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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI CAMILA PARREIRA DE ALMEIDA JOÃO AUGUSTO SANCHES ALVES LEANDRO GRANDA BUENO MAYCON ROGÉRIO DE ABREU APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA PARA FINS NÃO POTÁVEIS EM ÁREAS URBANAS SÃO PAULO 2010 ii Orientador: Prof MSc. José Carlos de Melo Bernardino SÃO PAULO 2010 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi CAMILA PARREIRA DE ALMEIDA JOÃO AUGUSTO SANCHES ALVES LEANDRO GRANDA BUENO MAYCON ROGÉRIO DE ABREU APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA PARA FINS NÃO POTÁVEIS EM ÁREAS URBANAS iii Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2010. ______________________________________________ Orientador: Prof Msc. José Carlos de Melo Bernardino ______________________________________________ Nome do professor da banca Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi SÃO PAULO 2010 APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA PARA FINS NÃO POTÁVEIS EM ÁREAS URBANAS CAMILA PARREIRA DE ALMEIDA JOÃO AUGUSTO SANCHES ALVES LEANDRO GRANDA BUENO MAYCON ROGÉRIO DE ABREU Comentários:_________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ iv DEDICATÓRIA A Deus, aos nossos pais e aos nossos companheiros de todas as horas. v AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar a Deus, pela vida, saúde e por todas as coisas e pessoas que temos ao nosso redor. A nossa família pelo apoio, incentivo, carinho e amor. Ao professor coordenador Wilson Shoji Iyomasa, que muito nos orientou no sentido de como elaborar um trabalho acadêmico. Ao professor José Carlos de Melo Bernardino, pela constante orientação, atenção, compreensão neste período de estudo. Aos professores da banca examinadora Maurício Cabral e Flávio Reis, por aceitarem o convite. Aos professores e colegas do curso de graduação em Engenharia Civil e a todos aqueles que direta ou indiretamente colaboraram com o desenvolvimento deste trabalho e também com a nossa formação. A todos aqueles que forneceram informações necessárias para elaboração deste trabalho, em especial aos proprietários das residências, onde realizamos o nosso estudo de caso. Enfim, agradecemos a todos que de alguma forma contribuíram para o nosso aprendizado. vi EPÍGRAFE “Triste época em que vivemos, onde é mais fácil desintegrar um átomo, do que quebrar um preconceito” (Albert Einstein) vii RESUMO O presente trabalho teve por objetivo analisar o consumo de água em uma residência, a fim de verificar a possibilidade de aproveitar e armazenar água de chuva para suprir as necessidades não potáveis. Para diagnóstico mais sucinto foi necessário caracterizar as demandas de água de consumo na residência e quantificar os usos de água. Com dados estatísticos apresentados na revisão bibliográfica, estimou-se a porcentagem média de consumo de água potável para fins não muito nobres na residência. Verificou-se o dimensionamento do reservatório enterrado e determinou-se a análise econômica para o projeto implantado. A implantação do sistema supracitado é uma contribuição à sociedade, conseqüentemente, esclarece o papel fundamental da água para a sobrevivência do seres vivos, sabido que a redução de água potável no mundo gera preocupações em relação ao futuro, e iniciativas que tenham como meta reduzir o consumo per capita, sem haver mudanças radicais nos hábitos dos usuários, são louváveis. PALAVRAS-CHAVE: Aproveitamento de Água de Chuva; Dimensionamento do Reservatório. viii ABSTRACT This study aimed to analyze the water consumption in a residence, to check the power to make and store rainwater to supply non- potable needs. For more succinct diagnosis was necessary to characterize the demands of drinking water in homes and quantify the uses water through a case study. With the statistical data reported in the literature review, estimated the average percentage of potable water consumption for non-noble in residence. It was found buried tank sizing and determination of the economic analysis for the project implemented. The deployment of the above is a contribution to society, therefore, explains the vital role of water for survival of living beings, known as the reduction of water worldwide raises concerns about the future, and initiatives which aim to reduce the per capita consumption, which no radical changes in user’s habits are commendable. KEYWORDS: Utilization of Rainwater; Sizing of Reservoir. ix LISTA DE FIGURAS Figura 5.1: Filtro de Entrada no Reservatório Figura 5.2: Sistema de Captação de Água de Chuva com Reservatório Enterrado em uma Residência ..................................................................................................... Figura 5.3: Funcionamento do Sistema de Aproveitamento de Água de Chuva Figura 5.4: Dispositivo de Descarte de Água das Primeiras Chuvas, Instalados no Coletor de Água Pluvial Figura 5.5: Dispositivo de Descarte de Água das Primeiras Chuvas, Instalados por meio de Bombonas Plásticas Figura 5.6: Dispositivo de Descarte de Água das Primeiras Chuvas, Instalados em Caixa Coletora próxima à Cisterna Figura 5.7: Cisterna e Abrigo para Moto-Bomba e Dispositivo de Descarte de Sólidos Figura 5.8: Diagrama de Massas de Rippl Figura 5.9: Gráfico Representando o Volume do Reservatório pelo Método de Rippl Figura 6.1: Residências do Estudo de Caso Figura 6.2: Sistema de Captação de Água de Chuva da Residência (vista 1) Figura 6.3: Sistema de Captação de Água de Chuva da Residência (vista 2) Figura 6.4: Chegada de Água Coletada no Telhado no Reservatório Figura 6.5: Reservatório Enterrado (Cisterna) de uma das Residências Figura 6.6: Vista interna do Reservatório Enterrado (cisterna) de uma das Residências Figura 6.7: Bomba Submersa tipo Analger Figura 6.8: Reservatório Elevado, localizado no Sótão da Residência Figura 6.9: Tipo de Produto Químico (Cloro) aplicado à Água Figura 6.10: Vaso Sanitário da Residência com Utilização de Água de Chuva Figura 6.11: Torneiras Diferenciadas para Água de Chuva (esquerda) e Água Potável (direita) Figura 6.12: Torneiras Diferenciadas para Água de Chuva (esquerda) com Travamento Especial e Água Potável (direita) x LISTA DE TABELAS E GRÁFICOS Tabela 5.1 – Disponibilidade Hídrica no Mundo ............................................................ Tabela 5.2 – Disponibilidade Hídrica no Brasil .............................................................. Tabela 5.3 – Disponibilidade Hídrica no Estado de São Paulo ..................................... Tabela 5.4 – Medidas Convencionais de Conservação da Água........................... Tabela 5.5 – Uso de Água Tratada para Consumo Doméstico na Dinamarca .............. Tabela 5.6 – Uso de Água Tratada para Consumo Doméstico nos Estados Unidos .... Tabela 5.7 – Uso Final de Água Tratada no Reino Unido ............................................. Tabela 5.8 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico nade chuva, como alternativa ao abastecimento de água para fins não potáveis. A área estudada trata-se de uma residência, com sistema de captação e armazenamento de água de chuva, sendo que o intuito principal é de minimizar a utilização de água potável para fins em que não seja exigida a qualidade fornecida pela mesma. O sistema de aproveitamento de água de chuva trata-se de uma medida não convencional de conservação de água, que vem sendo utilizado em países desenvolvidos, onde este tipo de sistema tem apresentado bons resultados. 6.2 Localização O estudo de caso apresentado consiste na implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva, localizado na Rua Maria José de Moraes, 100, Parque dos Príncipes, São Paulo – Capital Figura 6.1. 43 Figura 6.1 – Residência do Estudo de Caso Dados básicos da residência: - Área total do lote é 300 m2; - Área l construída 150 m2; - Área permeável (aproximadamente 1%). Esta residência tem caráter familiar, sendo ocupada por um total de 02 pessoas adultas e 01 criança. Para fins de utilização da água de chuva, o reservatório foi idealizado para armazenar o volume de chuva proveniente do telhado, com as seguintes características: - Área total do telhado para cada residência 75m2; - Declividade do telhado 30 %. 44 6.3 Descrição do Sistema Implantado A captação de água de chuva é feita por meio do telhado, sendo captadas por calhas horizontais e conduzidas por quatro calhas verticais até uma tubulação horizontal no piso, finalizando seu trajeto no reservatório enterrado (cisterna), com a capacidade de 2000 litros. Figura 6.2 – Sistema de Captação de Água de Chuva (vista 1). Figura 6.3 – Sistema de Captação de Água de Chuva (Vista 2) 45 Figura 6.4 – Chegada da Água Coletada dos Telhados no Reservatório. A chegada da água coletada no telhado (tubulações com as curvas de 90º nas extremidades), tem um diâmetro maior DN 2 1/2" , a que está logo abaixo tubulação de descarte da DN2” da primeira chuva e a tubulação de entrada para a cisterna a tubulação DN 1 1/4", dotada de crivo na extremidade (mostrada na figura 6.4). Figura 6.5 – Reservatório Enterrado (cisterna). A caixa maior dá acesso ao reservatório enterrado e a menor dá acesso às tubulações de chegada (Figura 6.4). 46 A única área permeável existente na residência pode ser vista na Figura 6.5. O sistema é automatizado por de bóias de níveis, que recalcam por meio de bombas submersas tipo Analger até a caixa mista, localizado no sótão da residência. Figura 6.6 – Vista interna do Reservatório Enterrado (cisterna), de uma das Residências. Figura 6.7 – Bomba Submersa tipo Analger Nas Figuras 6.6 e 6.7, pode-se ver a parte interna do reservatório de água de chuva e a bomba submersa tipo Analger, com seu sistema de fixação. Nota-se também uma corrosão na parte inferior da bomba, que ocorre devido a sedimentação do excesso de produto químico (cloro) aplicado à água. 47 Figura 6.8 – Reservatório Elevado, localizado no Sótão da Residência. Esta caixa mista tem três níveis de controle, sendo que o nível médio e máximo é mantido pelas águas de chuva e o nível mínimo somente acionado em períodos de estiagem, que a reabastece com água da rede pública. Esta água recebe um tratamento básico, por meio do simples adicionamento esporádico de cloro em pó, similar ao tratamento de uma piscina. Figura 6.9 – Tipo de Produto Químico (cloro) aplicado à Água. A aplicação do cloro sem muita técnica, de maneira indiscriminada, acaba gerando uma camada no fundo do reservatório, podendo vir a comprometer a parte inferior da bomba, ocasionando corrosão e danificando a mesma precocemente, conforme pode ser visto na Figura 6.7. 