Curso “Aproveitamento de água de chuva em cisternas para o semi-árido”

1. 5 a 8 de maio de 2009 Curso “Aproveitamento de água de chuva em cisternas para o semi-árido” Tema 2 Projeto de sistemas de aproveitamento de água de chuva Rodolfo Luiz Bezerra Nóbrega Universidade Federal de Campina Grande Financiadores: Instituições Participantes:

2. Objetivo Apresentar os componentes dos sistemas de aproveitamento de água de chuva e alguns métodos de dimensionamento utilizados na concepção de projetos relacionados.

3. Roteiro • Conceitos básicos • Componentes do sistema de aproveitamento • Dispositivos utilizados • Dimensionamento de calhas e condutores • Coeficiente de “perdas” • Sistemas em áreas urbanas • Dimensionamento de cisternas

4. Conceitos BásicosPrecipitação 1 milímetro de chuva distribuído em uma área de 1 metro quadrado corresponde a um volume de 1 litro de água Medição • As formas mais conhecidas de precipitação são: • Chuva • Granizo • Neve http://d713577.u50.igempresas.ig.com.br/images/instrumentos/pluv1.jpg http://www.princessleia.com/images/journalpics

5. Conceitos BásicosOs processos que compõem o aproveitamento • Captação: processo de interceptação da chuva • Transporte: meios que farão com que a chuva captada seja escoada para a cisterna • Armazenamento: estocagem da água na cisterna • Manejo: conjunto de intervenções no sistema que influenciam o armazenamento e a retirada de água da cisterna • Aproveitamento: significa o conjunto de processos citados

6. Roteiro • Conceitos básicos • Componentes do sistema de aproveitamento • Dispositivos utilizados • Dimensionamento de calhas e condutores • Coeficiente de “perdas” • Sistemas em áreas urbanas • Dimensionamento de cisternas

7. Componentes do sistema de aproveitamento Área de Captação Telhados Pisos Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT Embrapa Semi-Árido

8. Componentes do sistema de aproveitamento de água de chuva Calhas e condutores Calha de água furtada Calha de beiral Calhas de beiral Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT

9. Componentes do sistema de aproveitamento de água de chuva Cisterna Embrapa Semi-Árido Food and Agriculte Organization (FAO) Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT

10. Roteiro • Conceitos básicos • Componentes do sistema de aproveitamento • Dispositivos utilizados • Dimensionamento de calhas e condutores • Coeficiente de “perdas” • Sistemas em áreas urbanas • Dimensionamento de cisternas

11. Outros dispositivos Dispositivo de desvio das chuvas • Melhorar a qualidade da água armazenada • Primeiras águas ≠ Primeiras chuvas Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT IRPAA/Juazeiro

12. Outros dispositivos Bomba Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT

13. Outros dispositivos Extravasor Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT

14. Roteiro • Conceitos básicos • Componentes do sistema de aproveitamento • Dispositivos utilizados • Dimensionamento de calhas e condutores • Coeficiente de “perdas” • Sistemas em áreas urbanas • Dimensionamento de cisternas

15. Dimensionamento de calhas e condutores • Por que dimensionar calhas e condutores? • As calhas de condutores devem ser capazes de ter: • Aspectos geométricos adequados à situação • Dimensões suficientes para permitir o escoamento da água • Estrutura suficiente para suportar o peso

16. Dimensionamento de calhas e condutores • No Brasil o projeto de sistemas prediais para águas pluviais é normatizado pela NBR 10.844/8 • Informações necessárias: • Área de contribuição; • Intensidade pluviométrica. • Dados que se deseja obter: • Vazão de projeto; • Inclinação da calha; • Dimensões das calhas e condutores.

17. Dimensionamento de calhas e condutores • Área de contribuição (A)

18. Dimensionamento de calhas e condutores • Intensidade Pluviométrica • Período de retorno • 1 ano = áreas pavimentados, onde empoçamentso possam ser tolerados; • 5 anos = para coberturas e/ou terrações • 25 anos = para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado • A duração da precipitação deve ser fixada em 5 minutos • Para construções até 100m² pode-se atotar a intensidade de 150 mm/j

19. Dimensionamento de calhas e condutores • Cálculo da vazão de projeto (Q)

20. Dimensionamento de calhas e condutores • Cálculo da vazão de projeto (Q) Para calhas beirais ou platibandas

21. Dimensionamento de calhas e condutores • Dimensionamento da calha

22. Dimensionamento de calhas e condutores

23. Roteiro • Conceitos básicos • Componentes do sistema de aproveitamento • Dispositivos utilizados • Dimensionamento de calhas e condutores • Coeficiente de “perdas” • Sistemas em áreas urbanas • Dimensionamento de cisternas

24. Coeficiente de “perdas” • O volume precipitado não é o mesmo que o aproveitado. As razões são: • Formato da área de captação; • Absorção de água pela superfície de captação; • Potencial de captação prejudicado pelos limites da área de captação; • Desvios ou vazamentos nos condutores que transportam a água. • Possui várias denominações na literatura

25. Coeficiente de “perdas” Hofkes e Frazier. Runoffcoeficients. In Rainwater HarvestingbyParceyand Adrian. 1996. Liaw e Tsai. Optimum storage volume of rooftop rain water harvesting systems for domestic use. Journal of the american water resources association. August 2004.

