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UNIVERSIDADE ESTACIO DE SÁ (UNESA) ENGENHARIA CIVIL FABRÍCIO DE SOUZA SILVA TIAGO RAMOS ESTUDO DE VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE ÁGUA DE REUSO EM DOIS BLOCOS DA UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS MACAÉ/RJ MACAÉ 2016 FABRÍCIO DE SOUZA SILVA TIAGO RAMOS ESTUDO DE VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE ÁGUA DE REUSO EM DOIS BLOCOS DA UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS MACAÉ/RJ Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Estácio de Sá (UNESA), como exigência final para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof.M.Sc. Luiz Gomes Ferreira Júnior MACAÉ 2016 FABRÍCIO DE SOUZA SILVA TIAGO RAMOS ESTUDO DE VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE ÁGUA DE REUSO EM DOIS BLOCOS DA UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS MACAÉ/RJ Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Estácio de Sá (UNESA), como exigência final para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Aprovado em 30 de novembro 2016. Banca Examinadora Prof. M.Sc. Luiz Gomes Ferreira Júnior - UNESA (Orientador) Profa.D.Sc. Alena Torres Netto - UNESA Profa D.Sc. Andreía Boechart Delatorre – UNESA RESUMO Com o aumento da falta de água no mundo e o crescimento da população, torna-se importante o uso racional da água. Com isso novas tecnologias surgem para diminuir o desperdício de água potável, sendo o reuso de águas uma dessas novas tecnologias. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é fazer um estudo da viabilidade de implantação de um sistema de reuso de águas pluviais, atendendo os sanitários de dois blocos da Universidade Estácio de Sá, Macaé/RJ e propor a melhoria das instalações atuais buscando ainda mais economia de água. Para isso, fez se o levantamento pluviométrico dos últimos oito anos da cidade de Macaé, o cálculo da área de contribuição, dimensionamento de calhas e reservatórios podendo assim estimar a quantidade de água que poderá ser captada ao ano. Os resultados obtidos demonstram que é possível captar um grande volume de água pluvial, reduzindo assim ao final do ano o custo financeiro em relação aos faturamentos com contas de água e se adotadas as melhorias das instalações atuais a economia será ainda maior. Conclui-se nesse contexto que a implantação do sistema de reuso de águas pluviais é viável economicamente e ambientalmente para Universidade. Palavras-chave: reuso de água, água pluvial, conservação hídrica. LISTAS DE FIGURAS Figura 1: Ciclo Hidrológico ...................................................................................................... 13 Figura 2: Usos múltiplos da água. ............................................................................................ 16 Figura 3: Representação dos ciclos da água. ............................................................................ 16 Figura 4: Demonstração do ciclo urbano da água como um subsistema do meio ambiente e da sociedade. ................................................................................................................................. 17 Figura 5: Elementos do Sistema de Coleta de Água da Chuva. ............................................... 21 Figura 6: Ecodrenos. ................................................................................................................. 22 Figura 7: Sistema de captação de água fluxo total. .................................................................. 22 Figura 8: Sistema com Derivação. ............................................................................................ 23 Figura 9: Sistema com Volume Adicional de Retenção. .......................................................... 23 Figura 10: Planta baixa geral, Universidade Estácio de Sá, Macaé/RJ. ................................... 32 Figura 11: Planta baixa dos blocos C e D, Universidade Estácio de Sá, Macaé/RJ. ................ 33 Figura 12: Nota Fiscal/Conta de fornecimento de água e serviços de esgoto mês de Junho. .. 41 Figura 13: Modelo de Mictório (A). Modelo das Bacias (B). Modelo Bacia PNE. ................. 42 Figura 14: Modelo da Bacia com caixa acoplada ASPEN P.750 com duplo acionamento. .... 43 Figura 15: Curva de vazão das Bacias com acionamento duplo. ............................................. 44 Figura 16: Modelo de Mictório sem água SAVE. .................................................................... 44 LISTAS DE TABELAS Tabela 1: Vazão média de água no Brasil em comparação com outros países da América do Sul. .................................................................................................................................................. 14 Tabela 2: Proporção de área territorial, disposição de água e população para as cinco regiões do território brasileiro. ................................................................................................................... 15 Tabela 3: Medidas convencionais de conservação da água e porcentagens aproximadas de economia. .................................................................................................................................. 18 Tabela 4: Parâmetros de qualidade de água de chuva para restrita utilização não potável. ..... 27 Tabela 5: Resultados das análises para caracterização da água de chuva em Curitiba. ........... 28 Tabela 6: Média dos valores evidenciados por Hirt e Santos (2011) ao avaliar a filtração de água pluvial. ............................................................................................................................. 29 Tabela 7: Quantidade de alunos por m² no bloco C. ................................................................ 34 Tabela 8: Quantidade de alunos por m² no bloco D. ................................................................ 34 Tabela 9: Índice Pluviométrico em Macaé-RJ no ano de 2015. ............................................... 36 Tabela 10: Tabela dimensões calhas. ....................................................................................... 39 Tabela 11: Valor médio m³ de água. ........................................................................................ 41 Tabela 12: Estimativa de economia da Universidade ....... ....................................................... 42 LISTAS DE QUADROS Quadro 1: Distribuição de água no planeta Terra. .................................................................... 14 Quadro 2: Frequência de manutenção das instalações do sistema. .......................................... 31 Quadro 3: Estimativa consumo litros/dia. ................................................................................ 35 Quadro 4: Dados climáticos Macaé/RJ nos últimos 8 anos...................................................... 36 Quadro 5: Meses secos e úmidos, precipitação e Temperaturas em Macaé/RJ nos últimos 8 anos. .......................................................................................................................................... 37 Quadro 6: Área total de contribuição. ......................................................................................38 Quadro 7: Fatores de intervenção na implantação do sistema de reuso. .................................. 45 LISTAS DE EQUAÇÕES Equação 1: Área de contribuição. ............................................................................................. 37 Equação 2: Fórmula Intensidade-Duraçao e Frequencia de Chuva em Macaé. ...................... 38 Equação 3: Fórmula vazão de projeto. ..................................................................................... 39 Equação 4: Dimensionamento de Reservatório. ....................................................................... 