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Universidade Federal do Rio de Janeiro
CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA: ESTUDO
EXPERIMENTAL DA QUALIDADE DE ÁGUA DE UM TELHADO VERDE E DE UM
TELHADO CONVENCIONAL
Julia de Carvalho Gimenes
Fevereiro de 2017
CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA: ESTUDO
EXPERIMENTAL DA QUALIDADE DE ÁGUA DE UM TELHADO VERDE E DE UM
TELHADO CONVENCIONAL
Julia de Carvalho Gimenes
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
FEVEREIRO DE 2017
iii
CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA: ESTUDO
EXPERIMENTAL DA QUALIDADE DE ÁGUA DE UM TELHADO VERDE E DE UM
TELHADO CONVENCIONAL
Julia de Carvalho Gimenes
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 À OBTENÇÃO
DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinado por:
Prof.ª Elaine Garrido Vazquez, D.Sc.
Prof.ª Sylvia Meimaridou Rola D.Sc.
Prof.ª Lais Amaral Alves M.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
FEVEREIRO DE 2017
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Gimenes, Julia de Carvalho
Captação e aproveitamento de água de chuva: estudo
experimental da qualidade de água de um telhado verde e de um
telhado convencional/ Julia de Carvalho Gimenes. – Rio de Janeiro:
UFRJ/ Escola Politécnica, 2017.
X, 102p.: il.; 29,7 cm.
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez.
Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica / Curso de
Engenharia Civil, 2017.
Referências Bibliográficas: p. 92-97.
1. Qualidade de água. 2. Aproveitamento de água de chuva. 3.
Telhado verde 4. Drenagem urbana. I. Elaine Garrido Vazquez. II.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, Escola Politécnica,
Curso de Engenharia Civil. III. Captação e aproveitamento de água
de chuva: estudo experimental da qualidade de água de um telhado
verde e de um telhado convencional.
v
“Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de
uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao
poder público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as
presentes e futuras gerações.”
Artigo 225 da Constituição Federal Brasileira de 1988
vi
Agradecimentos
Ao meu pai, que sempre me incentivou e me inspirou a me dedicar aos estudos e a
ajudar ao próximo.
Aos meus amigos “Summas”, que tornaram essa faculdade, tão pesada, mais leve e
divertida. Em especial, ao Gustavo Medina, por todas as caronas e companheirismo.
À minha orientadora, Elaine Garrido Vazquez, e à coordenadora do curso de Engenharia
Civil, Michèle Schubert Pfeil, por toda a ajuda e compreensão nesse término de
faculdade e por serem exemplos notórios de dedicação.
A todos os outros professores que contribuíram na minha trajetória na UFRJ. Ao Prof.
Otto Rotunno pelos anos de iniciação científica e aos Prof. Luiz Edmundo Horta Barbosa
e Álvaro Cantanhede pelos anos de monitoria.
À responsável técnica do LEMA, Maria Cristina Treitler Paixão, por ter realizado as
análises laboratoriais do presente trabalho.
Aos membros da banca, Sylvia Meimaridou Rola, pela generosidade de sempre me
receber no IVIG e conversar sobre o trabalho mesmo antes do convite para a banca, e
Lais Amaral Alves pela participação e ajuda na disciplina cursada no CEFET.
vii
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte
dos requisitos necessários à obtenção do grau de Engenheiro Civil.
CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA: ESTUDO
EXPERIMENTAL DA QUALIDADE DE ÁGUA DE UM TELHADO VERDE E DE UM
TELHADO CONVENCIONAL
Julia de Carvalho Gimenes
Fevereiro de 2017
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
Curso: Engenharia Civil
O presente trabalho apresenta uma análise da qualidade de água de chuva drenada por
duas coberturas, um telhado convencional e de um telhado verde, montado em uma
bancada experimental, com o objetivo de avaliar o seu potencial de aproveitamento
através de comparações às normas vigentes.
As amostras eram coletadas após os eventos de chuva de reservatórios, que drenavam
a água de cada telhado, e encaminhadas ao laboratório. Foi analisada também a água
de chuva precipitada, diretamente em um recipiente, como referência para os telhados.
Os parâmetros considerados foram: cor, turbidez, pH, coliformes fecais e Escherichia
coli, nitrito, nitrato e ortofosfato.
O aproveitamento de água de chuva é uma fonte alternativa importante e que deve ser
considerada, principalmente, na crise hídrica que o planeta enfrenta atualmente.
Com este estudo, espera-se mostrar que a água de chuva oferece índices de
potabilidade interessantes para diversos usos, fomentando assim o seu aproveitamento,
inclusive conjugado a telhados verdes, além de dar subsídios para futuras pesquisas
relacionadas ao tema.
Palavras-chave: qualidade de água, aproveitamento de água de chuva, telhados verdes,
drenagem urbana.
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Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.
RAIN WATER HARVERSTING: EXPERIMENTAL STUDY OF WATER QUALITY OF
A GREEN ROOF AND A CONVENTIONAL ROOF
Julia de Carvalho Gimenes
Februar 2017
Advisor: Elaine Garrido Vazquez
Course: Civil Engineering
This work presents an analysis of rainwater quality drained by two roofs, a conventional
roof and a green roof, setted on an experimental bench, with the objective of evaluating
its potential for exploitation through comparisons with current norms.
The samples were collected, after rainfall events, of reservoirs, which drained the water
from each roof, and were sent to the laboratory. Pure rainwater was also analyzed as a
reference for the roofs. The parameters considered were: color, turbidity, pH, fecal
coliforms and Escherichia coli, nitrite, nitrate and orthophosphate.
The use of rainwater is an important alternative source and must be considered,
especially, in the water crisis that the planet is currently facing.
With this study, it is expected to show that rainwater offers interesting potability indexes
for several uses, thus encouraging its use, including in conjunction with green roofs, as
well as providing subsidies for future research related to the theme.
Key words: water quality, use of rainwater, green roofs, urban drainage.
ix
SUMÁRIO
1 Introdução ......................................................................................................... 1
1.1 Referencial teórico ................................................................................................ 1
1.2 Objetivo ............................................................................................................... 7
1.3 Justificativa ........................................................................................................... 7
1.4 Metodologia ......................................................................................................... 8
1.5 Descrição dos capítulos ......................................................................................... 9
2 Aproveitamento de água de chuva ................................................................... 11
2.1 Oferta e demanda de água .................................................................................. 11
2.1.1 A crise hídrica ...................................................................................................... 11
2.1.2 Perfil de consumo residencial ............................................................................. 15
2.2 Fontes alternativas: o aproveitamento de água de chuva ..................................... 17
2.2.1 Aspectos gerais .................................................................................................... 17
2.2.2 Incentivos legais no Brasil ................................................................................... 20
2.2.3 Exemplos de aproveitamento de chuva no brasil ............................................... 23
2.2.4 Telhado verde como área de captação ............................................................... 30
2.3 Qualidade da água para aproveitamento ............................................................. 34
2.3.1 Normas Regulatórias ........................................................................................... 35
2.3.2 Parâmetros de potabilidade ................................................................................ 39
2.3.3 Fatores influentes ................................................................................................ 41
2.3.4 Cuidados na coleta e conservação de amostras ................................................. 45
3 Estudo experimental da qualidade da água de um telhado verde (TV) e de um
telhado convencional (TC) ...................................................................................... 48
3.1 Caracterização dos objetos de estudo (TC e TV) ................................................... 48
3.1.1 Localização e caracterização do entorno da estrutura utilizada ......................... 48
x
3.1.2 Descrição das estruturas do experimento (TC e TV) ........................................... 52
3.2 Aplicação do experimento proposto .................................................................... 58
3.2.1 Planejamento e coleta de amostras .................................................................... 58
3.2.2 Preservação de amostras .................................................................................... 62
3.2.3 Ensaios laboratoriais e parâmetros analisados ................................................... 63
3.3 Apresentação e análise de resultados .................................................................. 65
3.3.1 Dados meteorológicos do período de coleta ...................................................... 65
3.3.2 Parâmetros de qualidade da água ...................................................................... 72
4 Considerações Finais ........................................................................................ 89
Referências ............................................................................................................ 92
Anexos ................................................................................................................... 98
1
1 Introdução
1.1 Referencial teórico
Nenhum recurso é mais fundamental para a saúde, o bem-estar e a prosperidade das
comunidades humanas que a água. Cada vez é mais reconhecido que este é o principal
meio através do qual as mudanças climáticas impactam na sociedade e no meio
ambiente. Mais que um setor, os recursos hídricos são o meio pelo qual as mudanças
climáticas afetam a segurança alimentar, a saúde, a geração de energia, o
desenvolvimento e a proteção dos ecossistemas e da biodiversidade. (FORO MUNDIAL
DEL ÁGUA, 2012).
De acordo com dados oficiais da Organização Mundial da Saúde (WHO, 2003), cerca
de 1 bilhão de pessoas no mundo sofrem com a indisponibilidade de água tratada para
alimentação e para a sua higiene pessoal. Cerca de mais de 1,8 bilhão de pessoas não
dispõem de serviços de saneamento básico e em muitas áreas urbanas o número de
habitantes sem acesso ao saneamento tem crescido junto com o crescimento
populacional. Muitos países que enfrentam carência de água potável frequentemente
têm o problema agravado por falta de precipitação, poluição dos aquíferos e alta
densidade populacional.
Se, por um lado, a crise hídrica assola o mundo prejudicando milhões de pessoas, por
outro, a água é o recurso natural mais abundante do planeta Terra, cobrindo 70% de
sua superfície, e não diminuiu sua disponibilidade em termos de quantidade, pois o ciclo
hidrológico assegura que toda a água evaporada retorne através da precipitação.
Segundo Watanabe (2003) apud Ferreira Pontes (2013), essa água ao cair no solo, na
sua maior parte, facilmente infiltra-se nele, abastecendo o lençol freático, que estoca
essa água no subsolo, transferindo lentamente para os rios próximos através do fluxo
subterrâneo e gerando nascentes de água. Outra parte fica retida na vegetação e
2
evapora. Somente uma pequena parte escoa sobre a superfície em direção aos rios
próximos, mesmo assim desaceleradamente, graças à vegetação.
Entretanto, ao ocorrer o desenvolvimento urbano, este quadro se modifica. O processo
de urbanização gera uma crescente impermeabilização das superfícies, impedindo
assim que a água precipitada através da chuva infiltre no solo, aumentando o percentual
de água que escoa em sua superfície. Esse problema acarreta as conhecidas enchentes
nas cidades nos picos de chuva.
As grandes enxurradas que intensificam as águas de drenagem superficial podem ter
seu volume reduzido através da existência de sistemas diversos, tanto de captação das
águas pluviais, quanto de redução do fluxo superficial das águas de chuva (ROLA,
2008).
Quanto mais intensiva a ocupação do solo pelo homem, uma menor quantidade de água
infiltra-se nele. Somado a isso, a urbanização ainda acarreta um segundo problema: a
formação de “Ilhas de calor urbanas”. De acordo com GARCIA (2012) apud Ferreira
Pontes (2012), as “Ilhas de calor urbanas” são fenômenos microclimáticos que
favorecem o aumento da temperatura em uma certa área, podendo chegar até a 10
graus de diferença em relação às áreas no entorno. Elas agravam as ondas de calor e
contribuem para o aumento da precipitação convectiva, das tempestades associadas a
nuvens do tipo cumulonimbus sobre a área urbana.
Através da figura 1, demonstra-se as diferenças nos modos de escoamento da água de
chuva em relação à cobertura do solo. Pode-se notar que quanto mais urbanizada, mais
impermeabilizada e menos arborizada a cobertura se torna, o que influi no aumento da
taxa de escoamento superficial (runoff) e diminuição das taxas de infiltração.
3
Figura 1 - Escoamento de água de chuva de acordo com a cobertura do solo
Fonte: PAZ (2004).
Esse tipo de comportamento causa enchentes quando há grandes tempestades, pois a
rede coletora muitas vezes torna-se incapaz de absorver tal carga hídrica.
O escoamento das águas de chuva nas cidades se dá, a priori, por redes de drenagem
urbana, que orientam as águas pluviais para os canais e rio. Porém, a grande
quantidade de esgoto que é despejada através de ligações clandestinas à rede pluvial,
tanto em regiões pobres quanto nos bairros mais ricos, faz com que os rios se tornem
grandes valões a céu aberto nas cidades.
Na tabela 1 são listados diferentes problemas, advindos de alterações no ciclo natural
da água, enfrentados nas regiões densamente urbanizadas.
30% evapotranspiração 35% evapotranspiração
4
Tabela 1 - Impactos no ciclo da água em regiões urbanizadas
Impactos no ciclo da água em regiões urbanizadas
Causa Consequência Impactos
Poluição do ar Chuva ácida Danos materiais e à saúde
Lançamentos ilegais de esgoto na rede de água pluvial
Poluição de córregos e do mar Danos à natureza, à saúde e maior custo de saneamento
Desmatamento e ocupação ilegal de encostas
Escorregamento de terra, danos materiais e à vida.
Danos materiais e à vida.
Volume de água captada à jusante maior do que o lançado à montante
Diminuição do volume de rios Danos à natureza, crise hídrica e energética
Aterros ilegais e sem controle (lixões)
Lixiviação de chorume para o lençol freático e poluição
Danos à natureza e à saúde
Margens de rios encurtadas e ocupação ilegal
Enchentes devido ao transbordamento
Danos materiais e à vida.
Ambiente densamente edificado e grandes áreas impermeabilizadas
Diminuição da infiltração das chuvas e maior risco de enchentes
Danos materiais e à vida.
Fonte: autora em 2016, baseada em http://planetasustentavel.abril.com.br/.
Os impactos descritos acima são apenas os mais comuns identificados nas cidades e
que são ilustrados na figura 2, a seguir, que mostra toda a complexidade de fatores de
estresse envolvidos na gestão hídrica de uma cidade. Alguns desses fatores são
identificados por pontos luminosos na imagem.
De fato, os problemas decorrentes das intervenções humanas influenciam de forma
profunda várias esferas que vão além da ambiental, afetando também a saúde, a
qualidade de vida e a segurança dos cidadãos.
5
Figura 2 - Ciclo da água nas cidades e prejuízos causados
Fonte: Planeta sustentável, http://planetasustentavel.abril.com.br/, em setembro de 2016.
Um levantamento coordenado pela Fundação SOS Mata Atlântica (2016) com a
medição da qualidade da água em 183 rios, córregos e lagos de 11 Estados brasileiros
e do Distrito Federal revela que 36,3% dos pontos de coleta analisados apresentam
qualidade ruim ou péssima. Apenas 13 pontos foram avaliados com qualidade de água
boa (4,5%) e outros 59,2% estão em situação regular, o que significa um estado de
alerta. Nenhum dos pontos analisados foi avaliado como ótimo.
Segundo este mesmo levantamento, o Estado do Rio de Janeiro não apresenta nenhum
ponto com qualidade de água boa entre os 27 rios avaliados. Dos 30 pontos medidos,
22 (73,3%) estão em situação de alerta com condições regulares e, deste total, 16 estão
na cidade do Rio de Janeiro. Isso reflete a precária condição de saneamento ambiental
6
das bacias analisadas, com agravamento dos indicadores de saúde pública e o aumento
das doenças de veiculação hídrica.
Percebe-se, então, que o problema central da crise hídrica não é apenas a falta de água,
mas sim a falta de água própria para consumo humano, já que as fontes disponíveis
estão cada vez mais poluídas, ou seja, estão se tornando indisponíveis até mesmo para
estações de tratamento, pelo alto custo do tratamento que proporcionam.
Nesse contexto, fontes alternativas tornam-se indispensáveis para a manutenção desse
recurso tão nobre e escasso atualmente. Soluções surgem com objetivo de mitigar
diferentes frentes deste problema.
Em relação à escassez, o reuso de água cinza e o aproveitamento de água de chuva
são novas possibilidades de fontes de água. Porém, o reuso tem custo mais elevado
pois exige um tratamento mais sofisticado em relação ao aproveitamento de água de
chuva, que possibilita o fornecimento de água relativamente limpa que pode ser usada
para fins não potáveis, condicionado às normas vigentes.
Já em relação ao equilíbrio do ciclo hidrológico, a técnica de naturação em coberturas,
mais conhecida como telhados verdes, restabelece o ciclo natural de uma parcela da
água de chuva nessas superfícies originalmente impermeabilizadas. Isso ocorre através
da retenção da água no solo, sua absorção e evapotranspiração pela vegetação.
São considerados telhados verdes toda cobertura ou telhado, plano ou inclinado,
devidamente impermeabilizado e com sistema de drenagem para o escoamento pluvial
excedente, que agrega em sua composição, uma camada de solo ou substrato e outra
camada de vegetação (CORREA & GONZALEZ, 2002 apud JOBIM, 2013). Uma parcela
da água de chuva é retida pelo substrato e absorvida pelas plantas, que realizam a
evapotranspiração e, desta forma, regularizam o ciclo natural da água. O excedente é
drenado para rede pluvial.
7
A utilização de telhados verdes conjugada ao aproveitamento de água de chuva ainda
é pouco utilizada no Brasil, mas demonstra potencial de unir diversos benefícios, sendo
assim uma alternativa interessante para enfrentar a crise hídrica e a gestão da água nas
cidades.
1.2 Objetivo
O presente trabalho se propõe a analisar a qualidade de água de chuva drenada de dois
tipos de cobertura, um telhado verde em formato de protótipo e um telhado
convencional, em escala real, composto por telhas metálicas e de fibrocimento.
Serão avaliados o potencial de aproveitamento de água, de ambos os casos, em relação
às normas vigentes, e os fatores influentes na qualidade da água captada.
Dessa forma, deseja-se disseminar o uso de práticas sustentáveis nas edificações,
estimular o aproveitamento de água de chuva como fonte alternativa e o uso de telhados
verdes conjugado à essa prática.
1.3 Justificativa
Diante da crise hídrica que o planeta se encontra, torna-se primordial a investigação de
novas fontes alternativas e o incentivo à adoção de práticas mais sustentáveis.
