estudo da viabilidade econÔmica da reforma … da viabilidade... · venn study of the economic...

CENTRO UNIVERSITÁRIO CESMAC

CLARISSA VILELA BORGES JOANNA KARLA SÁ CALHEIROS

ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA REFORMA SUSTENTÁVEL DE UMA RESIDÊNCIA ATRAVÉS DOS

MÉTODOS PAYBACK E DIAGRAMA DE VENN

MACEIÓ-AL

2017/1




Trabalho de conclusão de curso apresentado como requisito para conclusão do curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário Cesmac, sob a orientação da professora Dra. Allani Christine Monteiro Alves da Rocha e coorientação do Engenheiro Hugo Santana Campos.

MACEIÓ-AL 2017/1




Trabalho de conclusão de curso apresentado como requisito para conclusão do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Cesmac, sob a orientação da professora Dra. Allani Christine Monteiro Alves da Rocha e coorientação do Engenheiro Hugo Santana Campos.

EM:22/05/2017

________________________________ Orientadora Allani Christine Monteiro Alves da Rocha

Doutora em Química e Biotecnologia pela Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

________________________________ Coorientador Hugo Santana Campos

Engenheiro Mecânico pela Universidade de Pernambuco (UPE)

BANCA EXAMINADORA

________________________________ Marianny Monteiro Pereira de Lira

________________________________ Renata Torres Sarmento de Castro Cavalcante

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus, por nos dar essa oportunidade, por ser

nosso porto seguro, e por sempre nos acalmar, nos dando força, que foi muito

necessário para essa reta final do curso.

Agradecemos também aos nossos pais, que sem eles nada disso seria

possível, onde sempre foram os grandes incentivadores dos nossos estudos, aos

nossos familiares, principalmente nossos irmãos e nossos avós, por todo carinho e

incentivo.

À nossa orientadora, professora Dra. Allani Rocha, pela orientação, pelos

valiosos ensinamentos e pela confiança depositada. Ao nosso coorientador,

Engenheiro Hugo Santana, pela paciência, pelos valiosos ensinamentos, e pela

grande apoio durante o desenvolvimento da pesquisa.

Aos nossos namorados Moésio e Isaac, por partilharem das nossas

angustias, pelo estímulo e compreensão demonstrados.

Aos nossos amigos, pelo companheirismo, por sempre nos apoiar e por

sempre encorajar nos momentos falhos.

E por fim, e não menos importante, nossa dupla, pela grande paciência, por

sonhar um sonho juntas.

ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA REFORMA SUSTENTÁVEL DE UMA RESIDÊNCIA ATRAVÉS DOS MÉTODOS PAYBACK E DIAGRAMA DE

VENN STUDY OF THE ECONOMIC VIABILITY OF THE SUSTAINABLE REFORM OF A

RESIDENCE THROUGH THE PAYBACK AND VENN DIAGRAM METHODS

Clarissa Vilela Borges Graduanda do curso de Engenharia Civil

[email protected]

Joanna Karla de Sá Calheiros Graduanda do curso de Engenharia Civil

[email protected]

Orientadora Allani Christine Monteiro Alves da Rocha Pós-Doutora em Química e Biotecnologia pela Universidade Federal de Alagoas

[email protected]

Coorientador Hugo Santana Campos Engenheiro Mecânico pela Universidade de Pernambuco

[email protected]

RESUMO

O presente trabalho acadêmico tem a finalidade de analisar a viabilidade econômica da integração da geração de energia solar fotovoltaica, aquecimento solar e telhados com cobertura vegetal. A principal justificativa se baseia na melhoria da eficiência dos módulos fotovoltaicos (FV) e dos coletores solares quando aplicados sobre superfícies vegetais por conta do resfriamento da região, principalmente se aplicados em cidades situadas em baixas latitudes, como as da região litorânea do litoral do Nordeste brasileiro. A análise das tecnologias disponíveis no mercado brasileiro de ambos os sistemas e a elaboração de guias orientadores de planejamento e execução foram produtos do estudo da viabilidade técnica, assim como foram explicitados os benefícios da união dos sistemas nas edificações e nos centros urbanos, já o estudo da viabilidade econômica foi feito baseado no método payback, e analisado através do diagrama de venn.

Palavras Chave: Telhado Verde. Energia Fotovoltaica. Eficiência Energética.

Sustentabilidade.

ABSTRACT

The present academic work has the purpose of analyzing the economic viability of the integration of photovoltaic solar energy generation, solar heating and roofs with vegetation cover. The main justification is based on improving the efficiency of photovoltaic (PV) modules and solar collectors when applied to plant surfaces due to the cooling of the region, especially if applied in cities located at low latitudes, such as those in the coastal region of the northeast coast Brazilian. The analysis of the technologies available in the Brazilian market of both systems and the preparation of guidelines for planning and execution were products of the study of technical feasibility, as well as the benefits of joining the systems in buildings and urban centers were explained. Of economic viability was done based on the payback method, and analyzed through the venn diagram.

Keywords: Green Roofs. Solar Photovoltaic. Energy Efficiency. Sustainability.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Posição da Terra e dos Hemisférios Durante a Rotação em Torno do Sol

...................................................................................................................................19 Figura 2 - Mapa de Média Anual de Radiação Solar.................................................20

Figura 3 - Energia Solar para Aquecimento de Água e para Geração Energia

elétrica........................................................................................................................21

Figura 4 - Camadas que compõem o módulo fotovoltaico........................................23

Figura 5 - Instalação do Kit Solar..............................................................................24

Figura 6- Corte de um sistema de distribuição na residência ..................................26

Figura 7 - Telhado verde em morro carioca..............................................................27

Figura 8 - Corte esquemático de telhado verde extensivo........................................29

Figura 9 - Sistema de Captação................................................................................30

Figura 10- Diagrama de Venn...................................................................................34

Figura 11- Planta Baixa da Residência ....................................................................37

Figura 12- Diagrama de Venn...................................................................................46

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 - Prioridade para construção verde ou sustentável...................................16

Quadro 2 – Cronograma Físico Financeiro do Telhado Verde..................................39

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de consumo diário ..................................................................35

Tabela 2 - Substituição de água potável pela utilização das águas pluviais............35

Tabela 3 - Viabilidade Financeira do Sistema de Aquecimento Solar......................42

Tabela 4 - Viabilidade Financeira do Sistema Fotovoltaico.......................................44

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 - Payback do sistema de aquecimento solar.............................................42

Gráfico 2 - Payback do sistema Fotovoltaico............................................................44

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

CASAL – Companhia de Abastecimento e Saneamento de Alagoas

FV – Fotovoltaico

IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis

KWH - Quilowatt Hora

KWP - Quilowatt Pico

NBR - Norma Brasileira

PV - Photovoltaic

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 12 1.1 Objetivos ................................................................................................ 14

1.1.1 Objetivo Geral.......................................................................................... 14 1.1.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 14 2 SUSTENTABILIDADE NA CONSTRUÇÃO CIVIL .............................................. 15 2.1 Engenharia Civil na Sustentabilidade .................................................. 15

2.1.1 Exemplos de Construção Sustentáveis ................................................... 17 2.2 Eficiência Solar ...................................................................................... 18

2.2.1 Radiação Solar ........................................................................................ 19 2.2.2 Painéis Solares........................................................................................ 21

2.2.3 Estrutura da Composição do Painel Fotovoltaico .................................... 22 2.2.4 Instalação Dos Aquecedores e dos Painéis Fotovoltaicos ...................... 23 2.3 Uso Alternativo de Água (Sistema Integrado)..................................... 24 2.4 Telhados Verdes .................................................................................... 26

2.4.1 Instalação dos Telhados Verdes ............................................................. 29

2.4.2 Vida Útil da Cobertura ............................................................................. 31 2.4.3 Manutenção ............................................................................................. 31 3 METODOLOGIA .................................................................................................. 33 3.1 Localidade .............................................................................................. 33

3.1.1 Clima Maceió ........................................................................................... 33 3.2 Métodos Utilizados ................................................................................ 34

3.2.1 Payback e Diagrama de Venn ................................................................. 34 3.2.2 Sistema Integrado ................................................................................... 35 3.3 Projeto Arquitetônico ............................................................................ 36 3.4 Orçamento de Implante ......................................................................... 38 3.5 Análise de Dados ................................................................................... 38

4 RESULTADOS E DISCURSÕES ........................................................................ 39 4.1 Orçamento Telhado Verde e Captação de Águas Pluviais ................ 39

4.2 Orçamento de Energias Renováveis ................................................... 40 4.3 Resultados e Discursões Finais ........................................................... 46 5 CONCLUSÃO ...................................................................................................... 48

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 49 ANEXO A – Orçamento Telhado Verde.................................................................. 53

ANEXO B – Orçamento do Sistema Aquecimento Solar e Sistema Fotovoltaico..............................................................................................................59

ANEXO C – Estrutura Tarifária da CASAL ............................................................. 61 APÊNDICE A – Projeto da Reforma Sustentável .................................................. 63 APÊNDICE B – Perspectiva da Reforma da Residência ...................................... 65

12

1 INTRODUÇÃO

Com desenvolvimento econômico, o aumento da população e, principalmente,

o aumento das grandes metrópoles, a aceleração na degradação dos recursos

naturais que ocasionam as grandes mudanças climáticas, foram se tornando cada

vez mais frequentes no dia a dia da população de um mundo globalizado.

