UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS EM ÁREAS URBANAS Aproveitamento da água da chuva na Região do Alto Vale do Itajaí Ilói Antunes dos Santos FLORIANÓPOLIS 2006
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Aproveitamento da água da chuva na Região do Alto Vale do ... · durante o segundo semestre do ano 2005, tendo como objetivos a avaliação da viabilidade econômica dos sistemas
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E
AMBIENTAL CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM GESTÃO DE RECURSOS
HÍDRICOS EM ÁREAS URBANAS
Aproveitamento da água da chuva na Região do Alto Vale do Itajaí
Ilói Antunes dos Santos
FLORIANÓPOLIS 2006
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E
AMBIENTAL CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM GESTÃO DE RECURSOS
HÍDRICOS EM ÁREAS URBANAS
Aproveitamento da água da chuva na Região do Alto Vale do Itajaí
Ilói Antunes dos Santos
MONOGRAFIA SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA COMO PARTE DOS REQUISITOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ESPECIALISTA EM GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS.
ORIENTADOR: PROF. MASATO KOBIYAMA, DR.
FLORIANÓPOLIS 2006
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E
AMBIENTAL CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM GESTÃO DE RECURSOS
HÍDRICOS EM ÁREAS URBANAS
Aproveitamento da água da chuva na Região do Alto Vale do Itajaí
Ilói Antunes dos Santos
ESTA MONOGRAFIA FOI APROVADA PELO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA COMO PARTE DOS REQUISITOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ESPECIALISTA EM GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS.
______________________ Cesar Augusto Pompêo Coordenador do Curso
Banca Examinadora
________________________ Masato Kobiyama
________________________ César Augusto Pompêo
________________________ Sérgio Phillipi
Florianópolis, Santa Catarina.
2006
AGRADECIMENTOS
A Deus por ter me fortificado para o cumprimento desta jornada e colocado no meu
caminho pessoas que me auxiliaram em todos os momentos para permitir esta conquista.
A minha esposa Verônica e meus filhos Leiza e Luiz Fernando pela compreensão e
apoio nas horas mais difíceis.
Aos colegas de trabalho pelo apoio.
A EPAGRI pelo apoio com materiais e o patrocínio das análises de água.
Às empresas Metalúrgica Riosulense e Metalciclo pelas informações prestadas e
permitirem a divulgação neste trabalho.
Ao diretor da Escola Básica Frederico Navarro Lins pelo apoio e interesse
demonstrado no trabalho de aproveitamento da água da chuva.
Ao Prefeito Municipal de Rio do Sul, Sr. Milton Hobus por permitir a divulgação
da proposta da Escola Modelo para a captação e aproveitamento da água da chuva.
O Curso de Especialização em Gestão de Recursos Hídricos em Áreas Urbanas,
Pós-Graduação Latu Sensu, foi realizado por intermédio de apoio financeiro concedido
pelo Fundo Setorial de Recursos Hídricos, via CNPq, Edital MCT/CNPq/CT- HIDRO NP
o
P03/2003, tendo sido aprovado pela Câmara de Pós-Graduação da Universidade Federal de
Santa Catarina, segundo a resolução número 025/CPG/2004, de 08 de julho de 2004
O aproveitamento da água da chuva em regiões de déficit hídrico é prática que vem sendo utilizada por diversos povos a mais de 2000 anos. Este tema apesar de ser a muito tempo discutido é extremamente atual em função da grande quantidade de população que não dispõe de água de boa qualidade na quantidade necessária para suprir suas necessidades básicas. O trabalho foi conduzido na Região do Alto Vale do Itajaí, durante o segundo semestre do ano 2005, tendo como objetivos a avaliação da viabilidade econômica dos sistemas de aproveitamento de água da chuva, o monitoramento da qualidade da água da chuva armazenada em cisternas, a verificação da taxa de captação da água precipitada e a execução de um levantamento dos sistemas de aproveitamento da água da chuva na região do Alto Vale do Itajaí. Observou-se que: As instalações de sistemas de aproveitamento de água da chuva apresentaram custo/benefício baixo, o que viabiliza a instalação. A qualidade da água armazenada permite sua utilização mesmo sem nenhum tratamento para fins não potáveis. Empresas, escolas e proprietários de residências no Alto Vale do Itajaí estão despertando para esta importante fonte de água de boa qualidade.