Mesmo que o ciclo hidrológico mantenha estável a quantidade de água no planeta, os
impactos antropogênicos tornam sua distribuição cada vez mais desequilibrada e
prejudicam também a sua qualidade, o que diminui o acesso à água potável.
Nas grandes cidades tropicais, como o Rio de Janeiro, há uma sucessão de eventos de
escassez e enchentes influenciados pela crescente impermeabilização do solo e pela
redução da cobertura vegetal, o que impacta no ciclo hidrológico. Pode-se identificar o
estado calamitoso da água disponível ao perceber que a grande maioria dos rios
8
urbanos estão contaminados com esgoto e que toda a água pluvial escoada para eles
se torna poluída, o que é um desperdício e um grande prejuízo ambiental.
Visando mitigar estes graves problemas, propõe-se o aproveitamento de água de chuva
em edificações com telhados convencionais e, como alternativa de área de captação, o
uso de telhados verdes. Essa proposta, além de viabilizar uma nova fonte de água na
edificação, possibilitaria o restabelecimento do ciclo hidrológico natural na cobertura
(através da retenção de água e evapotranspiração) e conferiria diversas vantagens
associadas à prática da naturação.
1.4 Metodologia
A pesquisa faz parte do Projeto de Pesquisa em Telhados Verdes, coordenado pela
Professora Elaine Garrido Vazquez e desenvolvido no Centro Experimental de
Saneamento Ambiental da UFRJ (CESA), que abriga as duas estruturas utilizadas na
pesquisa: um telhado convencional e um protótipo de telhado verde.
O protótipo de telhado verde foi instalado em uma bancada experimental após revisão
bibliográfica e discussão com os participantes do projeto, na qual foi definido um modelo
que fosse mais adequado ao clima tropical, que demandasse manutenção mínima e que
promovesse maior filtragem. Já o telhado convencional é composto da drenagem de
duas coberturas, uma metálica e outra de fibrocimento, que abrigam instalações do
CESA.
Após cada evento de chuva (seis no total) foram recolhidas três amostras de água nas
seguintes situações: captada diretamente por um recipiente ao lado da bancada, sendo
o referencial das análises (AP); drenada pelo telhado convencional para um pequeno
reservatório fechado através de calhas (TC); e a drenada pelo protótipo de telhado
verde, captada por um recipiente através dos drenos existentes na base do protótipo
(TV).
9
Os parâmetros analisados foram os necessários para o aproveitamento de água de
chuva, segundo a NBR 15527/2007, sendo eles: coliformes totais, coliformes
termotolerantes (Escherichia coli), turbidez, cor aparente, pH. O cloro residual, exigido
pela norma, não será analisado pois faz parte da etapa de tratamento da água e está
fora do escopo da pesquisa.
Também foram analisados outros parâmetros, como nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal
e ortofosfato, com a intenção de investigar a influência do substrato do telhado verde na
qualidade da água.
Após os resultados laboratoriais, os parâmetros de cada telhado foram comparados
entre si e às normas vigentes, verificando o seu enquadramento. As análises dos
resultados foram feitas considerando dados meteorológicos do período de amostragem
e fatores influentes à qualidade da água do experimento.
1.5 Descrição dos capítulos
O trabalho está dividido em quatro capítulos, que inicia com a apresentação do tema
através do referencial teórico do tema, segue com o estudo experimental, fornecendo
resultados e comparativos, e finaliza com considerações finais e sugestões para
pesquisas futuras, referências bibliográficas e eletrônicas.
No primeiro capítulo apresenta-se o tema da pesquisa, com breve contextualização do
status quo da crise hídrica para embasar a motivação do trabalho. Em seguida,
apresenta-se a justificativa para o desenvolvimento da pesquisa, o objetivo traçado, a
metodologia aplicada à pesquisa e a descrição dos capítulos.
O segundo capítulo aborda o tema de aproveitamento de água de chuva, apresentando
uma revisão bibliográfica sobre a crise hídrica na oferta e demanda de água,
aproveitamento de água de chuva como fonte alternativa, abordando o status quo no
Brasil (incentivos legais e exemplos de grandes sistemas já implantados) e o uso de
10
telhados verdes como área de captação. Seguindo para a qualidade da água, onde
foram abordados normas, parâmetros, fatores influentes na qualidade da água e
cuidados na coleta e conservação de amostras.
O terceiro capítulo discorre sobre o estudo experimental proposto, descrevendo o objeto
de estudo, a realização do ensaio, resultados e considerações. Os resultados da
qualidade de água de chuva de cada tipo de amostra são apresentados, comparados
entre si e sua adequação às normas vigentes é verificada. Também são analisadas a
influência de fatores externos nos resultados, que envolvem condições climáticas do
local e de realização do experimento.
No quarto capítulo são apresentadas as considerações finais referentes ao trabalho
realizado, críticas e sugestões de pesquisas futuras, para o seu aprimoramento.
Em seguida, estão as referências bibliográficas e eletrônicas e anexos.
11
2 Aproveitamento de água de chuva
2.1 Oferta e demanda de água
2.1.1 A crise hídrica
Segundo dados da Organização das Nações Unidas (ONU), a população mundial
passará de 6,6 bilhões para 9,1 bilhões de habitantes em 2050. Caso a população
mundial aumente para 10 bilhões, nos próximos 50 anos, teremos 70% dos habitantes
enfrentando problemas de deficiência no suprimento de água (CHRISTOFIDIS, 2003).
A disponibilidade de água potável tem diminuído de forma acelerada em diversas
regiões no mundo ao longo das décadas, principalmente na América Latina que, apesar
de possuir maior abundância de água, detém o maior decréscimo no período conforme
a figura 3.
O Brasil, apesar de possui 53% de toda a água doce da América Latina (CLIMA NO
BRASIL, 2011), não tem sua distribuição equilibrada. 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 Nordeste brasileira.
De maneira geral, o Brasil é um país privilegiado quanto ao volume de recursos hídricos,
pois abriga 13,7% da água doce do mundo. Porém, 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).
12
Figura 3 - Disponibilidade de água ao longo das décadas
Fonte: Autora, baseada em TELLES e COSTA, 2010.
Essa grande diferença na distribuição dos recursos hídricos por região no Brasil é
apresentada na figura 4, a seguir. Pode-se ver claramente que a maior concentração
do volume de água disponível encontra-se na região Norte, justamente a menos
habitada do país.
Fonte: Ministério do Meio Ambiente, consulta em setembro de 2016.
Apenas 27% dos recursos hídricos brasileiros estão disponíveis para as demais regiões,
onde residem 95% da população do país (LIMA, 1999). Não só a disponibilidade de
20
,6
16
,5
12
,7
9,4
5,19
,6
7,9
6,1
5,1
3,3
10
5
80
,2
61
,7
48
,8
28
,3
5,9
5,4
4,9
4,4
4,1
37
,2
30
,2
25
,2
21
,3
17
,5
0
20
40
60
80
100
120
1 9 5 0 1 9 6 0 1 9 7 0 1 9 8 0 2 0 0 0
Disponibi l idade de água potável por habitante (1.000m³)
África Ásia América Latina Europa América do Norte
Figura 4 - Distribuição dos recursos hídricos, da superfície e da população no Brasil.
13
água não é uniforme, mas a oferta de água tratada reflete os contrastes no
desenvolvimento dos Estados brasileiros. Enquanto na região Sudeste 87,5% dos
domicílios são atendidos por rede de distribuição de água, no Nordeste a porcentagem
é de apenas 58,7%.
Segundo a Organização Mundial de Saúde, na América Latina e Caribe, em 2000, 78
milhões de pessoas não tinham acesso a água encanada e 117 milhões de pessoas
não eram atendidas por esgotamento sanitário, respectivamente 15% e 22% da
população total desta região. Como resultado dos baixos índices de tratamento, 65%
das internações hospitalares no país são devidos às doenças transmitidas pela água,
como por exemplo disenteria, hepatite, meningite, ascaridíase, tracoma,
esquistossomose e outras. Segundo a OMS, mais de cinco milhões de pessoas morrem
por ano no mundo (número equivalente a toda a população de um país como a
Finlândia) devido às doenças transmitidas pela água (MMA, 2016).
O Brasil, apesar da grande disponibilidade de recursos hídricos, possui diversas regiões
que se encontram atualmente sob stress hídrico. As ações no sistema de abastecimento
de água podem ser classificadas em estruturais e estruturantes. As estruturais
correspondem às intervenções físicas, às obras de implantação e ampliação dos
sistemas. Já as estruturantes, nas quais o uso racional 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).
O país registra também elevado desperdício: de 20% a 60% da água tratada para
consumo se perde na distribuição, dependendo das condições de conservação das
redes de abastecimento. Além dessas perdas de água no trajeto entre as estações de
tratamento e o consumidor, o desperdício também é grande nas residências,
14
envolvendo, por exemplo, o tempo gasto no banho, a utilização de descargas no vaso
sanitário, a lavagem da louça com água corrente, no uso da mangueira como vassoura
na limpeza de calçadas, na lavagem de carros etc (MMA, 2016).
Ao contrário da disponibilidade de água potável, que só diminui, a evolução da demanda
por água no mundo caminha no sentido oposto, sendo consumida de forma crescente
para fins como o abastecimento das cidades, da indústria e do agronegócio (figura 5).
Figura 5 - Evolução do consumo de água em âmbito mundial
Fonte: autora, baseada em TELLES e COSTA, 2010.
Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), cada pessoa necessita de 3,3 m³
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 200 litros/dia (http://avozdacidade.com/, em fevereiro de 2017).
Em termos globais, a quantidade de água disponível é superior ao total consumido pela
população. No entanto, a distribuição deste recurso é desigual nas diversas regiões do
planeta e em geral não é diretamente proporcional às necessidades. Estudos
demonstram que na maior parte da Terra há déficit de recursos hídricos e isso ocorre
0 0 0 30 2
50 50
0 85
0
30 45 10
0 35
0 75
0 13
50 19
00
50
0
70
5 10
00 15
80 2
40
0
36
00 43
00
53
0
75
0 11
00 1
96
0
34
00
54
50
70
50
1 9 0 0 1 9 2 0 1 9 4 0 1 9 6 0 1 9 8 0 2 0 0 0 2 0 2 0
Evolução do consumo de água no mundo (km³/ano)
Doméstico Industrial Agrícola Total
15
porque há predominância da evaporação potencial sobre a precipitação (ARAÚJO,
1988).
Fora à influência do ciclo natural da água no seu déficit, 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 poluição atmosférica, por exemplo, causada pelas emissões atmosféricas de
indústrias e automóveis provoca a conhecida chuva ácida, que deteriora construções,
monumentos históricos e polui os corpos d’água. Já o lançamento irregular de esgotos
nas tubulações de água pluvial, fato extremamente comum nas cidades, poluem
córregos e rios e inviabilizam até mesmo seu uso recreativo em lagoas e praias nas
quais desaguam.
Neste cenário, de sistemática diminuição da disponibilidade de água potável, as
medidas voltadas à conservação e ao reuso representam “um novo paradigma” na
gestão dos recursos hídricos (HESPANHOL, 2008).
A busca por fontes alternativas de água, que permitam a diminuição desse déficit entre
demanda crescente e disponibilidade decrescente, torna-se, portanto, cada vez mais
urgente. No entanto, esta água necessita enquadrar-se nos padrões de potabilidade,
preconizados pelas normas vigentes, de acordo com o tipo de uso a qual será destinada.
2.1.2 Perfil de consumo residencial
A maior parcela do consumo residencial no Brasil destina-se ao banho, ao vaso sanitário
e à pia de cozinha, o que pode ser observado nas estimativas da figura 6.
16
(i) Universidade de São Paulo – USP. Programa de Uso Racional da Água – PURA. 1999
(ii) Instituto de Pesquisas Tecnológicas – IPT/ PROGRAMA NACIONAL DE COMABATE AO DESPERDÍCIO DE ÁGUA – PNCDA
(iii) DECA. Uso Racional de água
Figura 6 - Perfil de consumo
Fonte: autora, baseada em MAU, 2009.
Os tipos de consumo que apresentaram maior variação entre as pesquisas foram o vaso
sanitário e chuveiro, com 12 e 13% de desvio padrão, respectivamente. O restante
apresentou variação de até 3%, sendo assim as três pesquisas sintonizadas.
Pode-se então assumir que as maiores parcelas do consumo de água residencial
pertencem ao chuveiro, ao vaso sanitário e à pia de cozinha, com médias respectivas
de 42%, 16% e 16%, sendo, então, responsáveis por 74% de todo o consumo
residencial, uma parcela muito expressiva (figura 7).
Figura 7 - Consumo médio residencial no Brasil
Fonte: autora, baseada nos dados de MAU (2009), em 2016.
0 10 20 30 40 50 60
Vaso sanitário
Chuveiro
Lavatório
Pia de cozinha
Tanque
Máquina de lavar roupas
Máquina de lavar louças
Consumo residencial de água potável (%)
Pesquisa DECA(iii) Pesquisa IPT/PNCDA (ii) Pesquisa USP (i)
Vaso sanitário16%
Chuveiro42%
Lavatório8%
Pia de cozinha16%
Tanque7%
Máquina de lavar roupas5%
Máquina de lavar louças6%
17
É importante ressaltar que o perfil de consumo depende da região e da classe social,
além de variar ao longo do ano. Mesmo com essa variação, o consumo de água para
descargas de vaso sanitário sempre está entre os maiores em domicílios e é justamente
o uso que não entra em contato com o usuário, pertencendo à classe de usos não
potáveis.
A utilização de fontes alternativas para atender a usos pouco restritivos em relação à
qualidade da água pode ser muito vantajosa ao considerar a grande demanda no caso
das descargas sanitárias e outros usos, como irrigação de jardins, limpeza de pisos e
veículos, que podem ser até maiores dependendo do estabelecimento.
2.2 Fontes alternativas: o aproveitamento de água de chuva
2.2.1 Aspectos gerais
As fontes alternativas de água são fontes opcionais àquelas normalmente
disponibilizadas às habitações (água potável). Destacam-se a água cinza, a água de
chuva, a água subterrânea, a água mineral envasada e a água distribuída em
caminhões-pipas.
A utilização da água de chuva como fonte alternativa trata-se de uma das soluções mais
simples e baratas para preservar a água potável. Ela é viável principalmente nas regiões
onde o regime pluviométrico é generoso em termos quantitativos e distributivos ao longo
do ano. A utilização da água da chuva nas edificações é uma prática antiga que foi um
pouco esquecida quando os sistemas públicos de abastecimento foram implementados
(MAY, 2004).
Atualmente, a sua utilização voltou a ser realidade e faz parte da gestão moderna de
grandes cidades e de países desenvolvidos. Vários países europeus e asiáticos utilizam
18
amplamente a água da chuva nas residências para usos que não requerem qualidade
de água potável (MAY, 2004).
Embora não seja própria para beber, tomar banho ou cozinhar, a água de chuva tem
múltiplos usos numa residência. Entre eles, a rega de canteiros e jardins, limpeza de
pisos, calçadas e playground e lavagem de carros, segundo a NBR 15.527/2007, além
de descarga de banheiros e lavagem de roupas. Estes gastos representam cerca de
50% do consumo de água nas cidades (http://diariodovale.com.br em fevereiro de 2017).
Na área urbana os usos potenciais são: irrigação de campos de golfe e quadras
esportivas, faixas verdes decorativas ao longo de ruas e estradas, gramados
residenciais, viveiros de plantas ornamentais, parques e cemitérios, descarga em
toaletes, lavagem de veículos, reserva de incêndio, recreação, construção civil
(compactação do solo, controle de poeira, lavagem de agregados, produção de
concreto), limpeza de tubulações, sistemas decorativos tais como espelhos d’água,
chafarizes, fontes luminosas, entre outros (ROSA et al., 2010).
A configuração básica de um sistema de aproveitamento de água de chuva consta da
área de captação (telhado, laje, piso), dos sistemas de condução de água (calhas,
condutores verticais e horizontais), da unidade de tratamento da água (reservatório de
coleta de primeira chuva, filtros e desinfecção) e do reservatório de acumulação. Em
alguns casos, pode ser necessário um sistema de recalque, o reservatório superior e a
rede de distribuição (figuras 8 e 9).
A qualidade da água de chuva pode ser afetada por diversos fatores, como a localização
geográfica, presença de vegetação, condições meteorológicas, estação do ano,
presença de carga poluidora (indústria) 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.
19
Figura 8 - Sistemas de aproveitamento de água de chuva
Fonte: GARRIDO NETO, (2012).
Figura 9 - Sistemas de aproveitamento de água de chuva
Fonte: GARRIDO NETO, (2012).
20
2.2.2 Incentivos legais no Brasil
Conforme o artigo 225 da Constituição Federal: “Todos têm direito ao meio ambiente
ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade
de vida, impondo-se ao poder público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-
lo para as presentes e futuras gerações”.
No Brasil ainda existe pouco incentivo para adoção da prática, porém, algumas cidades
já deram o exemplo e adotaram medidas nesse sentido, como mostra a tabela 2.
A cidade de São Paulo foi pioneira quando aprovou, em janeiro de 2002, a Lei nº 13.276
que tornou obrigatória a construção de reservatórios para águas pluviais coletadas por
áreas impermeabilizadas superiores a 500m2, seja em reformas ou em novas
construções. Porém, é importante notar que o objetivo principal até então seria o de
evitar cheias urbanas e não a captação e o aproveitamento de água de chuva. Na
referida lei, apenas foi citada a possibilidade de dar um destino a essa água para um
fim não potável.
Tabela 2 - Histórico de leis relacionadas ao aproveitamento de água de chuva no Brasil
20
02
13.276 Tornou obrigatória a construção de reservatórios para águas pluviais coletadas por áreas impermeabilizadas superiores a 500m2, seja em reformas ou em novas construções.
São Paulo
20
03
10.785 Programa de Conservação e Uso Racional da Água nas Edificações (PURAE), que promove ações de Utilização de Fontes Alternativas como água de chuva.
Curitiba
6.345 Programa de Reaproveitamento de Águas de Maringá, onde municípios são incentivados a instalar reservatórios para aproveitamento de água de chuva.
