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Curso “Aproveitamento de
água de chuva em cisternas
para o semi-árido”
Tema 2
Projeto de sistemas de aproveitamento de água de chuva
5 a 8 de maio de 2009
Rodolfo Luiz Bezerra NóbregaUniversidade Federal de Campina Grande
Instituições Participantes:Financiadores:
Objetivo
Apresentar os componentes dos sistemas de aproveitamento de água de chuva e alguns métodos de dimensionamento utilizados na
concepção de projetos relacionados.
Roteiro
• Conceitos básicos
• Componentes do sistema de aproveitamento
• Dispositivos utilizados
• Dimensionamento de calhas e condutores
• Coeficiente de “perdas”
• Sistemas em áreas urbanas
• Dimensionamento de cisternas
Conceitos BásicosPrecipitação
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Medição
As formas mais conhecidas de
precipitação são:
•Chuva
•Granizo
•Neve
1 milímetro de chuva distribuído em uma área de 1 metro
quadrado corresponde a um volume de 1 litro de água
Conceitos BásicosOs processos que compõem o aproveitamento
�Captação: processo de interceptação da chuva
�Transporte: meios que farão com que a chuva captada seja escoada para a cisterna
�Armazenamento: estocagem da água na cisterna
�Manejo: conjunto de intervenções no sistema que influenciam o armazenamento e a retirada de água da cisterna
�Aproveitamento: significa o conjunto de processos citados
Roteiro
• Conceitos básicos
• Componentes do sistema de aproveitamento
• Dispositivos utilizados
• Dimensionamento de calhas e condutores
• Coeficiente de “perdas”
• Sistemas em áreas urbanas
• Dimensionamento de cisternas
Componentes do sistema de aproveitamento
Área de Captação
Embrapa Semi-ÁridoProjeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Telhados Pisos
Componentes do sistema de aproveitamento de água de chuva
Calhas e condutores
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Calha de água furtada
Calhas de beiral Calha de beiral
Componentes do sistema de aproveitamento de água de chuva
Cisterna
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Food and Agriculte Organization (FAO)
Embrapa Semi-Árido
Roteiro
• Conceitos básicos
• Componentes do sistema de aproveitamento
• Dispositivos utilizados
• Dimensionamento de calhas e condutores
• Coeficiente de “perdas”
• Sistemas em áreas urbanas
• Dimensionamento de cisternas
Outros dispositivos
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Dispositivo de
desvio das chuvas
IRPAA/Juazeiro
•Melhorar a qualidade da água armazenada
•Primeiras águas ≠ Primeiras chuvas
Outros dispositivos
Bomba
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Outros dispositivos
Extravasor
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Roteiro
• Conceitos básicos
• Componentes do sistema de aproveitamento
• Dispositivos utilizados
• Dimensionamento de calhas e condutores
• Coeficiente de “perdas”
• Sistemas em áreas urbanas
• Dimensionamento de cisternas
Dimensionamento de calhas e condutores
• Por que dimensionar calhas e condutores?
As calhas de condutores devem ser capazes de ter:
� Aspectos geométricos adequados à situação
� Dimensões suficientes para permitir o escoamento da água
� Estrutura suficiente para suportar o peso
Dimensionamento de calhas e condutores
• No Brasil o projeto de sistemas prediais para águas pluviais é normatizado pela NBR 10.844/8
• Informações necessárias:
– Área de contribuição;
– Intensidade pluviométrica.
• Dados que se deseja obter:
– Vazão de projeto;
– Inclinação da calha;
– Dimensões das calhas e condutores.
