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Captação de água de chuva para uso domiciliar, Notas de estudo de Tratamento de Água

Captação de água de chuva

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 28/11/2013

gil-silva-26
gil-silva-26 🇧🇷

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Baixe Captação de água de chuva para uso domiciliar e outras Notas de estudo em PDF para Tratamento de Água, somente na Docsity! CAPTAÇÃO DE ÁGUA DE CHUVA PARA USO DOMICILIAR: ESTUDO DE CASO Leonardo Ferreira de Vasconcelos1 Osmar Mendes Ferreira2 Universidade Católica de Goiás – Departamento de Engenharia – Engenharia Ambiental Av. Universitária, N.º 1440 – Setor Universitário – Fone (62)3227-1351. CEP: 74605-010 – Goiânia - GO. RESUMO A água, na atualidade está se tornando um dos recursos naturais mais importante entre todos. Para alguns é tratada com indiferença, como fonte inesgotável e para outros, como riqueza, e em muitos casos, como sobrevivência. Neste contexto, estudos apontam para o aproveitamento e reuso como alternativa à pressão sobre as fontes ainda existentes. Nesta pesquisa mostramos a viabilidade do uso racional da água da chuva nas atividades domésticas de uso não potável. Associada a esses fatores discutirá o panorama da distribuição da água no planeta, no Brasil e suas regiões, evidenciando a importância deste recurso para a população. Complementando esse quadro de informação, foi desenvolvido nessa pesquisa o estudo da viabilidade à captação da água da chuva para uso doméstico não potável, que nos evidencia o quanto pode ser economizado e como podemos fazê-lo, tanto economicamente quanto ecologicamente. Palavras-chave: captação de água de chuva, uso da água de chuva, viabilidade econômica. ABSTRACT: The water, at the present time he/she is becoming one of the more important natural resources among all. For some it is treated with indifference, as inexhaustible source and for other, as wealth, and in many cases, as survival. In this context, studies appear for the use and reuse as alternative to the pressure on the sources still existent. In this research we showed the viability of the rational use of the water of the rain in the domestic activities. Associated the those factors will discuss the panorama of the distribution of the water in the planet, in Brazil and their areas, evidencing the importance of this resource for the population. Complementing that picture of information, it was developed in that research the study of the viability to the reception of the water of the rain for domestic use, that in the display as simple measure, the all can be saved and as we can do him/it, so much economically as ecologically. Keywords: reception of rainwater, use of the rainwater, economical viability Goiânia, 2007/1 1 Acadêmico do curso de Engª Ambiental da Universidade Católica de Goiás. (lfv.eng@gmail.com) 2 Orientador Profº Msc. Dep. Engª Universidade Católica de Goiás - UCG. (mendes_osmar@yahoo.com.br) 2 1 INTRODUÇÃO O crescimento populacional associado aos padrões de consumo impostos pela oferta de novos produtos, resultantes do desenvolvimento tecnológico vem resultando nas últimas décadas, num aumento da utilização da água e da pressão sobre as fontes existentes. Muitos interesses passaram a ser conflitantes e a urgência em aumentar a disponibilidade de água, uma preocupação incessante. Durante muitos anos, os esforços mantiveram-se na direção de realizar a gestão da oferta, aumentando-se a extensão de redes de abastecimento, buscando-se água em lugares cada vez mais distantes. No território brasileiro, apesar da grande quantidade de água existente, a concentração de água doce disponível para o consumo pouco coincide com a concentração populacional. A água é o símbolo comum da humanidade, respeitada e valorizada em todas as