A sustentabilidade tem sido um tema bastante debatido, devido aos grandes

impactos ambientais. O mundo hoje está passando por inúmeros problemas

ambientais, como, aceleração do aquecimento global, mudanças climáticas, falta de

água potável e a falta de recursos naturais. A escassez de recursos naturais é uma

preocupação que está se disseminando e fazendo com que a sociedade se torne

mais consciente que é necessário a preservação desses recursos. Logo é possível

saber que toda a contribuição, seja ela grande ou pequena, pode fazer uma enorme

diferença e consequentemente melhorar as condições de vida da população e frear

os efeitos da globalização.

Construção Sustentável é um sistema construtivo que promove alterações

conscientes no entorno, de forma a atender as necessidades de edificação e uso do

homem moderno, preservando o meio ambiente e os recursos naturais, garantindo

qualidade de vida para as gerações atuais e futuras (SIMAS, s.d).

Assim como na Engenharia, a sustentabilidade é altamente integradora,

permite conciliar diversos tipos de abordagens que visam principalmente respeito ao

meio ambiente, promovendo sempre uma eficiência dos materiais, à viabilidade

econômica, produzindo bens atraentes, com mais qualidade, duradouros do ponto

de vista do investimento. É uma preocupação cada vez maior no ramo da

construção civil, tanto pelo lado empreendedor, pois já é notório que empresas que

empregam sistemas de sustentabilidade, são bem vistas e também a certeza de que

uma vez que diminuindo os impactos ambientais das construções, futuramente

garantirá um equilíbrio ecológico nas cidades.

As casas sustentáveis são de extrema importância para a preservação do

meio ambiente e uso racional e consciente dos recursos naturais. Além de

apresentar benefícios para o meio ambiente, também trazem vantagens para os

moradores como, por exemplo, redução de custos com energia elétrica e água, além

de um ambiente residencial agradável. (VENANCIO, s. d)

13

Além das leis que regem uma cidade também deve existir preocupação nos

dias atuais com relação à sua sustentabilidade, constituindo uma alternativa

encontrada para combater os problemas urbanos, fomentando a criação de um

planejamento urbanístico mais saudável e integrado com o meio natural, pelo qual

pode-se obter a conservação de todos os ecossistemas, garantindo assim a

proteção ambiental e a adequação dos espaços abertos para o crescimento da

cidade (PIPPI, AFONSO, SANTIAGO,2003).

As construções sustentáveis são sistemas que promovem intervenções no

meio ambiente, adaptando, as necessidades de uso, e o consumo humano, com a

finalidade de não esgotar os recursos naturais. Faz o uso de soluções tecnológicas

para promover uso e a economia de recursos finitos, a redução da poluição e não

deixando de lado conforto dos usuários (SIMAS, s.d).

A construção civil tem uma grande participação na sustentabilidade. Uma

obra sustentável leva em conta o processo na qual o projeto é concebido, quem vai

usar os ambientes, quanto tempo terá sua vida útil e se, depois desse tempo todo,

ela poderá ter utilidade para outros propósitos ou não. A auto-suficiência da

edificação deve ser levada em consideração. Alguma parcela da energia, por

exemplo, pode ser produzida no própria edificação, a água pode ser reaproveitada,

fazendo com que no médio prazo se obtenha uma grande economia de energia e

água (FERNANDES, 2009).

Assim, pode-se esclarecer a todos com este projeto que certamente farão a

diferença ao longo da vida de cada cidadão, que visa desde a valorização

imobiliária, a sua baixa manutenção, onde vai ocasionar um melhor retorno do

investimento, integração com o meio ambiente e qualidade de vida aos três

princípios da sustentabilidade: ambiental, social e econômico. Portanto é de grande

importância que profissionais da área da construção civil, não só conheçam os

problemas causados, mas também conheçam e apliquem as soluções existentes. O

trabalho também propõe a conscientização do setor da construção para redução e

reciclagem dos resíduos gerados na obra.

14

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo Geral

Analisar a viabilidade econômica e sustentável da reforma de uma casa em

Maceió, utilizando princípios sustentáveis.

1.1.2 Objetivos Específicos

a) Realizar um projeto de reforma;

b) Levantar orçamentos do projeto referido;

c) Verificar a viabilidade da reforma através dos métodos de Payback e Diagrama

de Venn.

15

2 SUSTENTABILIDADE NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Com desenvolvimento econômico, o aumento da população e, principalmente,

o crescimento das grandes metrópoles, a aceleração na degradação dos recursos

naturais que ocasionam as grandes mudanças climáticas, se tornaram mais

frequentes no dia a dia da população de um mundo globalizado.

O foco do trabalho envolve uma residência região Nordeste do Brasil, na

cidade de Maceió. O clima predominante na região nordeste é o litorâneo úmido,

sofrendo a influência do Oceano Atlântico, com características climáticas que

incluem temperaturas máximas com média de 32ºC e mínimas com média de 23ºC,

altos níveis de radiação solar com ventos provindos do leste. (INMET, 2016).

2.1 Engenharia Civil na Sustentabilidade

O grande aumento da população e os avanços tecnológicos transformaram o

mundo, gerando impactos ambientais prejudiciais ao meio ambiente. A reflexão para

um mundo melhor as futuras gerações se tornou uma necessidade e fez emergir o

conceito de sustentabilidade, que vem sendo, cada vez mais, empregado para

amenizar problemas econômicos, políticos, sociais, culturais e os processos

ambientais (DADALL, 2014)

A Sustentabilidade é uma condição de um sistema que permite a sua

permanência, em certo nível, por um determinado prazo. Este conceito torna um

princípio o qual o uso dos recursos naturais para a satisfação

de necessidades humanas não pode comprometer a satisfação das necessidades

das gerações futuras, como mostra o quadro 1.

O sustentabilidade foi conceituada no ano de 1987, quando a ONU

(Organização das Nações Unidas) elaborou uma pesquisa junto à Comissão Mundial

sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, com o objetivo de entender os impactos

ambientais das atividades humanas na Terra (SEBRAE, 2012).

Dessa forma, Silva apud Boff (2012, p. 110) conceitua o desenvolvimento

sustentável como:

Um processo de transformação que ocorre de forma harmoniosa nas

dimensões espacial, social, ambiental, cultural e econômica a partir

do individual para global; estas dimensões são inter-relacionadas por

16

meio de instituições que estabelecem as regras de interações e que

também influenciam no comportamento da sociedade local.

A economia com o uso racional e cuidadosamente estudada poupa recursos

na geração, transmissão e distribuição onde se reflete, em um consumo menor de

gastos e consequentemente uma economia para os moradores (SHIMIDT, 2009).

Na parte da construção civil vem oferecendo soluções econômicas e práticas.

Ela vem se aproveitando de recursos naturais (como iluminação e ventilação),

racionalizando o uso de energia e utilizando sistemas para reduzir o consumo de

água (MATOS, 2008).

Quadro 1 - Prioridade para construção verde ou sustentável.

Fonte: Adam (2006) apud Sala (2006).

PRIORIDADES PARA A CONSTRUÇÃO VERDE OU SUSTENTÁVEL

Poupar energia por meio de isolamento térmico, janelas de alto desempenho, iluminação natural, recursos renováveis de geração de energia e equipamentos de baixo consumo.

Reciclar construções já existentes aproveitando a sua infraestrutura, em vez de ocupar novos

espaços.

Pensar em termos de comunidade. Considerar o transporte público, facilitar o trânsito de

pedestres e de bicicletas.

Diminuir o consumo de material. Otimizar o projeto para aproveitar espaços reduzidos e utilizar

materiais com mais eficiência. Diminuir o desperdício também reduz o custo.

Preservar ou restaurar o ecossistema e a biodiversidade. Nas áreas ecologicamente

danificadas, procurar reintroduzir as espécies nativas. Proteger as árvores e a camada

superior do solo durante a obra.

Escolher materiais de baixo impacto. Alguns materiais, como os que destroem a camada de

ozônio, continuam poluindo durante o seu uso, enquanto outros têm um forte impacto

ambiental na hora do descarte.

Projetar com durabilidade e adaptabilidade. Quanto mais tempo uma construção dura, maior o

período durante o qual seu impacto ambiental pode ser amortizado. Projetar uma edificação

adaptável, principalmente se ela tiver propósitos comerciais.

Poupar água. Instalar tubulações e equipamentos de baixo consumo. Coletar e utilizar a água

da chuva. Separar a água de pias e chuveiros e reutilizar na irrigação de jardins.

Criar um ambiente interno seguro e confortável, garantindo a saúde dos seus ocupantes.

Permitir que a luz do dia penetre no maior número possível de ambientes, providenciar

ventilação contínua.

Minimizar o desperdício da construção e demolição. A separação e a reciclagem compensam

economicamente

Minimizar o impacto ambiental do seu negócio. Utilizar papel reciclável, usar o projeto para

educar clientes, colegas, prestadores de serviço e o público em geral sobre o impacto

ambiental das edificações e como diminuí-lo.

17

Todos os conceitos são importantes, e de certa forma se complementam,

permitem uma compreensão do que vem a ser a sustentabilidade através de uma

aproximação ao tema da Construção Civil.

