fonte alternativa para aproveitamento de Água...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
FONTE ALTERNATIVA PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA
PARA USO COMERCIAL EM POSTOS DE COMBUSTÍVEIS
FREDERICO FERNANDES DE SOUZA MULINA PEREIRA
2018
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FONTE ALTERNATIVA PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA
PARA USO COMERCIAL EM POSTOS DE COMBUSTÍVEIS
Frederico Fernandes de Souza Mulina Pereira
Projeto de Graduação apresentado ao curso de
Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade
Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos
necessários à obtenção do Título de Engenheiro.
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
Rio de Janeiro
SETEMBRO DE 2018.
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FONTE ALTERNATIVA PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL PARA
USO COMERCIAL EM POSTOS DE COMBUSTÍVEIS
Frederico Fernandes de Souza Mulina Pereira
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO
RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A
OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinada por:
________________________________________________
Prof.ª Elaine Garrido Vazquez, D.Sc.
________________________________________________
Prof. Eduardo Linhares Qualharini, D. Sc.
________________________________________________
Prof.ª Laís Amaral Alves, M.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
SETEMBRO de 2018
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Pereira, Frederico Fernandes de Souza Mulina
FONTE ALTERNATIVA PARA APROVEITAMENTO
DE ÁGUA DA CHUVA PARA USO COMERCIAL EM
POSTOS DE COMBUSTÍVEIS/ FREDERICO
FERNANDES DE SOUZA MULINA PEREIRA – RIO DE
JANEIRO: UFRJ/ESCOLA POLITÉCNICA, 2018.
xiv, 57 p.:il.; 29,7 cm.
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de
Engenharia Civil, 2018.
Referências Bibliográficas: p. 59-63.
1. Introdução 2. Aproveitamento de água da chuva 3.
Estudo Prático: Dimensionamento de Reservatórios de Águas
da Chuva para utilização em Postos de Combustíveis 4.
Considerações Finais
I. Vazquez, Elaine Garrido; II. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Engenharia Civil
iv
“Seja você quem for, seja qual for a posição social que você tenha na vida, a mais alta
ou a mais baixa, tenha sempre como meta muita força, muita determinação e sempre
faça tudo com muito amor e com muita fé em Deus, que um dia você chega lá. De
alguma maneira você chega lá.”
Ayrton Senna
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AGRADECIMENTOS
À Deus por todas as bênçãos, sabedoria, resiliência, segurança e saúde durante o curso
de Engenharia Civil e em toda minha vida
À minha mãe Valéria por todo apoio nos momentos difíceis que fez de tudo para torna-
los mais brandos, educação, instruções que me fizeram ser o homem que eu sou hoje.
Ao meu pai Osmar por um espelho de ser engenheiro, de como ser um profissional
capacitado, sempre em buscar da perfeição, ético. Honrar seu nome como homem e
engenheiro é o meu grande objetivo.
Ao meu irmão Osmar Filho, apesar de desentendimentos passados, é uma pessoa
sensacional, que aprendi muito e um profissional extremamente capacitado com um
foco no sucesso que deve servir de exemplo.
Às minhas avós Gracinda (in memorian) e Therezinha que sempre me regaram de amor
em todos os momentos, me deram força e sempre passaram o orgulho e confiança em
mim.
À minha namorada Camilla, a melhor mulher que eu poderia ter conhecido nessa vida.
Obrigado por toda a paciência em meus momentos difíceis, por sempre me lembrar de
minha capacidade e por estar sempre ao meu lado, me motivando, ao longo dessa
empreitada, que jamais me negou apoio, carinho e incentivo. Obrigado por aguentar
tantas crises de estresse e ansiedade. Sem você do meu lado esse trabalho e essa jornada
não seria possível.
Aos meus sogros Adilson e Sandra pelo carinho e compreensão nas noites viradas,
tardes de sábado e domingos de estudo ocupando a sala e da alegria compartilhada.
Aos meus amigos que essa Ilha icônica me fez conhecer, Antonio, Bruno, Cadu, Di
Blasi, Eduardo Macedo, Ricardo e Thallys que sempre foram especiais e fizeram com
que esse período de minha vida fosse menos penoso e o mais leve possível.
vi
Aos meus amigos de trabalho que foram tão importantes, principalmente na época das
unificadas, Agum, Davi, Herik, Pena, Pedro e Lucas, dividir o horário de monitoria,
fiscalizações, eventos juntamente com a amizade de cada um dos senhores era a válvula
de escape perfeita para um tempo de estudo e trabalho tão apertado.
À minha orientadora Elaine pela grande sabedoria, compreensão durante a graduação e
no desenvolvimento deste projeto, paciência e por acreditar em mim possibilitando
concluir mais esta etapa da minha vida acadêmica.
vii
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
FONTE ALTERNATIVA PARA APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA
PARA USO COMERCIAL EM POSTOS DE COMBUSTÍVEIS
Frederico Fernandes de Souza Mulina Pereira
Setembro / 2018
Orientador: Elaine Garrido Vazquez
Diante do cenário atual de instabilidade do planeta, recursos naturais como a
água vêm dando sinais de escassez. Com isso, têm surgido soluções alternativas que
tiram o melhor do seu consumo. Uma das possíveis alternativas é a implantação de
sistemas de aproveitamento de água de chuva. O objetivo deste trabalho é apresentar a
importância e as principais características de um sistema de aproveitamento de água de
chuva para usos não potáveis e fazer uma análise comparativa dos 6 métodos de
dimensionamento de reservatório propostos pela ABNT/NBR 15.527:2007. O método
deste trabalho consiste na proposta de implantação de um sistema de aproveitamento de
água da chuva em um posto de combustíveis na cidade de Volta Redonda para
jardinagem, lavagem de automóveis e da pista de abastecimento. O estudo prático
apresenta uma análise dos métodos recomendados pela norma. Como principal
resultado, este trabalho expõe as dificuldades para a escolha do método de
dimensionamento do reservatório e também recomenda a necessidade de revisão da
norma para uma melhor orientação para os profissionais da área.
Palavras-chave: aproveitamento de água de chuva; NBR 15.527; reservatório; postos de
combustíveis.
viii
Abstract of the Undergraduate Project submitted to the Polytechnic School / UFRJ as
part of the requirements necessary to obtain the degree of Civil Engineer.
ALTERNATIVE SOURCE FOR THE USE OF RAINWATER FOR
COMMERCIAL USE AT GAS STATION
Frederico Fernandes de Souza Mulina Pereira
September / 2018
Advisor: Elaine Garrido Vazquez
Course: Civil Engineering
Faced with the current scenario of instability of the planet, natural resources
such as water have been showing signs of scarcity. With this, alternative solutions have
emerged that make the most of their consumption. One of the possible alternatives is the
implantation of systems of utilization of rain water. The objective of this work is to
present the importance and the main characteristics of a rainwater harvesting system for
non potable uses and to make a comparative analysis of the 6 methods of reservoir
design proposed by ABNT / NBR 15.527: 2007. The method of this work consists of
the proposal to implement a rainwater harvesting system at a fuel station in the city of
Volta Redonda for gardening, car washing and the supply runway. The practical study
presents an analysis of the methods recommended by the standard. As a main result, this
paper exposes the difficulties in choosing the reservoir sizing method and also
recommends the need to revise the standard to better guide the professionals in the area.
Keywords: use of rainwater; NBR 15.527; reservoir; gas station.
ix
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 1
1.1 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................... 1
1.1.1 IMPORTÂNCIA DO TEMA ..................................................................... 1
1.1.2 CONTEXTO HISTÓRICO ........................................................................ 3
1.2 OBJETIVO ............................................................................................................. 6
1.3 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 6
1.4 METODOLOGIA ................................................................................................... 8
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO ........................................................................... 8
2. APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA ....................................................... 9
2.1 OFERTA E DEMANDA DE ÁGUA............................................................. 9
2.1.1 A CRISE HÍDRICA ........................................................................................ 9
2.1.2 OFERTA HÍDRICA ...................................................................................... 12
2.1.3 DEMANDA HÍDRICA ................................................................................. 13
2.2 FONTES ALTERNATIVAS ................................................................................ 16
2.3 REGULARIZAÇÃO DO APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA NO
BRASIL ...................................................................................................................... 18
2.4 LEGISLAÇÃO BRASILEIRA EM TORNO DO APROVEITAMENTO DE
ÁGUA DA CHUVA ................................................................................................... 19
2.5 APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA ................................................ 22
2.5.1 VIABILIDADE DA IMPLANTAÇÃO ........................................................ 22
x
2.5.2 PROJETO DE UM SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE
CHUVA .................................................................................................................. 24
2.5.1 CAPTAÇÃO – ÁREA DE COLETA ............................................................ 25
2.5.2 CONDUTORES ............................................................................................ 27
2.5.3 TRATAMENTO ............................................................................................ 28
2.5.4 ARMAZENAMENTO .................................................................................. 32
3 ESTUDO PRÁTICO: DIMENSIONAMENTO DE RESERVATÓRIOS DE
ÁGUAS DA CHUVA PARA UTILIZAÇÃO EM POSTOS DE COMBUSTÍVEIS .... 40
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO ....................................... 40
3.2 ESTIMATIVA DA DEMANDA ......................................................................... 42
3.3 LEVANTAMENTO DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS DA REGIÃO ............. 45
3.4 PROJETO DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA .................... 47
3.4.1 ÁREA DE COLETA ..................................................................................... 47
3.4.2 CONDUTORES ............................................................................................ 47
3.4.3 TRATAMENTO ............................................................................................ 48
3.4.4 ARAMAZENAMENTO - DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO
PELOS MÉTODOS DA NBR 15527 ..................................................................... 48
3.4.4.1 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO DE RIPPL ............................. 49
3.4.4.2 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO DA SIMULAÇÃO ................ 50
3.4.4.3 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO AZEVEDO NETO ................ 51
3.4.4.4 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO PRÁTICO ALEMÃO ........... 51
xi
3.4.4.5 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO PRÁTICO INGLÊS .............. 52
3.4.4.6 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO PRÁTICO AUSTRALIANO 52
3.5 ANÁLISE DE RESULTADOS ............................................................................ 53
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 57
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 59
xii
Lista de Figuras
Figura 1 - Disponibilidade hídrica no mundo ................................................................... 1
Figura 2 - Distribuição dos recursos hídricos no Brasil ................................................... 2
Figura 3 - Escassez Hídrica ............................................................................................ 10
Figura 4 - Projeção de Escassez Hídrica – até 2050 ....................................................... 10
Figura 5 - Crescimento do consumo mundial de água no último século ........................ 12
Figura 6 - Consumo de água por setores ........................................................................ 14
Figura 7 - Consumo médio per capita – Regiões............................................................ 15
Figura 8 - Consumo médio per capita – Estados ............................................................ 16
Figura 9 - Esquema do Funcionamento do Sistema de Aproveitamento de Água da
Chuva .............................................................................................................................. 25
Figura 10 - Sistema de descarte da primeira água da chuva .......................................... 31
Figura 11 - Exigências mínimas para uso de água não potável para diferentes atividades
........................................................................................................................................ 32
Figura 12 - Aproveitamento máximo. ............................................................................ 34
Figura 13 - Aproveitamento aquém do máximo. ............................................................ 34
Figura 14 - Localização do Posto de Combustível ......................................................... 41
Figura 15 - Vista frontal do posto de combustível ......................................................... 41
Figura 16 - Número de bicos do posto de estudo ........................................................... 42
Figura 17 - Lavagem automotiva ................................................................................... 43
xiii
Figura 18 - Regadores utilizados para lavagem e jardinagem ........................................ 44
Figura 19 - Pista de abastecimento ................................................................................. 45
Figura 20 - Dados pluviométricos anuais na região do Médio Vale do Rio Paraíba do
Sul ................................................................................................................................... 46
Figura 21 - Médias pluviométricas mensais, considerando as séries históricas ............. 46
Figura 22 - Cobertura utilizada para captar água da chuva ............................................ 47
Figura 23 - Indicação da declividade .............................................................................. 48
Figura 24 - Croqui do posto de combustíveis com condutores e reservatórios .............. 55
Figura 25 - Planta de Locação com reservatório ............................................................ 56
xiv
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Produção hídrica do mundo por região ......................................................... 11
Tabela 2 - Disponibilidade hídrica no Brasil por regiões ............................................... 13
Tabela 3 - Parâmetros de qualidade de ágaua da chuva para usos restritivos não potáveis
........................................................................................................................................ 19
Tabela 4 - Legislações federais ...................................................................................... 20
Tabela 5 - Legislações estaduais e municipais ............................................................... 21
Tabela 6 - Coeficiente de Runoff ................................................................................... 27
Tabela 7 - Tratamento necessário para diferentes usos de água ..................................... 29
Tabela 8 - Variações da qualidade da água de chuva devido ao sistema de coleta ........ 30
Tabela 9 - Demanda média do posto de combustíveis ................................................... 45
Tabela 10 - Cálculos para o dimensionamento do reservatório pelo Método de Rippl.. 49
Tabela 11 - Cálculos para o dimensionamento do reservatório pelo Método da
Simulação ....................................................................................................................... 50
Tabela 12 - Cálculos para o dimensionamento do reservatório pelo Método Prático
Australiano .................................................................................................................... 52
Tabela 13 - Resumo dos resultados obtidos para cada um dos métodos de
dimensionamento do reservatório da NBR 15527 .......................................................... 54
1
1. INTRODUÇÃO
1.1 REFERENCIAL TEÓRICO
1.1.1 IMPORTÂNCIA DO TEMA
A água é um bem fundamental para a sobrevivência do ser humano e a sua falta
pode ocasionar problemas biológicos e piorar a qualidade de vida do homem. Sua
escassez é a origem de conflitos em algumas regiões do planeta.