religiões e culturas, tornou-se também um símbolo da equidade social, pois a crise da água é, sobretudo, de distribuição, conhecimento e recursos, e não de escassez absoluta. Com o objetivo claro de reduzir o consumo de água, através de ações tecnológicas, econômicas ou sociais, deu-se início ao desenvolvimento de diversos programas de uso racional. Esses problemas associados justificam a discussão da viabilidade do uso de água da chuva para usos básicos em uma residência domiciliar. Essa alternativa certamente resultará na diminuição do uso de água fornecida pelas companhias de saneamento, na demanda dos custos com o uso de água potável e na redução dos riscos de enchentes em caso de chuvas intensas. Portanto, essa pesquisa tem como objetivo demonstrar a quantidade de água de chuva podemos aproveitar no consumo total de uma residência, constituindo parâmetros de referencia para demonstrar essa viabilidade. Chamar a atenção para esse problema que só no momento não constitui em um problema de escassez eminente, poderá acontecer a curto prazo em nossa região, dado o crescimento acelerado de seu uso, e despertar a consciência de que esse é um bem finito, também complementa o objetivo da pesquisa. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quando falamos o termo água, refere-se á um elemento natural, desvinculado de qualquer uso ou utilização, por sua vez, o termo recurso hídrico é a consideração da água 5 Figura 2: Distribuição de águas doces na Terra. Fonte: Adaptado de Shiklomanov in IHP/UNESCO (1998). A produção hídrica no Brasil é de 177.900m³/s e mais 73.100m³ da Amazônia internacional, representa 53% da produção de água doce do continente Sul Americano (334.000m³/s) e 12% do total mundial (1488.000m³/s) (REBOUÇAS, 1999). Os números confirmam o destaque do Brasil no cenário mundial pela grande descarga de água doce de seus rios nos mares. Muitos acreditam que a cultura do desperdício surgiu devido a grande abundancia de água que temos, aliada à pequena valoração econômica, pois a água é considerada bem de uso comum do povo (BRASIL, 1988). 2.2 Escassez de água no Brasil A água é um recurso natural indispensável à vida, ao desenvolvimento econômico e ao bem-estar. Contudo, a cada dia está mais difícil encontra-la em qualidade e em quantidade satisfatória. Quando potável, é encontrada atualmente em menores quantidades e em elevadas altitudes. Embora dispensem tratamento, a não ser simples cloração, seu uso restringe-se a pequenas populações (SETTI, 2000). Ainda que o total de água que participa do ciclo hidrológico não se altere, por se tratar de um ciclo fechado, pode-se mudar sua qualidade e sua distribuição. A figura 3 ilustra o ciclo hidrológico, onde na atmosfera, o vapor da água em forma de nuvens pode ser transformado em chuva, neve ou granizo, dependendo das condições do clima. Essa transformação provoca o que se chama de precipitação. A precipitação ocorre sobre a superfície do planeta, tanto nos continentes como nos oceanos. Nos continentes, uma parte Água Doce 3% do Total 0,3%0,9% 68,9% 29,9% Calotas Polares e Geleiras Água Subterrânea Doce Rios e Lagos Outros Reservatórios 6 das precipitações é devolvida para a atmosfera, graças à evaporação, outra parte acaba desaguando nos oceanos depois de percorrer os caminhos recortados pelos rios. Os oceanos recebem água de duas fontes: das precipitações e do desaguamento dos rios, e perdem pela evaporação. Na atmosfera, o excesso de vapor sobre os oceanos é transportada para os continentes, em sentido inverso ao desaguamento (ANA, 2002). Figura 3: Esquema do ciclo hidrológico. Fonte: ANA (2002). A evolução dos padrões demográficos e o tipo de desenvolvimento econômico observado no Brasil aumentaram a pressão sobre os recursos hídricos, provocando a situação de escassez e conflitos de utilização em várias