40 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CEE Conselho Estadual de Educação et al e outros h Hora INMET Instituto Nacional de Meteorologia l Litros m Metros m² Metro quadrado min Minutos mm Milimetros NBR Norma Brasileira ONU Organização das Nações Unidas pH Potêncial Hidrogeniônico PURAE Programa de Conservação e Uso Racional de Água nas Edificações uH Unidade Hazen UNESCO Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura uT Unidade de Turbidez SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 11 2 OBJETIVOS ........................................................................................................................ 12 2.1 Objetivo geral ................................................................................................................. 12 2.2 Objetivo específico ......................................................................................................... 12 3 REVISÃO DE LITERATURA ........................................................................................... 13 3.1 DISPONIBILIDADE DE RECURSOS HÍDRICOS ...................................................... 13 3.2 RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL .......................................................................... 14 3.3 CONSERVAÇÃO DE ÁGUA NO MEIO URBANO .................................................... 16 3.4 A IMPORTÂNCIA DO REUSO DA ÁGUA ................................................................. 19 3.5 SISTEMA DE COLETA DE ÁGUA DE CHUVA ........................................................ 20 3.5.1 Tipos de sistema de coleta de chuva ........................................................................ 22 3.5.2 Sistema de fluxo total ............................................................................................... 22 3.5.3 Sistema com derivação ............................................................................................. 23 3.5.4 Sistema com volume adicional de retenção ............................................................. 23 3.6 QUALIDADE DA ÁGUA DE CHUVA ........................................................................ 24 3.6.1 Turbidez ................................................................................................................... 25 3.6.2 Cor ............................................................................................................................ 25 3.6.3 Potencial Hidrogeniônico (pH) ................................................................................ 26 3.6.4 Coliformes ................................................................................................................ 26 3.6.5 Parâmetros de qualidade da água de chuva para a utilização não potável ............... 27 3.6.6 Distribuição da água armazenada ............................................................................. 30 3.6.7 Manutenção dos reservatórios .................................................................................. 30 4 ESTUDO DE CASO ............................................................................................................ 32 4.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO .......................................................... 32 4.2 CONSUMO DE ÁGUA NOS BLOCOS C E D ............................................................. 33 4.3 CAPTAÇÃO ANUAL DE ÁGUAS PLUVIAIS. ...................................................... 35 4.3.1 Dimensionamento das calhas. .................................................................................. 38 4.3.2 Dimensionamento do reservatório. .......................................................................... 39 4.6 ANÁLISE FINANCEIRA DO BENEFÍCIO DA IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS. ................................................................................ 40 4.7 PROPOSTAS DE MELHORIA DAS INSTALAÇÕES. ............................................... 42 4.8 FATORES DE INTERVENÇÃO PARA A IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE REUSO DE ÁGUAS PLUVIAIS. ........................................................................................ 45 5 CONCLUSÃO ................................................................................................................. 46 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 47 11 1 INTRODUÇÃO A água é considerada um recurso natural primordial e de grande valor econômico, ambiental e social para subsistência e bem-estar do homem e dos ecossistemas da Terra. Historicamente foi observado que as grandes civilizações tiveram seu desenvolvimento a partir do seu estabelecimento em um determinado local onde houvesse terras férteis e agua, desenvolvendo a agricultura, criação de animais e transporte (REIS, 2011). Por um grande período de tempo acreditou-se que a água era um recurso natural infinito e renovável, uma vez que parecia existir em grande abundância na natureza (PINTO, 2014). Dentro desse contexto apresentado, a água, deve ser tratada então como um recurso precioso e que necessita de métodos de reutilização consciente para que as futuras gerações não sejam penalizadas. Segundo Bertolo (2006), por mais que ¾ da superfície da Terra seja coberta por água, apenas 3% são de água doce. Desta quantidade de água doce 4/5 encontra-se congelada nas calotas polares e nas regiões montanhosas ou em lençóis subterrâneos muito profundos, levando-se em consideração todas essas informações, se chega a conclusão que apenas 20% do volume total de água doce do planeta está disponível para o homem. A má gestão do recurso recursos hídricos e as alterações climáticas fizeram com que ficassem evidentes a necessidade de preservação e controle consciente do consumo. Em um relatório da UNESCO (2015), até 2030 o planeta enfrentará uma grande crise hídrica mundial. Segundo Bokova (2015), os recursos hídricos são um elemento-chave nas políticas de combate à pobreza, mas por vezes são ameaçados pelo próprio desenvolvimento. A água influencia diretamente o nosso futuro, logo, precisamos mudar a forma como são avaliados, gerenciamos e usamos esse recurso, em face da sempre crescente demanda e da super exploração de nossas reservas subterrâneas. Esse é o apelo feito pela edição mais recente do Relatório Mundial das Nações Unidas sobre Desenvolvimento de Recursos Hídricos. A comunidade internacional precisa elaborar um novo programa de desenvolvimento para substituir os Objetivos de Desenvolvimento do Milênio. A partir desse estudo vemos a grande importânciade desenvolvimento de métodos de controle e desenvolvimento de técnicas de consumo mais consciente. Dentre essas técnicas, surgem como proposta as ações que envolvem a captação, a armazenagem e a utilização da água de chuva para fins não potáveis. 12 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo geral Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo de viabilidade de implantação de um projeto hidrosanitário para utilização de água captada da chuva em dois Blocos da Universidade Estácio de Sá - Campus Macaé/RJ. 2.2 Objetivo específico Avaliar as condições, tipo e consumo das atuais instalações hidrosanitárias de dois blocos da Universidade Estácio de Sá – Campus Macaé/RJ. Propor modificações das atuais instalações existentes para reduzir o consumo das peças em razão da dificuldade de fornecimento de água por parte da concessionária na região, associado à necessidade da otimização na utilização dos recursos hídricos. 