48 6.4 Avaliação do Consumo de Água da Residência Obtiveram-se dados de consumo relativos a um ano de uma das residências, o que pode ser extrapolado para a outra, considerando que as duas têm o mesmo número de moradores. Tabela 6.1 – Consumo Mensal de Água da Rede Pública da Residência Estudada Mês Consumo m3 Abril / 2009 8 Maio / 2009 10 Junho / 2009 8 Julho / 2009 8 Agosto / 2009 11 Setembro / 2009 10 Outubro / 2009 10 Novembro / 2009 11 Dezembro / 2009 10 Janeiro / 2010 7 Fevereiro / 2010 8 Março / 2010 10 Abril / 2010 8 Fonte: (SABESP, 2009) Verifica-se na Tabela 6.1, que o consumo médio mensal apresenta valores em torno de 10 m3 /mês. 6.5 Usos Finais da Água de Chuva na Residência O objetivo na implantação deste projeto foi o aproveitamento de água de chuva para fins não muitos nobres, mais precisamente para lavagem de pisos, rega de jardins e descarga de vasos sanitários. O que se notou foi a qualidade da água de chuva de aspecto estético boa, ou seja, aparentemente igual ao da água fornecida pela rede pública, não deixando resíduos e amarelamento interno ao aparelho sanitário. 49 Figura 6.10 – Vaso Sanitário da Residência com Utilização de Água de Chuva O uso para os outros fins mencionados, se faz por meio de torneiras, que são diferenciadas das demais da rede pública, com dispositivo de travamento de segurança ( cadeado), evitando-se o uso da água para dessedentação, por pessoas inadvertidas e crianças como se pode ver na figura abaixo Figura 6.11. Figura 6.11 – Torneiras Diferenciadas para Água de Chuva (esquerda) e Água Potável (direita). 50 Figura 6.12 – Torneiras Diferenciadas para Água de Chuva (esquerda) com Sistema de Travamento Especial e Água Potável (direita). 6.6 Custo de Implantação O custo aproximado de implantação do sistema de aproveitamento de água de chuva da residência, para o volume de 3,6m³/mês, apresentou os seguintes valores: Tabela 6.2 – Custo Total do Sistema de Aproveitamento de Água de Chuva da Residência Descrição Custos (R$) Projeto 1.000,00 Material 3.500,00 Mão de Obra 800,00 Total 5.300,00 Fonte: (Proprietários da Residência 2010) O custo total de implantação do Sistema de água de Chuva representou 2,5% do valor total da construção da residência. 51 7 ANÁLISE DE RESULTADOS 7.1 Verificação do Dimensionamento do Reservatório (Cisterna) Verificação pelo Método Rippl Por meio do banco de dados de chuvas do Estado de São Paulo, obteve-se “Dados Históricos de Chuva” no posto pluviométrico próximo ao local estudado de prefixo E3-145 Cidade Universitária (Anexo A), mês a mês no período de Janeiro de 1955 a Dezembro de 2004, como pode ser visto na Tabela 7.1, coluna 2. Na coluna 5 indica-se o volume mensal de chuva, sendo este valor fornecido pela multiplicação da coluna 2 pela coluna 4 e pelo coeficiente de Runoff (valor adotado de 1,00), dividindo-se esse resultado por 1000, para transformar o volume em metros cúbicos. A seguir apresentam-se dois cálculos para o reservatório em estudo, sendo a primeira Tabela 7.1, onde se adotou para a coluna 2 os valores totais de chuva mensal. Para o caso em estudo, com base nas diversas tabelas de consumo de águas em residências para fins não muitos nobres, apresentadas na revisão bibliográfica no Item 5.4, em diversos países inclusive no Brasil, verificou-se que a porcentagem média para este fim está situada na faixa de 36,1%, portanto estimou-se uma provável demanda constante de utilização de água de chuva para a residência de 3,61 m3/mês (coluna 3). 52 Tabela 7.1 – Dimensionamento do Reservatório pelo Método de Rippl para Demanda Constante (Valores Totais de Chuva Mensal) Meses Chuva Total Mensal Demanda Constante Mensal Área da Captação Volume de Chuva Mensal Dif. entre osvol. da demanda ‐ Vol.de Chuva Col.3‐ Col.5 Dif. Acum. da Coluna 6 dos valores positivos Obs: (mm) (m³) (m²) (m³) (m³) (m³) Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 Coluna 5 Coluna 6 Coluna 7 Coluna 8 Janeiro 221 3,6 75 16,3 ‐13,0 E Fevereiro 203 3,6 75 15,2 ‐11,6 ‐ E Março 145 3,6 75 10,9 ‐7,3 ‐ E Abril 62 3,6 75 4,6 ‐1,0 ‐ E Maio 66 3,6 75 4,9 ‐1,3 ‐ E Junho 42 3,6 75 3,1 0,5 0,5 D Julho 41 3,6 75 3,0 0,6 1,1 D Agosto 31 3,6 75 2,3 1,3 2,4 D Setembro 59 3,6 75 4,4 ‐0,8 3,2 S Outubro 125 3,6 75 9,4 ‐5,8 9,0 E Novembro 127 3,6 75 9,5 ‐5,9 14,9 E Dezembro 175 3,6 75 13,1 ‐9,5 24,4 E Total 1.297 43,2m³/ano 155,7>43,2 m³/ano E: água escoando pelo extravasor; D: nível de água baixando; S: nível de água subindo. Para esta condição de chuvas médias mensais adotadas, como pode se ver na coluna 7, o volume do reservatório encontrado pelo Método de Rippl foi de 2,4m3. Na Tabela 7.2 abaixo, se adotou para a coluna 2 os valores mais desfavoráveis para chuva mensal, registrados nos dados históricos do posto pluviométrico adotado para este estudo. 53 Tabela 7.2 – Dimensionamento do Reservatório pelo Método de Rippl para Demanda Constante, (Valores mais Desfavoráveis para Chuva Total Mensal) Meses Chuva Total Mensal (valores mais desfavoráveis) Demanda Constante Mensal Área da Captação Volume de Chuva Mensal Dif. entre os vol. da demanda ‐ Vol.de Chuva Col.3‐ Col.5 Dif. Acum. da Coluna 6 dos valores positivos Obs: (mm) (m³) (m²) (m³) (m³) (m³) Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 Coluna 5 Coluna 6 Coluna 7 Coluna 8 Janeiro 54 3,6 75 4,0 ‐0,4 ‐ E Fevereiro 73 3,6 75 5,5 ‐1,9 ‐ E Março 42 3,6 75 3,1 0,5 0,5 d Abril 7 3,6 75 0,5 3,1 3,6 D Maio 6 3,6 75 0,4 3,2 6,8 D Junho 1 3,6 75 0,1 3,5 10,3 D Julho 1 3,6 75 0,1 3,5 13,8 D Agosto 1 3,6 75 0,1 3,5 17,3 D Setembro 7 3,6 75 0,5 3,0 20,3 D Outubro 55 3,6 75 4,1 ‐0,5 ‐ S Novembro 28 3,6 75 2,1 1,5 21,8 D Dezembro 59 3,6 75 4,4 ‐0,8 ‐ S Total 334 43,2m³/ano 41,4que realizamos neste trabalho, verificou-se uma condição de inviabilidade econômica para o projeto implantado, considerando o valor do investimento, pois o retorno deste seria bastante longo. A Tabela 7.3 mostra o estudo comparativo dos volumes encontrados em diversos métodos com maior ou menor critério de exigência. O que se pode notar é que nos métodos Azevedo Neto, Prático Alemão e Rippl (Chuva Média Mensal), o volume do reservatório da residência estudada está próximo, porem poderá ter falhas no abastecimento em períodos de grandes estiagens. Como considerações finais, observamos que o estudo realizado neste trabalho possibilitou-se identificar como principais potencialidades para a implantação de água de chuva para fins não potáveis, alguns fatores de vitais importâncias: A qualidade aceitável da água da chuva; • Necessidade de armazenamento de água de chuva durante os meses onde se registra o maior consumo e a menor precipitação; • Alto consumo de água potável para fins não muito nobres; • Custos elevados da água potável; • Falhas no abastecimento por parte do fornecimento da rede pública; • Aceitabilidade em relação ao uso de água de chuva para fins não potáveis. 59 A constatação do grupo foi que a preocupação principal dos proprietários da residência estudada, não foi obter um retorno financeiro, mas sim deixar um legado de pioneirismo no que tange a preocupação com a preservação do meio ambiente, na expectativa de um exemplo a ser seguido. Por fim, destaca-se a necessidade e o envolvimento da sociedade em desenvolver tecnologias de racionalização da água potável, visando à preservação do meio ambiente dentro dos parâmetros sustentáveis do planeta. 60 9 RECOMENDAÇÕES Quando se inicia um trabalho que tem como objetivo a conservação da água, deve- se inicialmente analisar as possibilidades de otimização do seu uso. Algumas preocupações são muito importantes quanto ao custo de implantação, operação e manutenção, porem antes de ocorrer a utilização, é necessária a verificação da qualidade e o tratamento desta água, para garantir que não ocorram riscos á saúde dos usuários. 61 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MIERZWA, José Carlos; HESPANHOL, Ivanildo. Água na Indústria: Uso Racional e Reuso. São Paulo: Oficina de Textos, 2005. 144 p. TOMAZ, Plínio. Aproveitamento de Água de Chuva. 2ª. ed. São Paulo: Navegar Editora, 2005. 180 p. AZEVEDO NETTO, José Carlos, AVAREZ, Guilhermo Acosta. Manual de Hidráulica. 7ª Ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 1985. 