De acordo com o relatório de conjuntura dos recursos hídricos divulgado em 2009
pela Agência Nacional de Água (ANA, 2009), o Brasil possui 13% da água doce
disponível do planeta e conta com uma disponibilidade hídrica de cerca de 35.000m³
por habitante-ano. A título de informação, regiões normais são aquelas que possuem
entre 2.500 e 20.000 m³ (ONU, 2006). A figura a seguir mostra como o Brasil é
privilegiado na disponibilidade hídrica.
Figura 1 - Disponibilidade hídrica no mundo
(ANA, 2009)
Porém, apesar de abundante no país, a sua distribuição é desigual. Segundo o
mesmo relatório, enquanto 68,5% da quantidade total de água doce se encontra na
região hidrográfica amazônica, onde apenas 7% da população brasileira reside, apenas
6% se localiza na região Sudeste, que concentra aproximadamente 43% da população
brasileira, como pode-se observar na figura a seguir.
2
Figura 2 - Distribuição dos recursos hídricos no Brasil
(ANA, 2009)
O Brasil, apesar de possuir grande oferta de recursos hídricos, apresenta quadros
de estresse hídrico em diversas regiões. Este fato ocorre basicamente devido à diferença
significativa entre suas regiões hidrográficas no que diz respeito à oferta e à demanda de
água. De um lado, há a escassez do recurso, devido a características climáticas e hidro
geográficas: enquanto a região Norte detém o maior volume de água do país, o
Semiárido Brasileiro (região Nordeste) sofre histórica e continuadamente com a
escassez hídrica. Por outro lado, pode-se enfatizar o excesso de demanda, como é o caso
da região Sudeste (SE), cujo território, que representa apenas 10% do país, abriga 42%
da população brasileira – mais de 80 milhões de pessoas (IBGE, 2013).
Segundo o Global Footprint Network (2016), na época a humanidade precisaria
do equivalente a 1,6 planetas para fornecer os recursos demandados e absorver os
resíduos gerados durante um ano. Isso significa que a Terra leva 1,6 anos para recuperar
o que o homem consome e descarta em um ano. Dentre os recursos naturais, um que
tem ganhado grande destaque e preocupação é a água, dada a sua importância para a
sobrevivência da humanidade. Apesar de abundante no meio ambiente, na forma
potável a mesma encontra-se limitada e escassa.
3
Aliado a isso, pode-se colocar que era predominante uma cultura de abundância
no país, que acaba sendo responsável por tornar comum o desperdício e a degradação do
recurso hídrico. Com isso, a importância da água é depreciada, uma vez que sua fartura
é tomada como verdade. Principalmente nos grandes centros urbanos, onde os serviços
de água e esgoto são pagos, o usuário final não tem a percepção de como seu consumo
impacta os mananciais e o meio ambiente. Enquanto nas regiões secas e mais
desfavorecidas, há uma maior consciência e mobilização da população, que
constantemente sofre com a incerteza do abastecimento.
Dadas às circunstâncias, tornou-se necessária a busca por soluções capazes de
amenizar a escassez hídrica nos centros urbanos. Algumas das medidas que podem ser
empregadas para a otimização do consumo de água são: a medição de água
individualizada, a utilização de aparelhos e equipamentos economizadores, a própria
conscientização dos usuários através do uso racional da mesma, além da busca por
fontes alternativas de água. Uma das possíveis fontes alternativas pode ser a
implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva, que será o tema
discutido neste trabalho.
1.1.2 CONTEXTO HISTÓRICO
O debate em torno da crise hídrica tem tomado espaço cada vez maior na
política internacional por conta dos discursos empregados em fóruns organizados pela
ONU e pelo Banco Mundial sobre este tema. Nas abordagens ficou assegurado que para
água continuar sendo um recurso natural capaz de atender às demandas da humanidade,
deveria ser remodelada, passando a ter um valor econômico e ser de domínio público
(SILVA et al., 2015).
4
A disponibilidade de água doce é variável no tempo e no espaço. A distribuição
espacial dos recursos naturais nem sempre acompanha as maiores demandas geradas
pela concentração populacional e das atividades econômicas dependentes da água. A
disponibilidade finita da água exige que demandas de usos múltiplos, por diferentes
atividades humanas, sejam compatibilizadas. Nosso planeta é quase todo coberto por
água pelos oceanos, mares e águas continentais. Entretanto, a maior parte dessa água
não é aproveitável para a maior parte das demandas, sendo água salgada ou na forma de
gelo. As chamadas águas doces são minoria.
Em 1996, o Banco Mundial, acompanhado de outras agências das Nações
Unidas, governos de alguns países (Suécia e os Países Baixos, por exemplo) e
corporações privadas (Suez–Lyinnaise de eaux), fundaram o Conselho Mundial da
Água (World Water Council - WWC), que tem como tarefa desenvolver, propor e
promover uma visão mundial comum das questões relacionadas com a água e
consolidar modelos de gestão de recursos hídricos, que prepararam o caminho para a
privatização da água em inúmeros países. O WWC promove, a cada três anos, o Fórum
Mundial da Água. Já foram realizados 8 Fóruns Mundiais da Água como uma tentativa
de aumentar a consciência sobre problemas de água no mais alto nível político e na
sociedade em geral, bem como promover diretrizes globais visando o aproveitamento
racional e sustentável deste recurso. Em suma, desde sua 1ª edição, em 1997, em
Marrakech, no Marrocos, até a 8ª, em 2018, na cidade de Brasília, no Brasil, estes
eventos contribuíram para o diálogo do processo decisório sobre o tema em nível
global, visando o uso racional e sustentável deste recurso.
O Fórum Mundial da Água é um espaço para trocar experiências entre empresas
que patrocinam o evento, cientistas, pesquisadores e líderes políticos, a fim de analisar
problemas e buscar soluções relacionadas ao uso consciente da água, em todo o planeta
(FLORES, 2009). O objetivo principal é fazer com que o assunto (água) tome conta da
agenda de quem decide e que a sua gestão favoreça sempre a população, que finalmente
ocorra a universalização do acesso à água e ao saneamento. Permitindo diálogo para
influenciar as decisões políticas a nível mundial, buscando o desenvolvimento
sustentável (BARBAN, 2009). Em 2018, Brasília foi escolhida como cidade-sede do
VIII Fórum Mundial da Água, sendo a primeira edição no hemisfério sul. O evento
5
atendeu ao seu principal objetivo, que foi o de colocar a água no topo da agenda política
e da sociedade.
A disponibilidade de água doce é variável no tempo e no espaço. A distribuição
espacial dos recursos naturais nem sempre acompanha as maiores demandas geradas
pela concentração populacional e das atividades econômicas dependentes da água. A
disponibilidade finita da água exige que demandas de usos múltiplos, por diferentes
atividades humanas, sejam compatibilizadas. Nosso planeta é quase todo coberto por
água pelos oceanos, mares e águas continentais. Entretanto, a maior parte dessa água
não é aproveitável para a maior parte das demandas, sendo água salgada ou na forma de
gelo. As chamadas águas doces são minoria.
A necessidade de racionalização dos padrões de consumo e do aprimoramento
da gestão dos recursos hídricos é evidente. A segurança hídrica está intimamente ligada
ao desenvolvimento socioeconômico, à manutenção de ecossistemas saudáveis, e,
principalmente, a sobrevivência humana (COSCARELLI, 2010).
O aproveitamento de água pluvial apresenta-se, neste contexto, como uma
alternativa adequada e possível economicamente, para suprir demandas menos nobres,
para fins não potáveis, como: descarga de sanitários, irrigação de jardins, lavagem de
pisos e automóveis, sistemas de ar condicionado, sistemas de combate a incêndio, reuso
em processos industriais. O sistema de aproveitamento pode ser feito através de
captação de água na cobertura de uma edificação, que depois deve ser armazenada em
um reservatório para então ser distribuída para os pontos de utilização.
A prática traz diversos benefícios à sociedade e ao meio ambiente. Sob o olhar
do indivíduo, o ponto positivo que mais se destaca é o menor consumo de água potável
– faturada pelas concessionárias – ou seja, maior economia. Com a captação de água da
chuva para usos não potáveis há uma economia no consumo de água potável, já que
uma parte da água fornecida pelos sistemas públicos de abastecimento não estará sendo
utilizada. Segundo Tomaz (2015) pesquisas mostram que a captação de água da chuva
reduz em 30% o consumo de água potável proveniente do sistema de abastecimento.
Entretanto, outras vantagens podem ser enumeradas, como: mitigação de enchentes;
6
promoção da saúde pública; preservação e conservação dos mananciais
(COSCARELLI, 2010).
Sendo uma fonte alternativa de suprimento de água, a responsabilidade pela
conformidade da qualidade da água deixa de ser da concessionária e passa a ser do
proprietário do sistema, que se torna um “produtor de água” (USP, 2011). Tendo isso
em vista, é fundamental que o sistema de aproveitamento seja bem concebido e que haja
o correto tratamento da água, devendo este ser adequado para os fins pretendidos.
Aliado a isto, temos à crescente frota de automóveis no Brasil que tem
aumentado a demanda de água para higienização e o surgimento de mais um problema
socioambiental: utilização de água potável para estes fins. Nesta temática, há
necessidade de regulamentar esses estabelecimentos para que funcionem de maneira
sustentável. (NETO et al., 2015)
Neste contexto, este trabalho encontra pertinência uma vez que se propõe a
avaliar um sistema de tratamento de água de chuva aplicado para postos de
combustíveis, com objetivo de diminuir a demanda de água potável para lavagem de
carro e limpeza da pista.