Maringá
20
04
Decreto 23.940
Exigiu a retenção das águas pluviais em áreas impermeabilizadas acima de 500m2 em reservatórios para retardar os picos das enchentes, sendo condição para o ''habite-se''.
Rio de Janeiro
4.393
Obrigou as empresas projetistas e de construção civil a prover coletores, caixa de armazenamento e distribuidores para água de chuva em projetos de empreendimentos residenciais com mais de 50 famílias ou nos comerciais com mais de 50m2 de área construída.
Estado do Rio de Janeiro
20
08
2.626
Tornou obrigatório, a realização de projeto e execução de sistema de retardamento do escoamento de águas pluviais para a rede de drenagem e seu aproveitamento para uso não potável, em construções ou reformas de edifícios.
Niterói
Fonte: autora, baseada no texto das leis citadas, em 2017.
21
Em setembro de 2003, no município de Curitiba, a Lei nº 10.785, criava o Programa de
Conservação e Uso Racional da Água nas Edificações, o PURAE. Dentre os objetivos
está a promoção de ações de Utilização de Fontes Alternativas que compreendam a
captação, armazenamento e utilização de água proveniente das chuvas.
Essa mesma lei versa que a água das chuvas deverá ser captada na cobertura das
edificações e encaminhada a uma cisterna ou tanque, para ser utilizada em atividades
que não requeiram o uso de água tratada, proveniente da Rede Pública de
Abastecimento, tais como: a) rega de jardins e hortas; b) lavagem de roupa; c) lavagem
de veículos; d) lavagem de vidros, calçadas e pisos.
No mesmo ano, em outubro de 2003, a Lei nº 6.345 instituiu o Programa de
Reaproveitamento de Águas de Maringá. Através do programa, os munícipios são
incentivados a instalar reservatórios para o recolhimento de águas das chuvas e
dispositivos para a utilização dessas águas na descarga de vasos sanitários e mictórios,
lavagem de pisos, terraços e outros procedimentos similares.
Segundo o artigo 4º, as residências e estabelecimentos comerciais que aderirem ao
programa serão cadastrados pela Administração Municipal, através dos órgãos
competentes, para fins de estudo relativos à concessão de incentivos.
Em 2004, o Rio de Janeiro aderiu de forma muito semelhante à Lei nº 13.276, de São
Paulo, através do Decreto nº 23.940, que exigiu a retenção das águas pluviais em áreas
impermeabilizadas acima de 500m2 em reservatórios para retardar os picos das
enchentes. Seu cumprimento é condição para a emissão do "habite-se" e é obrigatória
a existência do reservatório de acumulação de águas pluviais para fins não potáveis e
pelo menos um ponto de água destinado a essa finalidade (OLIVEIRA, 2007).
No âmbito estadual, o Governo do Estado do Rio de Janeiro baixou a Lei nº 4.393, de
16 de setembro de 2004, e obrigou as empresas projetistas e de construção civil a prover
coletores, caixa de armazenamento e distribuidores para água de chuva em projetos de
22
empreendimentos residenciais que abriguem mais de 50 famílias ou nos de
empreendimentos comerciais com mais de 50m2 de área construída, em todo o Estado.
Em dezembro de 2008, a Lei nº 2.626, sancionada no Município de Niterói, no Rio de
Janeiro, dispunha sobre a instalação de sistemas de aproveitamento de águas pluviais
na construção pública e privada, entre outros assuntos, e tornou obrigatório, na
construção ou reforma de prédios públicos ou privados a realização de projeto e
execução de sistema de retardamento do escoamento de águas pluviais para a rede de
drenagem e seu aproveitamento para uso não potável. Ficam sujeitas à esta lei
edificações com área de impermeabilização superior a 500m², sendo as que tiverem
área menor e se adequarem ficam dispensadas do pagamento de impermeabilização.
Além das leis vigentes, há vários Projetos de Lei (PL), em tramitação na Câmara de
Vereadores, que pretendem instituir políticas relacionadas ao aproveitamento de águas
de chuva.
Em 2012, o PL nº 4.109 pretendia instituir o Programa Nacional de Conservação, Uso
Racional e Reaproveitamento das Águas. O projeto prevê que novas edificações
residenciais e comerciais serão obrigadas a possuir sistema integrado de captação e
reutilização de águas pluviais. As construtoras que fizerem prédios com esse sistema
poderiam se beneficiar de incentivos governamentais.
O projeto já foi aprovado pela Comissão de Meio Ambiente e Desenvolvimento
Sustentável (CMADS) em 2016, mas ainda encontra-se em tramitação na Comissão de
Constituição e Justiça e de Cidadania (CCJC).
Em 2014, foi entregue o PL nº 1.027, que dispõe sobre incentivo, denominado “IPTU
Verde”, no âmbito do Município do Rio de Janeiro e dá outras providências, onde será
concedida, no caso da adoção de sistema de captação da água da chuva, a redução de
5% no IPTU aos proprietários de imóveis.
23
Ainda em 2014, o PL nº 7.818 definiu normas e incentivos econômicos para a captação
e a reutilização da água das chuvas em municípios com mais de 100 mil habitantes e
em cidades com histórico de enchentes ou seca. Devem seguir à determinação as
edificações que tenham consumo superior a 20 mil litros de água por dia e edifícios
públicos.
Em 2015 houve vários Projetos de Lei com a temática de aproveitamento de água de
chuva, como os citados na tabela seguir. Por haver vários com propostas similares, cada
um deles acabou sendo apensado (termo jurídico para ‘anexado’) a outro (tabela 3).
Tabela 3 - Projetos de Lei propostos no Brasil sobre a temática de aproveitamento de água da chuva
20
14
4.109
Programa Nacional de Conservação, Uso Racional e Reaproveitamento das Águas, no qual novas edificações residenciais e comerciais serão obrigadas a possuir sistema integrado de aproveitamento de águas pluviais. Prevê incentivos para construtoras.
Em tramitação no CCJC
1.027 “IPTU Verde”, no Município do Rio de Janeiro, com redução de 5% no IPTU aos proprietários de imóveis, no caso da adoção de sistema de captação da água da chuva.
-
7818 Incentivos econômicos para a captação e a reutilização da água das chuvas em municípios com mais de 100 mil habitantes e em cidades com histórico de enchentes ou seca, sendo obrigatório para edifícios públicos.
-
20
15
531 Determina o aproveitamento e a reutilização das águas pluviais por Órgãos Públicos
-
2198 Dispõe sobre a obrigatoriedade de construção de sistemas de captação e armazenamento de água da chuva para fins não potáveis nas edificações do poder público federal
Apensado ao PL 531/15
1283
Torna obrigatória a implantação de sistema de reuso direto não potável planejado de águas pluviais servidas em obras custeadas total ou parcialmente com recursos do Poder Público Federal ou por ele controlados
Apensado ao PL 7818/2014
2566 Altera a Lei n° 10.257, de 10 de julho de 2001 (Estatuto da Cidade), para tornar obrigatória a captação e utilização de patamares mínimos de águas pluviais em edificações públicas, prédios comerciais e residenciais
Apensado ao PL 1283/15
3401 Institui o Plano Nacional de Gestão, Conservação e Reuso de Água Apensado ao PL 7818/2014
Fonte: autora, baseada no texto das PLs, em 2017.
2.2.3 Exemplos de aproveitamento de chuva no brasil
O Brasil já tem alguns exemplos de aproveitamento de água de chuva em grande
escala, na maioria dos casos, representados por instalações de grandes empresas,
24
instalações desportivas que necessitam atingir um certo padrão de sustentabilidade e
para diminuir a falta d’água que acomete parte do país.
2.2.3.1 Obras de interesse social
A região semiárida do Nordeste Brasileiro é a que mais contabiliza experiências e
mobiliza a sociedade sobre o assunto. Justamente por se situar em áreas pouco
privilegiadas em disponibilidade hídrica, grande parte dos nordestinos busca novas
alternativas para atenderem suas demandas e necessidades básicas diárias
(OLIVEIRA, 2007). Segundo TOMAZ (2003), o sertão nordestino possui índices
pluviométricos que variam entre 250 a 600mm/ano, motivo mais que convincente pela
canalização de esforços governamentais e não-governamentais nessa região.
No caso de ações de interesse social, há o Programa de Formação e Mobilização Social
para a Convivência com o Semiárido: um Milhão de Cisternas Rurais (P1MC), iniciado
em julho de 2003, com o objetivo de beneficiar cerca de 5 milhões de pessoas com água
potável para beber e cozinhar, através das cisternas de placas. Cada cisterna tem
capacidade de armazenar 16m3, o que corresponde a 16 mil litros de água. Essa água
é captada das chuvas, através de calhas instaladas nos telhados. De acordo com os
dados atualizados em fevereiro de 2017, pela AsaBrasil (www.asabrasil.org.br) foram
construídas 595.629 cisternas.
Através do armazenamento da água da chuva em cisternas construídas com placas de
cimento ao lado de cada casa, as famílias que vivem na zona rural dos municípios do
Semiárido passam a ter água potável próxima, o que evita o grande enfrentado para
buscar água para cozinhar e beber (figura 10). Ao invés de grandes açudes, muitas
vezes construídos em terras particulares, as cisternas estocam um volume de água para
uso de cada família. A grande conquista destas famílias é que elas passam de
dependentes a gestoras de sua própria água.
25
Figura 10 - Cisterna do P1MC sendo no semiárido brasileiro
Fonte: http://ongiac.webnode.com.br/, acesso em fevereiro de 2017.
Outro programa com esse enfoque é o Projeto Cisternas nas Escolas, que tem como
objetivo levar água para as escolas rurais do Semiárido, utilizando a cisterna de 52 mil
litros como tecnologia social para armazenamento da água de chuva
(www.asabrasil.org.br, em fevereiro de 2017). Seu sistema construtivo é o mesmo do
P1MC. A chegada da água na escola tem um significado especial porque possibilita o
pleno funcionamento deste espaço de aprendizado e convivência mesmo nos períodos
mais secos.
2.2.3.2 Centro cultural
Em relação ao Rio de Janeiro, a Prefeitura inaugurou em 2006 a nova Cidade do Samba,
na Gamboa, que reúne os centros de produção de carros alegóricos, adereços e
fantasias das escolas de samba do grupo especial, da cidade do Rio de Janeiro (ROLA,
2007).
26
Todas as suas instalações abrigam captação e uso da água das chuvas (figura 11). O
sistema conta com uma área de captação de mais de 20.000m2 e cisternas de até
300m3, que alimentam descargas de vasos sanitários e torneiras para lavagem dos
galpões (BELLA CALHA, 2007).
Fonte: http://www.correio24horas.com.br/, em fevereiro de 2017.
2.2.3.3 Centro de pesquisas
Ainda no Rio de Janeiro, a Petrobras construiu o CENPES II, na Ilha do Fundão, um dos
maiores complexos voltados para pesquisa aplicada do mundo. O complexo está
dividido em 23 prédios que possuem recuperação de água de chuva, proporcionando
autonomia de água de quatro dias, sem precisar recorrer ao abastecimento público.
Com isso, a Petrobras deverá economizar R$ 12 milhões por ano (figura 12). A água
de chuva de telhados e pisos do estacionamento será captada para posterior uso em
irrigação de áreas verdes e descargas de bacias sanitárias
(http://www.correio24horas.com.br, em fevereiro de 2017).
Graças às iniciativas diferenciadas no que se refere à sustentabilidade na construção
civil - não só na área de gestão de recursos hídricos, mas de energia e de impactos à
biodiversidade, entre outros - o CENPES ganhou em 2011 o prêmio Green Building
Brasil na categoria obra pública sustentável (http://www.correio24horas.com.br, em
fevereiro de 2017).
Figura 11 - Cidade do Samba e a construção do reservatório de água de chuva
27
Figura 12 – Vista aérea das Instalações do CENPES II
Fonte: http://www.grandesconstrucoes.com.br, em fevereiro de 2017.
2.2.3.4 Centro desportivo
A reforma feita no complexo do Maracanã, que inclui outras instalações como o
Maracanãzinho, para atender aos padrões da FIFA para a Copa do Mundo de 2014,
fizeram com que construíssem reservatórios para o aproveitamento de água da chuva
de toda a sua cobertura, o que, entre outras medidas, fez com que recebesse o selo
prata da certificação Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). O sistema
de captação da água da chuva conseguiu reduzir o consumo de água potável em 50%
e de água no geral em 40% (figura 13). A água de chuva captada no teto é utilizada na
irrigação do campo e no funcionamento dos banheiros (http://esportes.estadao.com.br/,
em fevereiro de 2017).
Figura 13 - Cobertura do estádio Maracanã
Fonte: https://blogdopetcivil.com/, em fevereiro de 2017.
28
2.2.3.5 Edifício comercial
A Universidade Petrobras (UP), situada no Centro do Rio de Janeiro, possui cerca de
51.500m² e dois sistemas hidráulicos prediais independentes - um para a água de reuso
e outro para a água potável. A água de chuva e de condensação do sistema de ar
condicionado é coletada e destinada a limpeza, vasos sanitários e irrigação dos jardins,
possibilitando a diminuição de até 40% do consumo diário de água
(http://www.galeriadaarquitetura.com.br, em fevereiro de 2017). Da mesma forma que o
CENPES, a UP recebeu diversos prêmios na área de sustentabilidade e conquistou
diversos selos ambientais (figura 14).
Figura 14 – Vista aérea da Universidade Petrobras
Fonte: http://www.mundodastribos.com/, em fevereiro de 2017.
2.2.3.6 Shopping Center
Em janeiro de 2017, o Shopping Vitória, em Vitória-ES, adotou um pacote de ações
sustentáveis capaz de ajudar a poupar ou reduzir o consumo de água. O centro de
compras instalou um sistema de captação de água da chuva capaz de armazenar
diariamente 15 mil litros de água de chuva, por meio de um sistema de captação
instalado na cobertura do shopping, o que deverá gerar uma economia anual de 2,1
milhões de litros de água. A água coletada passa por um filtro de partículas onde retém
a sujeira e depois é bombeada para alimentar o reservatório do trator de irrigação de
29
toda a área verde, localizada na parte externa do shopping, como se vê na figura 15
(http://www.eshoje.jor.br/, em fevereiro de 2017).
Figura 15 - Placa sobre irrigação com água de chuva no Shopping Vitória.
Fonte: http://www.eshoje.jor.br/, em fevereiro de 2017
2.2.3.7 Empreendimento imobiliário
Já em relação ao segmento imobiliário residencial, o Ilha Pura, bairro planejado que
recebeu os atletas das Olimpíadas de 2016 no Rio, conta com 31 prédios e 3,6 mil
apartamentos, divididos em sete diferentes condomínios (figura 16). No projeto, o reuso
e economia da água foram considerados primordiais, o que permite a redução de 40%
de água caso mantenha os mesmos hábitos de consumo, por causa das adaptações
feitas. A água de chuva aproveitada é utilizada nas áreas com jardim, que cobrem
grande extensão do condomínio (http://g1.globo.com/, em fevereiro de 2017).
Figura 16 - Vista aérea do condomínio Ilha Pura
Fonte: http://g1.globo.com/, em fevereiro de 2017
30
2.2.4 Telhado verde como área de captação
2.2.4.1 Aspectos gerais
O telhado verde, ou cobertura verde, é um sistema construtivo de naturação composto
por vegetação sobre uma cobertura, seja ela laje ou telhado convencional. A técnica da
naturação pode ser aplicada em quaisquer áreas construídas, ou seja, cobertas,
fachadas e vias, resumindo-se em transformar um velho sistema de terraços
ajardinados, típicos da arquitetura modernista amplamente difundida por Le Corbusier,
em um sistema de revegetação do espaço construído com índices de controle e
benefícios do meio ambiente. Este sistema é formado, principalmente, de quatro
camadas com igual importância: (i) vegetação, (ii) substrato, (iii) drenagem e (iv)
impermeabilizante (ROLA et al., 2003) (figura 17).
Figura 17 - Camadas de um telhado verde
Fonte: http://www.arquidicas.com.br/, em fevereiro de 2017.
A tecnologia de coberturas verdes tem ganhado atenção da comunidade técnica devido
ao seu potencial múltiplo em contribuir na mitigação dos danos causados pelas
enchentes no meio urbano, em prover uma fonte de água alternativa, elevar a
biodiversidade urbana e associada à economia de energia por melhoria de desempenho
térmico nos ambientes interno e externo (IBIAPINA et al., 2010). Dessa forma, os
31
telhados verdes se apresentam como uma técnica de ampliação de áreas verdes úteis
nas crescentemente densas e impermeabilizadas cidades (ROLA, 2008).
A EPA (Environmental Protection Agency) considera que a principal função do telhado
verde ou cobertura verde é absorver volumes de água das chuvas e liberá-las aos
poucos em um ritmo mais reduzido e controlado, assim minimizando ao longo do tempo
a as descargas das edificações na rede coletora pluvial.
Atualmente, grande parte das pesquisas desenvolvidas que exploram as características
do telhado verde (cobertura verde) visam quantificar a atuação do mesmo, pois retém
parte da água funcionando como pequenas encostas e assim liberam lentamente a
água, colaborando com diminuição do escoamento superficial da água da chuva e no
combate as ilhas de calor urbana, aumentando a umidade nos dias seguintes (REIS E
SILVA, 2014).
Na tabela 4, a seguir, pode-se perceber que os benefícios trazidos pelas coberturas
verdes, aplicam-se não apenas aos usuários da edificação, mas também ao entorno, já
que o edifício é uma peça que interage inevitavelmente com o exterior.
32
Tabela 4 - Benefícios do uso de Coberturas Verdes
Benefícios Ambiente interno Ambiente externo
Conforto térmico
Vegetação e substrato promovem isolamento térmico.
Diminuição da irradiação solar pela edificação.
Diminuição da temperatura no interior da instalação.
Diminuição das ilhas de calor, por conta da evapotranspiração.
Eficiência energética causada pela diminuição dos gastos com ar condicionado ou calefação.
Sensação térmica externa mais agradável.
Conforto acústico Isolamento acústico pela vegetação e substrato.
Absorção de ruídos externos pela vegetação. Região menos barulhenta.