215p, http://www.rhama.net/dowload/artigos/artigo35.pdf - 14/07/2010às 14:00h; http/www. Ecoagua-pt/files/normabrasileira2proecto.pdf – 19/01/2010 às 13:30 h; htpp://www.sigrhsp.gov.br/CGI-bin/bdhm.exe/plu – 23/-8/1010 às 10:00h; htpp://www.abnt.org.br ANEXOS 2 ANEXO A - PLANILHAS DE DADOS HISTÓRICO DE CHUVA 3 ANEXO B - PLANILHAS DE DADOS HISTÓRICO DE CHUVA CHUVA Volume de Captação (75m²) Volume a regularizar diaria (m³) (0,12m³) ∑V res MMDA 0 0,0000 ‐0,12 ‐0,12 ‐0,12 1,3 0,0975 ‐0,02 ‐0,14 ‐0,14 2,8 0,2100 0,09 ‐0,05 ‐0,05 0 0,0000 ‐0,12 ‐0,17 ‐0,17 1,7 0,1275 0,01 ‐0,17 ‐0,17 0,3 0,0225 ‐0,10 ‐0,26 ‐0,26 0 0,0000 ‐0,12 ‐0,38 ‐0,38 0 0,0000 ‐0,12 ‐0,50 ‐0,50 5,2 0,3900 0,27 ‐0,23 ‐0,23 0 0,0000 ‐0,12 ‐0,35 ‐0,35 26,3 1,9725 1,85 1,50 0,00 14,7 1,1025 0,98 2,48 0,00 0 0,0000 ‐0,12 2,36 ‐0,12 0,7 0,0525 ‐0,07 2,30 ‐0,19 5,2 0,3900 0,27 2,57 0,00 21,1 1,5825 1,46 4,03 0,00 0 0,0000 ‐0,12 3,91 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 3,79 ‐0,24 0 0,0000 ‐0,12 3,67 ‐0,36 0 0,0000 ‐0,12 3,55 ‐0,48 0 0,0000 ‐0,12 3,43 ‐0,60 40 3,0000 2,88 6,31 0,00 5,6 0,4200 0,30 6,61 0,00 19,1 1,4325 1,31 7,92 0,00 0 0,0000 ‐0,12 7,80 ‐0,12 16,6 1,2450 1,13 8,93 0,00 16,3 1,2225 1,10 10,03 0,00 0 0,0000 ‐0,12 9,91 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 9,79 ‐0,24 0 0,0000 ‐0,12 9,67 ‐0,36 0 0,0000 ‐0,12 9,55 ‐0,48 0 0,0000 ‐0,12 9,43 ‐0,60 0 0,0000 ‐0,12 9,31 ‐0,72 75,2 5,6400 5,52 14,83 0,00 2,5 0,1875 0,07 14,90 0,00 0 0,0000 ‐0,12 14,78 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 14,66 ‐0,24 4 0,3000 0,18 14,84 ‐0,06 0 0,0000 ‐0,12 14,72 ‐0,18 15,3 1,1475 1,03 15,74 0,00 1,5 0,1125 ‐0,01 15,74 ‐0,01 4,3 0,3225 0,20 15,94 0,00 32,5 2,4375 2,32 18,26 0,00 2,6 0,1950 0,08 18,33 0,00 2,5 0,1875 0,07 18,40 0,00 0,5 0,0375 ‐0,08 18,32 ‐0,08 1,2 0,0900 ‐0,03 18,29 ‐0,11 4 0,3000 0,18 18,47 0,00 0,5 0,0375 ‐0,08 18,38 ‐0,08 9,4 0,7050 0,59 18,97 0,00 0 0,0000 ‐0,12 18,85 ‐0,12 12,4 0,9300 0,81 19,66 0,00 31,6 2,3700 2,25 21,91 0,00 14,2 1,0650 0,95 22,85 0,00 0,4 0,0300 ‐0,09 22,76 ‐0,09 5,1 0,3825 0,26 23,03 0,00 0 0,0000 ‐0,12 22,91 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 22,79 ‐0,24 21,7 1,6275 1,51 24,29 0,00 0 0,0000 ‐0,12 24,17 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 24,05 ‐0,24 0 0,0000 ‐0,12 23,93 ‐0,36 M ês JA N EI RO FE VE RE IR O 0 0,0000 ‐0,12 23,81 ‐0,48 17 1,2750 1,16 24,97 0,00 2,9 0,2175 0,10 25,07 0,00 0 0,0000 ‐0,12 24,95 ‐0,12 19,7 1,4775 1,36 26,30 0,00 6,1 0,4575 0,34 26,64 0,00 6,3 0,4725 0,35 26,99 0,00 20,7 1,5525 1,43 28,43 0,00 0 0,0000 ‐0,12 28,31 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 28,19 ‐0,24 28,5 2,1375 2,02 30,20 0,00 0 0,0000 ‐0,12 30,08 ‐0,12 0,5 0,0375 ‐0,08 30,00 ‐0,20 0 0,0000 ‐0,12 29,88 ‐0,32 0 0,0000 ‐0,12 29,76 ‐0,44 3,5 0,2625 0,14 29,90 ‐0,30 1,5 0,1125 ‐0,01 29,90 ‐0,31 1,8 0,1350 0,02 29,91 ‐0,29 10,7 0,8025 0,68 30,59 0,00 1 0,0750 ‐0,05 30,55 ‐0,05 0 0,0000 ‐0,12 30,43 ‐0,17 0 0,0000 ‐0,12 30,31 ‐0,29 0 0,0000 ‐0,12 30,19 ‐0,41 30,6 2,2950 2,18 32,36 0,00 0 0,0000 ‐0,12 32,24 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 32,12 ‐0,24 21,7 1,6275 1,51 33,63 0,00 0 0,0000 ‐0,12 33,51 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 33,39 ‐0,24 26,6 1,9950 1,88 35,27 0,00 0 0,0000 ‐0,12 35,15 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 35,03 ‐0,24 0 0,0000 ‐0,12 34,91 ‐0,36 0 0,0000 ‐0,12 34,79 ‐0,48 0 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42,07 0,00 1,4 0,1050 ‐0,02 42,05 ‐0,02 0 0,0000 ‐0,12 41,93 ‐0,14 0 0,0000 ‐0,12 41,81 ‐0,26 0 0,0000 ‐0,12 41,69 ‐0,38 0 0,0000 ‐0,12 41,57 ‐0,50 0 0,0000 ‐0,12 41,45 ‐0,62 0,8 0,0600 ‐0,06 41,39 ‐0,68 JU LH O AG O ST O 0 0,0000 ‐0,12 41,27 ‐0,80 0 0,0000 ‐0,12 41,15 ‐0,92 0 0,0000 ‐0,12 41,03 ‐1,04 0 0,0000 ‐0,12 40,91 ‐1,16 0,3 0,0225 ‐0,10 40,82 ‐1,25 0,7 0,0525 ‐0,07 40,75 ‐1,32 0 0,0000 ‐0,12 40,63 ‐1,44 0 0,0000 ‐0,12 40,51 ‐1,56 0 0,0000 ‐0,12 40,39 ‐1,68 0 0,0000 ‐0,12 40,27 ‐1,80 0 0,0000 ‐0,12 40,15 ‐1,92 0 0,0000 ‐0,12 40,03 ‐2,04 0 0,0000 ‐0,12 39,91 ‐2,16 0 0,0000 ‐0,12 39,79 ‐2,28 0 0,0000 ‐0,12 39,67 ‐2,40 0 0,0000 ‐0,12 39,55 ‐2,52 0 0,0000 ‐0,12 39,43 ‐2,64 0 0,0000 ‐0,12 39,31 ‐2,76 0,1 0,0075 ‐0,11 39,20 ‐2,87 3,8 0,2850 0,17 39,36 ‐2,71 24,5 1,8375 1,72 41,08 ‐0,99 0,9 0,0675 ‐0,05 41,03 ‐1,04 0 0,0000 ‐0,12 40,91 ‐1,16 0 0,0000 ‐0,12 40,79 ‐1,28 2 0,1500 0,03 40,82 ‐1,25 9,4 0,7050 0,59 41,40 ‐0,67 0,4 0,0300 ‐0,09 41,31 ‐0,76 0,4 0,0300 ‐0,09 41,22 ‐0,85 10 0,7500 0,63 41,85 ‐0,22 0 0,0000 ‐0,12 41,73 ‐0,34 0 0,0000 ‐0,12 41,61 ‐0,46 0 0,0000 ‐0,12 41,49 ‐0,58 0 0,0000 ‐0,12 41,37 ‐0,70 0 0,0000 ‐0,12 41,25 ‐0,82 0 0,0000 ‐0,12 41,13 ‐0,94 0 0,0000 ‐0,12 41,01 ‐1,06 0 0,0000 ‐0,12 40,89 ‐1,18 0 0,0000 ‐0,12 40,77 ‐1,30 0 0,0000 ‐0,12 40,65 ‐1,42 0 0,0000 ‐0,12 40,53 ‐1,54 0,2 0,0150 ‐0,11 40,43 ‐1,64 3,6 0,2700 0,15 40,58 ‐1,49 0 0,0000 ‐0,12 40,46 ‐1,61 0 0,0000 ‐0,12 40,34 ‐1,73 0 0,0000 ‐0,12 40,22 ‐1,85 0 0,0000 ‐0,12 40,10 ‐1,97 0 0,0000 ‐0,12 39,98 ‐2,09 0,2 0,0150 ‐0,11 39,87 ‐2,20 0 0,0000 ‐0,12 39,75 ‐2,32 3,3 0,2475 0,13 39,88 ‐2,19 6,2 0,4650 0,35 40,22 ‐1,85 8,1 0,6075 0,49 40,71 ‐1,36 5,2 0,3900 0,27 40,98 ‐1,09 0,2 0,0150 ‐0,11 40,88 ‐1,19 0 0,0000 ‐0,12 40,76 ‐1,31 0 0,0000 ‐0,12 40,64 ‐1,43 0 0,0000 ‐0,12 40,52 ‐1,55 0 0,0000 ‐0,12 40,40 ‐1,67 0 0,0000 ‐0,12 40,28 ‐1,79 0 0,0000 ‐0,12 40,16 ‐1,91 0 0,0000 ‐0,12 40,04 ‐2,03 1,9 0,1425 0,02 40,06 ‐2,01 SE TE M BR O O U TU BR O 0 0,0000 ‐0,12 39,94 ‐2,13 0 0,0000 ‐0,12 39,82 ‐2,25 0 0,0000 ‐0,12 39,70 ‐2,37 10,3 0,7725 0,65 40,35 ‐1,72 0 0,0000 ‐0,12 40,23 ‐1,84 23,8 1,7850 1,67 41,90 ‐0,17 11,8 0,8850 0,77 42,66 0,00 0,3 0,0225 ‐0,10 42,56 ‐0,10 0 0,0000 ‐0,12 42,44 ‐0,22 1,1 0,0825 ‐0,04 42,41 ‐0,26 16 1,2000 1,08 43,49 0,00 14,5 1,0875 0,97 44,45 0,00 0,1 0,0075 ‐0,11 44,34 ‐0,11 0 0,0000 ‐0,12 44,22 ‐0,23 0 0,0000 ‐0,12 44,10 ‐0,35 0 0,0000 ‐0,12 43,98 ‐0,47 0 0,0000 ‐0,12 43,86 ‐0,59 0 0,0000 ‐0,12 43,74 ‐0,71 0 0,0000 ‐0,12 43,62 ‐0,83 0 0,0000 ‐0,12 43,50 ‐0,95 0 0,0000 ‐0,12 43,38 ‐1,07 0 0,0000 ‐0,12 43,26 ‐1,19 0 0,0000 ‐0,12 43,14 ‐1,31 0 0,0000 ‐0,12 43,02 ‐1,43 0,2 0,0150 ‐0,11 42,92 ‐1,54 1 0,0750 ‐0,05 42,87 ‐1,58 3 0,2250 0,11 42,98 ‐1,48 3,8 0,2850 0,17 43,14 ‐1,31 0 0,0000 ‐0,12 43,02 ‐1,43 18,9 1,4175 1,30 44,32 ‐0,14 0 0,0000 ‐0,12 44,20 ‐0,26 10,4 0,7800 0,66 44,86 0,00 18,4 1,3800 1,26 46,12 0,00 8,2 0,6150 0,50 46,61 0,00 1,1 0,0825 ‐0,04 46,58 ‐0,04 5,6 0,4200 0,30 46,88 0,00 4,3 0,3225 0,20 47,08 0,00 1,1 0,0825 ‐0,04 47,04 ‐0,04 18,3 1,3725 1,25 48,29 0,00 15,3 1,1475 1,03 49,32 0,00 0 0,0000 ‐0,12 49,20 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 49,08 ‐0,24 14,6 1,0950 0,98 50,06 0,00 0 0,0000 ‐0,12 49,94 ‐0,12 5,2 0,3900 0,27 50,21 0,00 3,2 0,2400 0,12 50,33 0,00 5,3 0,3975 0,28 50,60 0,00 6,5 0,4875 0,37 50,97 0,00 9,7 0,7275 0,61 51,58 0,00 37,3 2,7975 2,68 54,26 0,00 9,6 0,7200 0,60 54,86 0,00 0 0,0000 ‐0,12 54,74 ‐0,12 4,7 0,3525 0,23 54,97 0,00 4 0,3000 0,18 55,15 0,00 15,5 1,1625 1,04 56,19 0,00 0,2 0,0150 ‐0,11 56,09 ‐0,11 4,5 0,3375 0,22 56,30 0,00 0 0,0000 ‐0,12 56,18 ‐0,12 0 0,0000 ‐0,12 56,06 ‐0,24 31 2,3250 2,21 58,27 0,00 0 0,0000 ‐0,12 58,15 ‐0,12 0,4 0,0300 ‐0,09 58,06 ‐0,21 N O VE M BR O D EZ EM BR O Município Prefixo Nome Altitude Latitude Longitude Bacia Sao Paulo E3-145 Cidade Universitaria (CTH) 760 m 23°34' 46°44' Pinheiros Download da Série Histórica (1955 até 2004) CHUVA MÁXIMA MENSAL (mm) Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 1955 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 12,2 31,2 1956 30,5 36,8 26,1 --- 31,6 31,1 23,3 13,9 17,3 30,4 13,1 32,5 1957 60,0 39,6 29,4 24,5 10,0 25,9 10,4 49,2 --- 46,2 60,0 11,9 1958 64,4 27,4 36,7 18,8 47,3 21,4 37,6 28,6 38,1 33,4 21,2 53,9 1959 65,3 66,0 51,2 54,2 31,0 0,0 23,0 17,4 10,6 13,3 56,5 54,9 1960 31,3 50,4 75,0 41,8 30,1 16,5 2,6 19,5 10,7 25,0 40,0 70,0 1961 97,7 47,2 86,0 37,1 50,2 11,2 4,0 6,5 3,6 48,9 31,1 19,9 1962 19,0 56,2 60,2 31,4 9,8 4,4 17,3 20,9 3,0 30,9 42,0 38,1 1963 53,0 35,8 68,2 20,5 2,1 19,1 40,0 3,9 7,0 50,2 21,9 37,4 1964 17,6 44,3 23,0 15,1 51,6 13,5 21,8 5,4 18,5 26,0 34,6 37,9 1965 88,0 24,0 34,2 55,6 12,5 14,0 13,5 1,6 54,2 54,0 33,5 50,3 1966 35,2 45,3 142,3 13,2 30,8 1,0 20,0 20,0 40,5 90,7 28,5 51,7 1967 37,0 62,5 43,0 2,5 18,0 29,5 8,0 0,0 25,0 36,0 56,4 21,7 1968 26,1 50,8 24,6 3,7 68,1 34,1 6,2 12,5 7,9 21,0 32,5 45,5 1969 54,2 16,3 27,4 26,9 20,9 54,7 4,0 10,0 13,2 34,8 65,2 19,4 1970 108,0 86,5 46,8 17,9 86,6 34,9 7,7 27,9 32,5 32,9 23,7 50,7 1971 64,9 58,4 47,6 31,5 18,0 32,7 13,7 12,9 24,9 35,8 22,2 40,9 1972 93,2 45,1 10,1 19,0 15,9 5,8 39,6 26,3 29,3 67,4 40,2 36,2 1973 47,5 46,0 18,9 27,1 50,0 13,0 28,2 7,4 19,2 18,7 60,3 30,4 1974 37,6 35,7 68,3 13,1 3,7 30,1 0,2 5,4 16,9 36,9 38,8 32,8 1975 25,2 71,8 30,4 6,7 11,6 2,7 23,8 0,4 15,8 32,1 75,0 66,1 1976 39,5 88,7 27,1 31,9 68,7 59,1 65,8 35,1 39,2 40,4 47,1 37,1 1977 60,3 36,9 --- --- 14,8 7,5 13,4 6,8 21,6 79,0 --- 45,5 1978 29,5 49,7 83,6 0,0 36,7 77,6 32,3 3,5 23,2 19,8 60,7 --- 1979 --- 46,3 51,2 19,3 25,5 3,1 13,6 --- 33,1 35,9 63,1 29,3 1980 48,5 65,7 42,8 --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1981 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1982 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1983 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1984 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1985 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1986 --- --- --- --- --- ------ --- --- --- --- --- 1987 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1988 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1989 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1990 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1991 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1992 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1993 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1994 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1995 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 1996 --- --- --- --- --- 16,0 3,5 16,0 43,1 50,0 20,5 93,8 1997 54,2 47,8 17,7 20,8 27,2 48,5 5,8 24,4 35,0 25,8 36,3 45,2 1998 44,2 --- 68,5 43,7 51,9 8,7 7,8 15,8 31,0 37,9 8,8 47,6 1999 48,4 56,3 31,8 12,6 39,3 37,3 18,6 0,2 26,3 15,5 17,0 19,9 2000 65,9 87,7 62,7 6,0 8,5 3,0 3,0 9,0 11,0 11,0 11,0 16,0 2001 38,3 54,5 38,7 43,0 40,3 16,9 17,2 10,0 24,6 110,0 50,3 37,0 2002 41,1 68,8 60,9 8,0 16,0 0,4 28,5 16,5 40,5 32,1 58,2 26,1 2003 56,6 53,7 32,5 37,2 15,3 4,5 10,0 7,5 16,1 29,8 28,9 38,3 2004 36,1 77,7 35,5 27,5 25,7 14,6 26,0 3,3 10,8 --- --- ---Colombia ....... Tabela 5.9 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico na Suíça ............. Tabela 5.10 – Uso Final de Água tratada para Consumo Doméstico no Apartamento da USP ................................................................................................................... Tabela 5.11 – Uso final de Água Tratada para Consumo Doméstico no CDHU ........... Tabela 5.12 - Dimensionamento do Reservatório pelo Método de Rippl Tabela 5.13 - Volume do Reservatório pelo método de Rippl Tabela 5.14 – Parâmetros de Qualidade de Água de Chuva para Usos Não Potáveis Tabela 5.15 – Frequencia de Manutenção ................................................................... Tabela 6.1 - Consumo Mensal de Água da Rede Pública da Residência Estudada Tabela 6.2 - Custo Total do Sistema de Água de Chuva da