regiões do país. Ainda houve uma progressiva piora das condições da qualidade das águas dos rios que atravessam cidades e regiões com intensas atividades industriais, agropecuárias e de mineração, tornando inviável seu uso para determinados fins (ANA, 2002). Portanto, mesmo não se alterando o total de chuvas, se os cuidados devidos não forem tomados para sua permanência em boas condições de uso no local de interesse, a água pode ficar cada vez mais inacessível à população. O Brasil é um país repleto de diversidades – climas, relevo, cultura e recurso hídrico. Existem no Brasil regiões riquíssimas em água de boa qualidade e até regiões semi- áridas, onde podem ocorrer longos períodos sem chuva, passando por áreas urbanas com sérios problemas de poluição e inundação (ANA, 2002). Estima-se que o Brasil possui 10% do total de água doce do mundo, tornando-o, em termos quantitativos, um dos mais ricos desse recurso no mundo. Observa-se também que há uma grande variação de distribuição, no tempo e no espaço, entre as diferentes regiões do país (ANA, 2002). Na Figura 4, vemos o Brasil dividido em regiões hidrográficas e percentuais de área, população e vazão média em relação ao país. A ilustração permite-nos uma visão clara da variação da distribuição da água pela população existente em cada região. 7 Figura 4: Regiões hidrográficas brasileiras e percentuais de área, população e vazão média em relação ao país. Fonte: ANA (2002). A Figura 5 apresenta a disponibilidade hídrica per capita (vazão média dividida pela população). A situação mais crítica é observada na região nordeste, nas bacias dos estados de Pernambuco, com 428m³/hab.ano, na Bahia e Sergipe, com 479m³/hab.ano, no Rio Grande do Norte, com 1.165m³/hab.ano. Outro quadro de baixa disponibilidade associado a uma concentração elevada é visto na bacia do rio Tietê, região hidrográfica do Paraná, com 810m³/hab.ano, no estado de São Paulo. Já na região hidrográfica do Amazonas, norte do Brasil representa os maiores índices de disponibilidade per capita do país, que varia de 558 mil a 1,7milhão de m³/hab.ano (ANA, 2002). 10 d) a gestão descentralizada e participativa: A bacia hidrográfica é a unidade de atuação para implementação dos planos, estando organizada em Comitês de Bacia. Isso permite que diversos agentes da sociedade opinem e deliberem sobre os 15 processos de gestão de água, pois, nos comitês, o número de representantes do poder público, federal, estadual e municipal, está limitado em até 50% do total. No dia 7 de junho de 2000, foi elaborado o projeto de criação da Agência Nacional da Água - ANA, uma autarquia sob regime especial, com autonomia administrativa e financeira, vinculada ao Ministério do Meio Ambiente; sancionada pelo Presidente da República no dia 17 de julho de 2000, foi transformada na Lei no 9.984, que é responsável pela execução da Política Nacional de Recursos Hídricos. Sobre águas pluviais, o Decreto no 24.643 de 10 de julho de 1934, em seu Capítulo V, artigo 103, estabelece que: “As Águas Pluviais pertencem ao dono do prédio onde caírem diretamente, podendo o mesmo dispor delas à vontade, salvo existindo direito em sentido contrário”. Porém, não é permitido desperdiçar essas águas em prejuízo dos outros prédios que delas se possam aproveitar, sob pena de indenização aos proprietários dos mesmos, além de desviar essas águas de seu curso natural para lhes dar outro curso, sem consentimento expresso dos donos dos prédios que irão recebê-las (SETTI, 2000). Algumas cidades brasileiras criaram Decretos para retardar o escoamento da água que cai sobre o telhado, para evitar o colapso do sistema de escoamento de seus municípios. Na cidade de Rio de Janeiro, o Decreto no 23.940 de 30 de janeiro de 2004, declara obrigatória a retenção das águas pluviais de áreas impermeabilizadas maiores que 