1.2 OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é analisar uma proposta de projeto, utilizando uma
técnica compensatória, o aproveitamento de águas de chuva para uso comercial não
potável, em postos de combustíveis. A partir da avaliação de precipitação da região,
área de coleta e demanda, utilizando-se a NBR 15527:2007, norma específica de
aproveitamento de água da chuva em coberturas de áreas urbanas para fins não potáveis,
será proposto este projeto. Trata-se de um técnica compensatória pois além de utilizar
uma fonte alternativa ao invés da água potável, também visa reduzir a contribuição de
chuva nas galerias de águas pluviais de drenagem urbana.
1.3 JUSTIFICATIVA
O estímulo para este trabalho vem do fato de usar uma fonte alternativa
priorizando a água da concessionária para fins mais nobres.
7
Antigamente, um pensamento muito comum na população era de que a natureza
seria uma fonte inexaurível de recursos naturais e com passar dos tempos se adequaria à
necessidade humana. Com esse modelo de pensamento que a humanidade se
desenvolveu ao longo dos tempos, alterando a natureza, sem qualquer cuidado.
Com o tempo, percebeu-se o quão sensível o meio ambiente é às intervenções
humanas. Desde então, cada vez mais são adotadas práticas sustentáveis que
compatibilizem o desenvolvimento da humanidade com a preservação do meio
ambiente à sua volta.
Dentro do escopo de preservação do meio ambiente, a quantidade e qualidade
dos recursos naturais, principalmente da água ainda disponível no planeta é uma das
principais apreensões do homem, sendo o objetivo de estudo de diversos pesquisadores
para um desenvolvimento sustentável.
O surgimento de leis mais rígidas sobre o aproveitamento de águas pluviais em
edificações com áreas impermeáveis maiores que 500 m² deverão ser dotadas de
reservatório de águas não potáveis segundo a lei nº 7463, 2016 do Estado do Rio de
Janeiro faz com que se tenha maior atenção a esse tema. Além da legislação, é pensado
pelo lado do momento crítico do abastecimento de água do Brasil.
Com este cenário, espalha-se a ideia de mudança através da conscientização da
população sobre a importância do uso racional da água e busca por fontes alternativas
deste recurso.
O tema de aproveitamento de água da chuva surge como uma das soluções para
economizar água potável para serviços e assim evitar o desperdício. A água a ser
utilizada, por exemplo, em descargas de vasos sanitários, lavagem de carros e da área
externa não necessita ser potável, podendo ser substituída por água não potável, como é
o caso da água da chuva.
Além disto, este projeto também se encaixa na proposta de reduzir a contribuição
de água de chuva com objetivo trazer benefício à drenagem urbana, especificamente à
contribuição que a utilização de sistemas de aproveitamento de água da chuva pode ter
para reduzir os picos de vazão e volumes de água na rede pluvial pública.
8
1.4 METODOLOGIA
O embasamento teórico deste trabalho foi feito com base em uma revisão
bibliográfica de diversas fontes, dentre elas: livros, artigos publicados, normas técnicas,
sites de organizações, dissertações de mestrado, teses de doutorado, além de outros
projetos de graduação, relacionados com o tema em questão. Todas as fontes utilizadas
estão descritas nas Referências Bibliográficas, último item este trabalho.
Após a revisão bibliográfica, que permite a compreensão do tema, foi feita uma
proposta de implantação de um sistema de aproveitamento de água da chuva em um
posto de combustíveis em Volta Redonda. O proposto é que o sistema seja uma fonte
alternativa para aproveitamento de água pluvial para uso comercial em postos de
combustíveis. O estudo prático consiste na análise e dimensionamento com base na
NBR 15527:2007, nos dados pluviométricos da região e na demanda de água dos
serviços específicos de um posto.
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho encontra-se dividido em 4 capítulos, iniciando com a introdução,
mostrada neste primeiro capítulo, seguida de uma revisão bibliográfica e um estudo de
caso e concluindo com as considerações finais.
Na introdução o tema do trabalho é apresentado a partir de um panorama atual
sobre a exploração dos recursos do planeta. Na sequência é dito o que consiste um
sistema de aproveitamento de água da chuva e o conceito de implementar em um posto
de combustíveis. Em seguida, são apresentados o objetivo que se pretende alcançar com
este trabalho, a justificativa para escolha do tema, a metodologia empregada e, por fim,
a estrutura do trabalho.
No segundo capítulo é feita uma revisão bibliográfica sobre aproveitamento de
água da chuva. Em primeiro lugar, é exposta a legislação nacional direcionada para o
aproveitamento de água da chuva. Em seguida, serão apresentados os componentes do
sistema de captação de água da chuva e métodos de dimensionamento dos reservatórios
a partir da NBR 15527:2007. Para oferta de água da chuva, serão utilizados os dados
9
pluviométricos da região de estudo, localizada no Sul do estado do Rio de Janeiro e para
demanda serão explicitados os serviços de utilização de água em um posto de
combustível, como descarga em bacias sanitárias, lavagem de veículos e da pista de
atendimento, este valor pode ser estimado a partir da NTS 181.
No terceiro capítulo será apresentado um estudo prático que será feita uma
análise para implementação de um sistema de aproveitamento de água da chuva em um
posto de combustíveis na cidade de Volta Redonda para utilização em lavagem de
carros e da pista de abastecimento.
No quarto e último capítulo são descritas as considerações finais deste trabalho.
E por fim, são apresentadas as referências bibliográficas deste trabalho.
2. APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA
2.1 OFERTA E DEMANDA DE ÁGUA
2.1.1 A CRISE HÍDRICA
De acordo com dados da Organização das Nações Unidas (ONU), 55% da
população mora em áreas urbanas, com uma expectativa de aumento para 68% até 2050.
Essa projeção mostra a mudança de comportamento do meio rural para o meio urbano
da população mundial com o passar dos anos (ONU, 2018). A partir do relatório de
Perspectivas da População Mundial de 2017, a população mundial passará de 7,55
bilhões para entre 9,4 bilhões e 10,2 bilhões em 2050. Caso a população mundial
aumente para 10 bilhões, nos próximos 50 anos, 70% dos habitantes enfrentarão
problemas de deficiência no suprimento de água (CHRISTOFIDIS, 2003).
Enquanto a quantidade de água doce no planeta é praticamente estável, o
consumo da água aumenta numa proporção superior em relação ao crescimento
populacional. No século XX, a população mundial cresceu 4 vezes, enquanto o
consumo de água cresceu 7 vezes (LIMA, 2001).
10
A disponibilidade de água potável tem diminuído de forma acelerada em
diversas regiões no mundo ao longo das décadas, pois a demanda global de água que foi
estimada em cerca de 4.600 km³ por ano tem uma projeção de aumento para entre 5.500
e 6.000 km3 por ano até 2050 (Burek et al., 2016). As figuras a seguir demonstram a
escassez hídrica em 2010 e a mudança projetada até 2050.
Do volume total de água doce no planeta, além do volume já citado acima,
29,9% é compreendida por águas subterrâneas. A parcela dos rios, lagos e reservatórios
Figura 3 - Escassez Hídrica
(LOPES, 2010)
Figura 4 - Projeção de Escassez Hídrica – até 2050
(LOPES, 2010)
11
compreendem 0,266%, e o que falta para completar o volume total de água doce no
mundo é o que está presente na biomassa e na atmosfera em forma de vapor. Apesar de
apresentar uma quantidade muito pequena em relação ao volume total de água doce, a
água presente na atmosfera é a responsável pela precipitação que proporciona a
circulação de água na natureza (TOMAZ, 2003). A disposição de água doce e produção
hídrica do mundo por região estão representadas na figura.
Tabela 1 - Produção hídrica do mundo por região
(Adaptado Tomaz, 2003)
Regiões do Mundo Vazão Média (m³/s) Porcentagem (%)
Ásia 458.000 31,6%
América do Sul 334.000 23,1%
América do Norte 260.000 18,0%
África 145.000 10,0%
Europa 102.000 7,0%
Antártida 73.000 5,0%
Oceania 65.000 4,5%
Austrália e Tasmânia 11.000 0,8%
Total 1.448.000 100,0%
Segundo Tomaz (2003), mesmo sabendo que a água é um recurso finito, embora
praticamente constante nestes últimos 500 milhões de anos, as previsões e estudos sobre
o assunto não são das mais otimistas. É previsto para este século, a falta de água para
1/3 da população mundial. De acordo com o Ministério do Meio Ambiente, 72% das
internações hospitalares aqui no Brasil são decorrentes de problemas relacionados à
água.
Considerando esses aspectos em relação à disponibilidade de água no mundo,
sabemos que nos países em desenvolvimento esse problema de escassez é mais grave.
O consumo de água de modo geral, não cresce na mesma proporção, uma vez
que esse aumento do consumo é mais que o dobro, em relação ao crescimento da
população mundial no século passado, como pode ser observado na figura a seguir
(FAO, 2008).
12
Figura 5 - Crescimento do consumo mundial de água no último século
(FAO, 2008)
Essa proporção sobre o crescimento de ambos os casos, continuarão de forma
desigual, a previsão é que em 2025, aproximadamente 1,8 bilhões de pessoas, irão
conviver em algumas regiões e/ou países com esse problema de grande escassez de
água, e outra parcela da população mundial, cerca de dois terços irão sofrer dificuldades
relacionadas às disponibilidades hídricas (FAO, 2008).
2.1.2 OFERTA HÍDRICA
O assunto oferta hídrica no Brasil pode ser relacionado com as bacias
hidrográficas que abastecem o país. O Brasil, a despeito de possuir 53% de toda a água
doce da América Latina (CLIMA NO BRASIL, 2011), não tem sua repartição
contrabalançada. Em algumas regiões do país, como as de clima Equatorial e Tropical,
que apresentam índices pluviométricos elevados, enquanto outras sofrem com a falta de
chuva, como no caso do semiárido que se concentram na região do Nordeste brasileiro.
De maneira geral, o Brasil é um país privilegiado quanto ao volume de recursos
hídricos, pois abriga 13,7% da água doce do mundo. Todavia, a disponibilidade desses
recursos não é uniforme. Mais de 73% da água doce disponível no país encontra-se na
bacia Amazônica, que é habitada por menos de 5% da população (MMA, 2016).
13
A seguir pode-se analisar a disponibilidade de água, por regiões em quilômetros
cúbicos e em porcentagem:
Tabela 2 - Disponibilidade hídrica no Brasil por regiões (Adaptado Thomaz, 2003)
Região do Brasil Vazão Média (km³/h) Porcentagem (%) População (%)
Norte 3.845,5 68,5% 8,3%
Nordeste 186,2 3,3% 27,8%
Sudeste 334,2 6,0% 42,1%
Sul 365,4 6,5% 14,4%
Centro-Oeste 878,7 15,7% 7,4%
Total 5.610 100,0% 100%
2.1.3 DEMANDA HÍDRICA
O Brasil, apesar da grande disponibilidade de recursos hídricos, possui diversas
regiões que se encontram atualmente sob estresse hídrico. As ações no sistema de
abastecimento de água podem ser classificadas em estruturais e estruturantes. As
estruturais correspondem às interferências físicas, às obras de implantação e ampliação
dos sistemas. Já as estruturantes, nas quais o uso coerente de água está contido com
maior ênfase, compreendem o suporte gerencial para a sustentabilidade em todas as suas
dimensões: a operação, manutenção, monitoramento e controle, visando à melhoria
cotidiana dos sistemas das águas, dentro das políticas públicas e do portfólio das
instituições públicas (DIAS, 2010).