Residência Tabela 7.1 Dimensionamento do Reservatório pelo Método de RPP, considerando. a situação da Chuva Total Mensal - Estudo de Caso Tabela 7.2 Dimensionamento do Reservatório pelo Método de RPPL, considerando a situação mais desfavorável de Chuva Total Mensal - Estudo de Caso Tabela 7.3 Volume do Reservatório para os Diferentes Métodos Aplicados Tabela 7.4 Custo da Água Cobrado pela SABESP xi LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ONU Organização das Nações Unidas; USP Universidade de São Paulo; IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística; SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo; IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas; CDHU Companhia de Desenvolvimento Habitacional Urbano; ANA Agência Nacional de Águas; EPA Environmental Protection Agency – Serviço de Proteção Ambiental; IRCSA International Rainwater Catchment Systems Association); ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas; NBR Norma Brasileira; URGRHI Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos; EUA Estados Unidos da América. xii LISTA DE SÍMBOLOS P - Precipitação; V - Volume do reservatório; A - Área de Coleta; C - Coeficiente de escoamento superficial; N - Número de meses considerado; Q (t) - Volume de chuva no tempo (t); D(t) - Demanda ou consumo no tempo (t); S(t) - Volume de água no reservatório no tempo (t); Pv(t) - Perda por evaporação; L(t) - Outras perdas; Pr - Falha; Nr - Número de meses que o reservatório não atendeu a demanda. xiii SUMÁRIO pg. 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1 2 OBJETIVOS ......................................................................................................... 3 2.1 Objetivo Geral ............................................................................................................... 3 2.2 Objetivos Específicos .................................................................................................. 3 3 MÉTODO DE TRABALHO .................................................................................. 4 4 JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 5 5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 7 5.1 Disponibilidade de Recursos Hídricos ...................................................................... 7 5.1.1 Recursos Hídricos no Mundo ................................................................................. 7 5.1.2 Recursos Hídricos no Brasil ................................................................................... 8 5.2 Principais Problemas da Escassez de Água ......................................................... 11 5.2.1 Crescimento Populacional .................................................................................... 11 5.2.2 Distribuição Populacional ..................................................................................... 11 5.2.3 Desperdício de Água ............................................................................................. 12 5.2.4 Poluição das Águas ............................................................................................... 12 5.3 Alternativas para o Problema de Escassez de Água ........................................... 12 5.3.1 Medidas Convencionais ........................................................................................ 12 5.3.2 Medidas Não Convencionais ............................................................................... 13 5.4 Usos Finais de Água ................................................................................................. 14 5.5 Aproveitamento de Água de Chuva ........................................................................ 18 5.5.1 Histórico do Aproveitamento de Água de Chuva .............................................. 18 5.5.2 Normas para o Aproveitamento de Água de Chuva. ....................................... 20 xiv 5.5.3 Principais componentes de captação de água de chuva. ............................... 21 5.5.4 Funcionamento do Sistema de Aproveitamento de Água de Chuva ............. 25 5.5.5 Métodos de Dimensionamentos do Reservatório ............................................. 29 5.5.5.1 Método de Rippl ............................................................................................. 29 5.5.5.2 Método Azevedo Neto .................................................................................... 34 5.5.5.3 Método Prático Alemão ................................................................................. 34 5.5.5.4 Método Prático Inglês ................................................................................... 35 5.5.5.5 Método Prático Australiano .......................................................................... 35 5.5.5.6 Método Máximo Déficit Acumulado - MMDA ............................................. 37 5.5.6 Qualidade da Água de Chuva .............................................................................. 38 5.5.7 Bombeamento / Tubulações ................................................................................ 40 5.5.8 Manutenção ............................................................................................................ 40 6. ESTUDO DE CASO ........................................................................................... 42 6.1 Considerações Iniciais .............................................................................................. 42 6.2 Localização ................................................................................................................. 42 6.3 Descrição do Sistema Implantado .......................................................................... 44 6.4 Avaliação do Consumo de Água da Residência ................................................... 48 6.5 Usos Finais da Água de Chuva na Residência ..................................................... 48 6.6 Custo de Implantação ............................................................................................... 50 7 ANÁLISE DE RESULTADOS ............................................................................ 51 7.1 Verificação do Dimensionamento do Reservatório (Cisterna) ........................... 51 Verificação pelo Método Rippl ..................................................................................... 51 Verificação pelo Método Azevedo Neto ..................................................................... 54 Verificação pelo Método Prático Alemão ...................................................................54 Verificação pelo Método Prático Inglês ...................................................................... 54 Verificação pelo Método Máximo Déficit Acumulado - MMDA ............................... 54 7.2 Viabilidade Técnica e Econômica ........................................................................... 55 xv 8 CONCLUSÕES .................................................................................................. 58 9 RECOMENDAÇÕES.......................................................................................... 60 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 61 ANEXOS ..................................................................................................................... 1 ANEXO A .................................................................................................................... 2 - PLANILHAS DE DADOS HISTÓRICO DE CHUVA ................................................. 2 ANEXO B .................................................................................................................... 3 - PLANILHAS DE DADOS HISTÓRICO DE CHUVA ................................................. 3 1 INTRODUÇÃO Atualmente o planeta está enfrentando uma grande crise ambiental que afeta a sobrevivência da humanidade; esta crise entrou na agenda internacional mais firmemente nas últimas décadas do século passado. A sustentabilidade tornou-se uma ferramenta essencial para demonstrar esta necessidade de manter o equilíbrio entre economia, sociedade e meio ambiente. A necessidade de se construir um novo método de desenvolvimento tornou-se evidente devido à percepção de que não se pode crescer econômica e populacionalmente em escala infinita em um planeta onde os recursos naturais são limitados. Essa necessidade deve ser orientada pela idéia do conceito de Desenvolvimento Sustentável: um desenvolvimento que atende às necessidades do presente sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras atenderem a suas próprias necessidades. Com isso, as organizações, empresariais e governamentais, começaram a conscientizar-se do seu papel atuante em um desenvolvimento sustentável da vida no planeta, e essa preocupação se reflete também na construção civil. Desta forma, percebe-se a necessidade da utilização de novas técnicas para o uso racional da água. Uma alternativa que visa suprir a demanda da população em relação ao uso de água para fins não potáveis é o aproveitamento de água da chuva, um recurso natural amplamente disponível na maioria das regiões do Brasil. A água da chuva coletada pode ser utilizada em descarga de vasos sanitários, torneiras de jardins, lavagem de roupas, de calçadas e de automóveis. Por meio de sistemas de captação da água de chuva é possível reduzir o consumo de água potável, mitigar a questão dos racionamentos de água e preservar o meio ambiente reduzindo a escassez dos recursos hídricos. 2 Atualmente, existem no Brasil estudos e programas para o uso racional da água em edificações escolares ou universidades, enfocando principalmente questões como o uso de tecnologias economizadoras de água e conscientização dos usuários para redução do consumo. Escolas, indústrias, shoppings e grandes condomínios também são fontes potenciais para o aproveitamento de águas de chuva para fins não potáveis, pois geralmente apresentam grandes áreas de telhados e coberturas. Há a necessidade para cada caso em particular, de se fazer um estudo detalhado de viabilidade técnica e econômica, para a verificação do potencial de economia de água potável, por meio da comparação dos benefícios e os custos apresentados. 