500 m². Já o município de Curitiba, em sua Lei no 10.785 de 18 de setembro de 2003, deixa mais clara a intenção de conservação, uso racional da água e a importância da mesma, exigindo: captação, armazenamento e utilização de água das chuvas nas novas edificações. Além do reuso das águas servidas em vasos sanitários, e apenas após tal utilização é permitida a sua descarga na rede pública de esgoto (AGUAPARÁ, 2005). Na cidade de São Paulo, foi criado Programa de Incentivo à Redução do Consumo de Água, no dia 10 de março de 2004, que prevê que todos os clientes que atingirem uma redução de 20% em suas médias de consumo de água recebem um prêmio de 20% de desconto no valor final de suas contas (AGUAPARÁ, 2005). 2.4 Saneamento no Brasil e em Goiás Segundo a Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílio – PNAD (ANA, 2002), 11 mostra na Tabela 2 que o Brasil possui, em média, 89,8 % dos domicílios servidos com água canalizada (rede geral). Os valores da Tabela 2 representam a evolução da cobertura dos serviços de água e esgoto no Brasil, num espaço de tempo de 5 (cinco) décadas atrás até os dias atuais. Os menores percentuais de atendimento restringe-se aos estados do Acre (43,9%) e do Pará (47,7%), enquanto os maiores valores percentuais concentram-se em São Paulo (97,8%) e no Paraná (96,4%). Tabela 2: Evolução da Cobertura dos Serviços de Água e Esgotos no Brasil. Ano 1960 1970 1980 1990 2000 Abastecimento de Água (%) Domicílios urbanos – Rede de distribuição 41,8 60,5 79,2 86,3 89,8 Domicílios Totais – Rede de distribuição - - - - 77,8 Esgotamento Sanitário (%) Domicílios urbanos – Rede de distribuição 26,0 22,2 37,0 47,9 56,0 Domicílios Totais – Rede de distribuição - - - - 47,2 Fonte: PEREIRA (2006). A proporção de água distribuída com tratamento varia de acordo com o tamanho da população dos municípios. Naqueles com mais de 100.000 habitantes a água é quase totalmente tratada. Já nos municípios com menos de 20.000 habitantes, 32,1% do volume distribuído não recebe qualquer tipo de tratamento (BRASIL, 2005). Em Goiás, a situação não é muito diferente das demais regiões do Brasil. O problema de escassez se dá pelos mesmos motivos e a pressão sobre as fontes cada vez maiores. O Quadro 1, ilustra o crescimento do consumo per capita para Goiânia em cinco cenários distintos, de acordo com a evolução econômica do município. Quadro 1: Evolução do consumo per capita de água em Goiânia – 1985/2010. Ano Per Capita (l/hab/dia) 1985 269 1990 266 1995 268 2000 271 2010 278 Fonte: Saneamento Básico e Problemas Ambientais em Goiânia (1992). O fato do consumo per capita ter evoluido, é mais um motivo para investimentos na área de saneamento. Para se ter uma idéia, em 1980, a grande maioria, do tipo de 12 distribuição realizada em Goiânia, se dava por poços, seguido de rede geral e as demais formas de abastecimento, conforme mostrado no Quadro 2. Quadro 2: Formas de abastecimento em Goiânia. Formas de Abastecimento(%) Domicílios Rede Geral Poço Outra Forma Sem Informação 157.284 45,95 52,14 1,86 0,04 Fonte: Saneamento Básico e Problemas Ambientais em Goiânia (1992). 2.5 Aproveitamento das águas das chuvas Atualmente o aproveitamento de água da chuva é praticado em países como Estados Unidos, Alemanha, Japão, entre outros. No Brasil, o sistema é utilizado em algumas cidades do Nordeste como fonte de suprimento de água. A viabilidade do uso de água da chuva é caracterizada pela diminuição na demanda de água fornecida pelas companhias de saneamento, tendo como conseqüência à diminuição dos custos com água potável e a redução do risco de enchentes em caso de chuvas fortes. No processo de coleta de água da chuva, são utilizadas áreas impermeáveis, normalmente o telhado. A primeira água que cai no telhado, lavando-o, apresenta um grau de contaminação bastante elevado e, por isso, é aconselhável o desprezo desta primeira água. A água armazenada deverá ser utilizada somente para consumo não potável, como em bacias sanitárias, em torneiras de jardim, para lavagem de veículos e para lavagem de roupas. 