14
O consumo da água no mundo e no Brasil se divide em três categorias, que estão
em ordem decrescente de acordo com a quantidade de água consumida: agricultura, a
mais consumidora deste recurso, seguido pela indústria e por último, o consumo urbano
(BRITO; PORTO; SILVA, 2007).
Figura 6 - Consumo de água por setores
(FAO,2008)
Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), cada pessoa necessita de
3,3m³ por mês, o que compreende cerca de 110 litros de água diário para atender às
necessidades de consumo e higiene. No entanto, no Brasil, o consumo por pessoa pode
chegar a mais de 154 litros/dia – 40%, ou cerca de 44 litros a mais que o recomendado
(SNIS, 2018). A figura a seguir mostra a média brasileira – 154 l/hab.dia, em vermelho,
o consumo médio por habitante comparado a média dos últimos 3 anos (2013, 2014 e
2015) com consumo médio em 2016 por região brasileira.
15
Figura 7 - Consumo médio per capita – Regiões
(SNIS,2016)
Estratificando por estado, o relatório mostra como o estado do Rio de Janeiro
possui um consumo médio per capita bastante elevado quando comparado as demais
Unidades da Federação, com 248,3 litros/hab.dia em 2016 e na médias dos últimos 3
anos (2013, 2014 e 2015) de 252,8 litros/hab.dia. Ainda segundo o relatório, o estado do
Rio de Janeiro apresenta valor 38,2% acima da média da região Sudeste e 61,1% acima
da média do país.
16
Figura 8 - Consumo médio per capita – Estados
(SNIS,2016)
Além da influência do ciclo natural da água no seu déficit, nos casos em que há
predominância da evaporação potencial sobre a precipitação (Araújo, 1988), é
perceptível que o fator humano também tem grande influência no que diz respeito ao
acesso à agua de boa qualidade. Isso ocorre devido às atividades comerciais e rotineiras
das pessoas, que impactam diretamente na qualidade da água disposta para consumo.
A água a ser utilizada, por exemplo, em descargas de vasos sanitários, lavagem
de carros e da área externa em postos de combustíveis, por exemplo, não necessita ser
potável, podendo ser substituída por água não potável, como é o caso da água da chuva.
2.2 FONTES ALTERNATIVAS
É notável observar que a atual degradação dos cursos d’ água em meio urbano
demonstra a situação extrema que chegou o conflito entre expansão urbana e
preservação do meio ambiente, com a urbanização cada vez mais rápida e sem
planejamento, sem as condições de infraestrutura necessárias ao assentamento de toda a
população, ocasionando desastres e degradação ambiental. O processo de urbanização
provoca alterações no ciclo hidrológico, tais como aumento da precipitação, diminuição
da evapotranspiração devido à diminuição da vegetação e a diminuição da infiltração da
água (HOLZ, 2011).
17
Nesse contexto, é notória a necessidade de fontes alternativas de água como
possibilidade de se realizar a captação de água de chuva, como forma de suprir as
demandas para fins não potáveis. Essa representa uma oportunidade economicamente
viável para aumentar a disponibilidade hídrica e atingir a sustentabilidade ambiental no
abastecimento de água para fins não potáveis (RIGHETTO, 2009). Como destacam
Marinoski e Guisi (2008), a água coletada de fontes alternativas pode ser direcionada
para diversos fins não potáveis, permitindo a redução do consumo de água potável.
Nos dias atuais pode-se observar o reuso de água oriunda do uso de máquinas de
lavar, do processo de dessalinização da água do mar e do dreno do ar condicionado e,
por exemplo. Este é baseado na coleta feita por meio de um sistema de drenagem
projetado especialmente para a captação da água. Cada aparelho será conectado por
tubulações de PVC na saída de cada mangueira de dreno, para garantir o fluxo de água
condensada, para o exterior. Posteriormente, toda a água dos aparelhos convergirá para
uma tubulação geral (FORTES & JARDIM, 2015).
Os efluentes gerados por uma edificação podem ser avaliados como uma
possibilidade de fonte alternativa de água para fornecimento da demanda de usos
específicos, reforçando a importância do reuso da água. Apesar de ter legislação
particular no Brasil para o reuso, a lei nº 9433 de 1997 ressalva aspectos que direcionam
para implantação de uma Política Nacional de Recursos Hídricos que considera o reuso
como forma de potencialização destes recursos. O aumento da procura junto aos
elevados custos de água têm incentivado as indústrias pensarem nas possibilidades
internas de reuso de efluentes tratados de concessionárias como fonte de abastecimento
(DTA, 2003).
No reuso de efluentes tratados nas indústrias, após caracterização qualitativa e
quantitativa dos efluentes gerados, deve-se medir a viabilidade do reuso nos processos
desenvolvidos, colocando-se os critérios de segregação e os tratamentos necessários.
Em primeiro lugar, deve ser avaliada a possibilidade de reuso direto de efluentes, em
outras palavras, sem a necessidade de tratamento específico, o que muitas vezes é
possível devido à qualidade do efluente gerado que é própria para aplicação direta em
um determinado fim. Pode-se exemplificar com a água utilizada no último ciclo de um
processo de limpeza de tubulação pode ser reservada para nova utilização no primeiro
18
ciclo do próximo processo. Depois de coletados os dados qualitativos e quantitativos
dos efluentes gerados, devem ser checados os requisitos das normas ambientais
vigentes, como subsídio para a definição das tecnologias de tratamento de efluentes
necessárias. O uso de efluentes tratados como fonte de água para a realização de
determinados fins implica em um sistema de gestão que monitore continuamente esta
fonte alternativa de água, qualitativa e quantitativamente, de forma a garantir o perfeito
funcionamento e vida útil dos equipamentos e processos envolvidos, bem como
resguardar os usuários de qualquer risco à saúde (MIERZWA & HESPANHOL, 1999).
Para fins comerciais e residenciais, os elevados riscos associados à utilização de
efluentes, mesmo domésticos, para fins potáveis, exigem cuidados extremos para
resguardar a saúde pública. Os níveis de tratamento de efluentes necessários são de
elevada eficiência, nível terciário, o que pode inviabilizar tal solução. Além disto, deve
haver aceitação pública do reuso para que haja sucesso da medida adotada. Assim, os
usos urbanos não potáveis envolvem menores riscos, porém ressalta-se a importância de
associar às possibilidades de reuso de efluentes, um sistema de gestão e monitoramento
continuo, para resguardar a saúde pública e garantir a eficiência dos sistemas
envolvidos. O reuso de efluentes tratados requer a previsão de sistemas hidráulicos
duplos, da reservação à distribuição, sem possibilidade de contato da água potável com
a água de reuso. É indicada, inclusive, a adição de corante à água de reuso e a
identificação clara dos pontos de consumo. Em torneiras de jardins com água de reuso,
por exemplo, devem ser utilizados equipamentos de acionamento restrito, cujo
dispositivo de acionamento fique sob responsabilidade de profissional habilitado
(MIERZWA & HESPANHOL, 1999).
2.3 REGULARIZAÇÃO DO APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA
CHUVA NO BRASIL
Dado o cenário de crise hídrica e da procura por fontes alternativas de água, foi
elaborada a norma com objetivo de fornecer os requisitos para o aproveitamento de
água da chuva de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis, após tratamento
adequado, como por exemplo, descargas em bacias sanitárias, limpeza de pátios e
19
calçadas e lavagem de veículos. Então, no ano de 2005 o Conselho Nacional do Meio
Ambiente publicou a resolução 357 que dispõe sobre a classificação dos corpos de água
e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e
padrões de lançamento de efluentes. Além desta, no ano de 2007, foi publicada a
“NBR 15527/2007- Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas
para fins não potáveis - Requisitos”.
A norma aborda que a concepção do projeto deve acatar às ABNT NBR 5626,
instalações prediais de água fria, ABNT NBR 10844, instalações prediais de águas
pluviais.
Além da análise supracitada, segundo a NBR 15527:2007 os padrões de
qualidade para usos mais restritivos devem seguir o que é especificado na figura a
seguir.
Tabela 3 - Parâmetros de qualidade de ágaua da chuva para usos restritivos não potáveis
(Autor em 2018, adaptado da NBR 15527:2007)
Parâmetro Análise Valor
Bacteriológico
Coliformes totais Semestral Ausência em 100 mL
Coliformes
termotolerantes Semestral Ausência em 100 mL
Químico
Cloro residual livre Mensal 0,5 a 3,0 mg/L
pH Mensal
6,0 a 8,0 no caso de tubulação de aço
galvanizado
Físico Turbidez Mensal
< 2,0 uT*
< 5,0 uT* (para usos menos restritivos)
Cor aparente Mensal < 15 uH**
2.4 LEGISLAÇÃO BRASILEIRA EM TORNO DO APROVEITAMENTO
DE ÁGUA DA CHUVA
Além da norma supracitada e aliados a uma maior conscientização por parte dos
governantes na questão da preservação do meio ambiente, leis foram criadas e
aprovadas com o objetivo de regulamentar, de alguma forma, questões importantes
referentes ao meio ambiente, como a porcentagem de área impermeabilizada máxima de
20
uma propriedade, a obrigatoriedade do armazenamento da água da chuva, a cobrança
pela disposição da água da chuva em galerias pluviais públicas, etc. Como pode-se citar
algumas leis, decretos e medidas provisórias no Brasil, no estado e no município do Rio
de Janeiro a seguir:
Tabela 4 - Legislações federais
(Adaptado do autor, 2018)
Lei Âmbito Data Descrição
9.984 Federal 17 de Julho de 2000
Criação da ANA (Agência Nacional de Águas)
entidade federal de implementação da Política
Nacional de Recursos Hídricos, integrante do
Sistema Nacional de Gerenciamento de
Recursos Hídricos, estabelecendo regras para a
sua atuação, sua estrutura administrativa e suas
fontes de recursos.
13.276 Federal 04 de Janeiro de 2002
Torna Obrigatório a execução de reservatório
para águas coletadas por coberturas e
pavimentos nos lotes, edificados ou não, que
tenham área impermeabilizada superior a
500m².
11.445 Federal 05 de Janeiro de 2007
Estabelece como forma de viabilizar o manejo
da água de chuva, a alimentação da instalação
hidráulica predial ligada à rede pública de
abastecimento de água com água da chuva,
desde que seja devidamente autorizada pela
autoridade competente.
MP 844 Federal 06 de Julho de 2018
Art. 3º, inciso XIII: Combate às perdas de água
e estímulo à racionalização de seu consumo
pelos usuários e fomento à eficiência
energética, ao reuso de efluentes sanitários e ao
aproveitamento de águas de chuva.
21
Tabela 5 - Legislações estaduais e municipais
(Adaptado pelo autor, 2018)
Lei Âmbito Data Descrição
4.393 Estadual 16 de Setembro de
2004
Obriga as empresas projetistas e de construção
civil em prover os imóveis residenciais, que
abriguem mais de cinquenta famílias, e
comerciais, com mais de cinquenta metros
quadrados de área construída, de dispositivos
para captação de águas de chuva, tais como
coletores, caixa de armazenamento e
distribuidores para agua de chuva, além de dar
outras providências.