2.1.1 Exemplos de Construção Sustentáveis

Atualmente a construção utilizando princípios sustentáveis, um país que

apresenta grande quantidade dessas casas é a Alemanha. O governo Alemão

investe na construção dessas edificação, onde apresentam projetos de casas, que a

energia produzida é 100% solar.

No Brasil, essa pratica não é tão comum, porém o governo vem incentivando

cada vez mais, como por exemplo, no programa “minha casa minha vida”, onde as

residência já apresentam coletores solar.

A obras sustentáveis na cidades brasileiras enfrentam várias questões

desafiadoras, como a concentração de renda e a enorme desigualdade econômica e

social, o saneamento ambiental, o déficit habitacional e a situação de risco de

grandes assentamento (SANTOS, 2007).

A sustentabilidade de uma obra é avaliada pela sua capacidade de responder

aos desafios ambientais de sua sociedade, sendo ela mesma um modelo de

solução. Um bom modelo de Casa Sustentável deve usar:

a) recursos naturais para promover conforto e integração na habitação;

b) resolver os problemas e necessidades gerados pela sua implantação

(consumo de água e energia);

c) prover saúde e bem-estar aos seus ocupantes e moradores e preservar ou

melhorar o meio ambiente.

A construção da casa sustentável pode ter um custo maior, mas o retorno

financeiro virá com o tempo. O material utilizado na melhoria da edificação tem um

custo maior em relação ao utilizados em construções comuns, mas a economia com

os custos de funcionamento e manutenção da residência, garante um custo

benefício maior, diminuindo consequentemente os danos ao meio ambiente. Gasta-

se aproximadamente 30% a mais do que em uma obra comum, mas o seu retorno

chega a uma economia de aproximadamente 30% do consumo diário (LOPEZ,

CALIFICE, MAESTRI, 2012).

18

Com o uso de materiais e buscando sempre soluções tecnológicas para gerar

conforto e economia dos recursos finitos como água e energia elétrica. Esse tipo de

interação, com o bom aproveitamento das construções e uso de materiais de baixo

impacto ambiental gera o que se pode chamar de uma construção sustentável.

2.2 Eficiência Solar

O Sol é a fonte de energia e responsável pela origem da maioria das fontes

de energia renováveis, e as que mesmo não se utilizam diretamente da radiação

solar, tem sua origem neste. O aproveitamento da energia solar é inesgotável

(BIGGI, 2013).

Se tornou necessário gerar energia com o mínimo possível de impacto

ambiental, utilizando um processo mais sustentável. Uma das alternativas é a

geração de energia elétrica a partir da radiação solar (MATAVELLI, 2013).

A energia solar é uma excelente opção na busca por alternativas que não

agridam o meio ambiente, pois é uma fonte não poluente e inesgotável. No Brasil

essa forma de energia está aumentando de forma muito significante.

Para saber se a energia solar é um investimento economicamente viável, é

necessário recorrer ao uso de modelos de análise que avaliem tanto os custos do

investimento quanto os benefícios decorrentes do mesmo (BIGGI, 2013). Dentre os

métodos econômicos disponíveis, podem-se citar os mais comuns, que são: o da

taxa de retorno, o da relação custo/benefício, o do tempo de retorno e o do custo da

vida útil.

A energia solar pode fornecer basicamente três tipos de processos: térmicos,

elétricos e químicos. O primeiro deles possui processos em diferentes temperaturas,

alguns exemplos são: aquecimento de ambientes e de água (utilizando coletores

planos), evaporação, destilação, fornos solares e fornos solares parabólicos. Já o

segundo, é a transformação direta em energia elétrica como no processos

fotovoltaicos. Por fim, os processos químicos consistem na utilização da energia

solar para realizar processos químicos, como exemplos desse tipo são a fotólise

(quebra pela ação da luz solar) e a fotossíntese (MATAVELLI, 2013).

A energia elétrica é obtida da conversão direta da luz por meio do efeito

fotovoltaico. Esse efeito, é o aparecimento de uma diferença de potencial nos

extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da

19

luz O primeiro aparato fotovoltaico foi montado em 1876 e apenas em 1956, iniciou-

se a produção industrial (MATAVELLI, 2013).

2.2.1 Radiação Solar

Anualmente, a energia solar incidente sobre a superfície do planeta terra

chega a 1,5x1018 kWh/ano. Esse valor representa aproximadamente 1% de todo o

consumo energético do planeta ao longo do ano. Este fato ilustra a dimensão do sol

como fonte energética, mostrando a importância dessa fonte para geração de

energia elétrica e térmica (MIRANDA, 2014).

Em seu movimento de translação, o planeta terra descreve em relação à linha

do equador, uma trajetória elíptica inclinada em 23,5°. Essa inclinação provoca

variações na posição do sol no horizonte no mesmo horário ao longo do ano, e que

por consequência origina as diferentes estações (MIRANDA, 2014).

No Brasil, o sol nasce no Leste e se põe no Oeste, no Verão os raios solares

vão incidir diretamente sob o telhado da residência, já no inverno, eles vão incidir de

forma inclinada.

Figura 1: Posição da Terra e dos Hemisférios Durante a Rotação em Torno do Sol.

Fonte: Portal Solar, 2015.

Como pode ser observado na figura 2, o valor máximo de irradiação global -

6,5kWh/m².dia - ocorre no norte do estado da Bahia. Essa área apresenta um clima

semiárido com baixa precipitação ao longo do ano e a baixa média anual de

cobertura de nuvens. A menor radiação solar global – 4,25kWh/m².dia – ocorre em

20

Santa Catarina, caracterizado pela ocorrência de precipitação bem distribuída ao

longo do ano (MIRANDA, 2014).

No Brasil, a radiação média anual varia entre 1.200 e 2.400kWh/m².ano,

valores que são significativamente superior à maioria dos países europeus, que

giram em torno de 900 e 1.250kWh/m².ano (MIRANDA, 2014).

Figura 2: Mapa de Média Anual de Radiação Solar.

Fonte: América do Sol, 2014

21

2.2.2 Painéis Solares

A Energia Solar poderá ser aproveitada de três formas, porém as mais

utilizadas são como fonte de calor para o aquecimento de água para banho, e a

outra, para geração de energia elétrica, por meio de um efeito fotoelétrico,

demonstradas na figura 3. São elas:

a) Coletores solares térmicos: São responsáveis por transformar em calor a

energia captada do sol, captam a energia do Sol e a transformam em calor,

poupando até 70% da energia necessária para o aquecimento de água (ECYCLE,

2013).

b) Painéis solares foto voltaicos: Por meio do efeito fotovoltaico a energia do Sol

é convertida em energia elétrica. Podem ser utilizados inclusive em locais isolados,

com ou sem rede de eletricidade ou como sistemas ligados à rede. Deve-se

observar quais aparelhos eletrodomésticos serão utilizados para melhor escolha dos

painéis solares fotovoltaicos (ECYCLE, 2013).

Figura 3: Energia Solar para Aquecimento de Água e para Geração Energia

elétrica.

Fonte: Ame Agência de Arquitetura, 2014.

Um sistema fotovoltaico, conectado à rede é um gerador de eletricidade que

tem como seu combustível a energia solar. O painel fotovoltaico gera eletricidade em

corrente contínua, e o inversor de frequência converte em corrente alternada e

'injeta' na rede elétrica. Antes de 'injetar' a energia, o inversor 'lê' os valores de

voltagem e frequência da rede, para que não ocorra nenhuma 'modificação' na

energia. Toda energia gerada é aproveitada pelo consumidor, e quando o sistema

22

fotovoltaico está gerando mais potência, a energia excedente sai pela rede. (BIGGI,

2013).

Dentro do sistema fotovoltaico, existem dois sistemas, o sistema fotovoltaico

conectado à rede e o sistema fotovoltaico isolado da rede. O sistema isolado da rede

requer cálculos mais específicos sobre a quantidade de energia que é consumida na

residência e sobre a quantidade de energia necessária para que a edificação não

fique sem energia, uma vez que não está conectada à rede (GUIA, 2015).

Já o sistema conectado à rede de distribuição quando não gera energia por

meio do sistema fotovoltaico, e quando produz energia excedente, esta parcela é

devolvida à rede de distribuição, gerando um grande estimulo. (GUIA, 2015).

As conhecidas placas solares, são mais utilizadas no Brasil, e exigidas em

programas de habitação do Governo Federal.

Quanto as vantagens a energia apresenta diversas, é uma energia limpa,

requer uma mínima manutenção, não gera poluição, maior economia na conta de

energia elétrica, e mesmo em dia nublados ela gera energia.

2.2.3 Estrutura da Composição do Painel Fotovoltaico

O módulo fotovoltaico não é composto somente pelas células, tendo a sua

composição feita de diversas camadas dispostas conforme a figura 4. Essas

camadas são vidros de alta resistência, para proteger o modulo de impactos, uma

cobertura anti reflexo, que maximiza a captação da luz do sol, uma malha de contato

bem fina, responsável por fazer o contato elétrico, duas camadas de silício que

formam a junção p-n, e uma armação de metal, que é responsável pela sustentação

do aparelho (RIBEIRO, 2012).