Qualidade do ar
Melhoria da qualidade do ar através do consumo de CO2 pela fotossíntese.
Diminuição dos níveis da poluição local.
Melhoria da saúde e qualidade de vida dos usuários.
Diminuição de doenças respiratórias.
Conforto estético
Vantagem estética e arquitetônica à construção
Pedestres e vizinhos se beneficiam com um ambiente mais bonito
Valorização do imóvel Valorização urbanística do local em que está inserido
Jardim terapêutico diminui os níveis de estresse.
Diminuição dos níveis de estresse ao estar num local arborizado.
Aumento da biodiversidade
Maior integração com a natureza Criação de corredores verdes, facilitando o fluxo de espécies na região.
Diminuição do impacto ambiental no local através da devolução da cobertura vegetal.
Diminuição do impacto ambiental na região.
Ambiente propício à visita de aves e insetos como borboletas.
Criação de corredores verdes, onde espécies de animais e insetos podem encontrar abrigo e se reproduzir.
Experiência bucólica ao conviver com a natureza
Recuperação de espécies ameaçadas no local, como as abelhas.
Vantagem competitiva
Pontos para obtenção de certificações ambientais.
Marketing ambiental através do telhado verde.
Retenção de água de chuva
Retenção de água da chuva no substrato.
Amortização de enchentes.
Alívio no sistema de drenagem interno. Alívio no sistema de drenagem urbano.
Aproveitamento de água de chuva
Diminuição do consumo de água tratada
Diminuição na demanda hídrica, o que evita a escassez.
Diminuição dos gastos com a concessionária de água
Diminuição da falta d'água nos centros urbanos.
Maior autonomia em relação a concessionária de água
Maior oferta de água em situações de racionamento.
Fonte: autora em 2016, baseada em Ibiapina et al. (2010), Rola (2008) e Garrido Neto (2012).
33
2.2.4.2 Aspectos específicos
Em relação ao aproveitamento da água de chuva em telhados verdes, naturalmente
haverá um menor volume aproveitável em comparação a um telhado convencional, pois
uma parcela do volume será retida pelo substrato e outra será absorvida pela vegetação.
Porém, considerando os benefícios associados à naturação e ao fato de que muitas
vezes o reservatório não comporta um pico de chuva acentuado, sendo o volume
excedente descartado, o uso conjugado com telhados verdes tem potencial positivo.
Inclusive, dependendo do uso a que se destina a água captada, o fato de liberá-la
gradualmente pode conferir uma maior capacidade de aproveitamento pois dá tempo ao
sistema para que parte da água seja consumida, vagando espaço para a água que ainda
será liberada pelo substrato. Isso pode ocorrer com descargas sanitárias e limpeza de
pisos internos, diferentemente da irrigação que não ocorre de forma simultânea a chuva.
Em relação aos parâmetros, IBIAPINA (2010) fez um levantamento da variação de
alguns deles em pesquisas que avaliaram a qualidade da água de chuva em telhados
verdes (tabela 5).
Tabela 5 - Concentração de nutrientes na água pluvial drenada por coberturas verdes (mg/l)
Fonte: IBIAPINA et al. (2010).
Além disso, de acordo com Teixeira, Ilha e Reis (2011), a qualidade da água drenada
em coberturas verdes pode apresentar valores de cor, fósforos totais e coliformes totais
acima dos limites estabelecidos para a água de reuso na literatura.
34
A NBR 15527 se refere ao aproveitamento das águas de chuva, porém o uso dos
telhados verdes (cobertura verde) para essa finalidade não foi explorado (REIS E SILVA,
2014).
Estudos reportam que a passagem da água de chuva pelo telhado verde pode depositar
ou lixiviar contaminantes, influenciando diretamente na qualidade da água a ser
armazenada. Dadas as características diferenciadas, especialmente àquelas referentes
às parcelas escoadas e retidas, o telhado verde tem uma tendência a coletar menores
volumes de água de chuva quando comparado a telhados convencionais,
principalmente em precipitações ocorridas após longos períodos de estiagem. Assim, a
problemática da utilização da água de chuva efluente ao telhado verde envolve dois
aspectos importantes: o volume de água aproveitável (quantidade) e a sua qualidade
(FERREIRA, 2007).
2.3 Qualidade da água para aproveitamento
Segundo o Ministério da Saúde, para que a água seja potável e adequada ao consumo
humano, deve apresentar características microbiológicas, físicas, químicas e radioativas
que atendam a um padrão de potabilidade estabelecido (MMA, 2016).
Considerando que o controle da poluição está diretamente relacionado com a proteção
da saúde, garantia do meio ambiente ecologicamente equilibrado e a melhoria da
qualidade de vida, levando em conta os usos prioritários e classes de qualidade
ambiental exigidos para um determinado corpo de água (CONAMA 357:2005), torna-se
indispensável o controle da qualidade de água consumida ou descartada pelo homem,
para evitar o prejuízo à sua saúde ou ao equilíbrio da natureza.
35
2.3.1 Normas Regulatórias
No Brasil, as normas regulatórias relacionadas à qualidade de água para
aproveitamento de água de chuva são as citadas na tabela 6.
Tabela 6 - Normas regulatórias relacionadas à qualidade de água de chuva drenada
NBR 15.527/2007 Dispõe sobre os requisitos para o
aproveitamento de água de chuva de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis.
CONAMA 357/2005
Classifica os corpos d’água e dá diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de
lançamento de efluentes
NBR 13.969/1997
Dispõe sobre o projeto, a construção e a operação de unidades de tratamento
complementar e disposição final dos efluentes líquidos de tanques sépticos.
“Qualidade da água para Tetos verdes irrigação” (ALMEIDA, 2010)
da EMBRAPA
Recomenda os limites de alguns parâmetros de qualidade da água a ser destinada à irrigação
Portaria do MS 2.914/2011 Dispões sobre os procedimentos de controle e de
vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade.
Fonte: autora, baseada na literatura indicada.
A NBR 15527/2007- Água de chuva - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas
para fins não potáveis – Requisitos, aborda o aproveitamento da água de chuva captada
em uma cobertura urbana, e podendo ser utilizadas após tratamento adequado em, por
exemplo, descargas em bacias sanitárias, irrigação de gramados e plantas ornamentais,
lavagem de veículos, limpeza de calçadas e ruas, limpeza de pátios, espelhos d'água e
usos industriais.
Esta mesma norma prevê que os padrões de qualidade devem ser definidos pelo
projetista de acordo com a utilização prevista. Para usos mais restritivos, porém não
potáveis, deve ser utilizada a tabela 7, que mostra os parâmetros e a frequência das
análises.
36
Tabela 7 - Parâmetros mais restritivos e frequência das análises da NBR 15527/2007
Parâmetros Análise NBR 15527/2007
Químico pH mensal
6,0 a 8,0 no caso de tubulação de aço galvanizado
Cloro residual livre mensal 0,5 a 3,0
Físico
Cor mensal <15
Turbidez mensal
< 2,0 uT
< 5,0 uT (usos menos restritivos)
Bacteriológico
Coliformes Totais semestral Ausência em 100ml
Coliformes termotolerantes semestral Ausência em 100ml
Fonte: autora em 2016, adaptado da ABNT NBR 15527/2007.
O método de desinfecção fica a critério do projetista, podendo-se utilizar derivados de
cloro, aplicação de raio ultravioleta, ozônio, entre outros. Já em aplicações onde é
necessário um residual desinfetante, deve-se usar derivado de cloro.
Como a norma NBR 15527/2007 não é muito abrangente, em termos de parâmetros de
qualidade da água, é recomendável adotar os critérios já previstos na resolução
CONAMA 357/2005, na qual para cada classe de uso da água, são indicados diversos
parâmetros de qualidade que a mesma deve apresentar (GARRIDO NETO, 2012).
A CONAMA 357 de 2005 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, e dá outras providências. Classifica também os tipos de
uso a que pode ser destinado a água (tabela 8 e 9).
Tabela 8 - Classes CONAMA 357/2005
Classe 1 águas que podem ser destinadas a consumo humano (após tratamento simplificado), proteção das comunidades aquáticas e recreação de contato primário (como natação, esqui aquático e mergulho).
Classe 2 águas que podem ser destinadas a consumo humano (após tratamento convencional), proteção das comunidades aquáticas e recreação de contato primário (como natação, esqui aquático e mergulho).
Classe 3 águas que podem ser destinadas a consumo humano (após tratamento convencional ou avançado), irrigação de arbóreas, cerealíferas e forrageiras, pesca amadora, recreação de contato secundário e dessedentação de animais
Classe 4 águas destinadas à navegação e harmonia paisagística
Fonte: autora, baseada na CONAMA 357/2005, em 2017.
37
A Portaria nº 2.914 de 2011 do Ministério da Saúde (MS) dispõe sobre os procedimentos
de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão
de potabilidade. O Art. 2° desta portaria diz que ela se aplica à água destinada ao
consumo humano proveniente de sistema e solução alternativa de abastecimento de
água (tabela 9).
Tabela 9 - Parâmetros da CONAMA 357/2005 e MS 2914/2011
Parâmetro CONAMA 357/2005
Portaria MS 2914/2011
Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4
Fís
ico cor <75 <75
turbidez ≤40 UNT ≤100 UNT ≤100 UNT 5,0uT
Qu
ímic
o
pH 6,0 - 9,0 6,0 - 9,0 6,0 - 9,0 6,0 - 9,0 6,0 - 9,5
nitrito ≤1,0 ≤1,0 ≤1,0 1,0
nitrato ≤10 ≤10 ≤10 10,0
nitrogênio amoniacal
3,7 - pH<7,5 13,3 - pH<7,5 1,5 2,0 - 7,5<pH<8,0 5,6 - 7,5<pH<8,0
ortofosfato
Bio
lógic
o
coliformes totais ausente
coliformes termotolerantes
(E. coli)
<200 em 80% das amostras
<1000 em 80% das amostras
<2500 em 80% das amostras
ausente
Fonte: autora, baseada na CONAMA 357/2005 e na MS 2914/2011, em 2017.
A NBR 13969/1997 – Tanques sépticos – Unidades de tratamento complementar e
disposição final dos efluentes líquidos – Projeto, construção e operação, aborda o reuso
de esgoto doméstico tratado para fins não potáveis e fornece diversos tipos de
tratamento, de acordo com sua finalidade. Esta norma também restringe os usos de
água por classes, como se verifica na tabela 10, que mostram os diferentes tipos de
reuso, de acordo com a classe de qualidade da água que o efluente se encontra.
A qualidade de água exigida é dada através de restrições dos parâmetros descritos a
seguir, na tabela 11.
38
Tabela 10 - Classes de uso da NBR 13969/1997
NBR 13969/1997
Classe Uso
1 Lavagem de carros e outros usos que requerem o contato direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador, incluindo chafarizes.
2 Lavagem de pisos, calçadas e irrigação de jardins, manutenção de lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes.
3 Reuso nas descargas dos vasos sanitários.
4 Reuso em pomares, cereais, forragens, pastagem para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual.
Fonte: autora, baseada na ANBT NBR 13969/97.
Tabela 11 - Especificações da NBR 13.969/1997
NBR 13969:1997
Classe pH Turbidez
(UNT) SDT
(mg/l) Cloro Residual
(mg/l) OD
(mg/l) Coliformes Fecais
(NMP/100ml)
1 6,0 a 8,0 <5,0 <200 0,5 a 1,5 - <200
2 - < 5,0 - < 0,5 - < 500
3 - <10,0 - - - < 500
4 - - - - > 2,0 < 5000
Fonte: autora, baseada na ABNT NBR 13969:1997.
Até o momento não existem padrões de qualidade definidos no Brasil para a utilização
de água de chuva conjugada a telhados verdes para fins não-potáveis, entretanto estes
parâmetros serão sugeridos pela ABNT em norma específica a qual se encontra em
fase de consulta nacional. Em alguns países, como Alemanha, Austrália, Estados
Unidos, entre outros, estudos aferem quanto a essa qualidade e relatam que o sistema
conjugado ao telhado verde tem potencial para alcançar esse padrão, viabilizando a
associação do telhado verde com o aproveitamento da água de chuva (FERREIRA,
2007).
Visando analisar a possibilidade de destinar a água dos telhados vegetados para
irrigação dos mesmos e, dessa forma possibilitar sua manutenção deles nos períodos
de estiagens, alguns parâmetros foram considerados à luz da publicação da Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA sobre a “Qualidade da água para
irrigação” (ALMEIDA, 2010). Alguns dos principais parâmetros exigidos encontram-se
na tabela 12.
39
Tabela 12 - Parâmetros de irrigação EMBRAPA
pH Nitrato (mg/l) Nitrogênio amoniacal
(mg/l)
Ortofosfato (mg/l)
Coliformes Termotolerantes
(NMP/100ml)
EMBRAPA 6,5 - 8,4 50 5 2 ausente
Fonte: autora, baseada em Almeida, 2010.
2.3.2 Parâmetros de potabilidade
A qualidade da água pode ser medida por diversos parâmetros químicos, físicos e
biológicos. Os principais parâmetros a serem analisados de acordo com a CONAMA, e
com as normas que regem a qualidade da água para os fins não potáveis, citados na
literatura para caracterizar a qualidade da água de chuva a ser coletada são:
2.3.2.1 Cor
A cor é um parâmetro estético, que se dá pela presença de micropartículas em
suspensão. Geralmente não apresenta riscos à saúde. A cor verdadeira se refere à
determinação de cor em amostras sem turbidez (Ex: após filtração ou centrifugação) e
a cor aparente se refere à determinação de cor em amostras com turbidez (com material
coloidal ou em suspensão). A espectrofotometria é utilizada como técnica de medição e
tem como unidade de medida a escala Platino-Cobalto (PtCo).
2.3.2.2 Turbidez
Assim como a cor, é um parâmetro estético. Ocorre dada a dificuldade que a luz
encontra em atravessar o meio líquido por conta das partículas que se encontram em
suspensão.
Medida pelo uso do turbodímetro ou nefômetro, que consiste em comparar o
espalhamento de um feixe pela amostra com o espalhamento de um feixe de mesma
intensidade por uma amostra padrão. Em relação à conversão de unidades, Jordão et
al utiliza a seguinte equação 𝐹𝐴𝑈 = 1,5454×𝑈𝑁𝑇 + 12,712.
40
2.3.2.3 pH
O pH, ou potencial hidrogeniônico, é definido como logaritmo negativo da concentração
de íons de hidrogênio e não possui unidade de medida. Esse índice é importante uma
vez que águas com pH mais baixo (águas mais ácidas) tendem a ser mais agressivas e
corrosivas, e as com pH mais elevado (águas mais básicas) tendem a formar
incrustações.
A água da chuva já é ligeiramente ácida devido a uma pequena quantidade de dióxido
de carbono (CO2) dissolvido na atmosfera, com um pH próximo de 5,6 tornando-se
corrosivo para a maioria dos metais, para o calcário e outras substâncias. No Brasil
chuvas com pH inferior a 5,0 são consideradas ácidas.
2.3.2.4 Nutrientes (Nitrogênio e Fósforo)
Os parâmetros de nitrogênio, como nitrito, nitrato e amônia, e fósforo são importantes,
pois representam as principais fontes de nutrientes disponíveis para vegetação, através
da degradação de matéria orgânica ou fezes. A concentração elevada de nitrogênio na
água pode causar eutrofização dos corpos d’água e concentrações de nitrato acima de
50mg/L causa cianose em crianças, o que pode levar a morte. Pode ser oriundo de
despejos de esgoto ou de mineral, também encontrado nos fertilizantes. A unidade de
medida é mg/l.
2.3.2.5 Coliformes
São microrganismos patogênicos, que costumam ser expelidos juntamente com os
excrementos dos seres humanos ou outros animais de sangue quente que estejam
infectados ou que sejam portadores de alguma doença. Os principais microrganismos
indicadores de poluição são os coliformes totais e fecais (termotolerantes), Escherichia
Coli (E.Coli), enterococos e estreptococos fecais, helmintos, protozoários e
cianobactérias. A contagem pode ser feita por diferentes técnicas, como a contagem
41
em placas (unidade formadora de colônias – UFC) e a técnica do número mais provável
(NMP/100ml).
É um importantíssimo parâmetro biológico e também está subdividido em Coliformes
Totais que estão associados a decomposição de matéria orgânica em geral e que
podem ou não necessitar de oxigênio e Coliformes Fecais ou Termotolerantes que estão
associados a fezes de um animal de sangue quente.
2.3.3 Fatores influentes
A qualidade de qualquer água é determinada pela qualidade da fonte da água e sua
exposição a contaminantes durante seu deslocamento na superfície construída e no
solo. De uma forma geral, as diferenças em relação à qualidade da água dos telhados
verdes estão associadas à construção e manutenção dos mesmos. A água de chuva
geralmente é considerada como não poluída, mas pode ser ácida e conter quantidades
consideráveis de nitratos, ou ainda traços de outros contaminantes dependendo das
fontes de poluição local e ventos. A qualidade da água pluvial coletada em um telhado
urbano é, então, afetada por diferentes fatores, apontados na tabela 13.
Tabela 13 - Fatores que influenciam na qualidade de água de chuva drenada
Fatores Dependências
Condições ambientais do entorno Poluição do ar
Presença de pássaros ou roedores
Condições meteorológicas
Temperatura
Períodos anteriores de seca
Padrões de chuva
Intensidade da chuva
Material da cobertura do telhado
Laje de concreto
Telhas cerâmicas
Metálica
Telhado verde
Condições de coleta e armazenamento
Nível de sujeira do local
Tempo de armazenamento da água no reservatório
Material que é feito o reservatório
Complexidade do tratamento dado à água
Filtro ou gradeamento para folhas, galhos etc
Descarte inicial (first flush)
Filtro de areia (ascendente ou descendente)
Processos de desinfecção (cloro, UV, ozônio, etc)
Tipo de tratamento Características da água coletada
Potabilidade ou classe do uso final pretendido
Fonte: autora, baseada em (IBIAPINA et al., 2010).
42
2.3.3.1 Qualidade do ar
Vários fatores influenciam na qualidade da água de chuva e um dos principais é a
qualidade do ar (ROLA, 2007).