13 3 REVISÃO DE LITERATURA 3.1 DISPONIBILIDADE DE RECURSOS HÍDRICOS A água é a única substância que pode ser encontrada, em habituais situações, nos três estados da matéria (sólido, líquido e gasoso) na natureza. A existência destes três estados ocorre devido transferências contínuas de água de um estado para outro; este procedimento fechado de fenômenos nos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera é conhecida como ciclo hidrológico. (Figura 1). Figura 1: Ciclo Hidrológico Fonte: Ambiente Brasil (2016). Somos capazes de delimitar o ciclo hidrológico como uma sequência fechada de fenômenos pelos quais a água se transporta do globo terrestre para a atmosfera, na forma de vapor, e retorna a Terra nas formas líquida e sólida. Esta transformação ocorrida da água da superfície do Globo para a atmosfera, sob a forma de vapor, acontece através da evaporação direta, também pela transpiração das plantas e também dos animais e por sublimação (passagem direta da água da etapa sólida para a de vapor). (Figura 1). O Quadro 1 apresenta toda a distribuição de água no planeta no que diz respeito ao volume armazenado nos diferentes reservatórios. 14 Quadro 1: Distribuição de água no planeta Terra. Fonte: Adaptação de Nace U.S. Geológica, apud ROSA (2007). Mesmo sendo três quartos de toda a superfície do planeta constituída de água, a maioria dela não está disponível de ser consumida pelos seres humanos, isso porque 97% da água é salgada e se encontram nos oceanos e mares e 2% constituem geleiras inacessíveis. Somente 1% de toda a água é doce e pode ser utilizada para o consumo e deste total, 97% se apresenta armazenada em fontes subterrâneas. 3.2 RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL O território brasileiro apresenta uma disponibilidade hídrica que se estima em 35.732 m³/hab/ano, sendo balizado como um país que possui grande “riqueza em água”. Ademais, no que diz respeito ao potencial hídrico mundial, o Brasil possui cerca de 12% da quantidade total de água doce de todo o mundo (TOMAZ, 2001). Comparado aos diversos países da América do Sul, o Brasil é destacado por possuir uma vazão média de água de 177.900 km³/ano, correspondendo então a 53% da vazão média total da América do Sul, assim como podemos observar na Tabela 1 a seguir. Tabela 1: Vazão média de água no Brasil em comparação com outros países da América do Sul. Fonte: TOMAZ, (2001). 15 As mais relevantes bacias hidrográficas são as seguintes: a do Rio Amazonas, do Tocantins, Araguaia, do São Francisco, do Atlântico Norte Nordeste, do Uruguai, do Atlântico Leste, do Atlântico Sul e Sudeste, dos Rios Paraná e Paraguai (ANEEL, 2007). A rede hidrográfica que possui maior diâmetro em todo o mundo é a da Bacia Amazônica, que possui uma área de drenagem que representa cerca de 6.112.000 km², apresentando cerca de 42% da superfície do território brasileiro, sendo encontrada também além da fronteira da Venezuela à Bolívia (ANEEL, 2007). Mesmo com o Brasil possuindo esta enorme disponibilidade de recursos hídricos, estes não se distribuem de maneira uniforme, existindo então um relevante desequilíbrio entre oferta de água e demanda (GHISI, 2006). Observa-se que as regiões com maior população são diretamente as que apresentam a menor disponibilidade de água, enquanto o local onde existe mais água apresenta um baixo índice populacional, assim podemos observar na Tabela 2. Podemos salientar a região sudeste do Brasil, que apresenta um potencial hídrico de somente 6% do total nacional, entretanto apresenta cerca de 43% do total de habitantes do Brasil, enquanto a região norte, onde se localiza a Bacia Amazônica, possui cerca de 69% de água disponível, apresentando somente 8% da população brasileira (GHISI, 2006). Tabela 2: Proporção de área territorial, disposição de água e população para as cinco regiões do território brasileiro. Fonte: Adaptação de GHISI, (2006). Toda a variedade de climas, relevos, condições sócio econômicas e culturais resulta em um trabalho extremamente complicado de gestão da água. Os desafios são muito grandes, desde fomentar a preservação de ecossistemas de relevante riqueza ambiental até auxiliar para o rompimento do ciclo de miséria a que estão sujeitas populações do semiárido do Brasil, incluindo também o controle da poluição e das inundações nas áreas urbanas brasileiras (GHISI, 2006). 16 3.3 CONSERVAÇÃO DE ÁGUA NO MEIO URBANO A existência da vida humana na Terra elevou de forma gradativa a interferência resultante de suas ações no ciclo da água. O crescimento populacional e a ocupação territorial inadequada de centros urbanos resultam em interferências neste ciclo. A Figura 2, evidencia a utilização da água abordada sob a forma de utilização múltipla com usos antrópicos e naturais (PROSAB, 2006). Figura 2: Usos múltiplos da água. Fonte: PROSAB, (2006). A influência dos seres humanos no ciclo natural da água fez surgir um ciclo menor, de natureza antrópica, que ocorre dentro das cidades, conhecido como ciclo urbano das águas. A Figura 3 representa a correlação entre ambos. Figura 3: Representação dos ciclos da água. Fonte: PROSAB, (2006). 17 Observa-se então a utilização direta das águas no menor ciclo, sendo que este uso é capaz de ser balizada como subciclos antrópicos variados associados a utilização urbana da água, as quais não possuem a dependência de estruturas físicas urbanas, tais como redes de distribuição ou coleta de água, de maneira conjunta, estes subciclos estabelecem o ciclo urbano global, que resulta da intervenção humana. Dentre estes subciclos podemos salientar o de abastecimento público de água, o de coleta, afastamento, tratamento e disposição de águas residuais, o de produção de energia elétrica, o de manipulação das águas pluviais, entre outros mais (PROSAB, 2006). Realizar a transformação de água bruta nos mananciais, aduzir, tratar para torná-la potável, distribuir e utilizar a água potável na área urbana, leva a produção e coleta de águas residuais assim o tratamento destas águas através de estações de tratamento de esgotos e disposição das águas residuais já tratadas no corpo receptor, fechando assim este ciclo. Uma diversidade desse ciclo, que é capaz de auxiliar provavelmente com o escoamento de águas superficiais, acontece com as águas tratadas que são disponibilizadas para infiltração no solo e se agregamaos lençóis subterrâneos de água, ainda sendo capaz que o ciclo incorpore os processos de reciclagem interna de água, onde nestes procedimentos, a água tornada potável, uma vez usada, recebe um tratamento (como água residuais), após isso é reutilizada sem retornar ao manancial natural, caracterizando assim um ciclo de reuso que é capaz de se repetir, de forma teórica, uma quantidade infinita de vezes (PROSAB, 2006). Por meio da Figura 4, poderemos observar essa inserção do subciclo urbano. Figura 4: Demonstração do ciclo urbano da água como um subsistema do meio ambiente e da sociedade. Fonte: PROSAB, (2006). 18 Existem inúmeras críticas no que diz respeito a capacidade dos sistemas públicos urbanos que realizam o abastecimento de água e esgotamento sanitário em conservar a sustentabilidade ecológica do planeta, mesmo que a experiência tenha realizado a comprovação de que estes sistemas possuem a capacidade de cumprir, mesmo que de maneira não universalizada, as funções associadas com a oferta e a demanda de água (PROSAB, 2006). Por meio da Tabela 3, pode-se observar algumas medidas convencionais de conservação da água. Tabela 3: Medidas de conservação da água e porcentagens aproximadas de economia. Fonte: TOMAZ, (2001). Levando em consideração o ciclo urbano da água e suas relações com os recursos hídricos em geral, devemos ainda salientar que a gestão destes recursos no território brasileiro possui uma moderna legislação que agrega a observância aos princípios de conservação de água. A Lei Federal n° 9433/97, que fez surgir a Política Nacional de Recursos Hídricos, sugere o estabelecimento de sistemas de gestão integrada, atualmente em etapas diferenciadas de implantação e consolidação por todo o Brasil. Mesmo com todo o sistema de gestão dos recursos hídricos se fundamentando na compreensão integrada de usos múltiplos por bacia hidrográfica, amparando a quantidade e qualidade do recurso, a justiça social, a conservação ambiental entre outros princípios, que em elevadas linhas, apresenta dinâmicas conflitantes com a gestão de recursos hídricos tal como elencada na lei. A apreciação mais simples e direta no que diz respeito a esta lógica evidencia que a ocupação urbana se apresenta como o meio mais 19 correto do atendimento das necessidades humanas sem correspondência, entretanto, ao atendimento de preceitos de sustentabilidade, assunto emergente e obrigatório nos dias de hoje (HARREMÕES, 1997). 