Palavras chaves: aproveitamento da água da chuva, cisternas, qualidade da água da chuva.
ABSTRACT
Rainwater utilization in water-deficit regions is a practice that has been executed by various people for more than 2000 years. Though it has been discussed for a long time, this theme is extremely up-to-date because of the fact that a lot of people do not have enough quantity of good quality water for basic life necessity. Then the objectives of the present study were (1) to analyze the economical viability of rainwater utilization systems; (2) to monitor water quality in rainwater utilization tank; (3) to estimate rainwater collection rate; and (4) to survey types of rainwater utilization systems in Alto Vale do Itajai region. The study was carried out during the 2P
ndP semester in 2005. The cost-benefit analyses showed that this utilization
system is very economic. The water quality in the tank was very good enough to permit to use it without any treatment for non-portable use. The collection rate was 84,7 %. Some Schools, companies and residences in the Alto Vale do Itajaí region have this system. Key-words: rainwater utilization; water tank; rainwater quality
1 – INTRODUÇÃO
Sem água não haveria vida na terra. Embora tão importante, a água está se tornando
um fator limitante para muitas atividades. Dois terços do globo terrestre estão cobertos por
água mas, 97,5% da água existente é salgada e apenas 2,5% da água é doce. Dos 2,5% de
água doce existente no planeta 1,8% é constituído por geleiras, 0,6% por águas
subterrâneas e apenas 0,0145% por rios e lagos. Somente a água dos rios, dos lagos e uma
pequena parte das águas subterrâneas estão disponíveis para o uso humano.
Com o aumento da população mundial, muitos países estão com problemas de
escassez de água até mesmo para o uso doméstico. Segundo JAQUES (2005) a ONU
(Organização das Nações Unidas) considera que o volume de água suficiente para a vida e
exercício das atividades sociais e econômicas é de 2500 mP
3P por habitante por ano. Um
estudo publicado afirma que 1,7 bilhão de pessoas no planeta já enfrentam severa escassez
de água (BIO-18 2001) apud YURI (2004).
Segundo YURI (2004), o Brasil possui uma densa rede hidrográfica que representa
13% dos deflúvios dos rios do mundo, sendo considerado a primeira potência em água
doce do planeta terra. No Brasil, 80% da água disponível encontra-se na Bacia Amazônica
onde vive apenas 5% da população, enquanto que os 20% da água restante abastece 95%
dos brasileiros (ALMEIDA et al. 2003). A região Nordeste do Brasil possui 28,5% da
população e apenas 3,3% da disponibilidade hídrica.
Santa Catarina apresenta uma densa rede hidrográfica, mas periodicamente sofre
estiagens prolongadas causando muitos problemas na produção agrícola e até mesmo crises
de abastecimento de água no meio rural e urbano.
Outro problema sério, principalmente no Oeste de Santa Catarina diz respeito à
poluição dos mananciais. Conforme levantamento de dados realizados pela EPAGRI e
citados por TESTA et al. (1996), 84% dos pequenos mananciais pesquisados no oeste
catarinense apresentavam coliformes fecais.
Segundo PANDOLFO et al. (2002), a precipitação média anual nas diferentes
regiões catarinenses varia de 1100 a 2900 mm. Estes valores indicam uma disponibilidade
hídrica de razoável a excelente em se tratando de aproveitamento da água da chuva.
Na Região do Alto Vale do Itajaí a precipitação média anual é de 1300 a 1500 mm
(PANDOLFO et al., 2002). Este índice pluviométrico pode ser considerado bom, porém o
clima é muito irregular estando sujeito a períodos de grandes estiagens ou períodos de
muitas chuvas que podem causar cheias. As estiagens causam grandes prejuízos
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econômicos principalmente na produção agrícola. As cheias causam maiores prejuízos nas
áreas urbanas com alagamento de casas de moradia e instalações comerciais. As cidades
mais atingidas pela ocorrência de cheias no Alto Vale do Itajaí são: Rio do Sul, Rio do
Oeste, Taió e Ituporanga.