Decreto
32.119 Municipal 13 de Abril de 2010
No caso dos empreendimentos com construção
de reservatórios que retardem o escoamentos das
águas pluviais para a rede de drenagem. Os
reservatórios deverão atender as normas
sanitárias vigentes e a regulamentação técnica
específica do órgão municipal responsável pelo
sistema de drenagem
5.279 Municipal 27 de Junho de 2011
Criação do Programa de Conservação e Uso
Racional da Água nas Edificações tem como
objetivo instituir medidas que induzam à
conservação, uso racional e utilização de fontes
alternativas para captação de água nas novas
edificações, bem como a conscientização dos
usuários sobre a importância da conservação da
água. Dentre estas medidas, está o
aproveitamento de água de chuva,
reaproveitamento das águas já usadas e captação
de água por poços artesianos.
7.463 Estadual 18 de Outubro de 2016
Regulamentação dos procedimentos para
armazenamento de águas pluviais e águas cinzas
para reaproveitamento e retardo da descarga na
rede pública e dá outras providências. As
edificações públicas ou privadas que tenham área
impermeabilizada superior a quinhentos metros
quadrados, deverão ser dotadas de reservatório de
águas pluviais e águas cinzas, bem como reciclar
as águas cinzas dos imóveis.
22
2.5 APROVEITAMENTO DE ÁGUA DA CHUVA
2.5.1 VIABILIDADE DA IMPLANTAÇÃO
Existem vários aspectos positivos no uso de sistemas de aproveitamento de água
da chuva, pois estes possibilitam reduzir o consumo de água potável diminuindo os
custos de água fornecida pelas companhias de abastecimento; minimizar riscos de
enchentes e preservar o meio ambiente reduzindo a escassez de recursos hídricos. Os
sistemas de coleta e aproveitamento de água de chuva em edificações são formados por
quatro componentes básicos: áreas de coleta; condutores; armazenamento e tratamento.
(MAY, 2004).
A viabilidade da implantação de sistema de aproveitamento de água da chuva
depende essencialmente dos seguintes fatores: precipitação, alcance do projeto,
população que utiliza a água de chuva e a determinação da demanda a ser atendida.
Além disso, para concepção de tal sistema devem-se levar em conta séries históricas e
sintéticas das precipitações, as condições ambientais locais, clima, fatores econômicos,
finalidade e usos da água, buscando não uniformizar as soluções técnicas. A água de
chuva pode ser utilizada em várias atividades com fins não potáveis no setor residencial,
industrial e agrícola.
No setor residencial, pode-se utilizar água de chuva em descargas de vasos
sanitários, lavação de roupas, sistemas de controle de incêndio, lavagem de automóveis,
lavagem de pisos e irrigação de jardins.
Já no setor industrial, pode ser utilizada para resfriamento evaporativo, climatização
interna, lavanderia industrial, lavagem de maquinários, abastecimento de caldeiras, lava
jatos de veículos e limpeza industrial, entre outros. Na agricultura, vem sendo
empregada principalmente na irrigação de plantações (MAY & PRADO, 2004).
O uso de fontes alternativas, como o aproveitamento de água da chuva, em
edificações comerciais, como postos de combustíveis, é de fundamental importância
para a conservação dos recursos hídricos, pois não causa praticamente nenhum impacto
ambiental e gera considerável redução no consumo de água potável.
23
Postos de combustíveis são instalações onde se exerça a atividade de revenda
varejista de combustíveis líquidos derivados de petróleo, etanol combustível e outros
combustíveis automotivos, dispondo de equipamentos e sistemas para armazenamento
de combustíveis automotivos e equipamentos medidores. Contudo, grande parte destes
estabelecimentos agregam outros serviços tais como, borracharia, loja de conveniência,
lavagem e lubrificação. Números recentes mostram que no Brasil existem mais de 42
mil postos de combustível, logo o volume de água consumido no serviço de lavagem de
veículos pode ser significativo. A água utilizada para lavagem de veículos é a mesma
água que é utilizada para consumo humano, ou seja, água tratada proveniente das
concessionárias, o que contribui ainda mais para o aumento da demanda (PLURAL,
2018).
Para uma melhor caracterização dos estabelecimentos, convém fazer-se uma
diferenciação entre os postos em função da sua localização e público atendido. Existem
os postos localizados nos centros e bairros das cidades, estes atendem na sua grande
maioria os automóveis de passeio. Por outro lado, existem os postos de rodovias, que
além de atender automóveis de passeio, atendem também, em sua maioria, caminhões e
ônibus. Usualmente, são nestes postos que os motoristas fazem a sua higiene pessoal,
sendo este um dado importante no consumo de água nos postos de rodovia. (SIMIONI
et al., 2004)
Postos de combustíveis em geral, têm um grande potencial para a implantação de
sistemas de aproveitamento de água pluvial, por apresentarem grandes áreas de telhados
e outras coberturas (áreas de captação), contribuindo para coleta de maior volume de
água da chuva. Porém, antes da implantação de um sistema de aproveitamento de água
pluvial, é necessário realizar um estudo de viabilidade técnica e econômica,
considerando dados da edificação, como áreas de captação, dados de precipitação
pluviométrica da localidade e o consumo mensal de água potável e não potável, obtendo
assim estimativas da economia gerada através deste sistema, conforme NBR 15527
(ABNT, 2007).
Aliado a isto, a lavagem de veículos como importante segmento consumidor de
água, cuja demanda pode variar entre 90 e 380 litros de água por carro, fora o consumo
24
em sanitários e limpeza do estabelecimento (SIMIONI et al., 2004; MEDEIROS et al.,
2015; ZANETI; ETCHEPARE; RUBIO, 2012).
Para cálculo aproximado da demanda em um posto de combustível, foi feita uma
consulta ao posto de combustível em estudo, a equação a seguir extraída da Norma
Técnica 181 que é expressa a seguir estimar o consumo médio de água em um posto
(NTS, 2012), que leva em conta bacias sanitárias de vestiário, chuveiros, lavanderia e
bebedouros.
V = 18,8 + 12,2 x (nº de funcionários) – 3,55 (nº de bicos para abastecimento) (Eq. 1)
De acordo com Mesquita et. al (2017), a demanda média de água para lavagem
de veículos é de 150 litros por veículo.
2.5.2 PROJETO DE UM SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE
CHUVA
O projeto de um sistema de coleta e aproveitamento de água da chuva consiste
de maneira geral, na captação da água da chuva que cai sobre os telhados ou lajes da
edificação. A água é conduzida até o local de armazenamento através de calhas,
condutores horizontais e verticais, passando por equipamentos de filtragem e descarte
de impurezas. As tubulações e demais componentes devem ser claramente diferenciados
das tubulações de água potável, em alguns sistemas é utilizado dispositivo desviador das
primeiras águas de chuva. Após passar pelo filtro, a água é armazenada geralmente em
reservatório enterrado (cisterna), e bombeada a um segundo reservatório (elevado), do
qual as tubulações específicas de água pluvial irão distribuí-la para o consumo não
potável. A Figura 12 apresenta esquema típico de funcionamento do sistema de
aproveitamento de agua de chuva.
25
Figura 9 - Esquema do Funcionamento do Sistema de Aproveitamento de Água da Chuva
(http://watersafety.com.br/aproveitamento-de-agua-da-chuva/, 2018)
Em áreas para captação de água de chuva, comumente utiliza-se materiais como:
telhas galvanizadas pintadas ou esmaltadas com tintas não tóxicas, superfícies de
concreto, cerâmicas, policarbonato e fibra de vidro. As calhas também devem ser
fabricadas com materiais inertes, como PVC ou outros tipos de plásticos, evitando
assim, que partículas tóxicas provenientes destes dispositivos venham a ser levadas para
os tanques de armazenagem (MACOMBER, 2001).
Então, os sistemas de coleta e aproveitamento de água de chuva em edificações
são formados por quatro componentes básicos: áreas de coleta; condutores;
armazenamento e tratamento. (MAY, 2004).
2.5.1 CAPTAÇÃO – ÁREA DE COLETA
Segundo a ABNT NBR 15527, área de captação deve ser projetada na horizontal
da superfície impermeável da cobertura onde a água é apanhada. A área de captação é o
primeiro componente na qual a água de chuva entra em contato com o sistema de
aproveitamento. Por estar exposta, a mesma estará suscetível à contaminação de
diversas procedências como poluentes atmosféricos, folhas, galhos, pequenos animais e
seus excrementos, entre outros contaminantes (HERNANDES et al., 2004).
26
A água a ser armazenada depende diretamente do coeficiente de escoamento
superficial, o coeficiente de Runoff e da precipitação local. Normalmente, a superfície
utilizada para fazer a coleta da água de chuva é o telhado ou laje do estabelecimento.
Dependendo do uso final da água coletada e do tratamento a ser aplicado, a coleta da
água de chuva pode ser feita através de superfícies impermeabilizadas, localizadas ao
nível do chão tais como pátios, estacionamentos, entre outros (MAY et al., 2004).
O material usado para construir a superfície de captação de um sistema de
aproveitamento de água de chuva influencia na eficiência da coleta e na qualidade da
água coletada. Quando a superfície de captação dos sistemas de aproveitamento de água
de chuva é o telhado e a maiorias dos materiais utilizados são: alumínio, ferro ondulado,
concreto, telhas de fibra de vidro, telhas galvanizadas, etc. Os telhados de bambu não
são recomendados devido aos possíveis perigos de saúde (UNEP, 2002).
Os materiais das superfícies de captação devem ser não tóxicos e não devem
conter substâncias que prejudiquem a qualidade da água. Como precaução, os telhados
com pintura metálica ou outros revestimentos não são sugeridos, pois podem dar gosto
ou cor à água coletada. As superfícies de captação e os dispositivos de armazenamento
devem ser limpos regularmente para remover a poeira e as sujeiras trazidas por pássaros
minimizando a contaminação bacteriana e mantendo a qualidade da água coletada
(UNEP, 2002).
De acordo com Tomaz (2015), o volume de água da chuva que pode ser
utilizado não é o mesmo que o precipitado. Para isto usa-se o conhecido coeficiente de
Runoff ou coeficiente de escoamento superficial que é a razão entre o volume de água
de chuva que flui superficialmente e o volume total de água precipitada na cobertura,
que irá variar de acordo com a superfície. Logo, a perda de água considerada varia com
devido à limpeza do telhado, perda por evaporação e na autolimpeza. Com isso, Tomaz
(2015) adotou os coeficientes a seguir para os variados tipos de cobertura.
27
Tabela 6 - Coeficiente de Runoff
(TOMAZ, 2015)
2.5.2 CONDUTORES
Para captar e conduzir a água de chuva são necessárias calhas (horizontais) e
condutores de águas pluviais (verticais e horizontais) (TOMAZ, 2015).
Conforme a NBR 10844:1989, as calhas devem, sempre que aceitável, ser
fixadas centralmente sob a extremidade da cobertura e o mais próximo desta. A
inclinação das calhas deve ser uniforme e com valor mínimo de 0,5%. As mesmas
podem ser feitas de chapas de aço galvanizado, folhas de flandres, chapas de cobre, aço
inoxidável, alumínio, fibrocimento PVC rígido, fibra de vidro concreto ou alvenaria
(ABNT, 1989). Segundo Oliveira, et al. (2014), as seções das calhas podem possuir as
mais variadas formas, dependendo das condições impostas pela arquitetura e pelos
materiais empregados na confecção das mesmas.
Os condutores verticais devem ser projetados, sempre que possível em uma
única prumada. Quando houver necessidade de desvio, devem ser utilizadas curvas de
90° de raio longo ou curvas de 45° e devem ser previstas peças de inspeção. Estes
condutores podem ser colocados internamente ou externamente ao edifício, dependendo
de considerações de projeto, do uso e da ocupação do edifício e do material dos
condutores. O diâmetro mínimo de seção circular é de 70 mm. Nos condutores verticais,
devem ser empregados tubos e conexões de ferro fundido, fibrocimento, PVC rígido,
aço galvanizado, cobre, chapas de aço galvanizado, folhas de flandres, chapas de cobre,
aço inoxidável, alumínio ou fibra de vidro (ABNT, 1989).