3.4 A IMPORTÂNCIA DO REUSO DA ÁGUA A pouca disponibilidade e a inadequada utilização dos recursos hídricos fizeram com que a ONU balizasse a água como o mais importante assunto do século 21 e declarasse o ano de 2003 como internacional da água. A proteção da água potável precisa ser garantida para se assegurar que ela não passe a ser, em um futuro próximo, um produto de luxo e, por esta razão, a UNESCO sugere que a década de 2005 a 2015 tenha a o foco de buscar soluções para este assunto (PARA, 2004). Realizar a captação da água da chuva é uma tarefa extremamente difundida em países como a Austrália e a Alemanha, locais em que novos sistemas estão sendo elaborados, tornando possível a captação de água de boa qualidade de uma forma simples e muito eficaz no que diz respeito ao custo-benefício. O uso da água de chuva resulta em inúmeros benefícios (AQUASTOCK, 2005): • Diminuição do consumo de água da rede pública e do custo de fornecimento da mesma; • Elimina o uso de água potável onde esta não é necessária, assim como na descarga de vasos sanitários, irrigação de jardins, lavagem de pisos, etc; • Os investimentos de tempo, atenção e dinheiro são reduzidos para utilizar a captação de água pluvial na maior parte dos telhados, e o retorno do investimento acontece a partir de dois anos e meio; • Faz sentido ecológica e financeiramente não causar desperdício a um recurso natural escasso em toda a cidade, e disponível em grande quantidade todos os telhados; • Auxilia a conter as enchentes, represando parte da água que deveria ser drenada para galerias e rios; • Fomenta a conservação de água, a autossuficiência e uma postura ativa diante dos problemas ambientais da cidade. Alguns municípios do Brasil já criaram legislação sobre a captação e utilização da água pluvial. No município de Curitiba-Paraná a Lei nº. 10785 de 18 de setembro de 2003 evidencia assim sobre o assunto: 20 "Cria no Município de Curitiba, o Programa de Conservação e Uso Racional da Água nas Edificações - PURAE." Art. 1º. O Programa de Conservação e Uso Racional da Água nas Edificações – PURAE tem como objetivo instituir medidas que induzam à conservação, uso racional e utilização de fontes alternativas para captação de água nas novas edificações, bem como a conscientização dos usuários sobre a importância da conservação da água. Art. 7º. A água das chuvas será 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: rega de jardins e hortas; lavagem de roupa; lavagem de veículos; lavagem de vidros; calçadas e pisos. Art. 8º. As Águas Servidas serão direcionadas, através de encanamento próprio, a reservatório destinado a abastecer as descargas dos vasos sanitários e, apenas após tal utilização, será descarregada na rede pública de esgotos. No Estado de São Paulo, a Lei estadual nº 12526 de 2 de janeiro de 2007 determina assim sobre o tema: “Estabelece normas para a contenção de enchentes e destinação de águas pluviais”. Artigo 1º - É obrigatório a implantação de sistema para a captação e retenção de águas pluviais, coletadas por telhados, coberturas, terraços e pavimentos descobertos, em lotes, edificados ou não, que tenham área impermeabilizada superior a 500m2 (quinhentos metros quadrados). Há também a norma NBR-15527, Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis – Requisitos, instituída em setembro de 2007 pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), onde prevê que, entre outras coisas, os requisitos para a reutilização da água pluvial coletada em coberturas de áreas urbanas e aplica- se a utilizações não potáveis em que as águas são capazes de serem utilizadas depois do tratamento adequado. 3.5 SISTEMA DE COLETA DE ÁGUA DE CHUVA O sistema de reutilização da água da chuva é compreendido como um sistema descentralizado de suprimento de água, que a intenção é de conservar os recursos hídricos, diminuindo assim o consumo de água potável (KOENIG, 2003). Estes sistemas fazem a captação da água da chuva que cai sobre superfícies, levando toda esta agua para reservatórios de armazenamento para posterior uso da própria. 21 A Figura 5, corresponde um sistema básico de aproveitamento de água, onde a chuva é captada por meio das calhas, em seguida é armazenada nos reservatórios inferiores onde passa por um processo de filtragem, logo após filtrada passa a ser armazenada na caixa d’água superior onde é distribuida nos ramais de descarga e outros usos. Figura 5: Elementos do Sistema de Coleta de Água da Chuva. Fonte: Ecovila Clareando, (2016). Além da captação mais simples que existe, é capaz também de serem utilizados ecodrenos que possuem a capacidade de ser instalados sob jardins, estacionamentos e pavimentos permeáveis. Figura 6 A e B Esta forma de armazenamento da água resulta em benefícios econômicos aos usuários, issoporque esta água é capaz de ser utilizada em usos não muito nobres. Ademais, passa a ser um dispositivo de extrema relevância que possui a capacidade de ajudar no combate das cheias urbanas, uma vez que, ao armazenar certa quantidade de água de chuva, é capaz de diminuir a quantidade de água que vai para as galerias de drenagem e diluir no tempo a vazão de pico da chuva. (Figura 6 A e B). 22 Figura 6: Ecodrenos. Fonte: Ecotelhado, (2016). 3.5.1 Tipos de sistema de coleta de chuva Segundo a concepção de Herrmann e Schmidt (1999) apud Annechini (2005), ressalta- se as seguintes maneiras de sistema de coleta de água de chuvas: Sistema de Fluxo Total, Sistema com Derivação, Sistema com Volume Adicional de Retenção e Sistema com Infiltração no Solo. 3.5.2 Sistema de fluxo total Toda a água de chuva que se coleta através da superfície de captação (telhado) é depositada no reservatório de armazenamento, transitando antes por um filtro ou por uma tela. A chuva que ultrapassa o potencial do reservatório é direcionada ao sistema de drenagem, assim como podemos observar na Figura 7. Figura 7: Sistema de captação de água fluxo total. Fonte: Herrmann e Schmidt (1999) apud Annechini (2005). 23 3.5.3 Sistema com derivação Neste sistema, uma derivação é introduzida na tubulação vertical de descida da água da chuva, possuindo a intenção de eliminar a primeira chuva, transportando-a ao sistema de drenagem. Este sistema é também conhecido como sistema autolimpante, podendo ser instalado um filtro ou uma tela na derivação. A precipitação que ultrapassar a capacidade do reservatório é direcionada ao sistema de drenagem. (Figura 8). Figura 8: Sistema com Derivação. Fonte: Herrmann e Schmidt (1999) apud Annechini (2005). 3.5.4 Sistema com volume adicional de retenção Neste sistema, deve-se construir um reservatório maior, possuindo a capacidade de armazenar o volume de chuva necessário para que se supra toda a demanda e que seja capaz de armazenar um volume adicional com a intenção de evitar inundações. Neste sistema, uma válvula regula a saída de água correspondente ao volume adicional de retenção para o sistema de drenagem. (Figura 9). Figura 9: Sistema com Volume Adicional de Retenção. Fonte: Herrmann e Schmidt (1999) apud Annechini (2005). 