- Evolvedoc - Sistema de compartilhamento de trabalhos

O APROVEITAMENTO DA ÁGUA DA CHUVA PARA IRRIGAÇÃO DE
JARDINS, LAVAGEM DE PISOS E CARROS EM UM CONDOMÍNIO
RESIDENCIAL MULTIFAMILIAR NA CIDADE DE FORTALEZA – CE
Sérgio Teixeira Arimateia1*; Geórgia Morais Jereissati2
Resumo – Tendo em vista a escassez de água no Brasil, cada vez mais tem-se estudado o uso de
técnicas alternativas para obtenção de água. O presente trabalho tem como objetivo aplicar o
aproveitamento de água de chuva para irrigação de jardins, lavagem de pisos e carros através de
técnicas ditas sustentáveis, em um condomínio residencial multifamiliar na cidade de Fortaleza,
situada no nordeste brasileiro. Em um estudo de caso, obteve-se o volume de água a ser captado na
cobertura da edificação, com a análise dos índices pluviométricos da região e da área do telhado.
Dimensionou-se o reservatório para armazenar a água captada e a estimativa do consumo de água
não potável nesse condomínio para averiguar a viabilidade de implantação do sistema. Concluiu-se
que aproveitar a água da chuva nas edificações, significa muito mais que reduzir o consumo e as
despesas com água tratada, representa um passo importante para a construção de um mundo mais
sustentável.
Palavras-Chave – Água da chuva, reuso, sustentabilidade.
.
THE UTILIZATION OF RAIN WATER FOR GARDEN IRRIGATION,
FLOOR CLEANING AND CARS IN A RESIDENTIAL CONDOMINIUM
MULTIFAMILIAR THE FORTRESS CITY - EC
Abstract – Given the scarcity of water in Brazil, it has increasingly been studied the use of
alternative techniques for obtaining water. This paper aims to apply the rainwater use for irrigation
of gardens, floors and car wash through sustainable techniques said in a multifamily residential
condominium in the city of Fortaleza, located in northeastern Brazil. In a case study, we obtained
the volume of water to be captured on the roof of the building, with the analysis of rainfall in the
area and roof area. Scaled up the reservoir to store the collected water and the estimation of nonpotable water consumption in that community to determine the feasibility of system deployment. It
was concluded that take rainwater in buildings, means much more than reduce consumption and the
cost of treated water, is an important step in building a more sustainable world.
Keywords – Rainwater, reuse, sustainability..
1 INTRODUÇÃO
A gestão do uso da água e a procura por novas fontes de abastecimento como o
aproveitamento da água da chuva, a reposição das águas subterrâneas e o reúso da água estão
introduzidos no contexto do desenvolvimento sustentável, o qual propõe o uso dos recursos naturais
de maneira equilibrada e sem prejuízos para as futuras gerações.
Para Jereissati (2011), Uma construção sustentável contribui para um ambiente mais
confortável; ocasiona uma gestão sustentável da implantação da obra; congrega tecnologias de
eficiência energética e do uso da água, permitindo assim uma redução no consumo na implantação
1
2
Universidade de Fortaleza: [email protected].
Universidade de Fortaleza: [email protected].
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da obra e ao longo de sua vida útil; trabalha com matérias primas eco eficientes; reduz os resíduos e
a contaminação da construção; insere tecnologias de energia renovável; aperfeiçoa a qualidade do ar
interno, a satisfação e conforto dos ocupantes; é de fácil preservação e exige o máximo
reaproveitamento de resíduos em casos de demolição; é construída para durar. Tudo isso faz gerar
economia de recursos tanto na construção quanto na operação do empreendimento.
Com o crescimento populacional, a expansão dos centros urbanos, e consequentemente com o
aumento do consumo de alimentos e água potável, estão sendo criadas grandes alterações,
modificações no ciclo hidrológico natural e gerando a ocorrência de situações ameaçadoras do
desenvolvimento equilibrado e estável do habitat humano.
A captação e uso de água de chuva, como alternativa para o abastecimento dos pontos de
consumo de água não potável, é importante prática na busca pela sustentabilidade hídrica, podendo
contribuir com ganhos ambientais pelo uso racional dos recursos hídricos. Além de garantir o
suprimento de água às residências, instalações fabris e escritórios [Pereira e Andrade, (2013)].