28
Os condutores horizontais assim como as calhas também devem ser projetados
com declividade uniforme, com valor mínimo de 0,5%. Nos mesmos devem ser
empregados tubos e conexões de ferro fundido, fibrocimento, PVC rígido, aço
galvanizado, cerâmica vidrada, concreto, cobre ou alvenaria. A ligação entre condutores
verticais e horizontais deve ser sempre feita com curva de raio longo, com inspeção ou
caixa de areia (ABNT, 1989).
Para o dimensionamento tanto das calhas como dos condutores deve ser seguida
a Norma Brasileira de Instalações prediais de águas pluviais, a NBR 10844 (ABNT,
1989).
2.5.3 TRATAMENTO
A água de chuva pode ser utilizada para uso total ou parcial. O uso total de água
pluvial inclui a utilização da água para beber, cozinhar e higiene pessoal, enquanto que
o uso parcial abrange aplicações específicas em pontos hidráulicos, como por exemplo,
nos pontos de abastecimento de vasos sanitários (Mano & Schmitt, 2004), lava jatos e
limpeza de pista dos postos de combustíveis.
Em algumas regiões urbanas, a água de chuva pode conter impurezas absorvidas
da poluição atmosférica, não sendo recomendada para ingestão humana (TOMAZ,
2003). Apesar da qualidade da água de chuva apresentar níveis distintos de poluentes a
cada nova precipitação e localização, em muitas ocorrências os indicadores de
contaminação são superiores ao do esgoto doméstico in natura (PERIAGO et al., 2002).
Com base na literatura, qualidade da água de chuva pode ser afetada por diversos
fatores como pela localização, características da bacia, tipo de solo, tipo e intensidade
de tráfego, frequência e qualidade da água da lavagem da superfície drenada e
condições da superfície de captação. Portanto, é de suma importância proceder a
caracterização da água da chuva da região para melhor conhecê-la, possibilitando assim
o seu aproveitamento de forma segura.
Para diferentes usos da água um determinado tratamento se faz ou não
necessário (KAMMERS, 2004).
29
Tabela 7 - Tratamento necessário para diferentes usos de água
(Adaptado de RAINDROPS, 2002)
USO TIPO DE TRATAMENTO
Irrigação de jardins Nenhum tratamento
Prevenção de incêndio e
condicionamento de ar
Cuidados para manter o equipamento de
estocagem e distribuição em condições de
uso
Fontes e lagoas, descargas de vasos
sanitários, lavação de roupas e
carros.
Tratamento higiêncio, devido ao possível
contato do corpo humano com a água.
Piscina/banho, consumo humano e
no preparo de alimentos.
Desinfecção, para a água consumida
direta e indiretamente.
O sistema de tratamento da água de chuva depende da qualidade da água
coletada e do seu destino final. Para um tratamento simples, podem ser utilizados:
sedimentação natural, filtração simples e cloração. Pode-se também utilizar tratamentos
complexos como desinfecção por ultravioleta ou osmose reversa (MARINOSKI et al.,
2004).
Entretanto, em ambos os tratamentos, é indispensável à instalação de telas sobre
as calhas ou grelhas nos tubos de queda para conter detritos de maiores dimensões como
folhas (OLIVEIRA, 2005). A utilização de um sistema de peneiras para fazer a retirada
de folhas e galhos da água de chuva, diminui a concentração de material orgânico no
reservatório de armazenamento e evita o entupimento de conexões e tubulações que
fazem parte do sistema (MAY et al., 2004).
A qualidade da água da chuva também varia de acordo com a sua coleta.
Quanto mais limpo for o local de coleta, logicamente, mais limpa será a água. A região
do Brasil que vai do Estado do Espírito Santo até o Rio Grande do Sul tem potencial
para chuvas ácidas, que são aquelas cujo pH é menor que 5,6. Por este motivo só devem
ser utilizadas para fins não potáveis, principalmente em regiões industriais, onde ocorre
grande poluição atmosférica (Tomaz, 1998). Segundo Raindrops (2002) e Kammers
(2004), é possível observar o grau de purificação quanto ao local. As categorias C e D
consideram-se impuras mesmo para usos não potáveis, enquanto que as categorias A e
30
B não necessitam de tratamento para o mesmo fim. A Figura 15 apresenta variações da
qualidade da água pluvial em função do local de coleta.
Tabela 8 - Variações da qualidade da água de chuva devido ao sistema de coleta
(GROUP RAINDROPS, 2002)
A contaminação da água de chuva advém através de impurezas localizadas nas
superfícies de captação tais como fuligem e excrementos de animais (OLIVEIRA,
2005). A maior contaminação se dá após um longo período de estiagem e, geralmente,
os poluentes estão concentrados no primeiro milímetro de chuva coletado, o qual deve
ser descartado. Portanto, é preciso determinar a quantidade de água de chuva
responsável pela limpeza dos telhados que deve ser desprezada, para fins de projeto
Group Raindrops (2002) e Oliveira (2005) recomendam o valor da perda como sendo de
30%, porém não há estudo conclusivo sobre o coeficiente de aproveitamento de água da
chuva. Pensando no cenário de chuvas maiores e mais constantes, será possível observar
o menor acúmulo de sólidos nas coberturas e, com isso o volume desprezado de água
pode ser menor.
O volume do primeiro fluxo de água de chuva a ser descartado varia conforme a
quantidade de poeira acumulada na superfície do telhado, que é uma função do número
de dias secos, da quantidade e tipo de resíduos, e da estação do ano. Outras variáveis a
serem consideradas são a inclinação e as superfícies dos telhados, a intensidade das
chuvas e o período de tempo que ocorrem. Além disso, salienta-se que não há nenhum
cálculo exato para definir o volume inicial de água pluvial que necessita ser desviado,
devido às muitas variáveis que determinam a eficácia da lavagem das áreas de captação
31
(BROWN et al.,2005). A figura a seguir mostra como funciona o sistema de descarte da
primeira água da chuva.
Figura 10 - Sistema de descarte da primeira água da chuva
(Paludo, 2002)
Para fins não potáveis como descargas de vasos sanitários, lavação de pisos e
carros não é necessário tratamento com alta eficiência, mas sim apenas uma filtragem
para reter partículas em suspensão (OLIVEIRA, 2005). Como neste trabalho é buscada
a utilização de água da chuva em postos de combustíveis e seguindo este racional, a
seguir tem-se a tabela segundo ANA (2005) com as exigências mínimas para uso da
água não potável para diferentes atividades dentro do estabelecimento de estudo.
32
Figura 11 - Exigências mínimas para uso de água não potável para diferentes atividades
(ANA et. al, 2005)
Após a fase de tratamento do sistema, a água deve ser armazenada seguindo a NBR
12217, que especifica o projeto de distribuição de água para abastecimento público.
2.5.4 ARMAZENAMENTO
Para dimensionamento do reservatório deve ser feito um levantamento dos
seguintes dados: precipitação do local, área de captação, coeficiente de escoamento
superficial ou runoff e demanda de água não potável. A precipitação é obtida a partir de
dados de estações pluviométricas, área de captação é a área de cobertura do
estabelecimento, coeficiente superficial será determinado pela Figura 12. Para a
demanda de água não potável pode ser obtida pela determinação do consumo de água
nos dispositivos que utilizarão água da chuva (AMORIM & PEREIRA, 2008). Como
pode ser visto na equação a seguir.
33
D(t) = (ca x fa(t)) (Eq. 2)
Onde:
D(t) = Volume de demanda de água não potável a ser utilizada pelo dispositivo
no período t (m³);
ca = Consumo de água no acionamento do dispositivo(m³);
fa(t) = Frequência de uso do dispositivo no período t;
No Brasil, a NBR 15527 expõe seis métodos para cálculo de dimensionamento
do reservatório de água de chuva.
2.5.4.1 MÉTODO DE RIPPL
Esse método também conhecido como diagrama de massa onde se podem usar
séries históricas mensais ou diárias é um dos mais difundidos, devido sua simplicidade e
facilidade de aplicação (TOMAZ, 2011). O método consiste não levantamento de dados
de chuva e da demanda nos meses de estudo para isto precisamos dos volumes de chuva
acumulada de janeiro a dezembro, bem como a demanda acumulada de janeiro a
dezembro. Para o volume acumulado de janeiro a dezembro teremos uma curva e para a
demanda constante teremos uma reta. A soma das duas maiores diferenças absolutas
(V1 e V2 na Figura 16) entre a linha de demanda e a do volume acumulado será o
volume do reservatório (TOMAZ, 2011).
34
Figura 12 - Aproveitamento máximo.
(TOMAZ, 2011)
Porém, quando a demanda não é a máxima possível utilizável, a linha de
demanda passa a ter uma inclinação menor. Portanto, procuram-se os pontos de
tangência entre a linha do volume acumulado e a linha de demanda. O somatório das
diferenças absolutas nestes dois pontos será o volume a ser reservado como aparece V1
e V2 na Figura a seguir (TOMAZ, 2011).
Figura 13 - Aproveitamento aquém do máximo.
(TOMAZ, 2011)
35
A seguir seguem as equações e incógnitas.
S(t) = D(t) – Q(t); (Eq.3)
Onde:
Q(t) = C x precipitação da chuva(t) x área de captação;
V = ∑ S(t), somente para os valores S(t) > 0. Sendo que, ∑ D(t) < ∑ Q(t);
S(t): Volume de água no reservatório no tempo t;
Q(t): Volume de água de chuva aproveitável no tempo t;
D(t): Demanda ou consumo no tempo t;
V: Volume do reservatório
C: Coeficiente de escoamento superficial (Runoff)
2.5.4.2 MÉTODO DA SIMULAÇÃO
Segundo a ABNT NBR 15527:2007, este método a evaporação da água não deve
ser considerada e os registros de precipitação (mensais ou diários) são utilizados para
simular o comportamento do volume de água no reservatório, ou seja, arbitrar um
volume e verificar o que acontece com a água que vai sobrar e com a água que vai faltar
(fornecimento do serviço público ou caminhão pipa). O método da análise de simulação
é o melhor método para se avaliar um reservatório (TOMAZ, 2011).
A simulação inicia com o reservatório cheio, representado por zero, de maneira
que, se o resultado do balanço, em um intervalo de tempo é positivo, automaticamente é
utilizada representação de reservatório cheio.
36
S(t) = Q(t) + S(t-1) – D(t) (Eq. 4)
Q(t) = C x precipitação da chuva(t) x área de captação. Sendo, 0 ≤ S(t) ≤ V . (Eq. 5)
Onde:
S(t): Volume de água no reservatório no tempo t;
S(t-1): Volume de água no reservatório no tempo t – 1;
Q(t): Volume de água de chuva aproveitável no tempo t;
D(t): Demanda ou consumo no tempo t;
V: Volume do reservatório
C: Coeficiente de escoamento superficial (Runoff)
Os dados históricos são representativos para as condições futura (ABNT, 2007).
2.5.4.3 MÉTODO AZEVEDO NETO
Este método visa conseguir o volume do reservatório a partir da precipitação
média anual e os meses de seca ou baixa precipitação, onde somente três parâmetros
são necessários (TOMAZ, 2011).