24 Depois de coletada a água da chuva, algumas substâncias permanecem na água onde, em alguns casos, faz-se necessário a utilização de dispositivos para a sua eliminação, melhorando assim a qualidade da mesma. De acordo com o Manual da ANA/FIESP & SindusCon (2005), considerando os usos não potáveis mais comuns em edifícios, são empregados sistemas de tratamento compostos de unidades de sedimentação simples, filtração simples e desinfecção com cloro ou com radiação ultravioleta. Caso seja utilizado sistemas mais complexos, a qualidade da água é mais elevada. (PROSAB, 2006). 3.6 QUALIDADE DA ÁGUA DE CHUVA A qualidade da água de chuva sofre a influencia de inúmeras condições, entre elas podemos ressaltar a proximidade com localizações de elevado nível de industrialização e a poluição resultante da queima de combustíveis fósseis através dos veículos. Nestas localidades, a água de chuva se mistura com as substâncias que existem nesta poluição, podendo levar a formação de chuva ácida (COELHO, 2007). Um outro fator que é capaz de influenciar na qualidade da água de chuva é a existência de matérias orgânica e inorgânica sobre os telhados de coleta. Este material é capaz de agregar agentes tóxicos e biológicos que podem resultar em doenças nos indivíduos que acabam tendo contato com essa água (TOMAZ, 2003). Os tipos de superfície que fazem esta captação também são capazes de interferir na qualidade da água de chuva, como cor e turbidez. Solos ou superfícies gramadas também apresentam o potencial de exercer papel de filtros naturais, maximizando a qualidade desta água (TOMAZ, 2003). A recorrência da chuva é um diferente elemento que pode modificar as características da água de chuva. Quanto menos chuvas ocorrer, ou seja, menor a frequência dela, mais elevado será o número de impurezas existentes no ar e sobre as superfícies de captação. (TOMAZ, 2003). Sendo assim, a qualidade da água de chuva é capaz de ser verificada através de três momentos diferentes em um sistema de captação, que são os seguintes: na água de exclusão dos primeiros milímetros de chuva, na água represada no reservatório e na água filtrada (HIRT e SANTOS, 2011). 25 Todos os elementos que transformam a qualidade da água podem ser evidenciados através de características físicas, químicas e biológicas sendo demonstradas por meio de parâmetros de qualidade da água. (VON SPERLING, 2005). Os principais parâmetros são: Turbidez, cor, pH, coliformes, cloro (ABNT, 2007). Por conta desta elevada quantidade de parâmetros de qualidade que são usados para inúmeras finalidades, tais como pesquisas científicas, monitoramento de tratamento de águas e águas residuárias, somente alguns dos mais relevantes parâmetros vão ser analisados a seguir. 3.6.1 Turbidez Compreende-se por turbidez a aparência opaca à água em razão do nível de interferência da passagem de luz (VON SPERLING, 2005). A turbidez é resultante de partículas de argila ou lodo, descarga de esgoto doméstico ou industrial ou a existência de microrganismos. A presença destas partículas resulta em dispersão e absorção da luz, causando uma aparência nebulosa, indesejável no contexto estético e potencialmente perigosa, isso porque pode esconder a existência de microrganismos patogênicos ou compostos tóxicos (RICHTER, 2009). A unidade de medida deste parâmetro é conhecida por uT (unidade de Turbidez), sendo mais elevada quanto maior for o nível de interferência à passagem da luz. 3.6.2 Cor A água pura não apresenta qualquer cor (RICHTER e AZEVEDO NETO, 1991). Ela só apresentará algum tipo de coloração por conta da existência de sólidos que se dissolveram de origem natural, matéria orgânica, ou antropogênica, assim como resíduos industriais e esgoto doméstico (VON SPRELING, 2005). A unidade de medida de cor é denominada de unidade Hazen (uH). Na situação em que além da cor, a água estiver demonstrando uma parcela de turbidez, esta situação é conhecida como cor aparente. Caso esta parcela seja eliminada da água, normalmente através de centrifugação, pode-se observar a cor verdadeira (VON SPRELING, 2005). 26 No momento em que se tem uma solução, a intensidade da cor é proporcional à concentração de moléculas absorventes de luz. Compreende-se por absorbância a capacidade intrínseca dos materiais em realizar a absorção de radiações em frequência ou comprimento de ondas específicas. Ao ponto em que a luz absorvida possibilita a analise da concentração de um soluto em uma solução (HARRIS, 2001). O equipamento que proporciona a absorbância de uma solução é conhecido por espectrofotômetro. 3.6.3 Potencial Hidrogeniônico (pH) Este parâmetro potencial hidrogeniônico é compreendido pela concentração de íons hidrogênio H + resultante de sólidos e gases que foram dissolvidos, evidenciando o nível de acidez, neutralidade ou alcalinidade da água em uma faixa de 0 (caráter ácido) a 14 (caráter alcalino). O número 7 representa pH neutro (VON SPERLING, 2005). Sendo assim, se obter o valor do pH é de extrema relevância em inúmeros instantes do tratamento de água. Nasituação de ser baixo, evidencia que a água pode ser corrosiva e também agressiva e quando apresenta um valor próximo de 14, torna possível a formação de incrustações em tubulações (VON SPERLING, 2005). 3.6.4 Coliformes A maior parte dos agentes que causam doenças de veiculação hídrica possuem no intestino humano as condições mais adequadas para se fixar e se desenvolver. Os coliformes evidenciam se uma água acabou sendo contaminada com fezes e, consequentemente, possua um grande potencial para efetuar a transmissão de doenças (VON SPERLING, 2005). Desta forma, as bactérias do grupo coliformes totais são usadas como organismos que evidenciam a contaminação. Normalmente não são patogênicas, entretanto deixa clara a possibilidade da existência de organismos patogênicos. Provavelmente estão presentes inclusive em águas e solos que não estão contaminados (HAGEMANN, 2009). A espécie dos coliformes termotolerantes é composta de bactérias indicadoras de organismos originários do trato intestinal humano como também de outros animais (VON SPERLING, 2005). A mais relevante bactéria deste grupo é a Escherichia coli, que é encontrada nas fezes humanas e de animais de sague quente. Certas espécies de Escherichia coli são 27 patogênicas (HAGEMANN, 2009), e a quantidade de coliformes é demonstrada em termos de Valor Máximo Permitido (VMP). 3.6.5 Parâmetros de qualidade da água de chuva para a utilização não potável Não é recomendado o uso da água de chuva para fins potáveis, isso quer dizer que, ela não é própria para o consumo humano (TOMAZ, 2003). Entre os fins não potáveis, aqueles que não necessitam destas características de qualidade que atinjam os padrões de potabilidade estipulados através da Portaria nº. 2914/2011 do Ministério da Saúde (BRASIL, 2011), podemos ressaltar os seguintes: lavagem de carros, calçadas e ruas, rega de jardins, irrigação de lavoura e descarga de dejetos. Ressaltamos que a sua utilização requer processo de desinfeção em função do contato indireto com o usuário. Diante disso, a NBR 15527 (ABNT, 2007) elenca o padrão de qualidade para o uso de águas pluviais conforme a Tabela 4. Tabela 4: Parâmetros de qualidade de água de chuva para restrita utilização não potável. Fonte: ABNT (2007). Segundo pesquisas de Giacchini (2010), uma das fases do estudo foi a caracterização qualitativa da água de chuva, que foi armazenada no decorrer de um período de sete dias, no município de Curitiba-Paraná. Entre todos os parâmetros averiguados estão: turbidez, cor, pH e coliformes totais. Passaram pela análise de cinco séries com duas amostras em cada série, sendo a primeira coletada depois da precipitação e a seguinte sete dias após. Na Tabela 5 a seguir vão ser apresentados os resultados alcançados deste estudo. 