O aproveitamento de água de chuva para consumo não potável é um sistema utilizado em
vários países há anos. Essa tecnologia vem crescendo e dando ênfase à conservação de água, pois
além de proporcionar economia de água potável, contribui para a prevenção de enchentes causadas
por chuvas torrenciais em grandes cidades, onde a superfície tornou-se impermeável impedindo a
infiltração da água, mostrando-se como uma alternativa possível de ser adotada [Miura, Silva e
Lima, (2014)].
Tendo em vista a escassez de água em nossa região, é imprescindível buscar novas
alternativas que reduzam o consumo de água potável. Portanto, optou-se pelo estudo de
aproveitamento de água da chuva como uma iniciativa para contribuição ao meio ambiente e
consequentemente redução do consumo de água potável.
O presente estudo de caso de um condomínio residencial multifamiliar na cidade de Fortaleza,
Ceará, Brasil, pretende simular com dados reais o volume potencial de água a ser captada na
cobertura da edificação, utilizando análise dos dados pluviométricos locais e modelos de projeto da
região, da área de cobertura que será coletado a água de chuva e do coeficiente de escoamento,
permitindo identificar a demanda de água necessária para esse tipo de instalação e confrontar com a
atribuição ou não de seu uso.
Este trabalho objetivou apresentar um sistema de captação e aproveitamento de água da chuva
para irrigação de jardins, lavagem de pisos e carros em um condomínio residencial multifamiliar na
cidade de Fortaleza, estado do Ceará, aproveitando essa água como uma alternativa sustentável de
conscientização dos moradores e tendo em consequência uma redução do consumo de água potável.
2. METODOLOGIA
2.1 Descrição do local do estudo
O objeto de estudo do presente trabalho é um condomínio residencial multifimiliar composto
por cinco (5) blocos, todos com cinco pavimentos, dos quais três possuem oito apartamentos por
andar e dois possuem dez apartamentos por andar, totalizando 220 unidades residenciais. Para uma
melhor caracterização os blocos foram identificados por números, de 01 à 05, sendo os blocos 1, 2 e
4 denotados de “2Q/2QS” com 8 apartamentos por andar e os blocos 3 e 5 de “2Q/2QS com 10
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2
aptos p/ andar, em uma área total de aproximadamente de 10.000 m², conforme apresentado na
Figura 1, onde mostra a planta de situação do condomínio em estudo.
Figura 1 - Planta de situação do condomínio em estudo. (Fonte: Adaptado de MRV.com.br, 2012).
2.2 Dados Meteorológicos
Foram obtidos os dados pluviométricos diários, mensais e anuais de chuva do período de 1986
a 2014 do posto pluviométrico 356 do bairro Messejana, através da FUNCEME – Fundação
Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos. Disponibilizados os índices pluviométricos, foi
possível obter as médias mensais e anuais pluviométricas apresentadas na Figura 2.
300,00
245,76
(
P
r
250,00
e
c
200,00
i
p m
i m 150,00
t
a
100,00
ç
ã
50,00
o
Precipitação Média
265,89
137,02
)
111,88117,05
98,43
42,91
9,99 10,70 1,82
2,69
9,92
Ago
Nov
Dez
0,00
Jan
fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Set
Out
Figura 2: Média mensal da precipitação do posto 356 referente ao período de 1986 a 2014. (Fonte: Adaptado
de FUNCEME, 2014).
2.3 Estimativa do consumo de água para irrigação de jardins, lavagem de pisos e carros
Coletados os dados do projeto, mensurou-se a área dos ambientes necessários através dos
projetos arquitetônicos fornecidos (em formato dwg) e multiplicou-se a taxa de consumo de água
pela área corresponde onde será utilizada a água da chuva. Seguem na Tabela 1 os resultados da
demanda de água mensal para a irrigação dos jardins, lavagem de pisos e carros:
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3
Tabela 1 - Estimativa do consumo de água da chuva para o condomínio. (Fonte: Modificado de TOMAZ,
2000).
Local
Frequência
Área m²
Consumo L/m²/Dia
Consumo total (L)
Irrigação de Jardins
8 vezes por mês
1.297,47
2,00
20.759,52
Lavagem de Carros
2 vezes por mês
220,00
115,00
50.600,00
Lavagem de Pisos
2 vezes por mês
1.472,16
3,00
8.832,96
Total - consumo mensal
80.192,48
2.4 Determinação das áreas de cobertura
O cálculo destas áreas foi feito baseado nas áreas de telhado formados por 2 águas e
inclinação de 9%, verificadas na planta de cobertura de cada bloco. O cálculo da área de projeção
da cobertura passível de captação de água da chuva foi realizado através do software AutoCad.