Dimensionamento de calhas e condutores
• Área de contribuição (A)
Dimensionamento de calhas e condutores
• Intensidade Pluviométrica
– Período de retorno
• 1 ano = áreas pavimentados, onde empoçamentso possam ser tolerados;
• 5 anos = para coberturas e/ou terrações
• 25 anos = para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado
– A duração da precipitação deve ser fixada em 5 minutos
– Para construções até 100m² pode-se atotar a intensidade de 150 mm/j
Dimensionamento de calhas e condutores
• Cálculo da vazão de projeto (Q)
Dimensionamento de calhas e condutores
• Cálculo da vazão de projeto (Q)
Tabela 1 – Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto
Tipo de curva
Curva a menos de 2 metros da saída da calha
Curva entre 2 e 4 metros da saída da calha
Canto reto 1,2 1,1
Canto 1,1 1,05
Para calhas beirais ou platibandas
Dimensionamento de calhas e condutores
• Dimensionamento da calhaTabela 2 – Coeficientes de rugosidade
Material n
Plástico, fibrocimento, aço, metais não-ferrosos
0,011
Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida
0,012
Cerâmica, concreto não-alisado 0,013
Alvenaria de tijolos não-revestida 0,015
Dimensionamento de calhas e condutores
Tabela 3 – Capacidade de condutores horizontais de seção circular (vazões em L/min.)
Diâmetro Interno (mm)
n = 0,011 n = 0,012 n = 0,013
0,5 % 1 % 2 % 4 % 0,5 % 1 % 2 % 4 % 0,5 % 1 % 2 % 4 %
1 50 32 45 64 90 29 41 59 83 27 38 54 76
2 75 95 133 188 267 87 122 172 245 80 113 159 226
3 100 204 287 405 575 187 264 372 527 173 243 343 486
4 125 370 521 735 1.040 339 478 674 956 313 441 622 882
5 150 602 847 1.190 1.690 552 777 1.100 1.550 509 717 1.010 1.430
6 200 1.300 1.820 2.570 3.650 1.190 1.670 2.360 3.350 1.100 1.540 2.180 3.040
7 250 2.350 3.310 4.660 6.620 2.150 3.030 4.280 6.070 1.990 2.800 3.950 5.600
8 300 3.820 5.380 7.590 10.800 3.500 4.930 6.960 9.870 3.230 4.500 6.420 9.110
Roteiro
• Conceitos básicos
• Componentes do sistema de aproveitamento
• Dispositivos utilizados
• Dimensionamento de calhas e condutores
• Coeficiente de “perdas”
• Sistemas em áreas urbanas
• Dimensionamento de cisternas
Coeficiente de “perdas”
• O volume precipitado não é o mesmo que o aproveitado. As razões são:
– Formato da área de captação;
– Absorção de água pela superfície de captação;
– Potencial de captação prejudicado pelos limites da área de captação;
– Desvios ou vazamentos nos condutores que transportam a água.
• Possui várias denominações na literatura
Coeficiente de “perdas”
Parabólico V invertido Ondulado
Coeficiente de“runoff”
0,81 0,84 0,83
Liaw e Tsai. Optimum storage volume of rooftop rain water harvesting systems for domestic use. Journal of the american water resources association. August 2004.
Tipo da cobertura Coeficiente de “runoff”
Telhas cerâmicas 0,8 a 0,9
Telhas corrugadas de metal 0,7 a 0,9
Hofkes e Frazier. Runoff coeficients. In Rainwater Harvesting by Parcey and Adrian. 1996.
Roteiro
• Conceitos básicos
• Componentes do sistema de aproveitamento
• Dispositivos utilizados
• Dimensionamento de calhas e condutores
• Coeficiente de “perdas”
• Sistemas em áreas urbanas
• Dimensionamento de cisternas
Sistemas em áreas urbanas
• A norma NBR 15.527/2007 estabelece os requisitos paraaproveitamento de água de chuva de coberturas em áreasurbanas para fins não potáveis. Nela é estabelecido que:– Calhas e condutores: NBR 10844/1989;
– Devem ser instalados dispositivos de remoção de detritos;
– O dispositivo de descarte, quando existir, deve ser projetado. Na ausênciade critérios suficientes, recomenda-se descartar os 2 mm iniciais dechuva;
– Os reservatórios devem conter extravasor, dispositivo de esgotamento,cobertura, inspeção, ventilação e segurança;
– A retirada de água deve ser realizada próxima à superfície;
– Ao menos uma vez ao ano os reservatórios devem ser limpos com umasolução de hipoclorito de sódio (NBR 5626);
– O sistema de distribuição da água de chuva aproveitada deve serindependente do sistema de água potável.
