Caixa Cheia, Reserva Cheia
//(Caso 10)Chuva, Caixa Cheia, Reserva Vazia.
if((valor_do_sensor_ao > 900 && valor_do_sensor_ao < 1023 && valor_sensorboia1 == HIGH &&
valor_sensorboia2 == HIGH && valor_sensorboia3 == HIGH) || (valor_do_sensor_ao > 1000 &&
valor_do_sensor_ao < 1023 && valor_sensorboia1 == LOW && valor_sensorboia2 == HIGH &&
valor_sensorboia3 == HIGH) || (valor_do_sensor_ao > 1000 && valor_do_sensor_ao < 1023 &&
valor_sensorboia1 == LOW && valor_sensorboia2 == HIGH && valor_sensorboia3 == LOW) ||
(valor_do_sensor_ao < 1000 && valor_do_sensor_ao < 1023 && valor_sensorboia1 == HIGH &&
valor_sensorboia2 == HIGH && valor_sensorboia3 == HIGH) || (valor_do_sensor_ao < 1000 &&
valor_do_sensor_ao < 1023 && valor_sensorboia1 == LOW && valor_sensorboia2 == HIGH &&
valor_sensorboia3 == HIGH) ){
caso = 1;
}
//(Caso 2)Sem Chuva, Caixa Meio Cheia, Reserva Cheio.
else if(valor_do_sensor_ao > 900 && valor_do_sensor_ao < 1023 && valor_sensorboia1 == HIGH
&& valor_sensorboia2 == HIGH && valor_sensorboia3 == LOW){
caso = 2;
}
75
//(Caso 3)Sem Chuva, Caixa Vazia, Reserva Cheia.
else if(valor_do_sensor_ao > 900 && valor_do_sensor_ao < 1023 && valor_sensorboia1 == HIGH
&& valor_sensorboia2 == LOW && valor_sensorboia3 == LOW){
caso = 3;
}
//(Caso 6)Sem chuva, Caixa Vazia, Reserva Vazia.
else if(valor_do_sensor_ao > 900 && valor_do_sensor_ao < 1023 && valor_sensorboia1 == LOW &&
valor_sensorboia2 == LOW && valor_sensorboia3 == LOW){
caso = 4;
}
//(Caso 8)Chuva, Caixa Meio Cheia, Reserva Cheio
else if(valor_do_sensor_ao < 900 && valor_do_sensor_ao > 0 && valor_sensorboia1 == HIGH &&
valor_sensorboia2 == HIGH && valor_sensorboia3 == LOW){
caso = 5;
}
//(Caso 9)Chuva, Caixa Vazia, Reserva Cheia.
else if(valor_do_sensor_ao < 900 && valor_do_sensor_ao > 0 && valor_sensorboia1 == HIGH &&
valor_sensorboia2 == LOW && valor_sensorboia3 == LOW){
caso = 6;
}
//(Caso 11)Chuva, Caixa Meio Cheia, Reserva Vazio.
else if(valor_do_sensor_ao < 900 && valor_do_sensor_ao > 0 && valor_sensorboia1 == LOW &&
valor_sensorboia2 == HIGH && valor_sensorboia3 == LOW){
caso = 7;
}
//(Caso 12)Chuva, Caixa Vazia, Reserva Vazia.
else if(valor_do_sensor_ao < 900 && valor_do_sensor_ao > 0 && valor_sensorboia1 == LOW &&
valor_sensorboia2 == LOW && valor_sensorboia3 == LOW){
caso = 8;
}
switch(caso)
{
case 1:
digitalWrite(rele_porta1, LOW);
digitalWrite(rele_porta2, HIGH);
digitalWrite(rele_porta3, HIGH);
digitalWrite(rele_porta4, HIGH);
Serial.print(" - Caso 1 ");
break;
case 2:
digitalWrite(rele_porta1, LOW);
digitalWrite(rele_porta2, HIGH);
digitalWrite(rele_porta3, LOW);
digitalWrite(rele_porta4, HIGH);
Serial.print(" - Caso 2 ");
break;
case 3:
digitalWrite(rele_porta1, LOW);
digitalWrite(rele_porta2, HIGH);
digitalWrite(rele_porta3, LOW);
digitalWrite(rele_porta4, LOW);
Serial.print(" - Caso 3 ");
break;
case 4:
digitalWrite(rele_porta1, LOW);
digitalWrite(rele_porta2, HIGH);
digitalWrite(rele_porta3, HIGH);
digitalWrite(rele_porta4, LOW);
Serial.print(" - Caso 4 ");
break;
case 5:
digitalWrite(rele_porta1, HIGH);
digitalWrite(rele_porta2, LOW);
digitalWrite(rele_porta3, LOW);
digitalWrite(rele_porta4, HIGH);
Serial.print(" - Caso 5 ");
break;
case 6:
digitalWrite(rele_porta1, HIGH);
digitalWrite(rele_porta2, LOW);
digitalWrite(rele_porta3, LOW);
digitalWrite(rele_porta4, LOW);
Serial.print(" - Caso 6 ");
break;
case 7:
digitalWrite(rele_porta1, HIGH);
digitalWrite(rele_porta2, LOW);
digitalWrite(rele_porta3, HIGH);
digitalWrite(rele_porta4, HIGH);
Serial.print(" - Caso 7 ");
break;
case 8:
digitalWrite(rele_porta1, HIGH);
digitalWrite(rele_porta2, LOW);
digitalWrite(rele_porta3, HIGH);
digitalWrite(rele_porta4, LOW);
Serial.print(" - Caso 8");
break;
77
}
delay(777);
}