28 Tabela 5: Resultados das análises para caracterização da água de chuva em Curitiba. Nota: * Intervalo de sete dias entre as coletas. Fonte: Giacchini (2010). Analisando os resultados do parâmetro turbidez podemos evidenciar um decréscimo dos valores alcançados na segunda amostra comparados à primeira amostra, realidade esta que já era esperada por conta do processo de sedimentação natural no decorrer do período de armazenamento. Somente na série 1 o valor alcançado na primeira amostra é menor comparado com o da segunda. Os valores evidenciados estão todos dentro dos limites estipulados através da NBR 15527 (ABNT, 2007), de turbidez < 2 uT e para usos mais restritivos < 5 uT. No âmbito do parâmetro cor, ocorreu uma oscilação nos números obtidos. Depois do período de armazenamento, das cinco séries averiguadas, duas demonstraram uma elevação no valor da cor e três demonstraram uma diminuição. Entre estas 10 amostras coletadas, se fundamentando em Giacchini (2007), quatro delas estão enquadradas no limite < 15 uH, estipulado pela NBR 15527 (ABNT, 2007). Já no contexto do parâmetro pH, foi possível averiguar uma regularidade nas análises, acontecendo uma variação entre 7,03 a 7,88. Desta forma, no que diz respeito a este parâmetro, os resultados evidenciados estão enquadrados dentro dos limites delimitados através da NBR 15527 (ABNT, 2007) de pH variando de 6 a 8 para tubulação de aço carbono ou galvanizado. Os resultados alcançados para o parâmetro coliformes totais evidencia quanto é preciso existir um tratamento de desinfeção desta água armazenada. Mesmo sendo notada uma tendência de diminuição na contagem destas bactérias, por conta do fato de se desenvolverem no trato intestinal, não sendo capaz de sobreviverao passar de muito tempo fora deste ambiente, a NBR 15527 (ABNT, 2007) estipula a inexistência de coliformes totais. Por terem sido evidenciadas em 90% das amostras, este parâmetro não está enquadrado no limite delimitado pela referida norma técnica (GIACCHINI, 2010). 29 Uma diferente pesquisa que envolve a caracterização qualitativa da água de chuva foi realizada por Hirt e Santos (2011). Neste estudo, feito também na cidade de Curitiba, a água de chuva acabou sendo armazenada depois de exclusão de dois primeiros milímetros de precipitação e após isso foi submetida à filtração, e os valores iniciais sofreram comparação com os valores obtidos depois desta filtração, com o objetivo de analisar a eficácia dos meios filtrantes. Os valores médios alcançados neste estudo podem ser observados na Tabela 6 abaixo. Tabela 6: Média dos valores evidenciados por Hirt e Santos (2011) ao avaliar a filtração de água pluvial. UFC – Unidade Formadora de Colônia Fonte: Hirt e Santos (2011). Analisando estes dados pode-se notar a relevância deste procedimento de descarte dos primeiros milímetros de chuva. Ocorreu uma relevante remoção de turbidez, tornando muito evidente uma grande quantidade de impurezas na atmosfera e no telhado. Mesmo que a exclusão não tenha eliminado os coliformes totalmente, tornou possível uma importante diminuição destes contaminantes (HIRT e SANTOS, 2011). No que diz respeito aos resultados de pH, é possível atribuir um caráter ácido à chuva no local de coleta. Esta peculiaridade pode ser relacionada à proximidade da localização desta coleta com a região industrial do município de Curitiba. A elevação do valor do pH depois da passagem pelos filtros é capaz de ser esclarecida por conta da existência de pequenas impurezas nos meios filtrantes que não foram eliminadas através da lavagem dos filtros e assim eram capazes de terem contaminado estas amostras (HIRT e SANTOS, 2011). Sendo assim, o filtro de areia apresentou-se mais eficiente comparado ao de carvão, muito provavelmente por causa da granulometria, que era mais elevada no filtro de carvão. No que diz respeito à turbidez, o desprendimento de partículas de carvão é capaz de ter prejudicado a filtração por causa do baixo volume das amostras averiguadas e à baixa dureza deste meio filtrante (HIRT e SANTOS, 2011). 30 3.6.6 Distribuição da água armazenada Todas as instalações que realizam a distribuição da água do reservatório para os pontos de consumo precisam ser elaboradas da mesma forma que as instalações prediais de água potável. Entretanto, assim como está elencado na NBR 15527 (ABNT, 2007), as tubulações provenientes dos reservatórios (inferior e superior) de águas pluviais precisam ser evidentemente identificadas em comparação às demais tubulações da edificação. Ademais, os pontos de consumo precisam possuir um aviso de que a água deste ponto não é potável (ABNT, 2007). 3.6.7 Manutenção dos reservatórios Segundo a NBR 15.527/2007 que normatiza e gerencia o aproveitamento de águas de chuva quesão captadas em coberturas, e estipula inúmeras recomendações para a manutenção de todo o sistema de armazenamento: 4.3.6 Os reservatórios devem ser limpos e desinfetados com solução de hipoclorito de sódio, no mínimo uma vez por ano, de acordo com a ABNT NBR 5626. [...] 4.3.9 A água de chuva reservada deve ser protegida contra a incidência direta da luz solar e do calor, bem como de animais que possam adentrar o reservatório através da tubulação de extravasão. [...] 5.2 Quando da utilização de produtos potencialmente nocivos a saúde humana na área de captação, o sistema deve ser desconectado, impedindo a entrada desses produtos no reservatório de água de chuva. A reconexão deve ser feita somente após lavagem adequada, quando não haja mais risco de contaminação pelos produtos utilizados. Esta mesma norma também estipula uma frequência de manutenção das instalações que constituem todo o sistema. Todas as partes do sistema precisam de alguma espécie de manutenção ou limpeza em prazos de tempo diferentes. Enquanto o reservatório precisa de uma limpeza somente uma vez a cada ano, no que diz respeito aos dispositivos de descarte do escoamento inicial, a Norma aconselha a limpeza com uma frequência de 30 em 30 dias. (Quadro 2). 31 Quadro 2: Frequência de manutenção das instalações do sistema. Fonte: Adaptação de ABNT (2007). 32 4 ESTUDO DE CASO 4.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO A área de estudo foi constituida dos blocos C e D da Universidade Estácio de Sá (UNESA) localizada no município de Macaé, no Estado do Rio de Janeiro. O Campus da Universidade Estácio de Sá possui 4.908,05 m² de área construída total, conforme Figura 10. Figura 10: Planta baixa geral, Universidade Estácio de Sá, Macaé/RJ. Os blocos C e D que serão utilizados no estudo possuem 1.231,63 m² e 853,33m² respectivamente. Esses blocos de um pavimento abrigam 28 salas de aula, 4 banheiros, 3 laboratórios, 1 secretaria, 1 sala de TI e 1 sala do Núcleo de Pessoa Jurídica, conforme a Figura 11. 33 Figura 11: Planta baixa dos blocos C e D, Universidade Estácio de Sá, Macaé/RJ. Com as áreas dos dois blocos conseguimos determinar um valor aproximado da ocupação diária e um provável consumo por alunos. 