23

Figura 4: Camadas que compõem o módulo fotovoltaico. Fonte: Portal Solar, s.d.

2.2.4 Instalação Dos Aquecedores e dos Painéis Fotovoltaicos

Depois de dimensionado todo os sistemas de acordo com a empresa

especializada, é separado o Kit de Energia solar (figura 5), que é composto por

Placa Fotovoltaicas, Coletores Solares, Boiler, Inversor Solar, Estrutura de Fixação

das placas solares, cabeamentos e conectores específicos, e também outros

materiais elétricos como disjuntores.

Vale também lembrar, que a inclinação dos painéis se dá de acordo com a

latitude do local, por exemplo, Maceió tem latitude de -9.66625, então a inclinação

no painel vai ser de 9° graus.

Para a instalação é necessário preparar o local de instalação das placas

solares, onde a equipe de instalação, sobe no telhado da residência e desenha onde

será alocado cada painel solar.

Instalar os “suportes” dos painéis solares, nos telhados cerâmicos, as telhas

são removidas nos lugares certos, onde os “suportes” são aparafusados nestes

pontos provendo a base da fixação do sistema. Já nas telhas de metais, a instalação

é mais simples e o suporte é aparafusado através da própria telha metálica

provendo segurança e também proteção contra infiltrações.

É feita a instalação dos “trilhos” onde os painéis solares serão fixados (as

estruturas de fixação são todas pré-fabricadas, normalmente em alumínio. Os trilhos

são feitos para encaixar perfeitamente nos suportes e prover um local perfeito para

prender os painéis solares.

Instalar as placas solares sobre os trilhos e conectar os cabos

24

Conectar os painéis solares no inversor solar e instalar o inversor na rede

elétrica da casa (parte final da instalação, onde quem trabalha é somente o

eletricista). Já os coletores solares, são instalados depois conectados ao cabos

solares e em seguida distribuídos pela casa nas tubulações de água.

Figura 5: Instalação do Kit Solar Fonte: Portal Solar, 2015.

A instalação é rápida e limpa, pode ser feita tranquilamente com pessoas

morando na casa. A manutenção é de baixo custo, porém indicado a limpeza das

placas uma vez a cada ano, esguichando um pouco de água ou passando um pano.

2.3 Uso Alternativo de Água (Sistema Integrado)

A água é um dos recursos naturais mais abundantes no planeta, com um

volume estimado em 1.386 milhões km³. Esse gigantesco volume está distribuído da

seguinte forma:97,5% de toda água na Terra estão nos mares e oceanos, 1,7% nas

geleiras e calotas polares,0,7% está nos aquíferos subterrâneos, menos que 0,01%

formam os rios, lagos e reservatórios e, ainda, uma porcentagem ínfima da água

está distribuída em forma de vapor na atmosfera. (FERNANDES, 2009).

Infelizmente, essa abundância de água no Planeta não pode ser utilizada para

consumo humano. Apenas 0,006% da água doce do mundo, cerca de 21.200 km3,

são de fácil acesso. Ainda, deve-se lembrar que esses valores apresentados em

porcentagens demonstram apenas uma distribuição estatística, uma vez que a água

está sempre em transformações e movimento (FERNANDES, 2009).

O Brasil é o país que apresenta maior disponibilidade de água, representando

12% dos recursos hídricos mundiais, sendo a vazão média anual dos rios em

25

território nacional estimada em 180m³/s. Se for considerar os países vizinhos, que

ingressam no Brasil transportados pelos rios como Amazonas, Paraguai e Uruguai a

média de vazão totaliza 18% (FERNANDES, 2009).

Segundo o IBAMA, no Brasil as regiões norte e centro-oeste possuem grande

abundância de água, com 89% da potencialidade das águas superficiais do país,

mas nestas regiões vivem apenas 14,5% dos brasileiros, que possuem uma

demanda hídrica de9,2% do total nacional. Enquanto isso, os restantes 11% do

potencial hídrico estão espalhados nas regiões nordeste, sul e sudeste, onde estão

localizados 85,5% da população e 90,8% (má distribuição) da demanda de água do

país (HAFNER, 2007).

A água constitui mais da metade do peso do corpo humano, porem o homem

também utiliza ela diversas atividades, e atendendo a inúmeras necessidades. A

água é um recurso essencial em todos os setores da sociedade, na vida doméstica.

Para ser utilizada no meio antrópico precisa ter uma certa qualidade a qual é

determinada por parâmetros químicos, físicos, e biológicos. Além de garantir a

qualidade correta, esses parâmetros também servem para evitar que águas de

melhor qualidade sejam utilizadas em usos menos nobres (FERNANDES, 2009).

O aproveitamento da água de chuva para abastecer algumas áreas de uma

residência gera economia e consequentemente contribui para a preservação do

recurso que já está tão escasso em boa parte do mundo, é uma ação de já adotada

por boa parte das construtoras e por cidadãos comuns na Europa, mas que,

infelizmente, ainda é rara no Brasil (FERNANDES, 2009).

A água captada e levada aos reservatórios, depois de passar por um

tratamento primário, pode ser utilizada para irrigação de jardins, descargas de

banheiros e lavações de piso, demonstrado na figura 6.

26

Figura 6:Corte de um sistema de distribuição na residência.

Fonte: Ideal Verde, 2013.

2.4 Telhados Verdes

Telhados verdes são soluções que consistem na aplicação de uma camada

vegetal sobre uma base impermeável, podendo ser uma laje impermeabilizada ou

mesmo um telhado convencional. Geralmente são instalados no telhados/coberturas

(figura 7) de fabricas, residências, escritórios e outras edificações.

O telhado verde proporciona também um ambiente muito mais fresco do que

outros telhados, mantendo o edifício protegido de temperaturas extremas,

especialmente no verão, reduzindo a temperatura em até 3°C, minimizando assim,

os gastos energéticos com o aquecimento ou com a refrigeração,

consequentemente economizando energia. Em ambientes extremamente artificiais

como o urbano, promovem o reequilíbrio ambiental, trazendo os benefícios da

vegetação para a saúde pública e a biodiversidade, quando utilizados plantas

nativas do local. Às vezes, telhados verdes contam com painéis solares que

reduzem ainda mais o consumo de energia elétrica (NASCIMENTO, 2010).

27

Ao instalar uma cobertura verde é importante fornecer às espécies vegetais

um ambiente de avanço tão próximo quanto possível do ambiente natural, onde o

fator mais importante é compensar a ausência de subsolo.

Figura 7: Telhado verde em morro carioca.

Fonte: http://ecotelhado.blog.br/ (2011).

Como um ponto negativo, os custos de implantação dos telhados verdes

inicialmente são mais caros se forem comparados às cobertas tradicionais, porém,

vem o custo benefício, pois os ganhos se mostram na manutenção e vida útil da

edificação. As vantagens proporcionadas pela presença de uma cobertura vegetal

são elencadas abaixo (FERNANDES, 2009):

a) Diminui a temperatura da edificação, consequentemente diminui o consumo

gerado pela necessidade de refrigeração ou aquecimento artificiais (que em

uma edificação, representa um dos maiores consumidores de energia) no

pavimento localizado abaixo da superfície coberta pelo telhado verde;

b) Diminuição do volume de água pluvial redirecionado para o sistema coletor

público, contribuindo para a redução dos alagamentos das cidades;

c) Diminuição das ilhas de calor¹ urbanas;

d) Aumento da durabilidade da impermeabilização das lajes pré-existentes.

28

Percebe-se, que a implantação de telhados verdes, principalmente em

centros urbanos, demonstra-se uma solução de desenvolvimento sustentável eficaz.

¹ Nome que se dá a um fenômeno climático que ocorre principalmente nas cidades com elevado grau

de urbanização. Nestas cidades, a temperatura média costuma ser mais elevada do que nas regiões

rurais próximas.

29

2.4.1 Instalação dos Telhados Verdes

Os telhados verdes (figura 8) exigem a instalação do sistema em uma

cobertura impermeabilizada, e também a estrutura da edificação onde será instalado

deve suportar o sistema dimensionado para ela. Normalmente, o ângulo de

inclinação da cobertura é baixo ou nulo - esse fator determina a forma de drenagem

ou a necessidade de barreiras para conter o fluxo de água. Após o preparo da

cobertura e a instalação das camadas do sistema, deve-se aplicar a terra e plantar

as espécies vegetais adequadas (TOMAZ, 2011).

Passo a passo para a instalação do telhado verde:

a. Uma laje de concreto com uma inclinação de mais ou menos 1,0% para escoar

bem a água da chuva por um ralo;

b. Para a impermeabilização foi aplicada nessa laje uma manta asfáltica que vira e

sobe nas bordas até 40 cm de altura. Depois, o local foi coberto com concreto;

c. Espalha (com um rodo) a argila expandida sobre a laje, criando uma camada

uniforme de mais ou menos 7 cm de espessura;

d. Estica uma manta de Bidim, sobrepondo uns 10cm um sobre o outro;

e. Em cima da manta de Bidim, é espalhada uma camada de substrato de mais ou

menos 7cm;

f. Sobre o substrato foram dispostas placas de grama esmeralda, de forma que

não encostem nas paredes, preenchendo esse espaço com argila expandida

para facilitar o escoamento e evitar a infiltração;

g. Durante as primeiras semanas a grama deve receber bastante água para a sua

melhor adaptação.