O ar tem sua qualidade definida através da concentração de partículas nele difusas. E
essa concentração é afetada por alguns fatores básicos. Dentre eles estão a taxa de
emissão de poluentes na atmosfera, as condições meteorológicas, a estação do ano e
a topografia local (RUSSO, 2002). A arborização, por exemplo, tem papel importante na
qualidade do ar. Uma cortina de árvores em meio urbano é capaz de reter até 80 % das
partículas inaláveis emitidas pelos motores a diesel (SIRKIS, 1999 apud RUSSO, 2002).
Estudos demonstram a relação entre a composição química da água da chuva e a
proximidade de fontes emissoras de poluição, padrões climáticos, transporte e
disposição de partículas (EVANS et al., 2007). Em regiões agrícolas as populações
microbianas estão mais presentes na atmosfera durante a época de colheita das
culturas, há relatos de amostras de chuva com aspecto turvo nessas regiões durante
esses meses (AGRIOS, 1997).
A chuva ácida, por exemplo, é provocada pelas transformações químicas de gases
que foram emitidos para a atmosfera por processos naturais (como erupções
vulcânicas) ou antropogênicas (queima de combustíveis fósseis) (LEMOS apud ROLA,
2007).
2.3.3.2 Condições meteorológicas
A chuva transporta os gases e partículas dissolvidos e em suspensão na atmosfera,
bem como promove a lavagem do telhado. Esses dois eventos poderão depreciar a
qualidade da água armazenada, portanto o correto manejo da água antes do
armazenamento é fundamental para conservação dos padrões de qualidade exigidos
para os diversos usos. Deverá ser feita a drenagem do excesso da água da chuva
provocado por chuvas intensas e eliminação da água da chuva inicial que lava os
43
telhados. No período inicial da chuva são carregados alguns detritos e contaminantes
que ficam no telhado e calhas, assim alguns minutos de chuva farão a limpeza do
telhado (Fendrich e Oliynik, 2002).
Chuva e vento são dois fatores que irão influenciar na qualidade da água armazenada
na cisterna. O vento carreará partículas em suspensão no ar, sendo que muitas destas
irão ser depositadas na superfície de captação do telhado. Dependendo da orientação
dos ventos e da posição das fontes emissoras, esse fator poderá depreciar a qualidade
da água armazenada (PALHARES et al.).
2.3.3.3 Condições de coleta e armazenamento
A água da chuva é naturalmente livre de organismos patogênicos, mas pode tornar-se
contaminada devido ao contato com as superfícies de captação e armazenamento.
Portanto, a qualidade microbiológica da água irá depender das condições de
armazenamento, fatores como temperatura e tempo, manutenção e práticas sanitárias
relacionadas ao sistema (WHO, 2008).
A coleta de água da chuva insere potenciais riscos à saúde devido à presença de
possíveis contaminantes microbiológicos e químicos. Patógenos podem ter origem fecal
de aves, mamíferos e répteis que têm acesso as áreas de captação ou armazenamento
(SAZAKLIA, 2007).
2.3.3.4 Substrato e vegetação do telhado verde
Em sistemas de aproveitamento de água de chuva drenadas de coberturas, devem ser
previstos cuidados na operação do sistema, como descarte das primeiras águas,
limpeza e desinfecção periódica da cisterna, para que a qualidade da água não fique
comprometida para o uso previsto (GARRIDO NETO, 2012).
Mesmo em um telhado convencional, a intensidade e duração da precipitação podem
ter um impacto marcante no tipo e quantidade de poluentes presentes no escoamento
44
superficial (BURTON e PITT, 2002). A presença do substrato, do teto verde, apesar de
poder conferir um caráter filtrante com relação ao arraste de poluentes presentes na
atmosfera, contribui para o arraste de outras substâncias que fazem parte de seu meio
(SANTOS et al.).
Os fatores que influenciam a capacidade de retenção de água pelo telhado verde
dependem das características do telhado e das condições climáticas, entre elas, a
extensão do período de estiagem, estação e clima. Neste sentido, a temperatura, as
condições do vento, a umidade relativa do ar e as características da chuva do semiárido
são importantes fatores para explicar os valores acumulados, quando se compara estes
dados com os resultados obtidos em pesquisas realizadas em regiões de clima
temperado (SANTOS et al.). Os principais fatores influentes na qualidade de água de
um telhado verde são apresentados na tabela 14, a seguir.
Tabela 14 - fatores influentes na qualidade de água de um telhado verde
Inte
rnos
Idade do telhado verde:
Após 10 anos, o substrato do telhado verde perde sua capacidade de neutralizar chuva ácida, necessitando de intervenção (BERGHAGE et al.,2007 apud IBIAPINA et al. 2010)
Manutenção do telhado verde:
A manutenção é fundamental para mantê-lo em bom funcionamento e evitar problemas que prejudiquem a qualidade da água, como entupimentos, vazamentos, proliferação de ratos e outros animais que possam contribuir para a contaminação da água;
Composição do substrato:
Quanto maior a carga de matéria orgânica, pior serão os resultados. Segundo IBIAPINA et al., 2010, deve-se verificar o pH do solo, para que se mantenha estável e possa continuar a neutralizar a chuva ácida. Caso o contrário, pode prejudicar a qualidade da água drenada ou gerar mortandade da vegetação. A utilização de fertilizantes e pesticidas, na manutenção do telhado verde, pode aumentar a carga de nutrientes NPK e prejudicar a qualidade da água, segundo (TEIXEIRA; ILHA & REIS, 2011).
Profundidade do substrato:
Quanto mais profundo, mais filtrante
Composição da camada de cobertura vegetal:
Quanto maior proteção física à erosão provocada pelas intempéries, melhor será a qualidade. Há, também, plantas que promovem uma maior absorção de poluentes e tem maior capacidade filtrante.
Exte
rno
s Regime de
precipitação:
Após um período de estiagem, a primeira chuva carregará mais poluentes, o que piorará sua qualidade. Já num período chuvoso, a qualidade tende a melhorar pois o ar e o solo foram ‘lavados’ pelas chuvas anteriores.
Poluição atmosférica:
Fontes de poluição do ar geram chuvas ácidas, o que piora a qualidade de água de chuva
Fonte: autora, baseada em Rola (2008) e Garrido Neto (2012) , em 2017.
45
Além disso, de acordo com Teixeira, Ilha e Reis (2011), a qualidade da água drenada
em coberturas verdes pode apresentar valores de cor, fósforos totais e coliformes totais
acima dos limites estabelecidos para a água de reuso na literatura.
2.3.4 Cuidados na coleta e conservação de amostras
A coleta de amostras é, provavelmente, o passo mais importante para a avaliação da
área de estudo; portanto, é essencial que a amostragem seja realizada com precaução
e técnica, para evitar todas as fontes possíveis de contaminação e perdas e representar
o corpo d’água amostrado e/ou a rede de distribuição de água tratada.
A técnica a ser adotada para a coleta de amostras depende da matriz a ser amostrada
(água superficial, em profundidade, subterrânea, tratada, residuária, sedimento, biota
aquática, entre outras), do tipo de amostragem (amostra simples, composta ou
integrada) e, também, dos ensaios a serem solicitados (ensaios físico-químicos,
microbiológicos, biológicos e toxicológicos (CETESB, 2011). Alguns dos cuidados que
devem ser tomados são citados na tabela 15.
Tabela 15 - Cuidados a serem tomados na coletagem de amostras
Cuidados no momento da coleta
Verificar a limpeza dos frascos e dos demais materiais e equipamentos que serão utilizados para coleta (baldes, garrafas, pipetas etc.);
Certificar-se que a parte interna dos frascos, assim como as tampas e batoques, não sejam tocadas com a mão ou fiquem expostas ao pó, fumaça e outras impurezas (gasolina, óleo e fumaça de exaustão de veículos podem ser grandes fontes de contaminação de amostras).
Coletar um volume suficiente de amostra para eventual necessidade de se repetir algum ensaio no laboratório;
Colocar as amostras ao abrigo da luz solar, imediatamente após a coleta e preservação;
Fonte: autora, baseada em CETESB (2011), em 2017.
É importante manter registro de todas as informações de campo, preenchendo uma
ficha de coleta por amostra, ou conjunto de amostras da mesma característica,
contendo os seguintes dados da tabela 16.
46
Tabela 16 - Dados necessários na coleta de amostras
Dados da amostra
Nome do programa de amostragem e do coordenador, com telefone para contato;
Nome dos técnicos responsáveis pela coleta;
Número de identificação da amostra;
Identificação do ponto de amostragem: código do ponto, endereço, georreferenciamento, etc.
Data e hora da coleta;
Tipo de amostra (simples, composta ou integrada)
Eventuais observações de campo
Condições meteorológicas nas últimas 24 horas que possam interferir com a qualidade da água (chuvas);
Indicação dos parâmetros a serem analisados nos laboratórios envolvidos;
Equipamento utilizado (nome, tamanho, malha, capacidade, volume filtrado, e outras informações relevantes).
Fonte: autora, baseada em CETESB (2011), em 2017.
Independente da natureza da amostra, a estabilidade completa para cada constituinte
nunca pode ser obtida. As técnicas de preservação, a seleção adequada dos frascos e
a forma de armazenamento, têm por objetivo retardar a ação biológica e a alteração dos
compostos químicos; reduzir a volatilidade ou precipitação dos constituintes e os efeitos
de adsorção; e/ou preservar organismos, evitando ou minimizando alterações
morfológicas, fisiológicas e de densidades populacionais, em todas as etapas da
amostragem (coleta, acondicionamento, transporte, armazenamento, até o momento do
ensaio).
As ações biológicas podem conduzir à alteração da valência de elementos ou radicais.
Os constituintes solúveis podem ser convertidos em matéria orgânica e, com a ruptura
das células, esses constituintes podem ser liberados na solução. Os ciclos
biogeoquímicos, como do nitrogênio e do fósforo, são exemplos dessa influência
biológica na composição da amostra (CETESB, 2011).
As técnicas de preservação de amostras mais empregadas são: adição química,
congelamento e refrigeração. Sendo a mais comumente usada, a da refrigeração, que
constitui uma técnica comum em trabalhos de campo e pode ser utilizada para
preservação de amostras mesmo após a adição química, sendo empregada
47
frequentemente na preservação de amostras para ensaios microbiológicos, físico-
químicos orgânicos e inorgânicos, biológicos e toxicológicos (APHA, 2005).
Os tipos de recipientes mais utilizados para coleta e preservação de amostras são os
de plástico autoclavável de alta densidade (polietileno, polipropileno, policarbonato ou
outro polímero inerte) e os de vidro, com boca larga (mais ou menos 4 cm de diâmetro)
para facilitar a coleta da amostra e a limpeza.
A capacidade dos recipientes varia em função do volume de amostra necessário para
os ensaios a serem efetuados. O frasco geralmente precisa ter capacidade suficiente
para conter a amostra e deixar um espaço que permita uma boa homogeneização, a
menos que o procedimento recomende a coleta com o frasco totalmente cheio.
Normalmente, empregam-se frascos de 250ml, 500ml, 1l e 5l. Todavia, recipientes com
capacidades menores ou maiores podem ser necessários, de acordo com as
determinações a serem realizadas. No caso das amostras de sedimento, podem ser
acondicionadas em potes ou sacos plásticos de polietileno, potes de vidro de cor âmbar
ou papel alumínio e sacos plásticos reforçados (APHA, 2005).
Os recipientes de plástico apresentam maiores vantagens por serem leves e resistentes
à quebra, e são recomendados quando o plástico é aceitável na coleta, devido ao baixo
custo e à menor adsorção de íons de metais. Recipientes de polietileno (PET) também
podem ser usados, porém são menos rígidos e, consequentemente, apresentam uma
menor resistência à autoclavação (CETESB, 2011).
Os controles de qualidade do processo de amostragem devem ser estabelecidos
antecipadamente à atividade de coleta e ter seus critérios de aceitação e de tomada de
decisão definidos. A utilização destes controles deve ser planejada considerando os
analitos de interesse, as características da amostragem e os custos envolvidos. Esse
planejamento é fundamental para garantia da integridade e representatividade da
amostra que é trazida ao laboratório para análise.
48
3 Estudo experimental da qualidade da água de um telhado verde (TV) e
de um telhado convencional (TC)
3.1 Caracterização dos objetos de estudo (TC e TV)
3.1.1 Localização e caracterização do entorno da estrutura utilizada
Ambos experimentos foram realizados no Centro Experimental de Saneamento
Ambiental da UFRJ (CESA) localizado na Ilha do Fundão, próximo ao acesso à Linha
Amarela, no Rio de Janeiro (figuras 18 e 19).
O CESA é um laboratório de ensino, pesquisa e extensão, subordinado ao
Departamento de Recursos Hídricos e Meio Ambiente da Escola Politécnica e tem como
principal missão atender aos cursos de graduação e pós-graduação em Engenharia Civil
e Engenharia Ambiental da UFRJ (CESA, acesso setembro 2016).
Figura 18 - Vista aérea da localização do CESA na Ilha do Fundão
Fonte: Google Earth, em setembro de 2016
Latitude: -22.858499o Longitude: -43.234266
49
Figura 19 - Vista frontal do CESA
Fonte: Google Earth, em setembro de 2016
O presente trabalho integra o Projeto de Pesquisas em Telhados Verdes, coordenado
pela Professora Elaine Garrido Vazquez, que desenvolve pesquisas com alunos de
graduação e mestrado em engenharia na UFRJ. Esse projeto gerou o projeto e a
construção de um protótipo de telhado verde, instalado no CESA, no qual foram
desenvolvidos diversos experimentos e pesquisas.
As amostras de água da chuva foram coletadas em um telhado convencional, em um
protótipo de telhado verde e de um recipiente para coleta água de chuva pura. Na figura
20 pode-se observar a localização destes pontos na vista aérea do CESA. O telhado
convencional localiza-se na entrada do centro de pesquisas, sendo cobertura existente
de duas instalações, e o protótipo de telhado verde localiza-se em uma bancada
experimental aos fundos do CESA.
50
Figura 20 - Vista aérea do CESA/UFRJ
Fonte: Google Earth, em março de 2016
O local de estudo fica a 500 metros da Baía de Guanabara e próximo às principais vias
de acesso à cidade, como Linha Amarela, Linha Vermelha e Av. Brasil, numa zona de
intenso fluxo de veículos. A Ilha do Fundão também está rodeada de regiões industriais
e comerciais, como o Porto do Rio de Janeiro e terminais de carga, as Refinarias
REDUC e Manguinhos; de equipamentos urbanos como a Estação de Tratamento de
Esgoto (ETE) de Alegria (a maior da CEDAE e uma das maiores do Brasil) e o lixão de
Jardim Gramacho (fechado em 2012, mas que continua a receber lixo ilegalmente), além
de regiões residenciais que agregam desde grandes bairros à grandes favelas, como é
o caso do Complexo do Alemão e da Maré, que beira o entorno da Ilha. Dentro da
própria Ilha há grandes centros de pesquisa de diversas empresas, como Petrobras
(CENPES I e II), Eletrobras (CEPEL), FMC, Siemens, entre outros, além dos da própria
universidade, como a COPPE.
Apesar da Ilha do Fundão ter área arborizada, a região do entorno possui pouquíssima
cobertura verde e as grandes avenidas, indústrias e ocupações ilegais contribuem para
a poluição do ar e de altas temperaturas. Essas características podem ser vistas na
figura 21, a seguir, que está em escala de 1:100.000.
51
Figura 21 - Mapa de equipamentos urbanos, indústrias e ocupações na região próxima à Ilha do Fundão.
Fonte: Autora, baseada no Google Earth, em fevereiro de 2017.
A cidade do Rio de Janeiro, além de estar sujeita às condições de uma região de clima
tropical, o que favorece reações na atmosfera e a geração de poluentes secundários,
possui características peculiares na sua formação geomorfológica, que tendem a
intensificar a ação da poluição. Em 1994, um diagnóstico da qualidade do ar na Região
Metropolitana do Rio de Janeiro foi apresentado pela Fundação Estadual de Engenharia
do Meio Ambiente (FEEMA). Em 2003, o Relatório Anual da Qualidade do Ar expressou
significativa melhora no quadro da poluição na cidade do Rio de Janeiro (ROLA, 2007).
CESA/UFRJ
PORTO
AEROPORTO
LIXÃO
ETE
REFINARIA
1
COMPLEXO DE FAVELAS
REFINARIA
1
52
3.1.2 Descrição das estruturas do experimento (TC e TV)
O telhado convencional (TC) utilizado pertence à 2 coberturas que abrigam instalações
já existentes do CESA, um de telhas metálicas e outro de telhas de fibrocimento (figura
22).
Figura 22 - Telhados metálico e de fibrocimento
Fonte: foto da esquerda, OLIVEIRA (2007) e direita, autora (2016).
O sistema de drenagem possui calhas de PVC com diâmetro de 125mm (OLIVEIRA,
2007) que conduzem a água da metade de cada telhado (duas águas) para um
reservatório dotado de um extravasor e uma torneira na parte inferior. A soma das áreas
das águas dos telhados que contribuem para a drenagem desse sistema é, segundo
Oliveira (2007), de aproximadamente 93m² (figura 23).
Esse sistema já era pré-existente ao trabalho e estava inativo desde que foi montado
por OLIVEIRA em sua dissertação de mestrado em 2007. O reservatório de descarte já
estava desconectado do resto do sistema de tratamento quando foi utilizado por esta
pesquisa, sendo assim, o excesso de água no reservatório sai pelo extravasor.
53
Figura 23 - Esquema do Sistema Experimental de Aproveitamento de Água de Chuva montado no CESA/UFRJ
Fonte: OLIVEIRA, 2007.
O presente trabalho irá utilizar apenas o reservatório de descarte como reservatório da
água de chuva do telhado convencional, pois tem a intenção de avaliar a qualidade da
água logo após ser drenada do telhado e não a água tratada.
Segundo OLIVEIRA (2007), o reservatório de eliminação das primeiras águas foi
dimensionado para que se descartasse o primeiro milímetro (1mm) da precipitação.