3 2 OBJETIVOS É possível realizar o desenvolvimento de maneira sustentável. Para isso, serão estudados no presente trabalho os mecanismos capazes de promover a economia de água tratada pela rede pública, aprofundando-se no aproveitamento de água de chuva. 2.1 Objetivo Geral Este trabalho tem por objetivo estudar e analisar a implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis em residências e condomínios, com intuito de promover a racionalização do uso da água fornecida pela rede pública. 2.2 Objetivos Específicos Com a elaboração desse trabalho, almeja-se atingir os seguintes objetivos específicos: • Analisar os usos finais de água potáveis e não potáveis, com base em levantamentos de dados históricos e de concessionárias, realizadas em condomínios e residências; • Estimar o volume ideal do reservatório para aproveitamento de água de chuva em residências e condomínios; • Analisar a viabilidade econômica da implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva, com base no estudo de caso apresentado. 4 3 MÉTODO DE TRABALHO Inicialmente, foi realizada a revisão bibliográfica baseada em pesquisas por meio de livros, artigos técnicos, apostilas, normas da ABNT, órgãos competentes e internet. A pesquisa concentrou-se no levantamento de dados relacionados ao tema do trabalho, ou seja, à disponibilidade de recursos hídricos, principais problemas e alternativas para a escassez de água, usos finais de água potável e a compreensão do funcionamento e dimensionamento do sistema de captação de água de chuva, propriamente dito. Para o estudo de caso, foi realizada uma visita a uma residência, situada na cidade de São Paulo, onde está implantado um sistema de aproveitamento de água de chuva. Nesta fase, o aprendizado gerado pela revisão bibliográfica pode ser mais bem compreendido, verificando na prática o funcionamento do sistema. Finalmente, com todas as informações contidas na revisão bibliográfica, foi possível verificar a solução existente na residência, por meio de uma verificação do dimensionamento do reservatório do sistema de aproveitamento de água de chuva, com a respectiva análise da viabilidade econômica. 5 4 JUSTIFICATIVA A água é um recurso hídrico, essencial para o surgimento e manutenção da vida no nosso planeta, sendo indispensável para o desenvolvimento das diversas atividades criadas pelo ser humano. Muito embora o nosso planeta tenha três quartos de sua superfície coberta de água, deve-se considerar que apenas uma pequena parcela desta água pode ser aproveitada, sem que sejam necessários grandes investimentos para adequar suas características físicas, químicas e biológicas (TOMAZ, 2005). Historicamente a água foi um componente primordial para o desenvolvimento humano. Com o aumento da população e o incremento industrial, a água começou a ser utilizada como se fosse um recurso abundante e infinito. Uma análise mais detalhada da condição brasileira demonstra um cenário completamente diferente. A escassez de água é uma realidade não apenas nas áreas de climatologia desfavorável, mas também nas regiões altamente urbanizadas, como é o caso das principais áreas metropolitanas, onde o problema está relacionado à deterioração da qualidade da água em mananciais disponíveis. Por essa razão, é importante o desenvolvimento de novas tecnologias e criação de estratégias que compatibilizem o uso da água nas atividades humanas à idéia de que os recursos hídricos não são abundantes no país e precisam ser preservados. Assim sendo, a racionalização do uso da água torna-se um dos elementos essenciais de garantia da continuidade das atividades humanas, diante deste cenário de escassez de recursos hídricos. O aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis em áreas urbanas é o objetivo principal deste trabalho, que deve ser estudado minuciosamente para cada caso e sempre que viável economicamente deve ser utilizado. 6 No caso de uso residencial para fins não potáveis, a viabilidadena implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva, deve ser avaliada técnica e economicamente, pois sua utilização pode apresentar uma redução significativa no uso de água tratada para fins menos nobres, o que traz benefícios não apenas ao o usuário final, mas também à sociedade como um todo, com a preservação dos mananciais. 7 5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A revisão bibliográfica foi dividida em cinco itens, que abordam os seguintes temas: Disponibilidade de Recursos Hídricos no Mundo, no Brasil e no Estado de São Paulo; Principais Problemas de Escassez de Água; Alternativas para o Problema de Escassez de Água; Usos Finais da Água e finalmente, Aproveitamento de Água de Chuva. 5.1 Disponibilidade de Recursos Hídricos Apresenta-se a seguir, um panorama geral das disponibilidades hídricas no Mundo, no Brasil e no Estado de São Paulo, onde se pode verificar que a água é um bem finito e de difícil acesso. 5.1.1 Recursos Hídricos no Mundo Segundo Plínio Tomaz (2005), a água no mundo esta divida da seguinte forma: 97% das águas são salgadas e 3% das águas é doce, sendo que desses 3%, 2,6% das águas doces estão congeladas nas calotas polares sobrando apenas 0,4% do volume total da água do planeta para ser consumido. De acordo com o mencionado autor a água do planeta não esta distribuída uniformemente sendo que a América do Norte e América do Sul as duas juntas somam 41% da água do mundo, desses 41% o Brasil possui 12% da produção hídrica da superfície do nosso planeta, sendo considerado um país privilegiando. 8 Tabela 5.1 - Disponibilidade Hídrica do Mundo Região do Mundo Vazão média(m³/s) Porcentagem America do Sul 334.000 23,1 America do Norte 260.000 18,0 África 145.000 10,0 Europa 102.000 7,0 Antártida 73.000 5,0 Oceania 65.000 4,5 Austrália e Tasmânia 11.000 0,8 Ásia 458.000 31,6 Total 1.448.000 100,0 Fonte: Tomaz (2005). 5.1.2 Recursos Hídricos no Brasil O Brasil é um dos países que mais dispõe de recursos hídricos. Infelizmente toda essa abundância de água não está distribuída uniformemente sobre o território brasileiro assim, algumas regiões apresentam uma fartura de água enquanto outras sofrem com a escassez. A disponibilidade hídrica total brasileira é da ordem de 5.759,5 km³/ano segundo os dados apresentados pela ANA - Agência Nacional de Águas, levando em consideração a vazão média de descarga (ANA, 2002a). A população atual no país é da ordem de 178.286.524 pessoas (IBGE, 2004), ao comparar de maneira isolada os 32.305 m³/ano de disponibilidade hídrica média por habitante induz-se ao conceito de abundância de água no território brasileiro. A distribuição de água varia conforme o tempo e o espaço, isto é, as condições climáticas de cada região são fatores determinantes. A distribuição da população pelo território brasileiro é também outro fator relevante, podendo causar uma forte demanda em regiões com grande urbanização. As regiões urbanizadas abrigam 81,2% de toda a população brasileira, desta população cerca de 40% estão concentradas nas 22 regiões metropolitanas (IBGE, 2000a). Esta concentração nos grandes centros urbanos como São Paulo, Rio de Janeiro, Belo Horizonte e Porto Alegre ocasiona problemas devido à escassez de água. As Tabelas. 5.2 e 5.3 confirmam os dados a respeito da disponibilidade hídrica por Estado e região geográfica. 9 Tabela 5.2 – Disponibilidade Hídrica no Brasil. ESTADO POPULAÇÃO (hab) DISPONIB. ESPECÍFICA (m²/ano.hab) ACRE 557.882 289.976,99 AMAPÁ 477.032 338.785,25 AMAZONAS 2.817.252 506.921,47 PARÁ 6.195.965 203.776,96 RONDÔNIA 1.380.952 182.401,59 RORAIMA 324.397 733.085,76 TOCANTINS 1.157.690 109.903,67 Região Norte 12.911.170 285.591,97 ALAGOAS 2.827.856 1.349,96 BAHIA 13.086.769 5.933,55 CEARÁ 7.431.597 2.667,94 MARANHÃO 5.657.552 12.362,35 PARAÍBA 3.444.794 2.216,60 PERNAMBUCO 7.929.154 1.712,77 PIAUÍ 2.843.423 10.764,47 RIO GRANDE O NORTE 2.777.509 2.571,67 SERGIPE 1.784.829 1.677,09 Região Nordeste 47.782.488 4.880,26 ESPIRITO SANTO 3.097.498 8.016,34 MINS GERAIS 17.905.134 9.172,50 RIO DE JANEIRO 14.392.106 1.772,27 SÃO PAULO 37.035.456 2.906,11 Região Sudeste 72.430.194 4.448,44 PARANÁ 9.564.643 8.946,51 RIO GRANDE DO SUL 10.187.842 19.426,78 SANTA CATARINA 5.357.864 14.797,50 Região Sul 25.110.349 14.434,23 DISTRITO FEDERAL 2.051.146 1.013,20 GOIÁS 5.004.197 29.764,69 MATO GROSSO 2.505.245 370.338,08 MATO GROSSO DO SUL 2.078.070 43.694,73 Região Centro‐Oeste 11.638.653 100.493,96 BRASIL 169.872.859 33.994,73 Fonte: modificado de ANA (2002). Notas: Os valores apresentados na tabela são aproximados e podem divergir ligeiramente de outras fontes 10 Tabela 5.3 – Disponibilidade Hídrica no Estado de São Paulo. UNIDADE DE GERENCIAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS (UGRHI) DISPONIBILIDADE SUPERFICIAL (m³/s) DISPONIBILIDADE SUBTERRÂNEA (m³/s) POPULAÇÃO (1000 hab) DISPONIBILIDADE ESPECÍFICA (m³/hab.ano) 2010 Mantiqueira 9,00 2,00 64,00 4.434,80 Paraíba do Sul 140,00 20,10 2.277,00 1.939,00 Litoral Norte 36,00 8,20 253,00 4.487,30 Rio Pardo 81,00 10,00 1.111,00 2.299,20 Piracicaba / Capivari/Jundiaí 61,00 24,00 5.541,00 347,20 Alto Tietê 113,00 19,10 19.871,00 179,30 Baixada Santista * 61,00 15,00 1.746,00 1.101,80 Sapucaí / Grande 36,00 10,80 627,00 1.810,70 Mogi‐Guaçu 64,00 16,80 1.510,00 1.336,60 Tietê / Sorocaba 222,00 7,80 2.883,00 2.428,40 Ribeira do Iguape e Litoral Sul 180,00 57,90 492,00 11.537,60 Baixo Pardo / Grande 171,00 11,00 293,00 18.405,00 Tietê / Jacaré 286,00 12,90 1.759,00 5.127,50 Alto Paranapanema 244,00 25,00 787,00 9.777,40 Turvo / Grande 32,00 10,50 1.259,00 795,20 Tietê / Batalha 382,00 10,00 468,00 25.740,90 Médio Paranapanema 113,00 20,70 595,00 5.989,20 São José dos Dourados 15,00 4,40 146,00 3.240,00 Baixo Tietê 426,00 12,20 735,00 18.278,00 Aguapeí 35,00 10,90 422,00 2.615,50 Peixe 35,00 11,60 473,00 2.333,50 Pontal do Paranapanema 515,00 15,20 580,00 28.001,80 Total 3.257,00 336,10 43.902,00 2.339,80 *Os valores de demanda referem-se ao período de verão. Fonte: modificado de Mierzwa e Hespanhol (2005). A disponibilidade hídrica nas principais regiões brasileiras levando em consideração as condições climáticas e a intensidade de ocupação do solo é demonstrada na Tabela 5.2. A conseqüência da demanda excessiva de água na disponibilidade hídrica em regiões com grande urbanização é demonstrada na Tabela 5.3., estes dados normalmente acontecem em várias regiões do Brasil e é constatado pelos índices apresentados pelos municípios que tem maior distribuição de água. 11 O número da população é variável, sendo assim, a disponibilidade dos recursos hídricos diminui à medida que multiplica a população. É importante ressaltar que a poluição dos corpos d água disponíveis agrava ainda mais esta situação. 