Quando ocorrem estiagens o volume de água nos principais rios do Alto Vale do
Itajaí (Itajaí do Oeste, Itajaí do Sul e Itajaí Açu) baixa consideravelmente chegando a gerar
conflitos pelo uso da água entre agricultores que necessitam irrigar a cultura do arroz e a
CASAN (Companhia de Águas e Saneamento) que mantêm a concessão para o
abastecimento público.
Considerando-se as duas situações extremas: em alguns períodos do ano ocorrem
cheias, em outros períodos ocorrem estiagens; por que não aproveitar a água da chuva
armazenando-a para utilização em períodos de escassez?
Este trabalho de pesquisa propõe o estudo de parâmetros que podem ajudar a
viabilizar o aproveitamento da água da chuva para fins não potáveis tanto no meio rural
como no meio urbano.
Para o aproveitamento da água da chuva é necessário o estudo da viabilidade
técnica e econômica. Se tecnicamente for viável, mas apresentar um custo-benefício muito
alto, dificilmente alguém estará disposto a investir, porém se o custo benefício for pequeno
a adoção desta prática torna-se viável.
O estudo da qualidade da água armazenada em cisternas permite a definição de
tratamentos necessários para que possa ser utilizada com segurança ou mesmo verificar em
que usos a água pode ser aproveitada sem tratamento.
O estudo da taxa de captação é necessário para se que possa dimensionar
corretamente o tamanho da cisterna em função da área de coleta da chuva e da demanda de
água.
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2 – OBJETIVOS
2.1 – Objetivo geral
Verificar os sistemas de aproveitamento da água da chuva na região do Alto Vale
do Itajaí com base em uma residência experimental e levantar a situação atual de utilização
destes sistemas na região.
2.2 – Objetivos específicos
*Verificar a viabilidade econômica do sistema de aproveitamento de água da chuva
com uma residência experimental através da análise custo-benefício.
*Monitorar a qualidade da água da chuva no sistema deste experimento.
*Determinar a eficiência de captação da água da chuva.
*Realizar um levantamento de estruturas físicas para aproveitamento da água da
chuva na região do Alto Vale do Itajaí.
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3 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 – Breve história do aproveitamento de água da chuva
Em muitos países do mundo o aproveitamento da água da chuva é questão vital
para a sobrevivência dos habitantes. No Japão foram construídos estádios de Sumô, onde
estruturas especiais permitem o aproveitamento da água da chuva para utilização nos
sanitários. Nos Andes, onde a precipitação é baixa, mas a névoa ocorre com freqüência,
uma rede preta de 3600 mP
2P foi utilizada para coletar água. Esta rede permite coletar 11 mP
3P
de água por dia (GROUP RAINDROPOS, 2002)
No semi-árido do nordeste brasileiro o aproveitamento da água da chuva vem sendo
estimulado por organizações não governamentais e pelas políticas públicas dos governos
locais. O programa Um Milhão de Cisternas que está sendo desenvolvido na região é
reflexo da importância que este tema tem para a população nordestina.
Segundo PIAZZA (1983), no século XVIII, quando foram construídas as fortalezas
em Florianópolis, na Fortaleza de Ratones construiu-se uma cisterna para captar a água dos
telhados. Como não existia outra fonte de água no local, a água armazenada na cisterna era
usada para os mais diversos fins, inclusive para o consumo dos soldados.
Os representantes do Poder Público têm nos dias atuais uma grande
responsabilidade com a gestão dos recursos hídricos, pois em muitos lugares a necessidade
de água é superior à quantidade de água disponível. Cabe a eles a responsabilidade de gerir
os recursos hídricos disponíveis para atender a demanda.
Muitas empresas estão desenvolvendo tecnologias para facilitar o aproveitamento
da água da chuva. Mesmo em locais onde há grande disponibilidade de água verifica-se a
expansão do aproveitamento da água da chuva, seja por fatores econômicos ou pela
conscientização ambiental.