2.5.1 Por que aproveitar a água da chuva? Apenas 3% da água existente no planeta é potável. Desse percentual, somente 0,7% está acessível. A maior parte da água utilizada, quase 70%, vai para a agroindústria; 20% vai para as indústrias e 10%, para as casas. Desta forma a água da chuva deve ser considerada uma alternativa. As águas de chuva são encaradas pela legislação brasileira hoje como esgoto, pois ela usualmente vai dos telhados, e dos pisos para as bocas de lobo aonde, como "solvente universal", vai carreando todo tipo de impurezas, dissolvidas, suspensas, ou simplesmente arrastadas mecanicamente, para um córrego que vai acabar dando num rio que por sua vez vai acabar suprindo uma captação para Tratamento de Água Potável. Pesquisas realizadas mostram que após o início da chuva, somente as primeiras águas carreiam ácidos, microorganismos, e outros poluentes atmosféricos, sendo que normalmente pouco tempo após 15 comunidade, esclarecendo sobre as maneiras de evitar o desperdício, as formas de economizar e as fontes alternativas para a captação de água, bem como a diferenciação dos usos da mesma, ou seja: para algumas atividades não há necessidade de utilização de água tratada (SENRA, 2006). O desperdício é apontado hoje como um dos principais inimigos a serem combatidos, visto que a população de um modo geral não dá o devido valor ao líquido da vida, prevalecendo à ilusão de um bem inesgotável. Talvez um fator que contribua para este descaso da população, além da falta de consciência e educação sobre a proteção dos recursos hídricos, seja o baixo custo comparativamente a outros produtos do mercado. Uma ação preventiva de educação ambiental é crucial para evitar as medidas dispendiosas subseqüentes para reabilitar, tratar e desenvolver novas fontes de água. Rever hábitos dos indivíduos e da coletividade, não é uma tarefa fácil. Daí a importância de investir na nova geração, nos jovens e crianças, pois, é através da educação que se formam cidadãos conscientes. 3 METODOLOGIA O desenvolvimento dessa pesquisa deu-se em um cenário residencial com as seguintes características. Será comparada a quantidade (em metros cúbicos) dos usos “não potáveis”, das águas servidas (pela concessionária de água de Goiás) a fim de substitui-las pelas águas da chuva, para discutir a viabilidade do sistema. Para a obtenção das variáveis, temos o “volume residencial” (m³), consumido por uma residência com quatro moradores (distribuída pela concessionária de água de Goiás). A outra variável será o “volume água da chuva” (m³) em estudo, à captação para uso domiciliar. A captação em estudo se dará pela simples coleta por meio de calhas no telhado da área estudada onde a água será direcionada para um reservatório. A primeira água que cai vai lavar o telhado e não deve ser aproveitada, mas o restante pode servir para várias atividades domésticas. Porém nosso estudo resume-se na utilização do uso não potável. Para a variável “volume água da chuva” tem-se dados empíricos, que são as médias mensais de água precipitada do ano 2000 até 2006, coletados nos dados do Instituto Nacional de Metereologia (INMET, 2006), no período de chuva, que compreende os meses de setembro (de um ano) até abril (do outro ano) e assim sucessivamente. Para isso, faz-se necessário a limpeza dos dados pelo método de Grubbs (método para modelos matemáticos para limpeza de dados) para que se obtenha uma média adotada confiável a fim de se 16 correlacionar com a variável “volume residencial”. Após obtidos os dados das duas variáveis, será comparado o uso da água residencial (servida pela concessionária