Figura 8: Corte esquemático de telhado verde extensivo. Fonte: http://www.ecoeficientes.com.br/o-que-e-e-como-fazer-um-telhado-verde/, 2016.

30

Na parte de vegetação são indicadas plantas locais, mais resistentes onde

exijam ser pouco regadas e poda, a manutenção pode ser realizada uma ou duas

vezes no ano, dependendo do tipo de vegetação.

Figura 9: Sistema de Captação.

Fonte: http://www.acquastier.com.br/captador-de-agua-da-chuva, 2016.

Os principais materiais utilizados foram calhas de PVC, os tubos também de

PVC, que servem para distribuição da água, uma caixa d’agua, menor para reservar

a água da chuva, um filtro, um reservatório inferior com capacidade maior que a

caixa d’agua superior, e uma bomba de 220 volts (de acordo com a voltagem da

cidade).

31

2.4.2 Vida Útil da Cobertura

A cobertura é o principal elemento de exposição ao processo de trocas

térmicas entre o interior e o exterior da construção. São submetidos aos efeitos do

clima, que com a radiação solar, as perdas de calor à noite e as chuvas sofrem mais

do que qualquer outra parte da edificação. Materiais usados na construção civil

armazenam radiação solar e reemitem essa radiação na forma de calor, tornando as

cidades até 17º C mais quentes (SILVA, 2011).

O acúmulo desse calor durante o dia devido às propriedades de absorção dos

materiais utilizados na construção comprometem a durabilidade e desgaste dos

mesmos reduzindo consequentemente a vida útil da edificação. A exposição ao sol

pode acelerar o envelhecimento de materiais betuminosos e a radiação solar muda a

composição química e consequente degradação das propriedades mecânicas

desses materiais. Com a aplicação de telhado verde sobre o telhado convencional, a

vida útil da cobertura é melhorada. “Os telhados verdes reduzem também os efeitos

danosos dos raios ultravioletas, extremos de temperatura e os efeitos do vento, uma

vez que nesses telhados a temperatura não passa de 25º C contra 60º C dos

telhados convencionais” e...“ tem um ciclo de vida de 2 a 3 vezes mais longo do que

as telhas utilizadas em telhados convencionais”(SILVA, 2011).

2.4.3 Manutenção

Mais difícil do que fazer um jardim, é conseguir mantê-lo. Dessa forma, o

jardim deverá ser planejado detalhando quais os tipos de planta que deverão ser

cultivados, a melhor forma de impermeabilização a ser aplicada e a devida vazão

para escoamento das águas da rega e chuva.

Os principais cuidados de manutenção são as regas e podas, que devem ser

mais frequentes de acordo com o tipo de jardim escolhido (DINIZ, 2013).

Cuidados devem ser tomados desde a escolha das plantas até às doenças

que podem contaminar o jardim (DINIZ, 2013).

O mesmo cuidado deve-se tomar com a poda. Escolher plantas com

crescimento semelhante diminui a manutenção do jardim. O controle de ervas

daninha é outra preocupação relevante. Embora cresçam espontaneamente sendo

levadas pelo vento ou por pássaros, elas tiram os nutrientes do solo e prejudicam a

32

luz do sol no jardim. Por isso, a melhor opção ainda é arrancá-las e de preferência

manualmente (DINIZ, 2013).

Insetos e pragas são comuns em jardins, mas a presença deles não significa

que devam ser mortos, em sua maioria, trazem benefícios às plantas (DINIZ, 2013).

Após o estudo na revisão bibliográfica, dá-se início a metodologia do trabalho,

de acordo com as NBR 15527/17 e NBR 12269/91, NBR 5626/98, levantamento dos

resultados obtidos com a pesquisa de campo e realizado um estudo sobre o real

benefício da reforma sustentável de uma residência.

33

3 METODOLOGIA

A metodologia empregada visando alcançar os objetivos do trabalho foi

estruturada da seguinte forma: o tema foi pesquisado através de pesquisas na

internet, trabalhos de conclusão de curso, artigos publicados e livros.

Esse estudo é dividido em três etapas citadas na breve descrição a seguir:

A primeira etapa será foi feito um projeto de reforma sustentável de uma

residência em Maceió. A segunda etapa foi levantado os orçamento, onde obteve-se

muita dificuldade, pois em Maceió, não existe empresa especializada em telhados

verdes, sistema Fotovoltaico e coletores solar, então foi constatado um Arquiteto

especializado para o levantamento do telhado verde e o sistema Fotovoltaico e

Coletor Solar, foi de uma empresa especializada em Recife. Por fim, na terceira

etapa foi feito uma a avaliação de viabilidade, através do diagrama de Venn (figura

10), e através do método de Payback, para verificar se é viável ou não a reforma da

residência.

3.1 Localidade

A residência para o estudo desse projeto é uma casa padrão para uma família

de quatro pessoas, e está localizada em Ipioca, Maceió, Alagoas. Na Rua José

Rodrigues Calazans, Loteamento Park Rio Sauaçuhy, Quadra O, Lote 11.

Apresentando uma área de terreno de 995,61 m² e área de construção de 145,04m².

Foi escolhida essa residência, pois ela tem uma área de construção não muito

grande, onde reside quatro pessoas atualmente. Ela está localizada em uma região

litorânea, próximo a uma praia, em uma ótima posição geográfica para instalação

dos sistema apresentados.

3.1.1 Clima Maceió

O clima em Maceió é tropical. Em Maceió na maioria dos meses do ano existe

uma pluviosidade significativa. Só existe uma curta época seca e não é muito eficaz.

Em Maceió a temperatura média é 24.7 °C. Tem uma pluviosidade média anual de

1726 mm (CLIMATE, 2016).

34

Novembro é o mês mais seco com 39 mm. Com uma média de 286 mm o

mês de Maio é o mês de maior precipitação. Janeiro é o mês mais quente do ano

com uma temperatura média de 25.9 °C. Com uma temperatura média de 23.1 °C,

Julho é o mês com a mais baixa temperatura ao longo do ano (CLIMATE, 2016).

3.2 Métodos Utilizados

3.2.1 Payback e Diagrama de Venn

O sistema de Payback, trata-se de uma estratégia adotada por empresas pra

calcular o tempo de retorno do investimento de um projeto.

Já o diagrama de Venn (figura 10), são círculos matemáticos, eles possuem

um papel fundamental na organização de dados obtidos em pesquisas,

principalmente nas situações em que o entrevistado opta por duas ou mais opções.

Figura 10: Diagrama de Venn. Fonte: Eco D, 2008.

35

3.2.2 Sistema Integrado

Na NBR 5626/98, consta a tabela 1, onde foi feita uma média do consumo

diário da agua e será utilizado para o cálculo do consumo de mensal dessa

residência.

TIPO DE RESIDENCIA UNIDADE CONSUMO l/dia

Residência de Luxo Per Capita 200

Residência médio valor Per Capita 15

Residência Popular Per Capita 120 a 150

Garagem P/vaga 50

Jardim P/m² 1,5

Tabela 1: Estimativa de consumo diário Fonte: NBR 5626/98.

A Tabela 2 a seguir, apresenta os parâmetros do consumo de água potável

que pode ser substituída pelo aproveitamento dessa água, para uso interno ou

externo, segundo Tomaz, 2003.

USO INTERNO PARAMETROS DE CONSUMO - m³/mês

Descarga em Bacia Sanitária 6,75

Total Interno: 6,75

USO EXTERNO PARAMETROS DE CONSUMO - m³/mês

Gramado ou Jardim 12,00

Lavagem de Carro 1,20

Mangueira de Jardim 1,00

Total Externo: 14,20

Tabela 2: Substituição de água potável pela utilização das águas pluviais. Fonte: Tomaz, 2003.

36

3.3 Projeto Arquitetônico

Para que haja qualidade no projeto sustentável é necessário a observância de

fatores, são eles:

a) Uso de placas solares e painéis fotovoltaicos;

b) Sistema de canalização e tanques d’água para reaproveitamento das águas

da chuva;

c) Sistema de telhados verdes para captação da água da chuva e seu reuso.

O projeto dessa reforma que encontra-se no Apêndice A, foi escolhido por ser

uma casa padrão mostrada na figura 11, para quatro pessoas, onde foi seguido as

normas NBR 15527/17, NBR 12269/91, apresenta uma área de 995,61 m², com

bastante espaço para a execução da reforma.

37

Figura 11- Planta Baixa da Residência

Fonte: Acervo, 2016.

38

3.4 Orçamento de Implante

O orçamento é uma das primeiras informações que o empreendedor deseja

conhecer ao estudar determinado projeto.

Foi feito um orçamento na empresa especializada HUgreen, com sede em

Recife, Pernambuco, para o sistema fotovoltaico para geração de energia elétrica, e

do sistema de aquecimento solar para uso de agua quente no banho.

Foi feito orçamentos para o telhado verde e aproveitamento da água da chuva

que utiliza o aproveitamento da água a chuva, com o Arquiteto e Urbanista

especializado, Cicero Borges, que reside em Maceió, Alagoas, no qual fez todos os

levantamentos necessários para a implantação do telhado na residência.