Esse valor foi adotado por ser o mesmo utilizado como objeto de estudo pelo PROSAB
em algumas de suas experiências. Como a área total de coleta dos dois telhados é de
93m², o volume calculado é dado por 93 litros, utilizando-se um tonel de 100litros para
sua captação (figura 24).
A ligação foi interrompida neste ponto
54
Figura 24 - Sistema de drenagem e reservatório de água de chuva do TC
Fonte: autora, em 2016.
Após atingir a capacidade máxima do reservatório, a amostra era coletada através de
um registro acoplado na parte inferior do dispositivo e o restante era descartado. Esse
procedimento era realizado a cada evento chuvoso.
Em relação ao protótipo de telhado verde (TV), as bancadas são uma espécie de
jardineiras ou grandes caixas retangulares suspensas feitas de alvenaria e com
acabamento de argamassa (figura 25), medindo 89cm de largura, 2,02m de
comprimento e 1,78m² de área.
As alturas são variáveis por causa do caimento necessário para o escoamento da água
na bancada. Na tabela 17 constam as alturas e caimentos de acordo com os cantos
especificados na figura anterior.
Tabela 17 - Alturas e caimentos da bancada experimental
Canto Altura Inclinação
A 23,5cm 3,40%
D 26,5cm
B 24cm 3,90%
C 27,5cm
Fonte: autora, baseada em BRUNO, 2016.
55
Figura 25 - Bancada experimental antes da implantação do telhado verde
Fonte: autora baseada em BRUNO, 2016.
O sistema de drenagem é composto pelo caimento em sua base, que encaminha a água
para duas torneiras que, se abertas, drenam a água para um sistema de calhas (figura
26). Além das torneiras inferiores, também há uma superior, perto à superfície da
estrutura, para evitar o transbordamento da bancada, drenando o escoamento
superficial em caso de chuvas intensas.
A
D
C
B
56
Figura 26 - Sistema de drenagem da bancada experimental do CESA UFRJ (face CD)
Fonte: autora, em 2017.
O protótipo foi elaborado de forma a possuir manutenção mínima e apresentar
resistência ao clima tropical carioca, ou seja, ao forte sol e altas temperaturas. Devido
à altura da bancada experimental e dos telhados verdes normalmente utilizados, foi
adotado um telhado verde extensivo de aproximadamente 20cm de profundidade
distribuído, respectivamente, entre camadas de impermeabilização, drenagem, filtração,
substrato e vegetação, conforme a figura 27.
Figura 27 - Corte esquemático do protótipo de telhado verde
Fonte: BRUNO, 2016.
Drenagem inferior
Drenagem inferior
Drenagem superior
SUBSTRATO
VEGETAÇÃO
ETAÇÃO
GEOTÊXTIL
CAMADA FILTRANTE
GEOTÊXTIL
IMPERMEABILIZAÇÃO
ESTRUTURA
ADUBO
≈12cm
≈5cm
57
A primeira camada do protótipo é a de impermeabilização, seguida por argila expandida,
utilizada como camada drenante para o telhado verde (aproximadamente 5cm), seguida
por uma manta geotêxtil como camada filtrante.
O material escolhido para o substrato (aproximadamente 12cm) foi a areia lavada,
tradicionalmente usada na construção civil. A escolha deste material se deu pela sua
alta permeabilidade, mesmo que a intenção seja reter a água. A água por muito tempo
no substrato poderia acabar sendo aquecida pelo sol, cozinhando as raízes da
vegetação. Por isso, foi concluído que seria mais interessante utilizar um material pelo
qual a água passasse em menos tempo, deixando a retenção ser mais duradoura na
camada de drenagem (BRUNO, 2016).
Outra vantagem interessante desta escolha é a contribuição da areia para a filtração da
água de chuva no telhado verde, pois quanto maior a carga orgânica do meio, maior é
a influência na qualidade da água (turbidez e cor aumentam muito, por exemplo).
Para garantir adubação e fornecimento de nutrientes básicos ao substrato, foi posta uma
camada de húmus da marca Tropstrato Floreiras e Vasos por cima da areia. Em um
primeiro momento, foram também espalhados grãos de fertilizante da marca Forth Cote
14.14.14 por cima do adubo. Essa camada de adubação tem sua composição descrita
na tabela 18.
Tabela 18 - Composição da camada de adubo do TV
Produto Húmus Fertilizante
Marca Tropstrato Foth Cote
Tipo Floreiras e Vasos 14.14.14
Composição
Turfa Nitrogênio total (N): 14%
Casca de pinus Fósforo (P2O5): 14%
Macro e micronutrientes Potássio (K2O): 14%
pH: 5,8(±)0,3 Nitratos e sulfatos: 58%
Fonte: autora, baseada nos dados de www.vidaverde.agr.br e www.forthjardim.com.br, em fevereiro de 2017.
58
Uma camada de casca de pinus foi posta por cima do solo exposto para diminuir sua
erosão em eventos de chuvas, ventos e sol.
Para a vegetação foi proposto o uso de bromélias (figura 28), que são plantas
pertencentes à Mata Atlântica, sendo avistadas facilmente em encostas rochosas do
Rio de Janeiro, sobrevivendo a altas temperaturas, com pouco substrato e poucos
nutrientes, o que combina com o uso da areia.
Figura 28 - Vista superior frontal do telhado verde (Face AB)
Fonte: autora, em 2017.
3.2 Aplicação do experimento proposto
3.2.1 Planejamento e coleta de amostras
Como o objetivo do estudo era analisar a qualidade da água da chuva após passar pelo
telhado verde e pelo telhado comum, optou-se por utilizar os próprios eventos de chuva
como parte do experimento.
A previsão do tempo foi acompanhada por aplicativos e sites de meteorologia como o
Weather Channel (www.weatherchannel.com) de forma a se antecipar aos eventos e
preparar os recipientes de coleta do experimento para receber a chuva (figura 29).
59
Figura 29 - Previsão do tempo em aplicativo no dia 28/01/2016.
Fonte: autora, em janeiro de 2016.
O período para a coleta das amostras foi de janeiro a fevereiro de 2016, no total de 6
dias em que foram retiradas 3 tipos de amostras por evento de chuva: água de chuva
precipitada (AP), água de chuva do telhado convencional (TC) e água de chuva do
telhado verde (TV), totalizando 18 amostras ao final.
Após cada coleta, os reservatórios de captação eram esvaziados para que se pudesse
avaliar a qualidade do escoamento de cada precipitação, sem haver misturas com
outras chuvas.
As coletas das amostras ocorriam logo após a chuva, quando possível, para que a água
não perdesse suas propriedades características. Porém, muitas vezes a chuva ocorria
durante o fim de tarde ou o início da noite e só era possível coletar no dia seguinte, mas
sempre preservando ao máximo o limite de 24h.
Os recipientes de coleta eram etiquetados com as informações para a identificação do
laboratório, como as da tabela 19, a seguir.
60
Tabela 19 - Exemplo de etiqueta de identificação de amostras
Nome do projeto: Telhado Verde
Ponto de amostragem: CESA/UFRJ
(X) AP
Natureza da amostra: ( ) TC
( ) TV
Data da coleta: 28/01/2016
Fonte: autora, em 2016.
Cada tipo de amostra tem suas características de drenagem e coleta. A água de chuva
precipitada (AP) é captada por um balde de 10 litros limpo, disposto ao lado do telhado
verde, utilizado apenas para essa coleta (figura 30). Essa amostra serve como
referência comparativa entre a água de chuva antes de passar pela cobertura e depois.
Dessa forma pode-se analisar os efeitos da drenagem na qualidade da água.
Figura 30 - Captação de água da chuva pura
Fonte: autora, em janeiro de 2016.
A água de chuva drenada de um telhado convencional é captada através do sistema de
drenagem pluvial do telhado, composto por telhas de fibrocimento e calhas. A água é
conduzida até um reservatório de água de 100 litros, com extravasor e uma torneira
(figuras 31 e 32).
Balde
61
Figura 31 - Captação do telhado convencional (TC)
Fonte: autora, em janeiro de 2016.
Figura 32 - Sistema de calhas e reservatório de chuva do TC
Fonte: autora, em janeiro de 2016.
Já a água da chuva do telhado verde (TV) é captada através do sistema de drenagem
da bancada, já apresentado anteriormente, e encaminhada por mangueiras até um tonel
fechado de 200 litros, que funciona como reservatório e possui extravasor na parte
Sistema de calhas do TC
Reservatório
Torneira do reservatório
62
superior (figura 33). Este reservatório era limpo constantemente com água sanitária,
água e fricção com vassoura.
Figura 33 - Reservatório de chuva do telhado verde
Fonte: autora, em fevereiro de 2016
3.2.2 Preservação de amostras
Visando uma análise fiel às propriedades originais das amostras, estas foram coletadas
e preservadas de acordo com os procedimentos do Guia de Coleta e Preservação de
Amostras de Água (CETESB, 2011).
Após a coleta, as amostras ficavam ao abrigo da luz solar, para garantir sua
preservação, e seguiam diretamente para o LEMA (Laboratório de Estudos de Meio
Ambiente da UFRJ).
Para evitar a contaminação das amostras no momento da coleta, foram utilizadas
garrafas de plástico autoclavável de alta densidade, fornecidas pelo laboratório
esterilizadas, com capacidade de 500ml (figura 34). Em alguns casos foram utilizadas
garrafas PET, lavadas, em situações que não se tinha em mãos a de plástico
esterilizada, nas quais a coleta ocorria em horários que o LEMA estava fechado.
Reservatório
63
Figura 34 - Amostras de chuva pura, do telhado convencional e do telhado verde, respectivamente.
Fonte: autora, em janeiro de 2016.
A técnica empregada no laboratório para que as amostras fossem preservadas até o
momento de sua análise foi a refrigeração, acondicionando as amostras em geladeiras.
3.2.3 Ensaios laboratoriais e parâmetros analisados
As análises das amostras coletadas foram realizadas no Laboratório de Engenharia do
Meio Ambiente (LEMA/UFRJ), e executadas segundo o Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater (1998). O LEMA localiza-se na Ilha do Fundão
(bloco D, 121 - Centro de Tecnologia) e dá suporte às análises físico-químicas e
biológicas de pesquisas feitas no CESA, sob responsabilidade técnica da bióloga Maria
Cristina Treitler Paixão ([email protected]).
O laboratório recebe amostras para análises feitas no mesmo dia até as 10h, de terça à
quinta-feira. Ou seja, só era possível analisar os eventos de chuva ocorridos entre as
tardes de segunda-feira e manhãs de quinta-feira, devido à validade de até 24h da
amostra, o que limitou o espaço amostral da pesquisa.
As amostras foram entregues ao laboratório nos dias 19, 21 e 29 de janeiro e 15,16 e
17 de fevereiro, sendo estas as datas as referências dos resultados dos parâmetros.
AP TC
TV
64
Tentou-se manter o menor intervalo possível entre coleta e entrega, mas algumas
vezes, por conta de chuvas fora do horário de funcionamento do laboratório, foram
entregues no dia seguinte. Essas diferenças serão apontadas nos dados
meteorológicos, como é o caso do dia 15/02 que, na verdade, foi coletado dia 12/02.
Os parâmetros físico-químicos e biológicos analisados foram escolhidos de acordo com
os exigidos pela NBR 15527:2007, que trata do aproveitamento de água de chuva. O
cloro residual não foi analisado pois como se tratavam de amostras de água de chuva,
e não de água tratada, o cloro seria ausente.
Na tabela seguinte (tabela 20) são descritos os parâmetros usados em cada tipo de
amostra do experimento e os usados em normas de referência relacionadas, já citadas
anteriormente.
Tabela 20 - Parâmetros analisados no experimento e nas normas de referência
Parâmetros analisados: no experimento segundo a literatura
Parâmetro AP TC TV NBR
15527/2007 Portaria MS 2914/2011
CONAMA 357/2005
EMBRAPA
Fís
ico
cor x x x x x x
turbidez x x x x x x
Qu
ímic
o
pH x x x x x x x
cloro residual livre x
cloreto
nitrito x x x
nitrato x x x x
nitrogênio amoniacal x x x x
ortofosfato x x
sulfato
Bio
lógic
o
coliformes totais x x x x x
coliformes termotolerantes
(E. coli) x x x x x x
OD
SDT x
Fonte: autora em 2017, baseada na literatura.
Os parâmetros químicos: nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal e ortofosfato, apesar de
não constarem na norma, foram incluídos com o objetivo de analisar a contribuição da
65
carga orgânica do telhado verde, composta pela vegetação, o húmus e o fertilizante, na
qualidade da água.
As metodologias de execução e os equipamentos utilizados pelo LEMA na análise dos
parâmetros de qualidade de água das amostras coletadas, foram os seguintes (tabela
21):
Tabela 21 - Métodos de análise de parâmetros pelo laboratório
Parâmetros Metodologias de execução Equipamento
pH 4.500 – B - Potenciométrico
SMEWW 20° Edição Potenciômetro
Cor (PtCO) 8025 – APHA – Platinun Cobalt Standard Method
Espectrofotômetro HACH 2010
Turbidez (FAU) 8237 – Attenueted Radiation Method Espectrofotômetro HACH 2010
Nitrito (mg/l) 4.500 NO2 B – Colorimétrico
SMEWW 20° Edição Espectrofotômetro HACH 3900
Nitrato (mg/l) 8171 – Cadmiun Reduction Method Espectrofotômetro HACH 3900
N. Amoniacal (mg/l) 4.500 NH3 F – Indofenol
SMEWW 20° Edição Espectrofotômetro HACH 3900
Orto fosfato (mg/l) 4.500 P - E - Ácido Ascórbico
SMEWW - 20° Edição Espectrofotômetro HACH 3900
Coliformes Totais (NMP/100 ml)
9.223 – Enzimático (Colilert/IDEXX) SMEWW - 20° Edição
-
Escherichia coli (NMP/100 ml)
9.223 – Enzimático (Colilert/IDEXX) SMEWW - 20° Edição
-
Fonte: autora, baseada nos laudos do LEMA, em 2017.
3.3 Apresentação e análise de resultados
A pesquisa tem a intenção de avaliar o potencial de aproveitamento de água de chuva
de diferentes coberturas e incentivar seu uso como fonte alternativa de água para fins
não potáveis, para tanto, foram analisados os resultados dos parâmetros qualitativos da
água coletada em relação às normas e aos fatores influentes.
3.3.1 Dados meteorológicos do período de coleta
A Estação Pluviométrica 32, localizada na sede da GEORIO (Rua Campo de São
Cristóvão, 268 - São Cristóvão), foi escolhida por ser a estação mais próxima ao
66
experimento, distando apenas 4,4km (figura 35) e possuir dados meteorológicos
completos (http://alertario.rio.rj.gov.br/).
A Estação da Ilha do Governador (5km de distância), que tem características ambientais
mais próximas às da Ilha do Fundão, não foi utilizada pois não possuía apenas dados
pluviométricos, não sendo tão completa quanto a anterior. Como as duas estações têm
distâncias parecidas ao experimento, optou-se pela que fornecia mais dados para
avaliação.
Figura 35 – Imagem e Localização da Estação 32
Fonte: Google Maps e Alerta Rio, em fevereiro de 2017.
A estação é administrada pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), que
disponibiliza as referidas informações no site http://www.inmet.gov.br. Os dados
meteorológicos, como chuva, chuva acumulada, temperatura, umidade e velocidade dos
ventos, foram medidos diariamente pela Estação 32 num intervalo de 15 minutos,
gerando 96 pontos amostrais diários.
Para poder analisar a influência do clima da região foram analisados dados
meteorológicos da Estação 32 (São Cristóvão) no período em que ocorreram as coletas
CESA/UFRJ
Estação 32
Latitude: -22,896667 Longitude: -43,221667
67
das amostras de água de chuva, entre os meses de janeiro e fevereiro de 2016, sendo
eles: temperatura (oC), chuva instantânea (mm) e chuva acumulada em 24h e em 96h.
O período entre janeiro e fevereiro de 2016 foi especialmente mais chuvoso, com
397,6mm, em relação ao volume de chuva acumulado, se comparado às médias
históricas. Janeiro teve 161,4mm de chuva e fevereiro, mais chuvoso, 236,2mm (tabela
22), sendo as médias históricas (entre 1997 e 2015) para esses mesmos meses de
140,1mm e 65,5mm, respectivamente
Tabela 22 - Chuva acumulada em janeiro e fevereiro de 2016 na Estação 32
2016 2007-2015
Chuva Acumulada
(mm)
Janeiro 161,4 140,1
Fevereiro 236,2 65,5
Período 397,6 205,6
Fonte: autora, baseada em GEORIO (2016), em 2017.
As temperaturas tiveram grande variação, entre 40oC e 21oC, com média de 28oC por
causa das altas temperaturas do verão e da ocorrência de chuvas, que baixam
naturalmente a temperatura. Já a umidade também obteve grande variação, mas se
manteve elevada, tendo média de 69% (tabela 23).
Tabela 23 - Variação da temperatura e umidade em janeiro e fevereiro de 2016 na Estação 32.
Parâmetros Amostras Média Máximo Mínimo Mediana Desvio Padrão
Temperatura (oC)
Janeiro 27 39 21 27 3
Fevereiro 29 40 22 29 3
Período 28 40 21 - -
Umidade (%)
Janeiro 72 96 20 73 14
Fevereiro 66 98 27 68 15
Período 69 98 20 - -
Fonte: autora, baseada nos dados do Sistema Alerta Rio, em 2017.
As figuras 36 e 37 mostram a interação entre as variações de temperatura, umidade e
chuva instantânea, ao longo dos dias, com suas oscilações em função do horário, na
qual os picos máximos de umidade ao longo do dia coincidem com os picos mínimos de
68
temperatura e vice-versa. Os eventos de chuva também coincidem com o aumento da
umidade no ar.
Em relação às figuras 38 e 39, que mostram as chuvas acumuladas em períodos de 24h
e 96h (3 dias) antes dos dias indicados, pode-se notar que os dias analisados se
encontram nos momentos de pico da acumulação da chuva em 24h e dentro dos
grandes intervalos de acumulação em 96h.