5.2 Principais Problemas da Escassez de Água Conforme visto anteriormente a água é um dos mais preciosos recursos da natureza, pois é imprescindível para a sobrevivência do homem. Diante da sua importância alguns problemas contribuem para sua escassez, tais como: Crescimento Populacional; Distribuição populacional; Desperdício de água; Poluição das águas. 5.2.1 Crescimento Populacional Estes recursos hídricos podem tornar-se escassos em algumas regiões do mundo, nas quais suprir a demanda de água já está se tornando um problema em função do acelerado crescimento populacional, principalmente nas regiões urbanas. Relatórios da Organizaçãodas Nações Unidas mostram que a atual população mundial é estimada em aproximadamente sete bilhões de pessoas, com tendência de alcançar a marca de 9 bilhões até 2050 (ONU, 2006), o que se caracteriza uma sobrecarga significativa nos sistemas de abastecimento de água. Tudo isso acarreta uma redução gradual da qualidade e disponibilidade da água no planeta. 5.2.2 Distribuição Populacional Outro fator preocupante é a questão da má distribuição populacional em função das reservas hídricas. Segundo Ghisi (2006), os locais mais populosos são justamente os que possuem pouca água, por outro lado onde há muita água, normalmente ocorre baixo índice populacional. No Brasil isto pode ser visto com muita clareza, a Região Sudeste dispõe de um potencial hídrico de apenas 6% do total nacional e 12 aloja 43% do total de habitantes do país, enquanto a Região Norte, que compreende a Bacia Amazônica, apresenta 69% de água disponível, tem apenas 8% da população brasileira (Tomaz, 2005). 5.2.3 Desperdício de Água O desperdício de água potável, resultante do mau uso em diversas atividades, como o uso em aparelhos sanitários, vazamentos nas instalações e outros, tem contribuído para maior consumo deste recurso. A necessidade de conscientização das pessoas, para o uso racional da água, é condição básica para a sustentabilidade e preservação deste bem finito, em nosso planeta, mesmo considerando o desenvolvimento humano. A preservação dos recursos hídricos, em quantidade e qualidade é de suma importância hoje e também para as futuras gerações. 5.2.4 Poluição das Águas Outro fator agravante para a escassez de água é alta carga poluente lançada de forma volumosa e sem controle aos mananciais. Isto se deve ao fato de um crescimento acelerado e desordenado da população no mundo, exigindo mais e mais produção para atendê-la em seus anseios consumista e não muito preocupada com o que está a sua volta, ou seja, o meio ambiente. 5.3 Alternativas para o Problema de Escassez de Água Segundo Tomaz (2005) as medidas para conservação da água de uso urbano podem ser definidas como medidas convencionais ou não convencionais. 5.3.1 Medidas Convencionais As medidas convencionais para conservação da água buscam o combate às perdas e redução de custos, incluindo a correção de vazamentos nos sistemas de distribuição de água em residências, mudanças nas tarifas, redução de pressão nas 13 redes e o reuso de água. A Tabela 5.4 mostra as porcentagens aproximadas de economia de cada medida convencional. Tabela 5.4 – Medidas convencionais de conservação de água e porcentagens aproximadas de economias Medidas Convencionais de Conservação da Água Porcentagens Aproximadas de economia (%) Consertos de vazamentos nas redes públicas 32 Mudanças de tarifa 26 Leis sobre aparelhos sanitários 19 Consertos de Vazamentos nas casas 8 Reciclagem e reuso de água 7 Educação pública 5 Redução de pressão nas redes públicas 3 Fonte: Tomaz (2001). Dentre as medidas convencionais, verifica-se que o conserto de vazamentos nos sistemas de distribuição de água é a medida mais importante para a economia de água. 5.3.2 Medidas Não Convencionais Entre as medidas não-convencionais para conservação da água estão: o reuso de águas cinza (águas utilizadas sem a presença do esgoto doméstico), o aproveitamento de água de chuva, utilização de vasos sanitários com câmara para compostagem (mais conhecidas nos EUA), dessalinização e aproveitamento de água de drenagem do subsolo em prédios de apartamentos (TOMAZ, 2005). Dentre as várias medidas não convencionais citadas anteriormente, o aproveitamento de água de chuva é o tema que será abordado neste trabalho. 14 5.4 Usos Finais de Água Neste item, mostram-se as porcentagens dos usos da água potável nas residências, em suas diversas dependências, em diversas partes do mundo. Isto possibilitará na análise de viabilidade econômica, à aplicação correta do índice percentual do aproveitamento de água de chuva para consumos de águas não potáveis, ou seja, para fins não muito nobres. A água potável é utilizada para atividades distintas nas edificações, tais como: preparação de alimentos e bebidas, limpeza pessoal e ambiental, entre outros. Dentre estes diversos usos da água, uma parcela significativa está destinada a fins não potáveis, como descarga de vasos sanitários, rega de jardins, lavação de automóveis e calçadas, onde poderia perfeitamente ser utilizada água de chuva. Muitos estudos vêm sendo desenvolvidos em vários países, a fim de identificar os usos finais de água, principalmente nos setores residencial e público. As Tabelas 5.5 a 5.9 apresentam resultados de pesquisas de consumo de água no meio residencial de alguns países do mundo. Tabela 5.5 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico na Dinamarca. Ponto de Consumo Uso Final (%) Alimentação 5 Banhos 20 Higiene Pessoal 10 Vaso Sanitário 20 Lavagem de Roupas 15 Lavagem de Louças 20 Lavagem de Carros e Jardins 10 Total 100 Total Não Potável 45 Fonte: Tomaz (2005). 15 Tabela 5.6 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico nos Estados Unidos. Ponto de Consumo Uso Final (%) Vaso Sanitário 27 Banhos 17 Máquinas de Lavar Roupa 22 Máquina de Lavar Louça 2 Vazamentos 14 Torneiras 16 Outros 2 Total 100 Total Não Potável 49 Fonte: Tomaz (2005). Tabela 5.7 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico no Reino Unido. Ponto de Consumo Uso Final (%) Vaso Sanitário 37 Banhos e Lavatório 37 Lavagem de Louças 11 Lavagem de Roupas 11 Preparação de Alimentos 4 Total 100 Total Não Potável 48 Fonte: (SABESP, 2007) Tabela 5.8 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico na Colômbia. Ponto de Consumo Uso Final (%) Ducha 30 Vaso Sanitário 40 Limpeza 15 Cozinha 5 Lavagem de Louças /mãos 10 Total 100 Total Não Potável 55 Fonte: SABESP ( 2007) 16 Tabela 5.9 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico na Suíça. Ponto de Consumo Uso Final (%) Vaso Sanitário 40 Banhos 37 Bebidas 5 Cozinhas 6 Lavagem de Roupas 4 Limpeza de Piso 3 Jardins 3 Lavagem de Automóveis 1 Outros 1 Total 100 Total Não Potável 52 Fonte: SABESP (2007) As variações de consumo de água verificadas nestes países para os mesmos aparelhos sanitários ocorrem principalmente devido às diferentes condições climáticas, aspectos sociais, econômicos e culturais. Porém, verifica-se que o percentual de água tratada utilizada em fins não potáveis varia entre 45 e 55%. Para verificar o consumo de água dentro da residência, é necessária uma boa coleta de dados e caracterização dos ambientes, na qual devem ser considerados: pressão, vazão, clima, população, freqüência de utilização, poder aquisitivo e aparelhos instalados. No Brasil, estudos da Universidade de São Paulo e do Instituto de Pesquisas Tecnológicas mostram duas situações de consumo de água no setor residencial, apresentando dados bastante diferentes, devido à própria caracterização dos ambientes. A primeira situação, um apartamento, está apresentada na Tabela 5.12, e a segunda, uma habitação da Companhia de Desenvolvimento Habitacional Urbano, apresentada na Tabela 5.10. 17 Tabela 5.10 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico em um Apartamento da USP. Ponto de Consumo Uso Final (%) Vaso Sanitário 29 Chuveiro 28 Pia da Cozinha17 Máquina de Lavar Roupa 9 Lavatório 6 Tanque 6 Máquina de Lavar Louça 9 Total 100 Total não Potável 44 Fonte: DECA ( 2007) Tabela 5.11 – Uso Final de Água Tratada para Consumo Doméstico em uma Habitação da Companhia de Desenvolvimento Habitacional Urbana. Ponto de Consumo Uso Final (%) Vaso Sanitário 5 Chuveiro 54 Pia da Cozinha 17 Máquina de Lavar Roupa 4 Lavatório 7 Tanque 10 Máquina de Lavar Louça 3 Total 100 Total não Potável 19 Fonte: DECA (2007) Desta forma, verifica-se que na maioria dos estudos apresentados anteriormente, são altos os índices de consumo de água tratada em fins não potáveis, onde poderia ser utilizada água pluvial, gerando assim uma expressiva economia. 18 5.5 Aproveitamento de Água de Chuva Este tópico sobre aproveitamento de água de chuva foi dividido em cinco itens, que abordam os seguintes temas: histórico do aproveitamento de água de chuvas; normas para o aproveitamento de água de chuva; principais componentes de captação de água de chuva; dimensionamentos; e, finalmente, qualidade da água de chuva. 