V = 0,042 x P x A x T (Eq. 6)
Onde:
P: Valor numérico da precipitação média anual, em milímetros (mm);
T: Valor numérica do número de meses de pouca chuva ou seca;
A: Valor numérico da área de coleta em projeção, em metros quadrados (m²);
V: Valor numérico do volume de água aproveitável e o volume de água do
reservatório, em litros (L).
37
2.5.4.4 MÉTODO PRÁTICO ALEMÃO
A NBR diz que é um método empírico, que adota como volume do reservatório
o valor mínimo entre 6% da demanda anual ou 6% da disponibilidade de água de chuva
(ABNT, 2007).
Vadotado = mín (V; D) x 0,06 (Eq. 7)
Onde:
V: Valor numérico do volume aproveitável de água da chuva anul, em litros (L);
D: Valor numérico da demanda anual de água não potável, em litros (L);
Vadotado: Valor numérico do volume de água do reservatório, em litros (L);
2.5.4.5 MÉTODO PRÁTICO INGLÊS
Este método também é empírico como o Alemão, o volume do reservatório é 5%
do volume anual de água da chuva (ABNT, 2007).
V = 0,05 x P x A (Eq. 8)
Onde:
P: Valor numérico de precipitação média anual, em milímetros (mm);
A: Valor numérico da área de coleta em projeção, em metros quadrados (m²);
V: Valor numérico do volume de água da cisterna, em litros (L).
2.5.4.6 MÉTODO PRÁTICO AUSTRALIANO
Segundo a NBR 15527, trata-se de um método empírico de cálculo do volume
do reservatório realizado por tentativas. Sendo que em primeiro lugar é calculada o
volume de chuva obtido através da equação a seguir (ABNT, 2007).
Q = A x C x (P – I) (Eq. 9)
38
Onde:
C: é o coeficiente de escoamento superficial (Runoff), geralmente 0,80;
P: é a precipitação média mensal;
I: é interceptação da água que molha as superfícies e perdas por evaporação, geralmente
2mm;
A: é a área de coleta;
Q: é o volume mensal produzido pela chuva.
Posteriormente, o cálculo do volume do reservatório é realizado por tentativas,
até que sejam utilizados valores otimizados de confiança e volume do reservatório.
Vt = Vt-1 + Qt - Dt (Eq. 10)
Onde:
Qt: é o volume mensal produzido pela chuva no mês t;
Vt: é o volume de água que está no tanque no fim do mês t;
Vt-1: é o volume de água que está no tanque no início do mês t;
Dt: é a demanda mensal;
Sendo que para o primeiro mês, considera-se o reservatório vazio.
Quando (Vt-1 + Qt – D) < 0, então Vt = 0. (Eq. 11)
Para cálculo da confiança, 𝑃𝑟 = 𝑁𝑟
𝑁, onde:
Pr: Falha
Nr: Número de meses em que o reservatório não atendeu à demanda, ou seja,
quando Vt = 0;
39
N: Número de meses considerado, na maioria das vezes, 12 meses.
Confiança = (1 – Pr) (Eq. 12)
Segundo a ABNT NBR 15527:2007, recomenda-se os valores de confiança
estejam entre 90% e 99%.
40
3 ESTUDO PRÁTICO: DIMENSIONAMENTO DE
RESERVATÓRIOS DE ÁGUAS DA CHUVA PARA
UTILIZAÇÃO EM POSTOS DE COMBUSTÍVEIS
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO
Visto o cenário atual, é inegável o papel do clima e da crise hídrica sobre a
organização dos ambientes terrestres e da atividade econômica da região com a
finalidade de possibilitar uma otimização e economia para o local.
O presente trabalho tem como objetivo economizar um recurso hídrico e
potencializar uma fonte alternativa de água para uso não potável, preservando oferta da
concessionária para fins mais nobres e essenciais, além de gerar economia para o
estabelecimento comercial.
Para este trabalho o posto de combustível de estudo fica situado na cidade de
Volta Redonda, situado no Sul do Estado do Rio de Janeiro, latitude 22° 30´ 45.597" S e
longitude 44° 5´ 15.151" W, com terreno de 1100 m², sendo 800 m² de cobertura, como
pode ser visto nas fotos a seguir. A captação da água da chuva será feita através desta e
a água será utilizada para atender descarga de bacias sanitárias localizadas dentro da
loja de conveniência, limpeza da pista de atendimento do posto e para lavagem dos
carros.
41
Figura 14 - Localização do Posto de Combustível
(Elaborado pelo Autor, 2018).
Figura 15 - Vista frontal do posto de combustível
(Google Maps, 2017).
42
3.2 ESTIMATIVA DA DEMANDA
V = 18,8 + 12,2 x (nº de funcionários) – 3,55 (nº de bicos para abastecimento) (Eq. 1)
A ANP (Agência Nacional do Petróleo) fornece os dados publicamente através
do portal https://postos.anp.gov.br/, referentes ao cadastro dos postos com informação
do número de bicos para abastecimento, além da tancagem e descrição dos produtos.
Figura 16 - Número de bicos do posto de estudo
(ANP, 2018)
No estudo prático os dispositivos que utilizarão água não potável são lavagem de
automóveis e da pista de abastecimento. Dessa forma, para o cálculo da demanda de
água não potável, em determinado período está explicitada a seguir.
43
Após a consulta no local verificou-se que o estabelecimento possui uma lavagem
de veículos automática com uma média de 10 carros por dia, com o consumo de 150
litros por carro totalizando 1500 litros por dia.
Figura 17 - Lavagem automotiva
(Autor, 2018)
Para a atendimento na pista de abastecimento e jardinagem foi feita uma visita
no local e verificou-se que dez regadores são utilizados na limpeza e na jardinagem,
sendo cada um desses com dez litros de capacidade com um consumo estimado de 1000
litros por dia.
44
Figura 18 - Regadores utilizados para lavagem e jardinagem
(Autor, 2018)
45
Figura 19 - Pista de abastecimento
(Autor, 2018)
A demanda média mensal de água não potável a ser utilizada em um posto de
combustíveis com lavagem de veículos, em metros cúbicos, está demonstrada na Tabela
5:
Tabela 9 - Demanda média do posto de combustíveis
(Elaborado pelo autor, 2018)
Nicho Demanda (m³/mês)
Lavagem de carro 45,00
Pista de abastecimento e jardinagem 30,00
TOTAL 75,00
3.3 LEVANTAMENTO DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS DA REGIÃO
Analisando a oferta de chuvas na região em que está situado o posto de
combustível, foi visto que possui clima tropical com altitude de 384 metros e
precipitação média anual de 1350 mm, este valor leva em conta análise de dos dados da
estação pluviométrica de Volta Redonda de um levantamento médio anual dos dados
pluviométricos da região do Médio Vale do Paraíba do Sul no período de 1957 a 2003.
46
Figura 21 - Médias pluviométricas mensais, considerando as séries históricas
(Adaptado Costa, Salgado & Dinali, 2012).
Figura 20 - Dados pluviométricos anuais na região do Médio Vale do Rio Paraíba do Sul
(COSTA, SALGADO & DINALI, 2012)
47
3.4 PROJETO DE APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA
3.4.1 ÁREA DE COLETA
Considerou-se que seria utilizada uma estrutura de prumadas que captasse a água de
toda área da cobertura do posto. Está área corresponde a toda cobertura da pista de
abastecimento. O valor da área de captação foi obtido através de medições in loco e com
confirmação dos proprietários do estabelecimento, chegando ao valor de 386,75 m².
A cobertura do edifício é de telhas de cimento, como pode ser visto na imagem a
seguir. Para este estudo será escolhido o valor de 0,9.
Figura 22 - Cobertura utilizada para captar água da chuva
(Autor, 2018)
3.4.2 CONDUTORES
As calhas são feitas em aço galvanizado e respeitam a declividade da seguinte
forma, conforme pesquisa no local. Em vermelho fica a prumada de água da chuva feita
de PVC.
48
Figura 23 - Indicação da declividade
(Elaborado pelo autor a partir do Google Maps, 2018)
3.4.3 TRATAMENTO
Como visto o tratamento de água captada a ser utilizada para jardinagem,
lavagem de pisos e dos carros não é necessário tratamento com alta eficiência, mas sim
apenas uma filtragem para reter partículas em suspensão.
3.4.4 ARAMAZENAMENTO - DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO
PELOS MÉTODOS DA NBR 15527
A partir dos 6 métodos de dimensionamento de reservatório de água da chuva
que a NBR 15527/2007 sugere, explicados anteriormente, será feito um
dimensionamento do reservatório que irá atender a limpeza da pista de abastecimento e
da lavagem de automóveis. Uma vez executado o dimensionamento do reservatório
seguindo-se cada um dos métodos, será feita uma avaliação da melhor alternativa de
dimensionamento.
49
3.4.4.1 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO DE RIPPL
Neste método os dados de entrada são a precipitação média mensal, a área de
captação, a demanda mensal e o coeficiente de runoff, determinados anteriormente. Para
o dimensionamento do reservatório devem ser utilizadas as equações explicitadas. A
partir da Tabela 6 foi possível obter o valor 338,94 m³ para o volume do reservatório.
Tabela 10 - Cálculos para o dimensionamento do reservatório pelo Método de Rippl
(Elaborado pelo autor, 2018)
Meses
Chuva média mensal (mm)
Área de captação
(m²)
Volume de água
da chuva (m³)
Demanda mensal
(m³)
Diferença (m³)
Diferença acumulada
(m³)
Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 Coluna 5 Coluna 6 Coluna 7
Janeiro 261,00 386,75 90,85 75,00 -15,85
Fevereiro 229,00 386,75 79,71 75,00 -4,71
Março 219,00 386,75 76,23 75,00 -1,23
Abril 121,00 386,75 42,12 75,00 32,88 32,88
Maio 75,00 386,75 26,11 75,00 48,89 81,78
Junho 44,00 386,75 15,32 75,00 59,68 141,46
Julho 48,00 386,75 16,71 75,00 58,29 199,75
Agosto 44,00 386,75 15,32 75,00 59,68 259,44
Setembro 100,00 386,75 34,81 75,00 40,19 299,63
Outubro 131,00 386,75 45,60 75,00 29,40 329,03
Novembro 187,00 386,75 65,09 75,00 9,91 338,94
Dezembro 255,00 386,75 88,76 75,00 -13,76 325,18
Onde:
Coluna 1 – Meses: Corresponde aos meses do ano;
Coluna 2 – Chuva média mensal (mm): Precipitação média mensal;
Coluna 3 – Área de captação (m²): Valor da área de captação de água da chuva no
objeto de estudo;
Coluna 4 – Volume de água da chuva (m³): Volume potencial de água da chuva em que
o resultado é obtido através de chuva média x área de captação x coeficiente de runoff;
50
Coluna 5 – Demanda mensal (m³): Demanda mensal de água não potável;
Coluna 6 – Diferença: É obtida através da diferença entre a coluna 5 e a coluna 4, onde
o sinal negativo representa o excesso de água e o sinal positivo representa o déficit de
água;
Coluna 7 – Diferença acumulada: Diferença acumulada da coluna 6. A soma é iniciada
a partir do primeiro valor positivo. O volume do reservatório é o valor máximo
encontrado na coluna 7.
3.4.4.2 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO DA SIMULAÇÃO
Neste método, foram utilizadas as equações 4 e 5 e estimados volumes para o
reservatório até que o dimensionamento estivesse aferido. De acordo com o método o
volume do reservatório que atendeu à demanda foi de 340,00 m³, como pode ser
observado na Tabela 7.