de água de Goiás) ao uso da água captada, em volume (m³), para termos idéia em quanto podemos economizar, quais os setores que poderemos fazer o uso de água pluvial para verificarmos a viabilidade do sistema. Para o trato dos dados, iremos fazer o uso do Microsoft Office Excel, ferramenta necessária para tabulação e análise dos dados matemáticos para que possamos correlacionar as variáveis, analisando a viabilidade da implantação do sistema de captação. Os dados da variável “volume residencial” fora obtido em uma conta emitida pela concessionária de água de Goiás, da residência pesquisada, nos meses de chuva do ano de 2005 a 2006. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os dados mostrados no Quadro 3, são os meses de chuva, que compreendem setembro de um ano até abril de outro ano, no período de 2000 até 2006. Quadro 3: Precipitação dos meses chuvosos entre 2000 – 2006 em Goiânia Ano Precipitação (mm) Mês 2000-2001 2001-2002 2002-2003 2003-2004 2004-2005 2005-2006 setembro 110 125 70 40 5 50 outubro 80 185 30 110 170 100 novembro 330 320 150 270 130 280 dezembro 320 230 280 225 250 460 janeiro 210 210 315 280 240 140 fevereiro 230 400 270 310 170 220 março 180 300 205 270 525 320 abril 170 25 110 120 40 210 Fonte: INMET (2006). O Quadro 4 mostra o cálculo da média adotada. Como os dados são empíricos, foi necessário fazer a limpeza dos dados, pela utilização do método de Grubbs. Este método faz- se o uso da média dos dados iniciais, desvio padrão, máximo, mínimo, Gmáximo, Gmínimo e por fim a obtenção de uma média adotada confiável. 17 Quadro 4: Média extraída pelo método de Grubbs entre o período de 2000 – 2006 Ano Precipitação (mm) Mês 2000- 2001 2001- 2002 2002- 2003 2003- 2004 2004- 2005 2005- 2006 Média Desvio Padrão Máx Mín G Máx G Mín Média Adotada (mm) setembro 110 125 70 40 5 50 67 44,91 125 5 1,299 1,373 67,50 outubro 80 185 30 110 170 100 113 57,60 185 30 1,259 1,432 115,00 novembro 330 320 150 270 130 280 247 85,95 330 130 0,970 1,357 270,00 dezembro 320 230 280 225 250 460 294 88,57 460 225 1,872 0,781 261,00 janeiro 210 210 315 280 240 140 233 61,14 315 140 1,349 1,513 233,33 fevereiro 230 400 270 310 170 220 267 80,66 400 170 1,653 1,198 257,50 março 180 300 205 270 525 320 300 122,76 525 180 1,833 0,978 255,00 abril 170 25 110 120 40 210 113 71,82 210 25 1,358 1,218 110,00 Fonte: Adaptado de INMET (2006). O valor do Gcrítico utilizado foi de 1,113 para 6 (seis) repetições. Os valores que ultrapassaram este valor foram excluídos para o cálculo da média adotada (valores em negrito no Quadro 4). Devemos considerar uma perda por evaporação de 10% da água a ser armazenada. O Quadro 5 mostra o cálculo da obtenção da água da chuva armazenada para o uso permitido (m³). Para obtermos o volume de água da chuva, dimensionamos a área do reservatório pela área do telhado da casa (100m²). A água é captada por meio de calhas no telhado e levada até o reservatório. Multiplicando-se a média adotada (m) pela área do reservatório (m²) temos o volume de água para o uso permitido (já considerada a perda por evaporação). Quadro 5: Cálculo da obtenção da água da chuva armazenada para o uso permitido Meses Média Adotada (m) Área do Reservatório (m²) Volume Água da Chuva (m³) – 10% Volume Residencial (m³) setembro 0,068 100 5,4 10 outubro 0,115 100 9 18 novembro 0,270 100 21,6 19 dezembro 0,261 100 20,7 27 janeiro 0,233 100 18,9 24 fevereiro 0,258 100 20,7 33 março 0,255 100 20,7 15 abril 0,110 100 9 20 Fonte: Adaptado de INMET (2006). Na Tabela 3, mostra a porcentagem de aproveitamento do volume captado em relação ao volume residencial consumido. Nota-se que o percentual de aproveitamento superou (exceto em abril) em 50% o volume residencial consumido (uso potável e não potável) pela casa em estudo.
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