5.5.1 Histórico do Aproveitamento de Água de Chuva O conceito de aproveitamento de água chuva não é novo. A escassez de água induziu algumas civilizações antigas a praticarem o aproveitamento das águas pluviais. Segundo Tomaz (2005), a Pedra Moabita, encontrada no Oriente Médio, há 850 a.C. é uma das provas mais antigas que relata a prática do aproveitamento de água de chuva. Nesta pedra, o rei Mesha dos Moabitas, inscreveu uma recomendação que em cada residência seja construída um reservatório para coletar a água da chuva. Na Ilha de Creta, por volta de 2000 a.C., o palácio de Knossos aproveitava a água de chuva para a utilização em descarga nas bacias sanitárias (p.100 The Rainwater Technology Handbook, 2001, Alemanha). Foram encontrados nesta região, por volta de 3000 a.C., vários reservatórios escavados em rocha, comprovando que há muitos anos o aproveitamento da água de chuva para o consumo humano vem sendo praticado pelas civilizações mais antigas (TOMAZ, 2005). Segundo Tomaz (2005) em Israel, somente na fortaleza de Masada, foram encontrados dez reservatórios cavados nas rochas, podendo reservar 40 milhões de litros. No México alguns reservatórios de águas pluviais já existem desde a chegada de Cristóvão Colombo ao continente americano e ainda permanecem em funcionamento. 19 Segundo Anaya-Garduño (2001) as civilizações antigas da América como os Incas, os Maias e os Astecas também coletaram as águas de chuva para o aproveitamento humano. Em Monturque, na cidade de Roma, por volta de 1885, foram encontrados doze reservatórios subterrâneos, utilizados para abastecimento público. Cada reservatório tinha 3,08m de largura, 6,65m de comprimento e 4,83m de altura, a capacidade de reserva é de 98,93m³ cada unidade, todo o conjunto tinha capacidade de 1187m³ (TOMAZ, 2005). Nos Estados Unidos, a EPA (Environmental Protection Agency – Serviço de Proteção Ambiental) registra mais de 200mil reservatórios destinados ao aproveitamento de águas pluviais. Para Tomaz (2005), no Oriente Médio é possível encontrar grandes cisternas, é o caso da Jordânia onde seus reservatórios têm capacidade de reserva variando entre 35 mil litros a 200 mil litros. Em Jerusalém, os reservatórios suportam 2,7 milhões de litros. Existem duas cisternas com capacidade de 215m³ e outra com 145m³, construídas na grande fortaleza e convento dos Templários, na cidade de Tomar em Portugal, esta edificação foi iniciada em 1 de Março de 1160 (TOMAZ, 2005). Alguns países incentivam a prática do aproveitamento da água de chuva, na Califórnia são oferecidos financiamentos para a execução de instalações voltadas para a coleta das águas pluviais, a Alemanha e o Japão também adotaram esses incentivos. Em Hamburgo na Alemanha é fornecido gratuitamente cerca de US$1.500,00 a US$2.000,00 a quem aproveitar as águas pluviais para consumo humano, esta também tem como objetivo amenizar picos de enchentes. Tomaz (2005) cita que o estado alemão de Hamburgo foi pioneiro na prática do aproveitamento de água de chuva, os sistemas de captação foram instalados desde 20 1988 e até o ano de 2000 existiam cerca de 1500 unidades privadas de coleta de águas pluviais que já estavam em funcionamento nos últimos 7 anos. Desde o ano de 1980, toda a água de chuva captada na Alemanha é aproveitada para fins de irrigação (regas de jardim), sistemas de descarga em bacias sanitárias, abastecimento das máquinas de lavar roupas, sendo utilizado também nos setores comerciais e industriais. Toda a utilização da água pluvial para consumo humano é para fins não potáveis (TOMAZ, 2005). Para Tomaz (2005) a expectativa futura é que o aproveitamento de água de chuva possa ser explorado pelas companhias de água potável e por companhias privadas, ampliando suas áreas de atuação como no abastecimento da rede hoteleira e prédios de apartamentos. 5.5.2 Normas para o Aproveitamento de Água de Chuva. A norma ABNT – NBR 15.527, Aproveitamento de Água de Chuva para Fins Não Potáveis, de 24/10/2007, define para o uso de água de chuva as seguintes atividades: - Descargas em bacias sanitárias; - Irrigação de gramados; - Lavagem de veículos; - Limpeza de Calçadas e ruas; - limpeza de pátios; - Espelho d’água; - Usos industriais. Também recomenda para o dimensionamento dos reservatórios os métodos de RIPPL, Simulação e Azevedo Neto e que estes sejam protegidos para que do sol, para evitar a fotossíntese. Já no Estado de São Paulo, segundo o código Sanitário Decreto 12.342, de (São Paulo, Estado, 1978), tem-se a seguinte citação: 21 Artigo 12 – Não será permitida; III - A interconexão de tubulações ligadas diretamente a sistemas públicos com tubulações que contenham água proveniente de outras fontes de abastecimento. O artigo 12, item III, descreve que o sistema não potável proveniente das águas de chuva não deve ser interligado ao sistema de água potável. Esta proibição acontece para evitar a contaminação do sistema de água potável pelo sistema de água de chuva. Artigo 19 – É expressamente proibida introdução direta ou indireta de águas pluviais ou resultantes de drenagem nos ramais prediais de esgotos. Esta proibição acontece para evitar o comprometimento da capacidade da rede pública de esgoto, que receberá um acréscimo de vazão (água de chuva), inicialmente não considerada. Para o caso do aproveitamento da água de chuva para fins não potáveis nas residências, isto não ocorrerá, pois esta fará apenas a substituição da água potável, já prevista no dimensionamento da rede de esgoto pública. O artigo 19 cita que as águas de chuva não podem ser conduzidas para o sistema de rede de esgoto. No entanto as águas de chuva ao serem aproveitadas como água não potável, podem ser lançadas no sistema de esgoto sanitário. Porém neste caso a concessionária dos serviços de água e esgoto, pode cobrar a estimativa do novo volume lançado no coletor. 5.5.3 Principais componentes de captação de água de chuva. Para Tomaz (2005) o sistema de captação de água de chuva para aproveitamento humano é constituído basicamente pelos seguintes componentes; área de captação, calhas e condutores,by pass, peneira e filtro, reservatório e extravasor. 22 Área de Captação Estas áreas são geralmente representadas pelos telhados das residências ou indústrias. São diversos os materiais que revestem estas coberturas, como é o caso das telhas cerâmicas, de fibrocimento, de zinco, de ferro galvanizado, de concreto armado, de plástico, telhado plano com revestimento asfáltico, entre outros (TOMAZ, 2005). Calhas e condutores Para Tomaz (2005) as calhas e condutores de água pluviais têm a função de recolher a água de chuva, geralmente são fabricadas em PVC ou material metálico. By Pass A maior parte da contaminação existente no telhado é conduzida pelos primeiros instantes de chuva, esta primeira água que escorre na cobertura deverá ser desprezada e jogada fora. O by pass é um sistema que desvia esse efluente para fora do reservatório, seu funcionamento pode ser manual ou automático por meio de dispositivos de auto - limpeza (TOMAZ, 2005). Peneira e Filtro Os materiais em suspensão são retidos pelas peneiras, é importante ressaltar que micróbios e contaminantes químicos não são eliminados por este dispositivo. As telas têm diâmetro nominal variando entre 0,20 mm a 1,00 mm (TOMAZ, 2005). 23 Figura 5.1 – Filtro de entrada no reservatório. Fonte: Bella Calha (2010). Reservatório Quanto à localização podem estar apoiados, enterrados ou elevados, sua fabricação pode ser em concreto armado, alvenaria de tijolos comuns, alvenaria de bloco armado, plástico, poliéster, entre outros. Segundo Tomaz (2005), deverá ser executado uma camada de lastro de areia para assentamento do reservatório, dimensionada para cada modelo. De acordo com o mencionado autor, para a limpeza do reservatório é instalado um tubo de descarga com diâmetro mínimo de 100 mm. Deverá ter uma saída de no mínimo 100 mm para a instalação do extravasor. Ainda o referido autor afirmou que para a inspeção o reservatório terá uma abertura mínima de 600 mm x 600 mm, a tampa estará localizada no mínimo a 200 mm acima da face superior do reservatório. A tampa deverá ter aba de no mínimo 50 mm. Segundo Ghanayer, 2001 é aconselhável manter o reservatório distante de 10 m a 15 m de instalações com risco de contaminação, como fossas sépticas. As tubulações de sucção das bombas contendo o crivo e válvula de pé reservatório, deverão permanecer no mínimo a 100 mm acima do fundo do reservatório, evitando assim o bombeamento de sedimentos acumulados. (TOMAZ, 2005). 24 Extravasor Para Tomaz (2005), o extravasor ou ladrão é executado no reservatório e deverá ser dimensionado com diâmetro mínimo de 100 mm. Será instalado no extravasor um dispositivo que bloqueará o acesso de pequenos animais. A Figura 5.2 a seguir ilustra o sistema de captação de água de chuva com reservatório enterrado em uma residência, cada dispositivo é representado da seguinte forma: A – Realimentação com água potável. B – Calhas e condutores. C – Água da chuva para lavar roupa, na alimentação da descarga das bacias sanitárias, para lavar carros, irrigação de jardins e da horta. D – Sistema de bombas. E – Rede de esgoto ou fossa. F – Tubulações que conduz o efluente à fossa / esgoto. G – Sistema de água encanada. H – Tanques. I – Sistema Subterrâneo. Figura 5.2 – Sistema de captação de água de chuva com reservatório enterrado em uma residência. Fonte: Bella Calha (2010). 25 5.5.4 Funcionamento do Sistema de Aproveitamento de Água de Chuva Para demonstração do funcionamento do sistema de aproveitamento de água de chuva foi utilizado como modelo o projeto da Casa Eficiente, a figura a seguir ilustra o sistema. Figura 5.3 – Funcionamento do Sistema de Aproveitamento de Água de Chuva. Fonte: Casa Eficiente (2010). A água coletada nos telhados ou coberturas é conduzida por calhas e condutores, passando por um dispositivo que desvia a água proveniente dos primeiros instantes de chuva, descartando os sólidos e outras impurezas indesejáveis. Este dispositivo pode ser manual ou automático; está instalada nos coletores de água pluvial, em recipientes plásticos ou em uma caixa coletora próxima a cisterna. As Figuras a seguir ilustram este dispositivo. 