26. Roteiro • Conceitos básicos • Componentes do sistema de aproveitamento • Dispositivos utilizados • Dimensionamento de calhas e condutores • Coeficiente de “perdas” • Sistemas em áreas urbanas • Dimensionamento de cisternas

27. Sistemas em áreas urbanas • A norma NBR 15.527/2007 estabelece os requisitos para aproveitamento de água de chuva de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Nela é estabelecido que: • Calhas e condutores: NBR 10844/1989; • Devem ser instalados dispositivos de remoção de detritos; • O dispositivo de descarte, quando existir, deve ser projetado. Na ausência de critérios suficientes, recomenda-se descartar os 2 mm iniciais de chuva; • Os reservatórios devem conter extravasor, dispositivo de esgotamento, cobertura, inspeção, ventilação e segurança; • A retirada de água deve ser realizada próxima à superfície; • Ao menos uma vez ao ano os reservatórios devem ser limpos com uma solução de hipoclorito de sódio (NBR 5626); • O sistema de distribuição da água de chuva aproveitada deve ser independente do sistema de água potável.

28. Sistemas em áreas urbanas • Métodos de dimensionamento propostos na NBR 15.527/2007: • Método Azevedo Neto; • Método prático alemão; • Método prático inglês; • Método prático australiano; • Método de Rippl; • Método da simulação.

29. Roteiro • Conceitos básicos • Componentes do sistema de aproveitamento • Dispositivos utilizados • Dimensionamento de calhas e condutores • Coeficiente de “perdas” • Sistemas em áreas urbanas • Dimensionamento de cisternas

30. Dimensionamento de cisternas • Concepção do volume de 16 m³ para cisternas no Semi-Árido: • Área média de captação: 40 m²; • Precipitação média: 400 mm/ano; • Volume potencial aproveitável: 40 m² x 400 mm = 16.000 litros; • Supondo um consumo per capto de 13 litros/dia, temos que uma cisterna com 16 m³ de água abastece uma família de 5 pessoas por: • 16.000 l/(5 pessoas x 13 litros/pessoa/dia) = 246 dias ou 8 meses (aproximadamente).

31. Dimensionamento de cisternas • Método Azevedo Neto

32. Dimensionamento de cisternas • Método prático alemão

33. Dimensionamento de cisternas • Método prático inglês

34. Dimensionamento de cisternas • Método prático australiano

35. Exercício • Dimensione uma cisterna para ser construída na área urbana de Custódia (PE) utilizando os método de Azevedo Neto e os métodos práticos inglês e alemão. • Dados: • Precipitação média: 400 mm/ano; • Área de captação: 100 m²; • Volume aproveitável por ano: 400 mm x 100 m² x 0,75 = 30.000 litros. • Quantidade de meses com pouca ou nenhuma chuva: 6; • 4 residentes (demanda 20 litros/dia/pessoa); • Demanda anual: 20 x 4 x 365 = 29.200 litros.

36. Exercício • Através do método prático inglês V = 0,05 x P x A = 0,05 x 400 x 100 = 2.000 L • Através do método Azevedo Neto V = 0,042 x P x A x T = 0,042 x 400 x 100 x 6 = 10.080 L • Através do método prático alemão V = Min (V;D) = Min (30.000;29.200) x 0,6 = 17.520 L Não considera a demanda e período de estiagem Não considera a demanda. Não considera o período de estiagem

37. Dimensionamento de cisternas • Método Rippl

38. Dimensionamento de cisternas • Método da simulação

39. Dimensionamento de cisternas • Observações sobre o método da simulação: • As simulações são baseadas na equação de balanço hídrico para um reservatório de volume finito; • Podem ser implementados parâmetros para uma análise que represente melhor o sistema estudado. Por exemplo: volume desviado, evaporação, incertezas no consumo, entre outros; • Uma avaliação qualitativa e quantitativa das séries de precipitação deve ser realizada para que seu uso seja adequado.

40. Bibliografia recomendada • Anais dos Simpósios da Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva - ABCMAC (www.abcmac.org.br). • Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. Tomaz, P.; Navegar Editora. 2003. • NBR 10844/89 - Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro: ABNT, 1989. 13 p. • NBR 15.527/2007 - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. 12 p. • Potencialidades da água de chuva no Semi-Árido Brasileiro. Eds.: Brito, L. T. L.; Moura, M. S. B.; Gama, G. F. B. Petrolina – PE: Embrapa Semi-Árido, 2007. 181 p.