Como a edificação possui áreas de contribuição diferentes, as áreas serão calculadas da seguinte
forma:
A primeira área calculada será os blocos 1, 2 e 4 denotados de “2Q/2QS” com 8 apartamentos
por andar cada. Cada bloco tem uma área de coberta equivalente a 335,00 m², multiplicando por 3
teremos um total de 1005,00 m ².
E a segunda área calculada será dos blocos 3 e 5 de “2Q/2QS com 10 aptos p/ andar, cada
bloco tem uma área de coberta equivalente a 437,23 m², multiplicando por 2 teremos um total de
874,46 m ². Portanto, a área total de captação de água da chuva é 1879,46 m².
2.5 Determinação do potencial de captação da água da chuva
Tendo-se os valores da área de projeção da cobertura, precipitação média mensal, coeficiente
de Runoff e demanda mensal por água não potável, pode-se calcular o potencial de captação da
água da chuva mensal da cobertura. Em seguida foi calculada a diferença entre a oferta e a demanda
de água não potável. Os resultados destes cálculos estão apresentados na Tabela 2.
Tabela 2 - Quantidade de água captável mensal. (Fonte: Modificado de TOMAZ, 2011).
Mês
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Precipitação
Media (m)
0,112
0,117
0,246
0,266
0,137
0,098
0,043
0,01
0,011
0,002
0,003
0,01
Area (m²)
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
Coef. De
Runoff
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
Vol. Captavel
(m³)
189,249
197,991
415,709
449,761
231,781
166,493
72,59
16,892
18,094
3,074
4,544
16,775
Diferença - demanda e oferta
(m³)
109,056
117,798
335,516
369,568
151,588
86,301
-7,602
-63,3
-62,099
-77,119
-75,649
-63,417
4
2.6 Cálculo da vazão de projeto (ABNT NBR 10.844/89)
Para calcular a vazão de projeto será utilizada a equação (1) de vazão conforme ABNT NBR
10.844/89:
I
Q = A ∗ 60
Q = 37,64 ∗
(1)
180
60
= 112,92 l/min
Onde:
Q é a vazão de projeto (L/min);
I é a intensidade pluviométrica (mm/h);
A é a área de contribuição (m²).
De acordo com a ABNT NBR 10.844/89 item 5.1.4, para áreas de até 100m², a vazão a ser
considerada é de 150mm/h, como a área de cada telhado do condomínio é maior, utilizaremos I =
180,00 e Tr = 25 anos, como encontrado na própria NBR 10.844/89 para cidade de Fortaleza – Ce.
2.7 Dimensionamento de calha e condutores
2.7.1 Calha
Para a determinação das dimensões da calha, utilizou-se a fórmula de Manning, a equação 2.
Dessa forma, como as calhas já existem na edificação, a verificação das mesmas será efetuada
também por esse método. Conforme a tabela de coeficiente de rugosidade dos materiais da ABNT
NBR 10.844/89, o coeficiente de rugosidade (n) para este material é igual a 0,012, dessa forma,
tem-se:
s
Q = K ∗ n ∗ Rh2 /3 ∗ i1 /2
(2)
37,64
Q = 60.000 ∗ 0,012 ∗ 0,20 2 /3 ∗ 0,005 1 /2 = 6.168 l/min
Q é a vazão de projeto (L/min);
S é a área molhada (m²);
Rh é o raio hidráulico = S/P (m);
P é o perímetro molhado (m);
i é a declividade da calha (m/m);
K é o coeficiente para transformação da vazão = 60.000 (L/min).
Assim sendo, como, 6.168 l/min > 112,92 L/min, fica evidente que a calha instalada na
cobertura tem capacidade superior à exigida por uma chuva intensa. Dessa forma, pode-se dizer que
todas as calhas, por possuírem vazão inferior às verificadas, também suportam a vazão máxima
escoada. A calha usada é do tipo platibanda, construídas sobre a própria laje de cobertura, contam
com impermeabilização liquida efetuada com Vedapren preto.