Os dados de chuva acumulada permitem entender se havia um período de estiagem
anterior ao dia de amostragem e a influência da presença ou ausência de chuvas
recentes na qualidade da água apresentada por TC e TV que, em caso de chuvas
acumuladas, espera-se ter índices melhores por ter os telhados já “lavados” por chuvas
anteriores. O mesmo ocorre com AP, pois chuvas recentes podem ter carreado parte
dos poluentes presentes no ar, deixando a chuva mais limpa e menos ácida.
69
Figura 36 - Variação de temperatura, umidade e precipitação em janeiro de 2016 na Estação 32
Fonte: autora, elaborado com dados do Sistema Alerta Rio, em 2017.
70
Figura 37 - Variação de temperatura, umidade e precipitação em fevereiro de 2016 na Estação 32
Fonte: autora, elaborado com dados do Sistema Alerta Rio, em 2017.
71
Figura 38 - Chuva acumulada no mês de janeiro de 2016 na estação 32
Fonte: autora, elaborado com dados do Sistema Alerta Rio, em 2017.
Figura 39 - Chuva acumulada em fevereiro de 2016 na estação 32
Fonte: autora, elaborado com dados do Sistema Alerta Rio, em 2017.
72
3.3.2 Parâmetros de qualidade da água
Os resultados dos parâmetros analisados das amostras de água estão apresentados na
tabela 24. As células da tabela que estiverem com “ne” indicam que análise foi “não
executada” pelo laboratório, por algum motivo interno do mesmo, e as que tiverem “-“
não serão avaliadas para aquele parâmetro.
Tabela 24 - Parâmetros de qualidade de água de chuva do experimento
Mê
s
Dia
Estia
gem
Am
ostr
a
Cor PtCO
Turbidez FAU
pH Nitrito (mg/l)
Nitrato (mg/l)
N. Amoniacal
(mg/l)
Orto fosfato (mg/l)
Coliformes Totais
(NMP/100ml)
E. coli (NMP/100ml)
Janeiro d
e 2
016
19
2
AP 3 1 7,6 - - - - 16 0
TC 4 2 5,4 - - - - 16 2
TV 2.160 225 5,17 0,171 22,6 0,379 1,718 2.400 20
21
0
AP 4 4 6,98 - - - - 28 0
TC 3 0 5,62 - - - - 43 5
TV 740 68 5,86 0,176 16,7 0,034 1,273 1100 28
29
6
AP 3 1 6,9 - - - - 75 2
TC 4 1 5,84 - - - - 93 0
TV 580 66 5,92 ne ne ne ne 2400 23
Fe
vere
iro d
e 2
016
12
14
AP 3 1 7,16 - - - - 23 0
TC 4 1 7,71 - - - - 43 23
TV 418 66 8,16 0,604 17 0,601 1,46 4600 9
16
4
AP 26 9 7,25 - - - - 16 0
TC 24 11 7,73 - - - - 43 11
TV 900 25 7,6 0,073 10 0,433 1,253 1100 20
17
5
AP 25 8 5,62 - - - - 23 0
TC 35 11 7,26 - - - - 120 11
TV 605 14 7,41 0,072 16,6 0,651 1,307 2400 9
Fonte: autora em 2016.
Foi realizada uma análise estatística da amplitude amostral dos parâmetros de cada tipo
de amostra (AP, TC, TV) utilizando o programa Excel. Foram calculadas a média
aritmética, o valor máximo, o valor mínimo, a mediana e desvio padrão, baseado numa
amplitude amostral já que as amostras não representam todos os eventos de chuva do
período. Esses valores estão compilados na tabela 25.
73
Tabela 25 - Dados estatísticos do conjunto de amostras coletadas
Parâmetros Amostras Máximo Mínimo Média Mediana Desvio Padrão
Fís
ico
s
Cor (PtCo)
AP 26 3 11 4 12
TC 35 3 12 4 14
TV 2160 418 901 673 638
Turbidez (FAU)
AP 9 1 4 3 4
TC 11 0 4 2 5
TV 225 14 77 66 76
Qu
ímic
os
pH
AP 7,6 5,62 6,92 7,07 0,68
TC 7,73 5,4 6,59 6,55 1,09
TV 8,16 5,17 6,69 6,67 1,19
Nitrito (mg/l) TV 0,604 0,072 0,219 0 0,221
Nitrato (mg/l) TV 22,6 10 16,6 17 4,5
N. Amoniacal (mg/l)
TV 0,651 0,034 0,420 0 0,243
Orto fosfato (mg/l)
TV 1,718 1,253 1,402 1 0,194
Bio
lógic
os
Coliformes Totais (NMP/100ml)
AP 75 16 30 23 22
TC 120 16 60 43 39
TV 4600 1100 2333 2400 1280
Escherichia coli (NMP/100ml)
AP 2 0 0 0 1
TC 23 0 9 8 8
TV 28 9 18 20 8
Fonte: autora em 2016.
A tabela 26 mostra os valores médios, mínimos e máximos apresentados, comparados
à literatura de referência, que inclui a NBR 15.527/2007 (aproveitamento de chuva para
fins não potáveis), a CONAMA 357/2005 (classificação de corpos d’água para usos
diversos), a publicação da EMBRAPA (qualidade de água para irrigação) e a Portaria
2.914/2011 do Ministério da Saúde (qualidade de água para fontes alternativas de
abastecimento), que foi utilizada para se saber o quão distante a água analisada está
da água de abastecimento.
74
Tabela 26 - Enquadramento dos parâmetros às normas
Parâmetros Amostras Máximo Mínimo Média NBR
15527/2007
Portaria MS
2914/2011
CONAMA 357/2005
EMBRAPA
Fis
icos
Cor (PtCO)
AP 26 3 11
<15 <15 <75
-
TC 35 3 12
TV 2160 418 901
Turbidez (FAU)
AP 9 1 4 <16 classe 1
e 2 <20 classe 3
<20 <75 classe 1 <167 classe
2 e 3 -
TC 11 0 4
TV 225 14 77
Quím
icos
pH
AP 7,6 5,62 6,92
6,0-8,0 6,0 - 9,5 6,0 - 9,0 6,5 - 8,4 TC 7,73 5,4 6,59
TV 8,16 5,17 6,69
Nitrito (mg/l)
TV 0,604 0,072 0,219 - 1 - -
Nitrato (mg/l)
TV 22,6 10 16,6 - 10 - 50
N. Amoniacal
(mg/l) TV 0,651 0,034 0,420 - 1,5
3,7 (pH<7,5)
2,0 (7,5<pH<8,0)
3,7 (pH<7,5)
2,0 (7,5<pH<8,0)
5
Orto fosfato (mg/l)
TV 1,718 1,253 1,402 - - - 2
Bio
lógic
os
Coliformes Totais
(NMP/100 ml)
AP 75 16 30
ausente ausente - TC 120 16 60
TV 4600 1100 2333
Escherichia coli
(NMP/100 ml)
AP 2 0 0
ausente ausente <200
(classe 1) ausente TC 23 0 9
TV 28 9 18
Fonte: autora em 2017.
3.3.2.1 Cor
Os resultados de cor tiveram resultados próximos entre AP e TC, com médias de 11 e
12PtCO, respectivamente (tabela 27), porém apresentou uma diferença muito
acentuada entre estas duas amostras e a TV, com média de 901PtCO.
Esta grande diferença se deu por causa da grande carga orgânica presente no TV, que
é lixiviada pela chuva, dando tonalidade amarelada, enquanto TC, por ter sua carga
orgânica representada apenas por pequenos depósitos de poeira, folhas e eventuais
fezes de pássaros no telhado (que são ‘lavados’ com a chuva), apresenta tonalidade
incolor.
75
A média dos resultados de TC se enquadra na NBR 15527/2007 e CONAMA 357/2005,
na qual o parâmetro cor é exigido. Já TV obteve média muito superior ao exigido nas
normas, sendo necessário tratamento para diminuí-la. Estudos anteriores apontam que
a filtração tem capacidade de diminuir bastante o parâmetro cor.
Os resultados de cor de AP e TC foram muito inferiores os encontrados no mesmo local
por pesquisa anterior (OLIVEIRA,2007), onde a média foi de 157,7uH (Unidade Hazen
– PtCo), e na qual atribui-se a coloração amarelada da água ao material do telhado
“ecológico” da época, composto por fibras orgânicas, betume e resina.
Tabela 27 - Dados estatísticos da cor das amostras
Parâmetros Amostras Máximo Mínimo Média NBR
15527/2007 CONAMA 357/2005
Cor (PtCo)
AP 26 3 11
<15 <75 TC 35 3 12
TV 2160 418 901
Fonte: autora em 2017.
A primeira amostra coletada, do dia 19/01/2016, teve o pico máximo de cor com
2160PtCo para o TV, o que diminuiu substancialmente nas coletas seguintes. Isso
ocorreu pois o TV tinha sido implantado recentemente e não havia chovido até então no
mês de janeiro, o que contribuiu para uma alta concentração de carga orgânica que foi
lixiviada neste dia. Ao longo do mês, com as chuvas acumuladas no período, esse
parâmetro diminuiu de forma crescente (figura 40).
O mesmo ocorreu com o segundo pico do TV e primeiro do TC, no dia 16/02/2016, em
que não havia tido uma chuva substancial no mês de fevereiro, havendo apenas uma
leve chuva antes da coleta do dia 15/02/2016. O aumento da cor pelo TC provavelmente
se deu por conta do acúmulo de sujeira, folhas e galhos no telhado, assim como a cor
elevada no AP se deu pelo carreamento de poeira e detritos vegetais pelo vento, já que
o reservatório não era protegido contra isso.
76
Figura 40 - Variação temporal da cor da água coletada
Fonte: autora em 2017.
3.3.2.2 Turbidez
A turbidez foi baixa em AP e TC, com médias iguais de 4FAU, apresentando o mesmo
valor já obtido para AP de Oliveira (2007) e turbidez bem inferior à do mesmo estudo
para TC (22,0FAU). Essa melhora na qualidade pode se dever à mudança em um dos
telhados, que na época era feito de fibras ecológicas e foi substituído por um de
fibrocimento. Já o TV obteve turbidez substancialmente mais alta que AP e TC, como já
era esperado, com média de 77FAU (tabela 28).
Em relação à NBR 15527/2007, convertendo o valor de UNT para FAU
(FAU=1,5454*UNT+12,712, segundo JORDÃO et al.), tem-se o limite, pela norma, de
20FAU e 16FAU, para usos mais restritivos, sendo AP e TC aprovados. No entanto, o
TV não atendeu. Já para a CONAMA 357/2005, TC foi aprovado para todas as classes
e TV foi aprovado para classe 2 e 3, tendo média bem próxima à classe 1, com 77FAU,
em relação à 77FAU da norma.
3 4
2.160
4 3
740
3 4
580
3 4
418
26 24
900
25 35
605
0
500
1000
1500
2000
2500
AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV
19 21 29 15 16 17
Janeiro de 2016 Fevereiro de 2016
Cor (PtCO)
77
Tabela 28 - Dados estatísticos da turbidez das amostras
Parâmetros Amostras Máximo Mínimo Média NBR 15527/2007 CONAMA 357/2005
MS 2914/2011
Turbidez (FAU)
AP 9 1 4 <16 classe 1 e 2
<20 classe 3
<75 classe 1
<167 classe 2 e 3
<20 TC 11 0 4
TV 225 14 77
Fonte: autora em 2017.
Da mesma forma que a cor, a turbidez é diretamente influenciada por períodos de
estiagem, por acumular poeira, folhas e galhos no TC e concentrar carga orgânica no
substrato do TV. A turbidez também apresentou pico no dia 19/01/2016, por causa da
ausência de chuvas até então naquele mês e a recente implantação do TV, tendo queda
crescente ao longo do mês (figura 41).
Figura 41 - Variação da turbidez nas coletas de água
Fonte: autora em 2017.
A turbidez de AP e TC sofreu leve aumento nas coletas de 16 e 17 de fevereiro também
pela ausência prévia de chuva substancial naquele mês. Já o TV neste mesmo período
chegou a menos de 1/10 da turbidez inicial da primeira coleta do dia 19 de janeiro. Essa
variação (desvio padrão de 76FAU) ocorreu de forma mais significativa que a cor pois a
turbidez é mais sensível à lixiviação do substrato, tendo as chuvas acumuladas ‘lavado’
o TV.
1 2
225
4 0
68
1 1
66
1 1
66
9 1125
8 11 14
0
50
100
150
200
250
AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV
19 21 29 15 16 17
Janeiro de 2016 Fevereiro de 2016
Turbidez (FAU)
78
3.3.2.3 pH
O pH apresentou valores médios próximos entre AP, TC e TV, com 6,92; 6,59 e 6,69
respectivamente (tabela 29), o que se aproxima dos obtidos por Oliveira (2007) para o
mesmo local, com média de 6,40 para AP e 6,7 para TC. O resultado de AP, do presente
trabalho, provavelmente tenha sido mais básico pelo regime de chuvas mais intenso no
período amostral (janeiro e fevereiro de 2016) em comparação ao avaliado pela outra
autora (fevereiro a junho de 2007).
Em relação à média obtida por Rola (2007), de 5,5 em um módulo experimental de
telhado verde na Ilha do Fundão, os valores médios do TV demonstram-se com melhor
desempenho em relação à acidez da água, tendo valores mais neutros.
Tabela 29 - Dados estatísticos do pH das amostras
Parâmetros Amostras Média Máximo Mínimo CONAMA
357/11 MS
2.914/11 EMBRAPA
pH
AP 6,92 7,6 5,62
6,0 - 9,0 6,0 - 9,5 6,5 - 8,4 TC 6,59 7,73 5,4
TV 6,69 8,16 5,17
Fonte: autora em 2017.
Em relação às normas, todos os valores de TC e TV se adequaram à CONAMA 357/11,
à Portaria MS 2.914/11e à EMBRAPA.
O pH da água de chuva sofre influência da poluição do ar que, quando está muito
poluído com gases tóxicos e precipita, são chamadas de chuvas ácidas pelo seu pH
baixo e efeito corrosivo. Como a região do entorno da Ilha do Fundão recebe muitas
descargas de gases poluentes, a atmosfera tende a ser poluída e gerar acidez nas
chuvas.
No mês de janeiro, o pH de TC e TV foi mais ácido que o de AP (figura 43), isso pode
ter sido influenciado por alguma contaminação do recipiente coletor, que pode ter sido
utilizado para outros fins sem o conhecimento da autora. Esse problema já ocorreu em
outras pesquisas, de acordo com a responsável técnica pelo LEMA.
79
Tal fato pode ser atribuído às reações químicas ocorridas após dissolução de
substâncias presentes no sistema de captação, como matéria orgânica, poeiras, restos
de folhas e animais, entre outros (SOUZA, 2009).
Pode-se observar que o pH de TC e TV aumenta e se torna mais neutro gradualmente,
de acordo com o acúmulo das chuvas.
No mês de fevereiro, o pH, após passar pelos telhados TC e TV, se torna superior ao
de AP, e tem grande aumento em relação ao mês anterior (figura 43), o que deve ter
sido causado pelo grande período de estiagem precedente ao evento, que causou
depósito de matéria orgânica em TC e aumento da carga orgânica em TV.
Figura 42 - Variação do pH nas coletas
Fonte: autora em 2017.
Isto se deve ao contato da água de chuva atmosférica com substâncias reagentes, que
reduzem a acidez, presentes no telhado (OLIVEIRA, 2007). Segundo a literatura, os
valores de pH tendem a aumentar em contato com as impurezas da área de captação,
como por exemplo carbonatos e hidróxidos ou nitrogênio amoniacal presente na matéria
orgânica oriunda de fezes de animais e folhas (REBELLO et al, 2005).
Uma chuva com pH igual a 5,6, embora abaixo do pH neutro (pH =7,0), é uma ocorrência
considerada natural (DAVIS & CORNWELL,1991 apud ROLA, 2007). Esse fato é
7,6
5,4
5,1
7
6,9
8
5,6
2
5,8
6 6,9
5,8
4
5,9
2 7,1
6
7,7
1
8,1
6
7,2
5
7,7
3
7,6
5,6
2
7,2
6
7,4
10123456789
AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV
19 21 29 15 16 17
Janeiro de 2016 Fevereiro de 2016
pH
80
atribuído ao equilíbrio da concentração de CO2 na atmosfera, que, em reação com
moléculas de H2O, resultam no gás carbônico H2CO3, levemente ácido. Entretanto, há
autores que consideram a ocorrência de chuva ácida quando o pH é inferior a 5,0
(TRESMONDI et al., 2005 apud ROLA, 2007). Sendo assim, todos os resultados de pH
apresentaram normalidade.
3.3.2.4 Inorgânicos (nitrito, nitrato, nitrogênio, amoniacal e ortofosfato)
A conjunto de nutrientes NPK (Nitrogênio, fósforo e potássio) estão presentes no solo e
são algumas das principais fontes de energia para o crescimento de vegetais.
O nitrogênio pode ser encontrado em diversas formas, tendo sido analisados nesta
pesquisa o nitrogênio na forma de nitrito, nitrato e amônia. Em geral, a presença de
nitrogênio em suas diversas formas na água captada dos telhados verdes está
associada à presença de excrementos animais, bem como ao uso de fertilizantes
(FARIAS, 2012).
A série de elementos inorgânicos foi incluída para que se pudesse analisar a influência
do substrato na qualidade da água de chuva, sendo analisada apenas para TV.
Analisando-se a tabela 30, percebe-se que todos os parâmetros atenderam à legislação
vigente, exceto o nitrato que só atendeu à Portaria do MS 2.914/11 no seu valor mínimo,
porém, atendeu com folga à EMBRAPA.
Tabela 30 - Dados estatísticos da série de inorgânicos das amostras
Parâmetros Amostras Média Máximo Mínimo CONAMA 357 MS
2.914/11 EMBRAPA
Nitrito (mg/l) TV 0,219 0,604 0,072 1,00
Nitrato (mg/l) TV 16,6 22,6 10 10,0 50
N. Amoniacal (mg/l)
TV 0,420 0,651 0,034 3,7 (pH<7,5)
2,0 (7,5<pH<8,0) 1,5 5,0
Orto fosfato (mg/l)
TV 1,402 1,718 1,253 2,0
Fonte: autora em 2017.