Tabela 11 - Cálculos para o dimensionamento do reservatório pelo Método da Simulação
(Elaborado pelo autor, 2018)
Meses Chuva média mensal (mm)
Área de captação
(m²)
Volume de água da chuva (m³)
Demanda mensal (m³)
Vol. de água no reservatório no
tempo t (m³)
Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 Coluna 5 Coluna 6
Janeiro 261,00 386,75 90,85 75,00 340,00
Fevereiro 229,00 386,75 79,71 75,00 340,00
Março 219,00 386,75 76,23 75,00 340,00
Abril 121,00 386,75 42,12 75,00 307,12
Maio 75,00 386,75 26,11 75,00 258,22
Junho 44,00 386,75 15,32 75,00 198,54
Julho 48,00 386,75 16,71 75,00 140,25
Agosto 44,00 386,75 15,32 75,00 80,56
Setembro 100,00 386,75 34,81 75,00 40,37
Outubro 131,00 386,75 45,60 75,00 10,97
Novembro 187,00 386,75 65,09 75,00 1,06
Dezembro 255,00 386,75 88,76 75,00 14,82
51
Onde:
Coluna 1 – Meses: Corresponde aos meses do ano;
Coluna 2 – Chuva média mensal (mm): Precipitação média mensal;
Coluna 3 – Área de captação (m²): Valor da área de captação de água da chuva no
objeto de estudo;
Coluna 4 – Volume médio de chuva (m³): Volume potencial de água da chuva em que o
resultado é obtido através de chuva média x área de captação x coeficiente de runoff;
Coluna 5 – Demanda mensal (m³): Demanda mensal de água não potável;
Coluna 6 – Volume de água no reservatório no tempo t: Fornece o volume do
reservatório no fim do mês. Os valores são obtidos através da equação: Chuva média
mensal + Volume de água no reservatório no mês anterior – Demanda mensal, sendo
que o volume de água no reservatório não pode ultrapassar o volume de reservatório
fixado e deve ser maior ou igual a zero.
3.4.4.3 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO AZEVEDO NETO
Para o Método Azevedo Neto o volume do reservatório foi obtido pela equação
6. Pelos dados pluviométricos colhidos a precipitação média mm e são 3 os meses com
pouca chuva ou seca (precipitação abaixo de 55mm). Assim, o volume do reservatório
obtido é de 83,5 m³.
3.4.4.4 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO PRÁTICO ALEMÃO
Neste método empírico o volume do reservatório é determinado pelo menor
valor obtido através da equação 7. O volume anual de precipitação é de 596,6 m³ e o
volume anual de consumo é de 1242 m³. Dessa forma, o volume do reservatório obtido
é de 54 m³.
52
3.4.4.5 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO PRÁTICO INGLÊS
Neste método o volume do reservatório é determinado por 5% do produto da
precipitação média anual e da área de captação (equação 8). A precipitação média anual
é de 1714 mm e a área de captação 386,75 m². Assim, o volume do reservatório obtido
para o Método Prático Inglês é de 33,1 m³.
3.4.4.6 DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO PRÁTICO AUSTRALIANO
No Método Prático Australiano foram utilizadas as equações 9 e 10 para o
cálculo do dimensionamento do reservatório. O volume do reservatório foi obtido por
tentativas até que fosse utilizado um valor que tivesse confiabilidade entre 90% e 99%.
Para o cálculo da confiabilidade foram utilizadas as equações 11 e 12.
O volume de reservatório obtido é de 5,1 m³ como pode ser observado na Tabela 8.
Tabela 12 - Cálculos para o dimensionamento do reservatório pelo Método Prático Australiano
(Elaborado pelo autor, 2018)
Meses
Chuva média mensal (mm)
Área de captação
(m²)
Interceptação (mm)
Volume de chuva
(m³)
Demanda mensal
(m³)
Vol. de água no reservatório no
tempo t (m³)
Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 Coluna 5 Coluna 6 Coluna 7
Janeiro 261,00 386,75 2,00 80,13 75,00 5,13
Fevereiro 229,00 386,75 2,00 70,23 75,00 0,37
Março 219,00 386,75 2,00 67,14 75,00 -7,49
Abril 121,00 386,75 2,00 36,82 75,00 -45,67
Maio 75,00 386,75 2,00 22,59 75,00 -98,09
Junho 44,00 386,75 2,00 12,99 75,00 -160,09
Julho 48,00 386,75 2,00 14,23 75,00 -220,86
Agosto 44,00 386,75 2,00 12,99 75,00 -282,87
Setembro 100,00 386,75 2,00 30,32 75,00 -327,54
Outubro 131,00 386,75 2,00 39,91 75,00 -362,63
Novembro 187,00 386,75 2,00 57,24 75,00 -380,39
Dezembro 255,00 386,75 2,00 78,28 75,00 -377,11
53
Onde:
Coluna 1 – Meses: Corresponde aos meses do ano;
Coluna 2 – Chuva média mensal (mm): Precipitação média mensal
Coluna 3 – Área de captação (m²): Valor da área de captação de água da chuva no
objeto de estudo;
Coluna 4 – Interceptação (mm): Interceptação de água que molha as superfícies e perdas
por evaporação, considerado 2mm;
Coluna 5 – Volume de chuva (m³): Volume potencial de água da chuva em que o
resultado é obtido através da equação (chuva média – interceptação) x área de captação
x coeficiente de runoff. Neste método o coeficiente de runoff é geralmente 0,8, que foi o
valor utilizado. 59
Coluna 6 – Demanda mensal (m³): Demanda mensal de água não potável;
Coluna 7 – Volume de água no reservatório no tempo t: Fornece o volume do
reservatório no fim do mês. Os valores são obtidos através da equação: Chuva média
mensal + Volume de água no reservatório no mês anterior – Demanda mensal. O
volume do reservatório é o valor máximo encontrado na coluna 7.
3.5 ANÁLISE DE RESULTADOS
Na Tabela 9 é possível observar os resultados obtidos para cada um dos métodos
da NBR 15527/2007
54
Tabela 13 - Resumo dos resultados obtidos para cada um dos métodos de dimensionamento do
reservatório da NBR 15527
(Elaborado pelo autor, 2018)
Método Volume de
reservatório (m³)
Método de Rippl 338,94
Método de Simulação 340,00
Método Azevedo Neto 83,50
Método Prático Alemão 54,00
Método Prático Inglês 33,10
Método Prático Australiano 5,10
A variação dos resultados encontrados pode ser justificada pela diferença
conceitual de cada um dos métodos. Enquanto o Método de Rippl, o Método da
Simulação e o Método Prático Australiano levam em consideração a distribuição
pluviométrica média mensal e a demanda de utilização de água não potável, além da
área de captação, o Método Prático Inglês, por exemplo, é mais simples e considera
apenas a média anual de precipitação e a área de captação, desconsiderando a demanda.
No Método de Azevedo Neto a demanda não é considerada e dentre os métodos
foi o que obteve o reservatório com maior capacidade. Pode-se concluir que houve um
dimensionamento mais conservador do reservatório segundo este método já que através
de outros métodos foi garantido o total abastecimento com volumes inferiores.
Os Métodos Práticos Inglês e Alemão não levam em consideração a variação
pluviométrica ao longo dos meses. Dessa forma, estes métodos não são indicados para
regiões como o Volta Redonda que apresentam grandes oscilações pluviométricas. Estes
métodos são recomendados em regiões de clima temperado, como é o caso da
Alemanha e da Inglaterra, locais aonde os métodos foram idealizados. Além disso, os
volumes de reservatório obtidos por estes dois métodos têm valores inferiores à
demanda média de água necessária para atender à limpeza, o que torna o sistema
55
ineficiente. Assim sendo, seria necessária uma fonte de suprimento de água externa para
garantir o abastecimento.
O Método de Rippl e o Método da Simulação consideram a distribuição
pluviométrica média mensal, a demanda de utilização de água não potável e a área de
captação. Nestes dois métodos os volumes de reservatório obtidos são os menores
volumes que garantem o abastecimento de água ao longo de todo o ano, tendo
resultados muito similares.
O Método Prático Australiano, assim como o Método de Rippl e o Método da
Simulação, considera todos os dados levantados no estudo. No entanto, o fato de não
haver uma limitação quanto ao volume de água no reservatório durante os meses, faria
com que o valor obtido para o reservatório seja superdimensionado, mas neste caso foi
obtido um volume menor que o volume de chuva máximo.
Figura 24 - Croqui do posto de combustíveis com condutores e reservatórios
(Elaborado pelo Autor, 2018)
56
Desta forma, nesta análise comparativa os dois métodos que atenderam à
demanda e apresentaram uma metodologia mais racional foram o Método de Rippl e o
Método da Simulação. No entanto, mesmo para estes métodos mais fiáveis, os volumes
estimados de reservatório demandam uma área de construção muito elevada. As
dimensões desse reservatório seriam em torno de 1,5 m x 8,0 m x 8,0 m.
Figura 25 - Planta de Locação com reservatório
(Elaborado pelo Autor, 2018)
57
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
No Brasil, embora exista uma grande disponibilidade de recursos hídricos em
algumas regiões, é possível verificar que algumas cidades brasileiras sofrem uma crise
hídrica. O sistema de aproveitamento de água de chuva surgiu como uma das possíveis
alternativas para a economia de água potável. Além disso, o sistema pode contribuir
para a prevenção de enchentes nos grandes centros urbanos.
A água de chuva pode ser utilizada para usos não potáveis como nas descargas de
vasos sanitários, irrigação de jardins, lavagem de roupas, pisos e carros. No entanto,
antes da sua utilização devem ser verificados os parâmetros que garantam a sua
qualidade e a necessidade de tratamento da mesma.
No Brasil, a Norma técnica de referência para o aproveitamento de água de chuva é
a NBR 15527/2007. A mesma fornece importantes informações como os requisitos para
a instalação do sistema de aproveitamento de água da chuva, parâmetros de qualidade
da água e instruções para a manutenção do sistema. No entanto, os 6 métodos de
dimensionamento de reservatório descritos na mesma, se apresentam de forma
extremamente confusa e resumida, faltando informações importantes para a
compreensão e aplicabilidade dos mesmos. Os resultados obtidos no estudo prático para
cada um dos métodos são muito distintos, variando de reservatórios de 5,10 m³ até
340,00 m³, o que dificulta o projetista na escolha do mais adequado para as suas
necessidades. Além disso, alguns dos métodos recomendados pela norma foram
concebidos em países europeus que apresentam características pluviométricas muito
distintas da brasileira, dificultando a sua utilização no Brasil.
No Rio de Janeiro, foi criado o Decreto 23.940/2004 que torna obrigatória a adoção
de reservatórios que permitam o retardo do escoamento da água da chuva para a rede de
drenagem em empreendimentos que apresentem áreas impermeabilizadas acima de 500
58
m². Neste Decreto a NBR 15527 não é citada em nenhum momento, o que mostra que a
mesma não é difundida.
É nítida a necessidade de revisar a NBR 15527/2007, e desenvolver estudos de
novas metodologias de dimensionamento de reservatórios de aproveitamento de água da
chuva que sejam apropriados para a realidade brasileira, incluindo as particularidades de
cada região.
Este foi um estudo acadêmico que apenas analisou dados específicos para atender a
um posto de combustíveis na cidade de Volta Redonda, qualquer outro estudo deve
levar em consideração a sua demanda de água não potável, bem como os seus índices
pluviométricos e área de captação.
Como sugestões para trabalhos futuros são indicados estudos que promovam a
verificação da viabilidade econômica do sistema, de tal forma que sejam obtidos os
valores de investimento inicial, payback e taxa de retorno para a implantação do
sistema.
59
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