Sistemas em áreas urbanas
• Métodos de dimensionamento propostos na NBR 15.527/2007:
– Método Azevedo Neto;
– Método prático alemão;
– Método prático inglês;
– Método prático australiano;
– Método de Rippl;
– Método da simulação.
Roteiro
• Conceitos básicos
• Componentes do sistema de aproveitamento
• Dispositivos utilizados
• Dimensionamento de calhas e condutores
• Coeficiente de “perdas”
• Sistemas em áreas urbanas
• Dimensionamento de cisternas
Dimensionamento de cisternas
• Concepção do volume de 16 m³ para cisternas no Semi-Árido:
– Área média de captação: 40 m²;
– Precipitação média: 400 mm/ano;
– Volume potencial aproveitável: 40 m² x 400 mm = 16.000 litros;
– Supondo um consumo per capto de 13 litros/dia, temos que uma cisterna com 16 m³ de água abastece uma família de 5 pessoas por:
• 16.000 l/(5 pessoas x 13 litros/pessoa/dia) = 246 dias ou 8 meses (aproximadamente).
Dimensionamento de cisternas
• Método Azevedo Neto
Dimensionamento de cisternas
• Método prático alemão
Dimensionamento de cisternas
• Método prático inglês
Dimensionamento de cisternas
• Método prático australiano
Exercício
• Dimensione uma cisterna para ser construída na área urbana de Custódia (PE) utilizando os método de Azevedo Neto e os métodos práticos inglês e alemão.
– Dados:
• Precipitação média: 400 mm/ano;
• Área de captação: 100 m²;– Volume aproveitável por ano: 400 mm x 100 m² x 0,75 = 30.000 litros.
• Quantidade de meses com pouca ou nenhuma chuva: 6;
• 4 residentes (demanda 20 litros/dia/pessoa);– Demanda anual: 20 x 4 x 365 = 29.200 litros.
Exercício
• Através do método prático inglês
V = 0,05 x P x A = 0,05 x 400 x 100 = 2.000 L
• Através do método Azevedo Neto
V = 0,042 x P x A x T = 0,042 x 400 x 100 x 6 = 10.080 L
• Através do método prático alemão
V = Min (V;D) = Min (30.000;29.200) x 0,6 = 17.520 L
Não considera a demanda.
Não considera o período de estiagem
Não considera a demanda e período de estiagem
Dimensionamento de cisternas
• Método Rippl
Dimensionamento de cisternas
• Método da simulação
Dimensionamento de cisternas
• Observações sobre o método da simulação:
– As simulações são baseadas na equação de balanço hídrico para um reservatório de volume finito;
– Podem ser implementados parâmetros para uma análise que represente melhor o sistema estudado. Por exemplo: volume desviado, evaporação, incertezas no consumo, entre outros;
– Uma avaliação qualitativa e quantitativa das séries de precipitação deve ser realizada para que seu uso seja adequado.
Bibliografia recomendada
• Anais dos Simpósios da Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva - ABCMAC (www.abcmac.org.br).
• Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. Tomaz, P.; Navegar Editora. 2003.
• NBR 10844/89 - Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro: ABNT, 1989. 13 p.
• NBR 15.527/2007 - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. 12 p.
• Potencialidades da água de chuva no Semi-Árido Brasileiro. Eds.: Brito, L. T. L.; Moura, M. S. B.; Gama, G. F. B. Petrolina – PE: Embrapa Semi-Árido, 2007. 181 p.