26 Figura 5.4 – Dispositivo de Descarte de Água das Primeiras Chuvas, Instalados no Coletor de Água Pluvial. Fonte: Casa Eficiente (2010). Como se pode ver na Figura 5.4, a água de chuva somente começa a ser coletada, após o enchimento do reservatório com saída superior, (detalhe em azul), que posteriormente será descartada. Na Figura 5.5, também se pode ver outro sistema para acumular as primeiras águas de chuvas, que também serão descartadas posteriormente. Figura 5.5 – Dispositivo de Acumulação e Descarte de Água das Primeiras Chuvas, Instalados por meio de Recipientes de Plástico. Fonte: Casa Eficiente (2010). 27 Figura 5.6 – Dispositivo de Descarte de Água das Primeiras Chuvas, Instalados em Caixa Coletora Próxima à Cisterna. Fonte: Casa Eficiente (2010). Após passar por este dispositivo, a água coletada é conduzida para uma cisterna onde será armazenada. Através de um sistema de bombeamento, a água armazenada na cisterna será conduzida para o reservatório superior de água pluvial. Este bombeamento é realizado por meio de uma moto-bomba, controlada por um sistema de bóias magnéticas, que estão localizadas na cisterna e no reservatório superior de água pluvial. A figura a seguir ilustra uma cisterna com o abrigo onde estão localizadas a moto-bomba e o dispositivo de descarte dos sólidos. Figura 5.7 – Cisterna e Abrigo para Moto-Bomba e Dispositivo de Descarte dos Sólidos. Fonte: Casa Eficiente (2010). 28 Deverá ser instalada uma bomba dosadora de cloro junto ao reservatório superior de água pluvial para realizar a desinfecção, pois haverá contato manual com a água pluvial quando utilizada para a lavagem de roupa ou outros usos destinados a fins não potáveis. O dispositivo de descarte de sólidos e a moto-bomba deverão ser facilmente acessados para a realização de eventuais vistorias ou manutenções, conforme ilustrado na Figura 5.7. Caso ocorra um volume de precipitação superior à capacidade de armazenamento do reservatório, o extravasor instalado na cisterna escoará a água excedente para a rede pública de água pluvial. Se não houver água de chuva suficiente na cisterna para abastecer o reservatório superior de água pluvial, este é automaticamente alimentado pelo sistema de abastecimento de água potável. É importante o uso de válvula solenóide, válvula de retenção e disposição criteriosa das entradas e saídas dos reservatórios de água pluvial e potável. Estas são medidas de segurança, para evitar riscos de contaminação da rede de água potável durante a realimentação do reservatório de água pluvial. Do reservatório superior, a água pluvial será conduzida por uma canalização independente e sem cruzamento com o sistema de água potável, para a alimentação de alguns equipamentos já destinados para a utilização de água para fins não potáveis (descargas de bacias sanitárias, torneiras de jardim, máquinas de lavar roupas, entre outras). As torneiras abastecidas pelo sistema de água de chuva deverão ser sinalizadas informando: “água não potável ou imprópria para beber” e deverão ser manipuladas com uma chave de segurança. 29 5.5.5 Métodos de Dimensionamentos do Reservatório A eficiência e a confiabilidade do sistema de aproveitamento de água de chuva estão relacionadas diretamente ao dimensionamento do reservatório de armazenamento. Para seu dimensionamento devem ser levados em consideração alguns critérios como: custo total de implantação, demandade água, disponibilidade hídrica, confiabilidade requerida para o sistema e a distribuição temporal anual das chuvas. A combinação entre volume de reservação e a demanda necessária é que resulta na maior eficiência, com o menor custo. O dimensionamento do reservatório para aproveitamento de água de chuva pode ser realizado pelos seguintes métodos: de Rippl, de Monte Carlo, da Simulação, Azevedo Neto, Método Prático Alemão, Método Prático Inglês e Método Prático Australiano. 5.5.5.1 Método de Rippl Para aplicar o método de Rippl é geralmente usada uma série histórica de precipitações mensais. As precipitações são transformadas em vazões e se destinam para o reservatório. O método de Rippl é apresentado por meio de diagrama de massa e pode ser resolvido para demanda constante ou variável e para chuvas mensais e diárias. Sendo assim é utilizada a seguinte equação: S (t) = D (t) – Q (t) Eq. (1) 30 Onde: S (t) Volume de água no reservatório no tempo t; Q (t) Volume de chuva no tempo t; D (t) Demanda ou consumo no tempo t; Q (t) = C x precipitação da chuva (t) x área de captação V = Σ S (t) Onde: V = Volume do Reservatório Sendo que: Σ D (t) 96 m³/ano E: água escoando pelo extravasor; D: nível de água baixando; S: nível de água subindo. Fonte: Tomaz (2005) Segundo Tomaz (2005) a explicação de cada uma das oito colunas ajudará no entendimento deste método de cálculo. Coluna 1 – É o período de tempo, vai de Janeiro a Dezembro. Coluna 2 – São representadas as chuvas médias mensais em milímetros do município de Guarulhos. Coluna 3 – É a demanda mensal em conseqüência das necessidades. Esta demanda é conhecida como demanda mensal e é fornecida em metros cúbicos. 32 Fazendo a seguinte comparação: em Guarulhos o consumo médio residencial é de 19m³/mês; o IBGE indica a média de 4,06 pessoas/residência e 30,5 dias/mês, a quota per capita será de 153 litros/dia x habitante. Para o consumo de uma residência considera-se 40% (60 litros/dia x habitantes) de água que são consumidos nas descargas das bacias sanitárias, a média será de 7,6m³ por mês, praticamente 8m³/mês. Sendo assim anualmente terá 126m³ e a média encontrada é de 11m³/mês. O total do volume consumido, 96m³/ano deve ser menor ou igual ao volume total de chuva da coluna 5, que é de 126 m³/ano. Coluna 4 – Representa a área de captação de chuva, é praticamente constante o ano todo. É fornecida em metros quadrados, é a projeção do telhado sobre o terreno. Coluna 5 – Indica os volumes mensais da água de chuva. Este valor é fornecido pela multiplicação da coluna 2 pela coluna 4 e pelo coeficiente de Runoff de 0,80, divide- se por 1000 para transformar o volume em metros cúbicos. Sendo assim, o volume para o mês de janeiro é obtido: 272 mm x 100m² x 0,80 / 1000 = 22m O volume total de água da coluna 5 fornecida pela chuva média de janeiro a dezembro é de 126m³/ano, este valor deverá ser maior ou igual ao volume total da demanda representada na coluna 3. Coluna 6 – Indica a diferença entre os volumes da demanda (coluna 3) e os volumes de chuvas mensais (coluna 5). Quando o valor apresentado for negativo, significa que há excesso de água, se o valor for positivo, o volume da demanda supera o volume de água disponível. 33 Coluna 7 – Representa as diferenças acumuladas dos valores positivos encontradas na coluna 6. Nesta coluna é considerada a hipótese inicial do reservatório estar cheio. Os meses onde apresentam excesso de água que são representados por valores negativos não são computados. “Começa com a soma dos valores positivos, prosseguindo até que a diferença se anule, desprezando a soma quando aparecer o primeiro valor negativo” (TOMAZ, 2005, p.114). O volume máximo apresentado pela coluna 7 é de 18m³/mês. Sendo assim, para a regularização da demanda constante de 8m³/mês o reservatório deverá ter capacidade de 18m³. Coluna 8 – Nesta coluna são utilizadas as letras E, D e S. Estas letras estão descritas na Tabela 5.12. Considerando inicialmente que o reservatório estivesse cheio, nos meses de janeiro, fevereiro e março da coluna 6 é verificado que as diferenças são negativas, isto significa que a água está saindo pelo extravasor. Se os volumes da coluna 6 apresentar valores positivos, significam que o nível do reservatório está diminuindo. Esta diminuição é observada no mês de abril devido a redução de 1m³, em maio baixa para 2m³, em junho 6m³, em julho 11m³, em setembro o abaixamento chega à 18m³ e em outubro o valor apresentado pelo reservatório na coluna 6 é negativo, isto é, o volume começa a extravasar. A conclusão é que o volume de 18m³ do reservatório abastece os 69 dias de seca (2,3 meses). 34 5.5.5.2 Método Azevedo Neto O volume de chuva é obtido pela seguinte equação: V = 0,042 x P x A x T (litros) Eq (3) Onde: P é o valor numérico da precipitação média anual, expresso em mm; T é o valor numérico do número de meses de seca; A é o valor numérico da área de coleta em projeção, expresso em m2; V é o valor numérico do volume de água aproveitável e o volume de água do reservatório, expresso em litros. 5.5.5.3 Método Prático Alemão Trata-se de um método empírico, onde se toma o menor valor do volume do reservatório; 6% do volume anual de consumo ou 6% do volume anual de precipitação aproveitável. Vadotado = min (V;D) x 0,06 Eq(4) Onde: V é o valor numérico do volume aproveitável de água de chuva anual, expresso em litros; D é o valor numérico da demanda anual da água não potável, expresso em litros; Vadotado é o valor numérico de água do reservatório, expresso em litros. 35 5.5.5.4 Método Prático Inglês O volume de chuva é obtido pela seguinte equação: V = 0,05 x P x A Eq (5) Onde: P é o valor numérico da precipitação média anual, expresso em mm; A é o valor numérico da área de coleta em projeção, expresso em m2; V é o valor numérico do volume de água aproveitávele o volume de água da cisterna, expresso em litros. 5.5.5.5 Método Prático Australiano O volume do reservatório de chuva é obtido pela seguinte equação: Q = A x C x (P – I) Eq (6) Onde: C é o coeficiente de escoamento superficial, geralmente adotado 0,80; P é a precipitação média mensal; I é a interceptação da água que molha as superfícies e perdas por evaporação, geralmente adotado 2 mm; A é a área de coleta; Q é o volume mensal produzido pela chuva. O cálculo do volume do reservatório é realizado por tentativas, até que sejam utilizados valores otimizados de confiança e o volume do reservatório. Vt = Vt -1 + Qt - D t Eq (7) 36 Onde: Qt é o volume mensal produzido pela chuva no mês t; Vt é o volume de água que está no tanque no fim do mês t; Vt – 1 é o volume de água que está no tanque início do mês t-1; Dt é o volume referente a demanda mensal; Nota: Para o primeiro mês, considera-se o reservatório vazio. Quando (Vt – 1 + Qt – D)