81
O nitrito (NO2) teve valor máximo bem superior à sua média de 0,219mg/l, valor máximo
de 0,604mg/l num pico ocorrido em 15/01/2016 (figura 43). Esse pico máximo pode ser
devido à estiagem de 14 dias que ocorreu antes deste evento de chuva, o que gerou o
acúmulo do nutriente.
Todas as amostras resultaram em concentrações de nitrito foram muito inferiores ao
máximo permitido pela Portaria nº 2.914/2011 do MS, que é de 1mg/l.
Figura 43 - Variação de nitrito nas amostras
Fonte: autora em 2017.
O nitrato (NO3) teve média de 16,6mg/l, sendo seu pico de máximo no dia 19/01/2016,
com 22,6mg/l, e pico de mínimo no dia 16/02/2016, chegando a 10mg/l (figura 45).
Com relação ao nitrogênio na forma de nitrato, verificou-se a ocorrência de valores
acima do limite máximo permitido na Portaria 2.914/2011 do MS, para a água potável,
e aceitável para irrigação, de 10mg/l. Já para a EMBRAPA, todos os valores se
adequaram com folga.
A ocorrência de quantidade maior de nitrogênio na forma de nitrato (NO3) em relação
ao nitrito (NO2) foi associada por Garcez (2004) ao fato que o nitrito é uma forma instável
de Nitrogênio, podendo ser facilmente oxidada a nitrato.
Segundo Teemusk & Mander (2007), a concentração de nitrogênio nas diversas formas
nos telhados verdes tende a diminuir à medida que eles atingem a estabilidade. Neste
0,171
0,176
0,604
0,0730,072
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
TV TV TV TV TV
Nitrito (mg/l)
82
caso, pode-se observar que as concentrações de nitrogênio nas formas de nitrito e
nitrato diminuíram com o passar do tempo (figuras 44 e 45).
Figura 44 - Variação de nitrato nas amostras
Fonte: autora em 2017.
O nitrogênio amoniacal (NH3) teve média de 0,420mg/l, sendo seu pico de mínimo em
21/01/2016, com 0,034mg/l, e pico de máximo no dia 17/02/206, com 0,651mg/l (figura
46), sendo todos os valores enquadrados aos padrões estabelecidos pelo CONAMA
357, pelo Portaria MS 2.914/11 e pela EMBRAPA.
Pode-se perceber que seus os resultados diminuem no meio dos períodos de acúmulo
de chuvas, apresentando valores maiores após períodos de estiagem como o que
ocorreu no início de fevereiro.
A grande variação nos resultados deste parâmetro foi também notada por Rola (2007),
que disse que para o caso do NH4, a variabilidade é enorme na água da chuva,
diminuindo consideravelmente para a parcela sem planta e mais um pouco para as
parcelas com plantas.
22,6
16,7
17
10
16,6
0
5
10
15
20
25
TV TV TV TV TV
Nitrato (mg/l)
83
Figura 45 - Variação de nitrogênio amoniacal nas amostras
Fonte: autora em 2017.
Teemusk & Mander (2007) afirmaram ainda que a intensidade do evento chuvoso
influencia na quantidade de nitrogênio, sendo que, em eventos chuvosos intensos,
predomina o nitrogênio na forma amoniacal, devido à vegetação e ao tipo de substrato.
O aumento repentino dos níveis de nitrogênio, em suas diversas formas, na amostra do
dia 15/02/2016 pode ser associado a um evento de substituição de algumas mudas de
bromélia que não haviam se adaptado, o que sugere uma associação com possível uso
de fertilizantes durante o replantio.
Verifica-se que a água oriunda dos telhados verdes atende ao valor máximo deste
parâmetro para a água potável, que de acordo com o Anexo X da Portaria Nº 2.914/2011
do MS, é de 1,5mg/l. No que se refere ao uso na irrigação, todas as demais amostras
se mantiveram com valores de concentração de nitrogênio na forma de amônia
inferiores ao aceitável que, segundo a publicação da EMBRAPA sobre a “Qualidade da
água para irrigação”, é de 5mg/l.
O ortofosfato teve média de 1,402mg/l, com sua máxima no dia 19/01/206, com
1,718mg/l, e os outros resultados variando próximo à média (figura 46).
0,379
0,034
0,601
0,433
0,651
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
TV TV TV TV TV
Nitrogênio Amoniacal (mg/l)
84
O fósforo não é um parâmetro considerado pelas normas como indicador de qualidade
da água. Entretanto, sua importância como nutriente essencial ao desenvolvimento das
plantas justifica a inclusão deste parâmetro como indicador da qualidade da água
(FARIAS, 2012).
Figura 46 - Variação de ortofosfato nas amostras
Fonte: autora em 2017.
No que se refere à possibilidade de uso da água para irrigação, verificou-se que todas
as amostras coletadas dos TV apresentaram valores conformes ao recomendado,
conforme publicação da EMBRAPA sobre a “Qualidade da água para irrigação”, que é
de 2mg/l.
Segundo a pesquisa de Farias (2012), o fósforo na forma de fosfato foi encontrado
principalmente nos telhados verdes, devido à presença de substrato e dos fertilizantes
utilizados. Além disso, outra fonte de fósforo importante nos telhados verdes é a
decomposição da matéria orgânica, neste caso, a própria vegetação.
Teemusk & Mander (2007) afirmam que, em eventos chuvosos moderados, o substrato
dos telhados verdes é capaz de reter o fósforo. Entretanto, em eventos chuvosos
intensos, o fósforo é carreado pela água.
1,718
1,273
1,46
1,2531,307
0
0,5
1
1,5
2
TV TV TV TV TV
Orto fosfato (mg/l)
85
3.3.2.5 Coliformes totais
Os coliformes totais representam a porção de todas as bactérias presentes na amostra,
independente de origem fecal ou não.
Os valores médios apresentados na tabela 31 mostram a diferença entre a concentração
para TC e para TV, que atinge quase 50 vezes o valor do anterior, o que demonstra a
influência da carga orgânica de TV na presença de bactérias.
A presença de coliformes em AP pode indicar o carreamento, através do vento, de
poeira e detritos que, mesmo pequenos, possam ter caído dentro do recipiente coletor
durante a chuva. Há também a possibilidade da contaminação do recipiente em algum
momento do experimento.
Os resultados oscilaram de acordo com o acúmulo de chuvas, que diminuiu os valores,
e obteve pico após os períodos de estiagem, como mostra a figura 47.
Tabela 31 - Variação de coliformes totais nas amostras
Parâmetros Amostras Máximo Mínimo Média NBR
15527/2007 MS
2914/2011
Coliformes Totais (NMP/100 ml)
AP 75 16 30
Ausente Ausente TC 120 16 60
TV 4600 1100 2333
Fonte: autora em 2017.
Desconsiderando o dia 15/02/2016, no qual houve chuva após uma estiagem de 14 dias,
os valores médios de TV se reduziriam significativamente de 2400 para
aproximadamente 1880NMP/100ml de coliformes totais. Este fato comprova o que se
observa na literatura sobre a relação entre o número de dias sem chuva e a qualidade
da água precipitada.
Um fato curioso é a ocorrência de valores iguais para cada tipo de amostra em várias
datas. TV, nos dias 19/01, 29/01 e 17/02, teve o mesmo valor de 2.400NMP/100ml e
86
nos dias 21/01 e 16/01, de 1.100NMP/100ml. Já para TC, o valor de 43NMP/100ml nos
dias 21/01, 15/02 e 16/02.
Mas, de uma forma geral, todos os resultados acompanharam a tendência de
crescimento e queda apresentada pelas outras amostras.
Figura 47 - Variação de coliformes totais nas amostras
Fonte: autora em 2017.
3.3.2.6 Escherichia coli
Os coliformes termotolerantes são caracterizados pela presença de bactérias, entre
delas a Escherichia coli, de origem fecal, sendo um dos parâmetros mais importantes
para balneabilidade e potabilidade da água.
Os coliformes e E.coli estiveram presentes em TC e TV, demonstrando a necessidade
de desinfecção desta água mesmo para usos não potáveis. Já que as concentrações
foram muito pequenas, um tratamento simples, talvez até mesmo um filtro de areia
possa enquadrar a água às normas.
Os valores obtidos são baixos (tabela 32) e encaixam-se na NBR 13969/1997. Já para
as NBR 15227/2007, Portaria MS 518/1997 e MS 2914/2011, que exigem ausência em
100ml, um simples tratamento com cloro ou até mesmo um filtro possa enquadrar TC e
16 16
2.400
28 43
1100
75 93
2400
23 43
4600
16 43
1100
23 120
2400
0500
100015002000250030003500400045005000
AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV
19 21 29 15 16 17
Janeiro de 2016 Fevereiro de 2016
Coliformes Totais (NMP/100 ml)
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TV, tornando possível o seu aproveitamento. Já para a CONAMA 357/2005, as
amostras se enquadraram no padrão.
Tabela 32 - Dados estatísticos de E. coli nas amostras
Parâmetros Amostras Média Máximo Mínimo NBR
15227/07 CONAMA
357/05 Portaria MS
2914/11
Escherichia coli (NMP/100 ml)
AP 0 2 0
Ausente <200
(classe 1) Ausente TC 9 23 0
TV 18 28 9
Fonte: autora em 2017.
Isso indica que TC e, principalmente TV, sofrem pouca influência de fezes de animais
que transitam no local. Isso é mais animador em relação a TV, pois demonstra que,
apesar de ser um ambiente natural, com vegetação e substrato que favorecem o
surgimento de uma fauna própria, não foi um foco de fezes de animais como ratos e
pássaros, o que desmistifica os telhados verdes como foco de parasitas.
Pôde-se notar que após períodos de estiagem, como o enfrentado no início de fevereiro,
afetam mais o TC do que o TV. Isso pode ser explicado pelo fato de haver deposição
de poeira, folhas e galhos no TC, que são ‘varridos’ apenas nos eventos de chuva. Pôde-
se perceber também que a concentração de E. coli diminui em TC de acordo com o
aumento do acúmulo de chuvas no período. Já a concentração no TV é maior (figura
48).
Figura 48 - Variação de coliformes termotolerantes nas amostras
Fonte: autora em 2017.
02
20
0
5
28
20
23
0
23
9
0
11
20
0
119
0
5
10
15
20
25
30
AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV AP TC TV
19 21 29 15 16 17
Janeiro de 2016 Fevereiro de 2016
Escherichia coli (NMP/100 ml)
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3.1.1 Adequação da qualidade de água de TC e TV às normas
Após as análises feitas sobre o desempenho de cada parâmetro das amostras de TC e
TV, feitas anteriormente, relacionando com a influência de fatores externos e internos,
apresenta-se, a seguir, a conformidade dos telhados às normas já apresentadas (tabela
33).
Na tabela conformidade de cada telhado aos parâmetros será indicada por “ok” e caso
apenas seu valor mínimo se enquadre, será indicado por “okmín”. Caso não se enquadre,
será indicado por “x” e caso não esteja enquadrado, mas seu valor for próximo ao limite,
será indicado por “xlim”.
Tabela 33 - Enquadramento dos resultados às normas
NBR 15527/2007
Portaria MS 2914/2011
CONAMA 357/2005 EMBRAPA
TC TV TC TV TC TV TC TV
Cor (PtCO) ok x ok x ok x - -
Turbidez (FAU)
classe 1 okmín ok okmín classe 1 classe 2 classe 3
-
pH ok ok ok ok ok ok ok ok
Nitrito (mg/l) - - - ok - - - -
Nitrato (mg/l) - - - okmín - - - ok
N. Amoniacal (mg/l)
- - - ok - ok - ok
Orto fosfato (mg/l)
- - - - - - - ok
Coliformes Totais
(NMP/100 ml) xlim x xlim x - - - -
Escherichia coli
(NMP/100 ml) okmín xlim okmín xlim classe 1 classe 2 okmín xlim
Fonte: autora, em 2017.
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4 Considerações Finais
A análise dos parâmetros de qualidade da água escoada mostrou-se fundamental para
prever o potencial de aproveitamento da água captada pelos diferentes telhados, em
função do seu enquadramento às normas vigentes.
Em relação ao telhado convencional (TC), observou-se: NBR 15527/2007: atendeu a
todos requisitos, exceto ao de coliformes totais, com valor próximo ao limite. É previsto
que o uso de tratamento simples viabilize o aproveitamento; Portaria MS 2914/2011: O
mesmo caso acimo, porém, em relação à Escherichia Coli, atingiu o requisito apenas
com seu valor mínimo, necessitando de um tratamento mais eficaz, como cloração;
CONAMA 357/2005: se enquadrou na classe 1, a mais nobre; EMBRAPA: enquadrou-
se ao aproveitamento para irrigação, porém, em relação à E. Coli, atendeu apenas com
seu valor mínimo, necessitando de tratamento.
Em relação ao telhado verde (TV), observou-se: NBR 15527/2007: atendeu a todos
requisitos, exceto ao de coliformes totais, com valor próximo ao limite, e a turbidez
atendeu apenas em seu valor mínimo. Isso poderia ser resolvido com tratamento
simples (caixa de areia e cloração); Portaria MS 2914/2011: Turbidez e nitrato
atenderam apenas no valor mínimo e a E. Coli teve valor pouco acima do permitido.
Recomenda-se o tratamento; CONAMA 357/2005: exceto à cor, que não foi atendida,
os outros parâmetros atenderam às classes 2 e 3 de uso; EMBRAPA: enquadrou-se ao
aproveitamento para irrigação, porém, em relação à E. Coli, atendeu apenas com seu
valor mínimo, necessitando de tratamento.
Observou-se que o TC obteve resultados melhores ao TV, porém, o TV também teve
um bom enquadramento em relação aos parâmetros das normas, sendo necessário,
provavelmente, apenas tratamento simplificado, com caixa de areia e cloração, para que
sua água de chuva possa ser aproveitada.
90
Como já era previsto, uso de húmus e fertilizante afetou os parâmetros da água de
chuva coletada no telhado verde, pois contém grande carga orgânica e de nutrientes
NPK (nitrogênio, fósforo e potássio), o que afeta tantos parâmetros físicos como cor e
turbidez (a água sai mais turva e escura), quanto químicos, como série de nitrogênio e
fósforo, além dos biológicos como DBO e DQO, que não foram analisados nesse estudo.
Para trabalhos futuros, poderia ser analisado um telhado verde sem, ou com menor,
camada de húmus e fertilizantes, caso fosse possível a vegetação resistir nessas
condições.
Como a coleta das amostras ocorreu entre janeiro e fevereiro de 2016, um período de
férias de alguns servidores públicos e de recessos prolongados no Rio de Janeiro, como
os dias 20/01/2016, uma quarta-feira chuvosa (São Sebastião) e 09/02/2016, uma terça-
feira (Carnaval), houve dias de chuva que não puderam ser analisados pois o laboratório
estava fechado, o que prejudicou o espaço amostral da pesquisa.
Para uma maior acurácia nos resultados dos ensaios de qualidade da água, sugere-se
um maior cuidado com a proteção das amostras e execução da coleta, para cada tipo
de amostra, além da realização de um maior espaço amostral, o que pode ser resolvido
com mais tempo de experimentação e/ou parceria com outros laboratórios que tivessem
disponibilidade em receber amostras quando o LEMA não puder.
Em relação à de água de chuva precipitada (AP), é recomendável utilizar tela de
mosquiteiro como rede de proteção à resíduos sólidos que possam cair por ação do
vento no recipiente coletor, manter esse recipiente de uso exclusivo do experimento,
evitando contaminação por outros usos e mantê-lo elevado a uma certa altura, para que
não caiam respingos de fora numa chuva intensa. Dessa forma, não haveria algumas
variações de qualidade que ocorreram.
Em relação à água do telhado comum (TC), recomenda-se inspeção e manutenção
prévia no sistema já existente de coleta e tratamento de água, que inclui o reservatório,
91
o qual foi utilizado pela última vez em pesquisas em 2007 e as condições do seu interior
podem prejudicar os resultados.
Em relação à água do telhado verde (TV), recomenda-se que se utilize novas
mangueiras de borracha para conectar o dreno ao tonel que serviu como reservatório.
Isso porque todo o material utilizado nesse sistema foi encontrado no próprio CESA e
seu uso anterior ao trabalho pode conservar bactérias e prejudicar os resultado, já que
se trata de um centro experimental de saneamento. Em relação ao reservatório,
recomenda-se a aquisição de um menor ou fazer uma base mais baixa que a do terreno,
pois o nível entre o dreno e o reservatório tinha pouco caimento para a água, correndo
risco de refluxo.
Para o prosseguimento desse estudo, sugere-se a realização desse mesmo
experimento, porém, utilizando a etapa de tratamento da água coletada. Esse
tratamento pode ser simples, como o previsto na NBR 15.227/2007, envolvendo
descarte inicial (first flush), filtro de areia e tratamento com cloro. Poderia-se analisar a
qualidade de cada etapa, verificando o grau de tratamento necessário ao
enquadramento de cada parâmetro nas normas pretendidas.
A realização desse estudo teria a vantagem, no caso do CESA, de já haver um sistema
de tratamento de água de chuva para o telhado comum utilizado (TC), necessitando
apenas da manutenção prévia do mesmo. Já para o telhado verde (TV), seria indicada
a instalação de um sistema simples, como a utilização de tonéis, ou pequenas caixas
d’água, como reservatórios para realizar o tratamento. Dependendo do volume de chuva
e tamanho necessário, poderia-se utilizar mangueiras para conectar o sistema de
tratamento, ao invés de tubos de PVC, o que diminuiria o custo.
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98
Anexos
Anexo 1 – Laudos de qualidade de água emitidos pelo LEMA
99
100
Anexo 2 – resultado da qualidade da água de chuva atmosférica na Ilha do Fundão
(OLIVEIRA, 2007).
101
Anexo 3 – Resultados qualitativos ao longo do sistema de captação e tratamento de
água de chuva montado por OLIVEIRA (2007) no telhado convencional (TC) utilizado
pela autora do presente trabalho.
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