2.7.2 Condutores verticais
Com a vazão de projeto igual a Q = 112,92 L/min, e o comprimento do condutor vertical igual
a 17 metros, conforme a dimensão obtida no projeto arquitetônico e lançada no ábaco da ABNT
NBR 10.844/89, encontrou-se o diâmetro para o condutor vertical com diâmetro um pouco acima de
70 mm. No entanto, o valor do diâmetro foi adotado igual 100 mm, para facilitar a implantação do
projeto, tanto nos aspectos construtivos como de escoamento da água.
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5
2.7.3 Condutores horizontais
Com os dados de vazão Q = 815,07 L/min, rugosidade do material n = 0,012, e com
inclinação i = 1,0 %, por meio da tabela de capacidade de condutores horizontais de seção circular
(vazões em L/min.) da ABNT NBR 10.844/89, encontrou-se o diâmetro entre 75 e 100, adotamos o
de 100 mm pela facilidade.
2.8 Dimensionamento do reservatório de acordo com o Método Rippl (Thomaz, 2003)
O método Rippl será utilizado para o dimensionamento do volume máximo do reservatório
para suprir o abastecimento para uma demanda constante mensal em períodos chuvosos e de seca. A
Tabela 3 mostra o resultado dos dados para o dimensionamento do reservatório pelo método de
Rippl.
Tabela 3– Tabela do dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl. (Fonte: Modificado de
TOMAZ, 2003).
Meses
Coluna 1
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Total
Cv = s/x
Chuva
Média
Mensal (mm)
Demanda
Mensal (m³)
Coluna 2
111,88
117,048
245,759
265,89
137,024
98,428
42,914
9,986
10,697
1,817
2,686
9,917
1.054,05
Coluna 3
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
80,19
962,31
Área de
Captação
(m²)
Coluna 4
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
1879,48
Média =
Des. Padrão =
Volume
mensal (m³)
Coluna 5
189,249
197,991
415,709
449,761
231,781
166,493
72,59
16,892
18,094
3,074
4,544
16,775
1.395,71
139,57
172,54
Diferença
entre
Demanda e
Volume de
Chuva (m³)
Coluna 6
-109,06
-117,8
-335,52
-369,57
-151,59
-86,3
7,6
63,3
62,1
77,12
75,65
63,42
Diferença
Acumulada
da Coluna 6
dos Valores
Positivos
(m³)
Coluna 7
7,6
70,9
133
210,12
285,77
349,19
Vale salientar que os sinais negativos nos valores da coluna 6 indicam que há excesso de água
e os sinais positivos indicam que o volume de demanda, nos meses correspondentes, supera o
volume de água disponível.
É suposto que desde o início o reservatório está cheio, portanto, nos meses de janeiro,
fevereiro, março e abril, maio e junho da coluna 6, verifica-se que as diferenças são negativas,
demonstrando que a água está escoando pelo extravasor.
Quando os valores da coluna 6 são positivos, o nível de água do reservatório está baixando e
isto ocorre nos meses de julho (quando o abaixamento é de 7,60 m³); agosto, o abaixamento é de
63,30 m³; setembro (abaixamento é de 62,10 m³); outubro (abaixamento é de 77,12 m³); novembro
(abaixamento é de 75,65 m³) e dezembro (abaixamento é de 63,42 m³).
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6
O volume do reservatório é de 349,19 m³ e corresponde a um suprimento de 133 dias de seca
(4,3 meses).
O método Rippl fornece valores muito elevados para os reservatórios, sendo que na prática o
método mais utilizado é o da simulação.
2.9 Dimensionamento do reservatório de acordo com o Método da Análise de simulação
(Thomaz, 2003)
O Método da Análise de Simulação realiza várias verificações para diferentes volumes com
suas respectivas eficiências, para que se chegue à eficiência desejada para o sistema. Assim sendo,
foi testado o 87,83 m³ no método. A Tabela 4 mostra o resultado dos dados para o dimensionamento
do reservatório pelo método da análise de simulação.
Tabela 4– Tabela do dimensionamento do reservatório pelo método da simulação. (Fonte: Modificado
TOMAZ, 2011).