Cada pequeno item foi feito com uma composição planejada, respeitando

assim a cultura da empresa, sua capacidade financeira e organizacional para tornar

esse orçamento executável, toda construção se tem gastos significativos e dessa

forma foram explícitos, já que, baseado em seu valor, o empreendimento será viável

ou não, através dos métodos de Payback e Diagrama de Venn Também foi feita

uma análise de custo obtida através de estimativa de quantidades de materiais e

serviços, pesquisa de preços e aplicação de percentagens estimativas ou

coeficientes de correlação, além dos cálculos dos custos. Foi avaliado o projeto de

maneira geral, os projetos específicos de arquitetura, instalações.

3.5 Análise de Dados

Depois do projeto pronto, foi analisado junto com a empresa e arquiteto

especializados dessa reforma os valores para conferir a viabilidade da obra através

dos métodos de Payback e Diagrama de Venn, e demonstrar se é ou não viável o

investimento tanto na parte sustentável quanto na parte econômica.

39

4 RESULTADOS E DISCURSÕES

4.1 Orçamento Telhado Verde e Captação de Águas Pluviais

Na tabela A está descrito o cronograma físico e financeiro da reforma do

sistema integrado do telhado verde e captação de aguas pluviais, orçada pelo

arquiteto e Urbanista Cicero Nascimento Borges. Onde o detalhamento de cada item

está descrito no Anexo A.

Quadro 2: Cronograma Físico Financeiro do Telhado Verde. OBRA: REFORMA DO TELHADO VERDE

ÁREA DE CONSTRUÇÃO = 145,04m²

LOTEAMENTO PARK RIO SAUAÇUHY, QD. O, LT. 11, IPIOCA, MACEIÓ, ALAGOAS

ALUNAS: CLARISSA E JOANNA

ITEM SERVIÇO 30

DIAS VALOR

1 SERVIÇOS TÉCNICOS R$ 3.600,00

2 ADMINISTRAÇÃO DA OBRA R$ 13.722,81

3 LEGALIZAÇÃO DA OBRA NOS ÓRGÃOS PÚBLICOS R$ 1.000,00

4 EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA R$ 906,90

5 CANTEIRO DE OBRAS - NR 18 R$ 752,50

6 EQUIPAMENTOS (ALUGUEL) R$ 706,41

7 RESERVATÓRIO INFERIOR R$ 2.076,31

8 RESERVATÓRIO SUPERIOR R$ 506,03

9 EXTRAVASOR E LIMPEZA R$ 133,21

10 TELHADO VERDE R$ 5.377,71

11 SERVIÇOS FINAIS R$ 250,00

TOTAL GERAL R$ 29.031,88

Fonte: Arquiteto Cicero Borges, 2017.

Nota-se na tabela 1, que o total do orçamento do telhado verde custou R$:

29.031,88 e o tempo gasto para essa reforma é de 30 dias. Esse valor é o

investimento inicial para o telhado verde, sendo que a manutenção é de um valor

aproximadamente R$: 200,00 por mês, para um jardineiro fazer toda a manutenção

necessária.

Será economizado água para meios não potáveis, através da captação da

agua da chuva para torneira do jardim, onde se utiliza para a irrigação de plantas

todos os dias, e lavagem de automóveis, de piso, animais e etc., e também para a

descarga do vaso sanitário.

A população aferida foi de 4 pessoas, tendo em vista 438,7053 m² só de

jardim e dois veículos. Fazendo os cálculos abaixo, usando como referência a tabela

1:

40

População: 4 x 135 = 540 l/dia

Jardim: 438,7053 x 1,5 = 658,05795 l/dia

Lavagem do carro: 2 x 50= 100 l/dia.

Total de consumo diário = 1298,05 litros/dia;

Consumo mensal = 38.941,50 litros/mês ou 38,9415 m³/mês

A cobrança tarifária (Anexo C) da CASAL, para essa residência de 4 pessoas

levando em consideração o tamanho do terreno e quantidade de cômodos, seria de

mais ou menos 31-40m³ por dia, onde o cálculo de consumo segundo a tabela 1 deu

aproximadamente 38,95m³/mês, ou seja, o máximo valor que pode-se chegar é de

R$: 382,50, onde o gasto total no reaproveitamento através do telhado verde

segundo a tabela 2, é de 20,95 m³, assim:

20,95m³*9,82m=205,729 (R$/m³)

382,50-205,729 = 176,771 (Economia por mês)

176,771*12= 2.121,25

29.031,88/2.121,25 = 13,68 anos

O retorno do investimento seria de quase 14 anos, porém, o gasto com a

manutenção de um jardineiro por ano seria de R$ 2.400,00, maior que a economia

do telhado, então isso prova a não viabilidade econômica do telhado verde para

essa residência popular.

4.2 Orçamento de Energias Renováveis

Para calcular o dimensionamento do sistema de aquecimento solar e

fotovoltaico, adotou-se uma residência para quatro pessoas, de acordo com a

necessidade dos moradores.

Para o dimensionamento dos coletores solares considerou-se a temperatura

ambiente de 24 °C. Para chegar a temperatura esperada de 50 °C deve-se elevar 26

°C a temperatura da água.

Para calcular o dimensionamento do reservatório, foi considerado a vazão

total do chuveiro de 12 litros/minuto, adotando 1/3 desse valor de água quente e 2/3

de água fria, foi obtido uma vazão de 4 litros/minuto de água para cada chuveiro e

41

com um tempo médio de 10 minutos cada banho, tem-se uma vazão de 40 litros.

Como na residência tem quatro pessoas:

Vazão = 4 Pessoas x 40 litros

Vazão = 160 litros.

Segundo o orçamento passado pela empresa HUgreen (Anexo B), a

quantidade de coletores será de três, cada um com uma área de 1,99 m², utilizando

uma área total de 7m² com uma eficiência de 57,6%.

Para se fazer esse cálculo neste cenário será considerado um consumo de

420 kw/mês.

O Preço do kW/h que a Eletrobrás cobra em 2017 já adicionando os impostos

está mais ou menos em R$ 0,64. Multiplicando o kWh/mês pelo preço do kW da

concessionária tem-se: 420 x R$ 0,64 = R$ 268,8. O valor de R$ 268,8 é referente

ao que o consumidor pagará para a Eletrobrás durante um mês, consumindo 420

kw/mês. Onde consta o orçamento no Anexo B.

Economia anual em energia = R$ 268,8 x 12 = R$ 3225,6

Utilizando o payback, que é o tempo necessário para que se possa obter o retorno

do que se foi investido, foi analisado a viabilidade econômica do projeto. Analisando

também estudos estatísticos, segundo a Eletrobrás, a variação tarifaria da energia

nos últimos anos foi de 10,86%. A residência possui uma boa área de telhado, com

facilidade para fixação dos módulos solares, além de boa irradiação solar, livre de

sombreamentos ao longo de todo o dia. Dessa forma, em termos técnicos, o sistema

de aquecimento solar é viável, já em termos econômicos, em um curto prazo, foi

adquirido o retorno do investimento, como demonstrado no gráfico 1.

42

ANO ECONOMIA

ANUAL EM KWH TARIFA

ECONOMIA ANUAL EM R$

FLUXO DE CAIXA

2017 5040 0,64 3225,60 -1934,41

2018 5040 0,71 3575,90 1641,49

2019 5040 0,79 3964,24 5605,73

2020 5040 0,87 4394,76 10000,49

2021 5040 0,97 4872,03 14872,52

2022 5040 1,07 5401,13 20273,66

2023 5040 1,19 5987,70 26261,35

2024 5040 1,32 6637,96 32899,31

2025 5040 1,46 7358,84 40258,16

2026 5040 1,62 8158,01 48416,17 Tabela 3: Viabilidade Financeira do Sistema de Aquecimento Solar.

Fonte: HUgreen, 2017.

Gráfico 1: Payback do sistema de aquecimento solar. Fonte: HUgreen, 2017.

Os cálculos do dimensionamento e orçamento do sistema de energia solar

foram feitos pela empresa HUgreen, levando em conta os painéis da empresa

Canadian, onde apresentam uma garantia de 25 anos, na qual foi dimensionado a

-10000,00

0,00

10000,00

20000,00

30000,00

40000,00

50000,00

60000,00

2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028

R$

Ano

43

partir desse 25 anos as doze placas fotovoltaicas para geração da energia dessa

residência.

O primeiro passo, foi fazer uma média das últimas doze contas de energia

elétrica, depois coletar as informações básicas para a elaboração do projeto, como a

cidade, consumo médio do cliente na residência, e depois foi feito os cálculos para o

dimensionamento.

Segundo Raphael Pintão, o retorno do investimento ocorre no longo prazo,

Como exemplo, simulou os custos para uma residência com consumo mensal médio

de 420 kWh, em Maceió, cidade que tem boa insolação durante o ano. O sistema

completo, incluindo projeto, equipamentos (12 placas de 240 Wp ou 3,18 kWp),

regularização junto à distribuidora e instalação, sairia por volta de R$ 27.350,00,

onde consta o orçamento no Anexo B. Para verificação da viabilidade foi utilizado o

indicador econômico payback descontado. Analisando também estudos estatísticos,

a variação tarifaria da energia nos últimos anos foi de 10,86%, segundo a Eletrobrás,

e não considerando o adicional sazonal de bandeiras tarifárias. Foi levado em

consideração o cálculo de depreciação dos painéis ao longo dos anos, que é de

10% em 25 anos, segundo a garantia do fabricante, sendo demonstrado no gráfico

2.