4.2 CONSUMO DE ÁGUA NOS BLOCOS C E D Para o cálculo da estimativa de consumo de água nos blocos C e D da UNESA, tomou- se como base para mensurar a ocupação dos prédios a Deliberação CEE -RJ nº 316, de 30 de março de 2010, que estipula como ocupação máxima 1 m², reservando-se 20% da área total da sala para circulação. Sendo assim temos de acordo com as Tabelas 7 e 8, os seguintes dados: 34 Tabela 7: Quantidade de alunos por m² no bloco C. Tabela 8: Quantidade de alunos por m² no bloco D. Após esta análise e utilizando os parâmetros pré-estabelecidos anteriormente chega-se à conclusão que a estimativa de ocupação diária nos dois blocos é de 956 alunos. De acordo com o Quadro 3, adotaremos o consumo diário de 50 litros de água por aluno. BLOCO C SALA ÁREA(m2) ÁREA UTIL (Área da sala - 20%) OCUPAÇÃO MÁXIMA (em número de alunos) 104 58,7 46,96 46 105 59,99 47,992 47 106 48,46 38,768 38 108.1 27,8 22,24 22 108.2 51,16 40,928 40 109 51,16 40,928 40 110 51,16 40,928 40 111 51,16 40,928 40 112 51,16 40,928 40 113 48 38,4 38 114.1 27,84 22,272 22 114.2 27,84 22,272 22 115 56,85 45,48 45 TOTAL 480 BLOCO D SALA ÁREA(m2) ÁREA UTIL (Área da sala - 20%) OCUPAÇÃO MÁXIMA (em número de alunos) 101 52,21 41,768 41 102 51,16 40,928 40 103 51,16 40,928 40 104 51,16 40,928 40 105 51,16 40,928 40 106 52,34 41,872 41 107.1 24,49 19,592 19 107.2 24,69 19,752 19 108 49,78 39,824 39 109 49,78 39,824 39 110 49,78 39,824 39 111 49,78 39,824 39 112 50,44 40,352 40 TOTAL 476 35 Quadro 3: Estimativa consumo litros/dia. Fonte: MACINTYRE (2010). Sendo assim, utilizando todos os dados adquiridos acima teremos o consumo de água por dia nos blocos C e D é: 956 alunos x 50 litros de água por aluno = 47.800 litros de água Esse resultado porém nos fornece o consumo nos blocos numa situação totalmente extrema em que todas as salas estariam sendo utilizadas em sua capacidade total, o que não demonstra a realidade. Para análise desse resultado também foi observado o consumo faturado em algumas contas de água, o que torna o resultado obtido acima fora da realidade. Com isso não usaremos esse dado como parâmetro para cálculos. 4.3 CAPTAÇÃO ANUAL DE ÁGUAS PLUVIAIS. Para o cálculo do volume total da captação de água pluvial, deve-se observar os seguintes itens: a) Índice pluviométrico da Cidade de Macaé-RJ: Para determinar o volume total de água captada deve-se levar em consideração o índice pluviométrico. De acordo com a Tabela 9 pode ser observado a quantidade de precipitação na cidade de Macaé no ano de 2015. Porém nesse ano, o mês de Janeiro onde geralmente é um mês com alto índice pulviomêtrico, a precipitação foi 0 mm. Com isso, para uso nos cálculos adota-se como parâmetro o Quadro 4, onde consta os dados climáticos nos últimos 8 anos, obtendo assim um valor mais verdadeiro. 36 Tabela 9: Índice Pluviométrico em Macaé-RJ no ano de 2015. Índice Pluviométrico em Macaé-RJ no ano de 2015 MÊS QUANTIDADE DE CHUVA (mm) JANEIRO 0 FEVEREIRO 68 MARÇO 161 ABRIL 89 MAIO 42 JUNHO 82 JULHO 33 AGOSTO 17 SETEMBRO 113 OUTUBRO 68 NOVEMBRO 304 DEZEMBRO 64 TOTAL 1041 Fonte: INMET (2015). Quadro 4: Dados climáticos Macaé/RJ nos últimos 8 anos. Fonte: INMET (2016). Tomando as informações do Quadro 4, pode-se identificar a precipitação total anual dos últimos 8 anos, a quantidade de meses úmidos e secos, que é determinado pela relação temperatura e precipitação, sendo considerado um mês seco quando a temperatura for duas vezes maior que a precipitação (dado que será utilizado como parâmetro para cálculos posteriores) e as temperaturas mínima e máxima. (Quadro 5). 37 Quadro 5: Meses secos e úmidos, precipitação e temperaturas em Macaé/RJ nos últimos 8 anos. Com isso tem-se em Macaé uma precipitação média anual de 1367 mm/ano, 3 meses considerados secos (Junho, Julho e Agosto) e temperatura máxima e mínima, respectivamente, de 32ºC e 26º C. b) Área de contribuição: É a área dos telhados onde será coletada a precipitação nas calhas. É calculada de acordo com as dimensões do telhado, conforme a Equação 1 a seguir. Equação 1: Área de contribuição. Fonte: Santana (2013). 38 Com isso temos uma área total que é apresentado a seguir no Quadro 6. Quadro 6: Área total de contribuição. Com isso observamos que, de acordo com os dados de precipitação de chuva do Quadro 5, a cidade de Macaé recebeu em média nos últimos 8 anos, uma precipitação total de 1367 mm/ano e a área de contribuição nos dois blocos da Universidade conforme Quadro 6, é de 1.765,81 m², então teremos um total de 2.413.862 litros de água captados anualmente. 4.3.1 Dimensionamento das calhas. Depois de conhecido o total de água pluvial que é possível captar, faz necessário o dimensionamento e instalações de calhas laterais para asseguar esse processo de captação. Para este cálculo devemos conhecer a intensidade máxima pontualde Macaé, que é determinada pelas relações de intensidade, duração e frequência das chuvas. Com isso tomamos como base o artigo FESTI, (2006), que traz a coletânea das equações de intensidade de chuva em algumas cidades brasileiras incluindo a cidade de Macaé, que é representado na Equação 2, a seguir. Equação 2: Fórmula Intensidade-Duraçao e Frequencia de Chuva em Macaé. Fonte: Pruski et al. (2003). Adotando, conforme a Norma ABNT nº 10.844/1989, o TR (tempo de retorno) como 5 anos, e t (tempo da chuva) como 5 minutos, teremos uma intensidade (i) de 138,85 Área total de contribuição A (m) H (m) B (m) ÁREA (m²) BLOCO C 16,38 0,96 60,87 1.026,88 BLOCO D 18,39 1,26 38,85 738,93 ÁREA TOTAL 1765,81 m² 39 mm/h. Com isso, é possível calcular a vazão dos dois blocos em estudo com a Equação 3 a seguir, onde (i) intensidade máxima de chuva e (A) área de contribuição. Equação 3: Fórmula vazão de projeto. Fonte: Soares et al. (2011). De acordo com a Equação 3 obtem-se o seguinte resultado: a) BLOCO C: Q= 138,85 x (1026,88/60) Q= 2.376,37 l/min. b) BLOCO D: Q= 138,85 x (738,93/60) Q= 1.710,01 l/min. Com os resultados da vazão, adota-se uma declividade da calha, essa condição adotada esta de acordo com o interesse e experiência do projetista. Tomando como base a Tabela 10, adotamos as calhas dos dois blocos com dimensões de 0,3 m de largura (a) e 0,2 m (b) de altura, de material tipo galvanizado, devido a facilidade maior de adaptação a uma estrutura já montada comdeclividade de 1%, saída a 1m do canto e a lâmina d’água a meia altura. Tabela 10: Tabela dimensões calhas. Fonte: Santana (2013). 4.3.2 Dimensionamento do reservatório. Dimensionamento Vazões (l/min) Decliviade (%) a b 0,5 % 1 % 2% 0,2 0,1 512 724 1024 0,3 0,2 2241 3170 4483 0,4 0,3 5611 7935 11222 40 Para dimensionamento do reservatório foi utilizado o método de Azevedo Neto (2010), também chamado de Método Prático Brasileiro que consiste na Equação 4 a seguir. Equação 4: Dimensionamento de Reservatório. Fonte: Bezerra et al., (2010). O valores da precipitação, área de captação e quantidade de meses secos foram determinados anteriormente. Com isso obtem: Vr= 0,042 x 1367 x 1765,81 x 3: Vr= 304.146 litros. Porém, para o volume final do reservatório, deve levar em consideração a perda que tem na captação em função do tipo de cobertura atual, manutenção das calhas e descartes. Com isso adotando uma perda de 10% obtem assim um volume aproximado de 274 m³. Com isso conclui que será possível captar anualmente 2.413,86 m³ de água, com calhas de dimensões de 0,3 m de largura e 0,2 m de altura, de material tipo galvanizado e armazenamento da água em um reservatório de 274 m³ (dimensões aproximadas de 16,00 m x 8,00 m e altura útil 2,10 m). 4.6 ANÁLISE FINANCEIRA DO BENEFÍCIO DA IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS. Para análise financeira do benefício da implantação do sistema, tomamos como princípio o valor em reais que representa o volume total de água que conseguiremos captar com o sistema de reuso. Para esses cálculos, tomamos como base, quatro contas de fornecimento de água e serviço de esgoto (vencimento nos meses 03/16, 04/16, 05/16 e 06/16) da Universidade Estácio de Sá, Campus Macaé/RJ. 41 Em cada mês temos a quantidade em m³ de água que foi fornecida pela concessionária e o valor em reais que a universidade pagou nesse mês pelo uso de água (não incluídos taxas e serviços de esgoto), conforme destacado na Figura 12 referente ao mês de Junho. Tomando como exemplo o mês de Junho tem se um valor de R$ 16,02 o m³/água (faixa ≥ 30 m3), dado pela relação de água comercial e faturamento. Figura 12: Nota Fiscal/Conta de fornecimento de água e serviços de esgoto mês de Junho. Sendo assim, seguindo esse conceito, obtem um valor médio que a Universiadade paga por m³/água tendo como base as quatro notas fiscais/conta de fornecimento de água e serviço de esgoto. (Tabela 11). Tabela 11: Valor médio m³ de água. VALOR m³ DE ÁGUA CONTA (mês) FORNECIDO PELA CONCESSIONARIA (m³) VALOR PAGO (EM ÁGUA) PELA UNIVERSIDADE (R$) VALOR DO m³ DE ÁGUA (R$) 03/16 145 2.272,08 15,66 04/16 166 2.663,06 16,04 05/16 243 3.948,90 16,25 06/16 187 3.008,20 16,02 VALOR MÉDIO DO m³ R$ 16,00 42 Sendo assim, estabelecido com o valor do m³ de água pela concessionária pode-se calcular a estimativa de redução financeira que a Universidade economizará por ano. De acordo com o índice de precipitação média da cidade de Macaé/RJ e a área de contribuição ( somente blocos C e D), podemos captar aproximadamente 2.413.862 litros de água o que corresponde a 2.413,86 m³. Desta forma podemos obter uma economia de R$ 38.621,76, que a Universidade fará na redução do consumo com a captação e uso da água da chuva (Tabela 12). Tabela 12: Estimativa da economia da Universidade. 