Meses
Chuva
media
(mm)
Coluna
2
P
Demand
a
mensal
constant
e (m³)
Área de
Captaçã
o (m²)
Volume
de chuva
C = 0,90
(m³)
Volume
do
reservatór
io fixado
(m³)
Volume
do
reservat
ório no
tempo t1 (m³)
Volume
do
reservató
rio no
tempo t
(m³)
Coluna 5
Coluna 6
Coluna 7
Coluna 8
Qt
V
St-1
Overfl
ow
(m³)
Suprime
nto de
água
externo
(m³)
St
Coluna
9
Ov
Coluna
10
S
Dt
Coluna
4
A
80,19
1879,48
189,249
87,83
0
88
21
0
80,19
1879,48
197,991
87,83
88
88
118
0
80,19
1879,48
415,709
87,83
88
88
336
0
80,19
1879,48
449,761
87,83
88
88
370
0
80,19
1879,48
231,781
87,83
88
88
152
0
Jun
111,88
117,04
8
245,75
9
265,89
137,02
4
98,428
80,19
1879,48
166,493
87,83
88
88
86
0
Jul
42,914
80,19
1879,48
72,59
87,83
88
80
0
0
Ago
9,986
80,19
1879,48
16,892
87,83
80
17
0
0
Set
10,697
80,19
1879,48
18,094
87,83
17
-45
0
45,17
Out
1,817
80,19
1879,48
3,074
87,83
0
-77
0
77,12
Nov
2,686
80,19
1879,48
4,544
87,83
0
-76
0
75,65
Dez
Total
anual
9,917
1.054,0
5
80,19
1879,48
16,775
87,83
0
-63
0
1.082,0
0
63,42
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Coluna 3
962,31
1.782,95
362,78
Volume
aproveitáv
el durante
o ano
(m³)=
261,36
700,95
No processo de verificação é fornecido o volume de 87,83 m³ (chuva média mensal adotada).
Durante o ano verifica-se que haverá “overflow” de 1.082,00 m³ e que será necessário 261,36 m³ de
água de outra fonte para suprir o reservatório durante o período de setembro à dezembro. O volume
de água de chuva considerando o coeficiente de Runoff de 0,90 será de 1.782,95 m³/ano, maior que
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7
a demanda anual de 962,31 m³, isso significa que se fosse possível armazenar toda a água de chuva
do ano, seria mais que suficiente para manter a demanda do condomínio neste mesmo ano. Para a
coluna 8 o reservatório está cheio em janeiro.
3. CONCLUSÃO
Através deste estudo de caso, foi possível estimar a demanda de água não potável obtendo um
consumo médio em torno de 962,31 m³/ano. Assim, os cálculos resultaram em um volume
aproveitável de 1.782,95 m³/ano. O sistema é de fácil implantação e com grande eficiência.
A partir desses dados foi possível concluir que o aproveitamento de água da chuva obteve
resultados satisfatórios, pois a demanda para utilização de água é menor que a captação de água
pluvial por este sistema utilizado neste estudo.
O sistema não está e não será implantado no condomínio em estudo. Caso fosse ser
implantado, seria pelo método da analise de simulação. Em relação a viabilidade econômico
financeira, não foi feito esse estudo, está como recomendações para futuros estudos.
REFERÊNCIAS
JEREISSATI, G. M. – “LICITAÇÃO E OBRAS PÚBLICAS SUSTENTÁVEIS”. Dissertação
(mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia
Estrutural e Construção Civil, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Fortaleza, 2011.
PEREIRA, Q. L.; ANDRADE, P, R, G, S, de. “Aproveitamento de Águas Pluviais para Fins não
Potáveis na Universidade Federal do Recôncavo da Bahia”. In: XX Anais do Simpósio Brasileiro de
Recursos Hídricos. Bento Gonçalves, 2013.
MIURA, J., SILVA, A. B. H., LIMA, J. D. C. V. “Aproveitamento de águas pluviais para fins não
potáveis em empreendimento industrial no centro oeste brasileiro”. Artigo do XIII simpósio
Iberoamericano De Redes De Água, Esgoto E Drenagem, Fortaleza – CE, novembro de 2014.
http://www.mrv.com.br/imoveis/apartamentos/ceara/fortaleza/messejana/bonavittacondominioclube
. Acesso em out. de 2014.
FUNCEME; Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos: “Dados pluviométricos do
Ceará”.
Disponível
em
<http://www.funceme.br/index.php/areas/23monitoramento/meteorol%C3%B3gico/633-calend%C3%A1rio-das-chuvas>
Acessado em
Outubro de 2014.
TOMAZ, P. “Previsão de consumo de água”. São Paulo: Navegar, 2000. 250p.
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 10.844: “Instalações
Prediais de Águas Pluviais”. Rio de Janeiro, 1989.
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não potáveis. Requisitos”. Rio de Janeiro 2007.
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XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
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