44

ANO ECONOMIA

ANUAL (KWH) TARIFA

ECONOMIA ANUAL

FLUXO DE CAIXA

2017 5.040 0,64 3225,60 -24124,40

2018 5.020 0,71 3561,60 -20562,80

2019 5.000 0,79 3932,59 -16630,21

2020 4.980 0,87 4342,23 -12287,98

2021 4.960 0,97 4794,54 -7493,43

2022 4.940 1,07 5293,97 -2199,46

2023 4.920 1,19 5845,42 3645,96

2024 4.901 1,32 6454,31 10100,27

2025 4.881 1,46 7126,63 17226,90

2026 4.861 1,62 7868,98 25095,88

2027 4.842 1,79 8688,66 33784,54

2028 4.823 1,99 9593,72 43378,25

2029 4.803 2,21 10593,05 53971,30

2030 4.784 2,44 11696,48 65667,79

2031 4.765 2,71 12914,85 78582,64

2032 4.746 3,00 14260,14 92842,78

2033 4.727 3,33 15745,55 108588,33

2034 4.708 3,69 17385,70 125974,03

2035 4.689 4,09 19196,69 145170,72

2036 4.670 4,54 21196,32 166367,04

2037 4.652 5,03 23404,25 189771,29

2038 4.633 5,58 25842,17 215613,46

2039 4.615 6,18 28534,03 244147,50

2040 4.596 6,85 31506,30 275653,80

2041 4.578 7,60 34788,17 310441,97 Tabela 4: Viabilidade Financeira do Sistema Fotovoltaico.


Gráfico 2: Payback do sistema Fotovoltaico.


-50000,00

0,00

50000,00

100000,00

150000,00

200000,00

250000,00

300000,00

350000,00

2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045

R$

Ano

45

Nos Coletores solares pode-se observar o retorno do dinheiro a curto prazo,

em apenas quase dois anos, já no sistema fotovoltaico o retorno virá a médio prazo,

em quase 7 anos.

Apesar de serem sistemas caros, é comprovada a viabilidade pois o dinheiro

do investimento retornará.

46

4.3 Resultados e Discursões Finais

Levando em consideração todos os fatores apontados nessa pesquisa, pode-

se afirmar que os benefícios da instalação integrada dos sistemas de geração de

energia fotovoltaica com telhados verdes são somatizados, amplificando a eficiência

individual dos sistemas e refletindo positivamente para a eficiência energética da

edificação.

Primeiramente, a integração dos sistemas permite que uma mesma área seja

utilizada para, pelo menos, duas funções simultâneas. Ponto positivo, uma vez que

nos centros urbanos a demanda por espaços livres é bastante elevada.

Apesar dos custos mais elevados pela instalação de tais sistemas, com a

produção de energia aumentada e a demanda energética da edificação reduzida, o

tempo de ‘payback’ da implantação dos sistemas solares é abatido, na medida que

os valores que seriam gastos com contas de energia serão subtraídos, isso já não

acontece com o telhado verde, pois o maior ganho será o conforto térmico.

Considerando os benefícios para as cidades, as edificações com os sistemas

integrados dependem menos do setor público para a obtenção de energia elétrica,

gerando maior autonomia das edificações.

A utilização dos telhados verdes que acumulam as águas das chuvas também

contribui para a diminuição dos alagamentos causados, na medida em que resgata,

em um segundo plano, parte da permeabilidade do solo que foi ocupado pela

edificação.

A presença das áreas verdes nas coberturas também contribui para a

diminuição das ilhas de calor e proporcionam a criação de ambientes mais

agradáveis ao convívio dos usuários, podendo ter diversos usos como a geração de

áreas de cultivo urbanas, sem deixar de lado a tecnologia disponível e a relação das

novas edificações com um meio urbano mais transigente e habitável.

Assim sendo observado pelo Diagrama de Venn, (Figura 12), os telhados

verdes eles seriam ‘suportáveis’, pois ele é bom para a sociedade e também para o

meio ambiente, já os sistemas de aquecimento de água e o sistema fotovoltaico são

‘sustentáveis’, pois englobam todas as características do diagrama, são ótimos para

a sociedade, são viáveis, e são bons para o meio ambiente.

47

Figura 12: Diagrama de Venn. Fonte: Eco D, 2008.

48

5 CONCLUSÃO

Como grande responsável por parte dos problemas ambientais, a construção

civil está buscando cada vez mais soluções para minimizar efeitos danosos ao meio

ambiente.

Alguns estudos apontam a construção civil como a atividade humana que

mais impacta o meio ambiente, consumindo cerca de 75% dos insumos do planeta e

mais de 30% dos gases do efeito estufa são resultado dessa atividade (IBF,2017).

O presente estudo analisou a viabilidade econômica da integração dos

sistemas de geração de energia fotovoltaica aplicados também com telhados com

coberturas vegetais (telhados verdes). A compilação das técnicas existentes no

mercado brasileiro de ambos os sistemas, unidas à escolha correta dos vegetais

aplicados nos telhados, com a preferência por espécies nativas, adaptadas à

realidade do litoral do Nordeste brasileiro, comprovando que os dois sistemas

podem coexistir, aumentando as eficiências de cada tecnologia e contribuindo para o

aumento da eficiência energética das edificações onde estão aplicados.

Observando criteriosamente todos os pontos destacados neste estudo, o

telhado verde como sistema construtivo é uma opção eficaz para o problema

ambiental mundial.

Buscar soluções para ajudar na recuperação do meio ambiente não está

somente nas mãos das grandes construtoras e incorporadoras. Todos podem fazer

algo para contribuir com essa melhora.

Logo, a solução eficaz apresentada neste estudo, a aplicação de telhados

verdes, placas solares e placas fotovoltaicas, como forma de minimizar os impactos

ambientais, de início seja um acréscimo no custo obra, a economia de energia

gerada pós construção, a retenção e o aproveitamento das águas de chuva

prevenindo enchentes, os benefícios psicológicos e sociais entre outros, justificam o

investimento inicial, porém não é viável a reforma do telhado verde, pois seria um

investimento muito alto, para um retorno financeiro. A viabilidade das placas solares

são comprovadas, pois o retorno é logo compensado.

49

REFERÊNCIAS

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ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12269/91.Execução de instalações de sistemas de energia solar que utilizam coletores solares planos para aquecimento de água. Rio de Janeiro: 2001.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 5626/82. Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro. 1998.

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51

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RIBEIRO, U.G.V. Estudo da Viabilidade Econômica de Instalação de Fontes de Energia Renováveis Baseadas em Células Fotovoltaicas Para o Uso Residencial. Monografia(Especialização). Escola de Engenharia de São Carlos. São

Carlos, 2012.

SALA, L.G. Proposta de Habitação Sustentável para Estudantes Universitários.

Monografia (Especialização). Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. Rio Grande do Sul, 2006.

SÓ BIOLOGIA. 2008. Disponível em: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Universo/sistemasolar2.php. Acesso em: 27 ago. 2016.

SANTOS, L.L. Sustentabilidade na Construção Civil Proposta para um Conjunto Residencial Popular Sustentável. Monografia (Graduação). Escola de Engenharia

UFMG. Belo Horizonte, 2007.

52

SCHMIDT, F.T.M. Aplicação do Conceito de Sustentabilidade em uma Edificação Residencial Unifamiliar - Estudo de Caso. Monografia. (Graduação).

Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. Rio Grande do Sul, 2009.

SILVA, N.C. Telhado Verde: Sistema Construtivo de Maior Eficiência e menor Impacto Ambiental. Monografia (Especialização). Escola de Engenharia UFMG.

Minas Gerais, 2011. SIMAS, L.S.L. Construção Sustentável – Uma nova moradia para administrar os recursos naturais para a Construção de uma Casa Ecológica. Monografia

(Especialização). Fundação Visconde de Cairu. Salvador. S.d

SOLAR. 2015. Disponível em: http://www.portalsolar.com.br/como-instalar-energia-solar.html. Acesso em: 15 out. 2016. SCHMIDT, F. T. M. Aplicação do Conceito de Sustentabilidade em uma Edificação Residencial Unifamiliar – Estudo de Caso. 97 f. Monografia

(Graduação). Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. Ijuí. 2009.

TOMAZ, Plínio. Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. 4ª edição. São Paulo: Navegar Editora, 2011.

VENANCIO, H. Casa Sustentável. S.d. Disponível em: http://www.suapesquisa.com/ecologiasaude/casas_sustentaveis.htm. Acesso em: 03 ago. 2016.