4.7 PROPOSTAS DE MELHORIA DAS INSTALAÇÕES. Os blocos C e D, em análise, possuem 2 banheiros masculinos, 2 banheiros femininos e 1 banheiro para Portadores de Necessidades Especiais, totalizando 3 mictórios (Figura 13 A) , 9 bacias sanitária (Figura 13 B) e 1 bacia sanitária para Portadores de Necessidades Especiais (Figura 13 C). Segundo Citra (2011), a água utilizada nas descargas de um prédio comercial, representam entre 50% e 70% do consumo total do edifício. Já em residências a água utilizada para remoção de dejetos líquidos pode representar 80% do uso das descargas. Uma descarga, utilizando válvula pode consumir até 15L de água. Figura 13: Modelo de Mictório (A). Modelo das Bacias (B). Modelo Bacia PNE. VALOR QUE A UNIVERSIDADE ECONOMIZARÁ ÁGUA CAPTADA (m³) VALOR DO m³ DE ÁGUA (R$) 2.413,86 16,00 VALOR GERAL R$ 38.621,76 /ano 43 Já as bacias sanitárias que utilizam caixa acoplada, funcionam utilizando um reservatório com capacidade de 6L, limitando assim o consumo a cada acionamento. Há ainda os sistemas que utilizam caixa acoplada, porém com o sistema dual de descarga, apresentando duas opções de descargas: 6 ou 3 litros. Que segundo Citra (2011), economizam até 40% de água em comparação ao sistema de caixa acoplada simples. Diante das informações fornecidas acima, será sugerido a Universidade, além da implantação do sistema de reuso de águas pluviais, a substituição dos sistemas de descarga utilizados atualmente nas bacias saniarias pelo modelos relacionados abaixo: a) Nas bacias com caixa acoplada, as mais econômicas são os modelos de utilização com acionamento duplo, com descarga completa (6 litros, limpeza total) e descarga com volume reduzido (3 litros, troca de líquidos). O modelo DECA ASPEN P.750 + CD.00 ou CD.00F, apresentado na Figura 14, é um dos modelos que podem ser implantados. Esse modelo apresenta uma vazão, que é demonstrada pela Figura 15, constante de água, quando ela chega ao seu limite solicitado (3L ou 6L), não ocorrendo assim a perda excessiva de água. Figura 14: Modelo da bacia com caixa acoplada ASPEN P.750 com duplo acionamento. Fonte: DECA (2016). 44 Figura 15: Curva de vazão das bacias com acionamento duplo. Fonte: DECA (2016). b) Nos mictórios, há uma inovação nesse sistema, no qual não à utilização de água para descarga, proporcionando assim menor utilização da água reutilizada, que pode ser compensada para uso nas bacias com caixa acoplada, causandoassim uma maior economia. Esse modelo utiliza um cartucho com anel desodorizador não causando assim o mau cheiro. Esse cartucho deve ser trocado a cada 7.500 utilizações. A limpeza diária é feita apenas com pouca água e sabão neutro. O modelo de mictório sem água DECA SAVE M.718.17, apresentado na Figura 16, é o recomendado. Figura 16: Modelo de mictório sem água SAVE. Fonte: DECA (2016). 45 4.8 FATORES DE INTERVENÇÃO PARA A IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE REUSO DE ÁGUAS PLUVIAIS. Para a implantação desse sistema de reuso, será necessário a implantação de novos elementos, adequação do sistema e manutenções preventivas, que gerará um custo de operação do sistema. (Quadro 7). Quadro 7: Fatores de intervenção na implantação do sistema de reuso. Com isso para a completa e correta implantação do sistema de reuso é necessário a implantação, adequação e manutenção dos itens apontados. A adequação dos ramais de abastecimento já existente é necessário porque as bacias não devem ser alimentadas apenas com o sistema de reuso de água pluvial. Deverá ter as duas opções para abastecimento das bacias, tanto com sistema de abastecimento pela concessionária como peloa reuso, devido incerteza de sempre haver água da chuva armazenada. Portanto, mesmo adotando todos esses itens, o sistema de reuso de águas pluviais se torna para a Universidade um recurso viável financeiramente e ambientalmente, promovendo de forma consciente e racional o consumo da água. Implantação Adequação Manutenções preventivas Calhas para captação de água pluviais ; Adequação dos ramais de abastecimento já existente, para que eles possam trabalhar em conjunto com o novo ramal de abastecimento que utilizará águas pluviais. Deve ser elaborado um plano de manutenção preventiva, de forma que deixe o sistema sempre preparado para executar a sua função na ocorrência da chuva. Reservatório inferior para armazenamento da água captada; Sistemas para filtragem/desinfectada da água captada; Reservatório superior para distribuição da água filtrada/desinfectada; Sistema de bombas e quadro comandos; Novo ramal de abastecimento. 46 5 CONCLUSÃO O problema mundial da escassez de água e a busca constante das autoridades e comunidades ciêntificas já serviria como um forte motivo para incentivar a implantação do sistema de água de reuso, porém temos ainda outros pontos que contribuem para a viabilidade deste projeto. Os resultados obtidos no que se refere a captação e uso de água pluvial, nos faz observar que o volume captado trará uma grande economia para a Universidade Estácio de Sá que pode ainda ser potencializado se levarmos em consideração que a fatura mensal da concessionária utiliza o consumo de água como parâmetro para cobrar também a taxa de esgoto. Sendo assim se for reduzido o consumo de água consequentemente será reduzido também o custo referente ao esgoto coletado. Outro fator que conspira a favor da implantação do sistema de reuso de águas pluviais é o fato da região onde está localizada a Universidade conviver com problemas no abastecimento de água por parte da concessionária o que demanda a utilização de veículos tipo caminhão-pipa. O que torna qualquer tipo de reutilização de água um fator importantíssimo na diminuição da dependência do uso de água potável da concessionária para fins não nobre. Por fim e, não menos importante, deve ser observado que por se tratar de uma instituição de ensino, uma formadora de opiniões e um espelho para seus alunos, a Universidade deve investir em politicas que incentivem a preservação ambiental e mostre para seus alunos que é possível colocar em prática o que ela ensina em suas salas de aula. Diante de todos os fatores já mencionados, fica evidente que a implantação desse sistema trará além de economia financeira e retorno ambiental, um retorno no que se refere a imagem da Universidade Estácio de Sá. 47 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15527: Água de chuva: aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis: requisitos. Rio de Janeiro, 2007. ANNECCHINI, K. P. V. Aproveitamento da água da chuva para fins não potáveis na região metropolitana de vitória (ES). Dissertação (mestrado em engenharia ambiental) – Universidade Federal do Espírito Santo, Espírito Santo. 124 p. 2005. ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. 2007. Disponível em: http://www.aneel.gov.br . Acesso em: Setembro de 2016. AMBIENTE BRASIL. 2016. Disponível em: http://www.ambientebrasil.com.br/ . Acesso em: Setembro de 2016. BERTOLO, E. J. P.. Aproveitamento da água da chuva em edificações. 2006. 174 p. 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