53

ANEXO A – Orçamento Telhado Verde

54

PLANILHA ORÇAMENTÁRIA

OBRA: REFORMA DO TELHADO VERDE

ÁREA DE CONSTRUÇÃO = 145,04m²

LOTEAMENTO PARK RIO SAUAÇUHY, QD. O, LT. 11, IPIOCA, MACEIÓ, ALAGOAS

ALUNAS: CLARISSA E JOANNA

01 - SERVIÇOS TÉCNICOS

ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL

1.1 PROJETOS ARQUITETÔNICO vb 1,00 R$ 1.500,00

R$ 1.500,00

1.2 PROJETO HIDROSANITÁRIO vb 1,00 R$ 1.000,00

R$ 1.000,00

1.3 PROJETO ELÉTRICO vb 1,00 R$ 1.100,00

R$ 1.100,00

TOTAL DO ITEM R$ 3.600,00

02 - ADMINISTRAÇÃO DA OBRA - 01 MÊS


2.1 ARQUITETO E URBANISTA mês 1,00 R$ 5.900,00

R$ 5.900,00

2.2 PEDREIRO mês 2,00 R$ 1.905,21

R$ 3.810,42

2.3 MESTRE DE OBRAS mês 1,00 R$ 4.012,39

R$ 4.012,39


03 - LEGALIZAÇÃO DA OBRA NOS ÓRGÃOS PÚBLICOS


3.1 CREA - ART vb 1,00 R$ 250,00

R$ 250,00

3.2 PREFEITURA - ALVARÁ E HABITE-SE vb 1,00

R$ 750,00

R$ 750,00


04 - EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA


4.1 CAPACETE EM PVC un. 6,00 R$ 12,20

R$ 73,20

4.2

PROTETOR AUDITIVO TIPO PLUG DE INSERCAO COM CORDAO, ATENUACAO SUPERIOR A 15DB un.

12,00

R$ 1,83

R$ 21,96

55

4.3 LUVA DE COURO par 6,00 R$ 10,98

R$ 65,88

4.4 ÓCULOS DE SEGURANÇA un. 6,00 R$ 4,75

R$ 28,50

4.5

MASCARA DE SEGURANCA PARA SOLDA COM ESCUDO DE CELERON E CARNEIRA DE PLASTICO COM REGULAGEM un. 4,00

R$ 32,94

R$ 131,76

4.6

CINTURAO DE SEGURANCA TIPO PARAQUEDISTA, FIVELA EM ACO, AJUSTE NO SUSPENSARIO, CINTURA E PERNAS un. 4,00

R$ 58,56

R$ 234,24

4.8

BOTA DE SEGURANCA COM BIQUEIRA DE ACO E COLARINHO ACOLCHOADO par 6,00

R$ 58,56

R$ 351,36

TOTAL DO ITEM R$ 906,90

05 - CANTEIRO DE OBRAS - NR 18


5.2 PLACA DA OBRA vb. 1,00 R$ 212,50

R$ 212,50

5.3 BANHEIRO PROVISÓRIO (QUÍMICO) mês 1,00 R$ 540,00

R$ 540,00


06 - EQUIPAMENTOS (ALUGUEL)


6.1 BETONEIRA mês 1,00 R$ 321,60

R$ 321,60

6.2 MAQUITA mês 1,00 R$ 65,00

R$ 65,00

6.3 FURADEIRA ELÉTRICA mês 1,00 R$ 90,00

R$ 90,00

6.4 ANDAIME TUBULAR un. 10,00

R$ 10,50

R$ 105,00

6.5

LOCACAO DE ESCORA METALICA TELESCOPICA, COM ALTURA REGULAVEL DE *1,80* A *3,20*M, COM CAPACIDADE DE CARGA DE NO MINIMO 1000 KGF (10 KN), INCLUSO TRIPE E FORCADO mês 1,00

R$ 4,81

R$ 4,81

6.7 CONTEINER DE LIXO mês 1,00 R$ 120,00

R$ 120,00


56

07 - RESERVATÓRIO INFERIOR


7.1 CAIXA D'AGUA EM POLIETILENO 2000 LITROS, COM TAMPA un. 1,00

R$ 695,80

R$ 695,80

7.2 FILTRO COLETOR DE JARDIM REGENSAMMLER (GRS) un. 1,00

R$ 498,00

R$ 498,00

7.3 BOMBA DANCOR CP-6R 3/4CV - 127/220 VOLTS MONOFASICA un. 1,00

R$ 691,00

R$ 691,00

7.4 VÁLVULA DE PÉ E CRIVO un. 1,00 R$ 49,64

R$ 49,64

7.5 TUBO PVC, SOLDAVEL, DN 25 MM, AGUA FRIA (NBR-5648) m.

32,00

R$ 2,63

R$ 84,16

7.6 REGISTRO DE GAVETA 25 mm un. 2,00 R$ 27,28

R$ 54,56

7.7

JOELHO PVC, SOLDAVEL, 90 GRAUS, 25 MM, PARA AGUA FRIA PREDIAL un. 5,00

R$ 0,63

R$ 3,15


08 - RESERVATÓRIO SUPERIOR


8.1 FLANGES 25mm un. 2,00 R$ 9,51

R$ 19,02

8.2 BÓIA ELÉTRICA un. 1,00 R$ 39,90

R$ 39,90

8.3 TUBO PVC, SOLDAVEL, DN 25 MM, AGUA FRIA (NBR-5648) m.

30,00

R$ 2,63

R$ 78,90

8.4 REGISTRO DE GAVETA 25 mm un. 2,00 R$ 27,28

R$ 54,56

8.5

JOELHO PVC, SOLDAVEL, 90 GRAUS, 25 MM, PARA AGUA FRIA PREDIAL un. 7,00

R$ 0,63

R$ 4,41

8,4 CAIXA D'AGUA EM POLIETILENO 1000 LITROS, COM TAMPA un. 1,00

R$ 305,00

R$ 305,00

8.6

TE SOLDAVEL, PVC, 90 GRAUS, 25 MM, PARA AGUA FRIA PREDIAL (NBR 5648) un. 4,00

R$ 1,06

R$ 4,24


09 - EXTRAVASOR E LIMPEZA


9.1 REGISTRO DE GAVETA P/ EXTRAVASOR un. 1,00

R$ 27,28

R$ 27,28

57

9.2 TUBO PVC, SOLDAVEL, DN 32 MM, AGUA FRIA (NBR-5648) m 6,00

R$ 5,64

R$ 33,84

9.3 FLANGE 32mm un. 2,00 R$ 11,75

R$ 23,50

9.4 TORNEIRA DE JARDIM un. 1,00 R$ 48,59

R$ 48,59


10 - TELHADO VERDE


10.1 MANTA ASFALTICA PARA LAJE GLASS - VIAPOL m² 157,49 R$ 16,90 R$ 2.661,58

10.2 ARGILA EXPANDIDA 5kg saco 40,00 R$ 19,90 R$ 796,00

10.3 MANTA BIDIM m² 76,45 R$ 14,50 R$ 1.108,53

10.4 SUBSTRATO 40kg saco 20,00 R$ 10,00 R$ 200,00

10.5 GRAMA ESMERALDA m² 76,45 R$ 8,00 R$ 611,60


11 - SERVIÇOS FINAIS


11.1 LIMPEZA DA OBRA vb 1,00 R$ 250,00 R$ 250,00


TOTAL GERAL R$ 29.031,88

OBS.: no cálculo dos insumos já estão previstos: mão-de-obra, encargos sociais de 127,70%

e B.D.I. de 38%

Cícero Nascimento Borges Arquiteto e Urbanista

CAU n°: 106864-4 [email protected]

58

CALCULO DO B. D. I. ITEM DISCRIMINAÇÃO %

1 DESPESAS DE CONTRATO 0,4

2 ADMINISTRAÇÃO DA OBRA 8

3 CANTEIRO DE OBRAS 0,1

4 IMPOSTOS 14

5 TAXAS 0,5

6 DESPESAS FINANCEIRAS 3

7 SEGUROS 2

8 LUCRO 10

TOTAL 38

Cícero Nascimento Borges

Arquiteto e Urbanista

CAU n°: 106864-4 [email protected]

59

ANEXO B – Orçamento do Sistema Aquecimento Solar e Sistema Fotovoltaico

60

PLACAS SOLARES - SISTEMA FORÇADO

ITEM DESCRIÇÃO QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL

1.1

RESERVATORIO 400l BAIXA PRESSÃO FECHADO 1,00 R$ 2.170,00 R$ 2.170,00

1.2 COLETORES 2mx1m 3,00 R$ 686,67 R$ 2.060,01

1.3

CONTROLADOR DIFERENCIAL DE TEMPERATURA TIC17i 1,00 R$ 110,00 R$ 110,00

1.4

BOMBA EM BRONZE TEXIUS100w 1,00 R$ 820,00 R$ 820,00


Hugo Santana Campos Engenheiro Mecânico CREA n°: 1814863907

[email protected]

SISTEMA FOTOVOLTAICO 3,18 kWp

ITEM DESCRIÇÃO QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL

1.1

GERADOS SOLAR FOTOVOLTAICO (KIT SOLAR) 1,00 R$ 16.000,00 R$ 16.000,00

1.2

PROJETO, LIBERAÇÃO NA CONCESSIONARIA, MATERIAIS E INSTALAÇÃO 1,00 R$ 11.350,00 R$ 11.350,00


61

ANEXO C – Estrutura Tarifária da CASAL

63

APÊNDICE A – Projeto da Reforma Sustentável

65

APÊNDICE B – Perspectiva da Reforma da Residência

estudo da viabilidade econÔmica da reforma … da viabilidade... · venn study of the economic...

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