Em muitos países são oferecidos incentivos para a construção de sistemas de
aproveitamento da água da chuva. Na Califórnia (EUA) existe financiamento para os
interessados em instalar sistemas de captação e aproveitamento de água da chuva
(JAQUES, 2005). Em Hamburgo tal incentivo é oferecido gratuitamente, com o objetivo
de conter picos de cheias, irrigação de jardins, descargas em vasos sanitários ou outros
usos que não demandem água potável.
A China construiu nos últimos anos tanques para armazenamento da água da chuva
que fornecem água potável para 15 milhões de pessoas (JAQUES, 2005).
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A água da chuva mesmo sem tratamento pode ser utilizada na lavação de pisos, nas
descargas dos vasos sanitários, lavação de carros, irrigação de hortas e jardins, nos
processos industriais, no resfriamento de peças, resfriamento de máquinas e telhados.
No Alto Vale do Itajaí algumas residências, escolas e uma empresa de grande porte
instalaram sistemas para o aproveitamento da água da chuva. Em uma residência que faz o
aproveitamento da água da chuva, a utilização é exclusiva para usos não potáveis: lavar
pisos, lavar o carro e irrigação da horta e do jardim. Nas escolas onde o sistema foi
instalado o principal objetivo é despertar nos alunos a consciência da importância da água
para a vida. Nestas escolas a água captada da chuva está sendo utilizada para lavar pisos e
irrigar a horta escolar. Na indústria que instalou o sistema de aproveitamento da água da
chuva, o objetivo principal é a redução de custos e conseguir água suficiente para os
processos industriais. Nesta indústria se toda á área de telhados disponível for utilizada
para a coleta de chuva, poderá ser captado por mês mais de 2000 mP
3P de água.
3.2 – Legislação
Em algumas cidades brasileiras já existe legislação pertinente à captação e
aproveitamento da água da chuva. Em Curitiba, Estado do Paraná, a lei nP
oP 10.785/2003, no
artigo 7P
oP determina que: “A água da chuva será captada na cobertura das edificações e
encaminhada a uma cisterna ou tanque para utilização em atividades que não necessitem o
uso de água tratada proveniente da rede pública de abastecimento tais como: a) rega de
jardins e hortas, b) lavagem de roupas, c) lavagem de veículos, d) lavagem de vidros, pisos,
etc.”. O artigo 10P
oP da referida lei estabelece que: “O não cumprimento das disposições da
presente lei implica na negativa de concessão do alvará de construção para novas
edificações”.
Em São Paulo, (Capital), a lei nP
o P13.276 de 2002 obriga a construção de
reservatórios para as águas coletadas em pisos ou coberturas nos lotes que tenham área
impermeabilizada superiores a 500 mP
2P. A água captada deverá preferencialmente ser
infiltrada no solo ou utilizada para fins não potáveis. Uma hora após a chuva a água poderá
ser direcionada para a rede pluvial.
3.3 – Qualidade da água do sistema de aproveitamento
A despeito destas iniciativas, faltam pesquisas sobre a viabilidade econômica e
sobre a qualidade da água da chuva na região. Mesmo a nível de estudos acadêmicos
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poucos trabalhos foram realizados para monitorar a qualidade da água da chuva. Na
literatura pesquisada apenas dois trabalhos foram encontrados sobre a qualidade da água da
chuva em Santa Catarina.
Conforme FIGUEIREDO (2001), a água da chuva naturalmente é ácida. O gás
carbônico presente na atmosfera, durante a chuva transforma-se em ácido carbônico, o que
torna a chuva levemente ácida (pH em torno de 5,6). Quando o pH situa-se abaixo de 5,6
considera-se a chuva ácida. A ocorrência de chuva ácida pode ser decorrência de poluição
atmosférica proveniente da queima de combustíveis fósseis (petróleo e carvão mineral) em
veículos e indústrias. Outra fonte de poluição atmosférica que pode influenciar a
ocorrência de chuva ácida são os processos de produção nas indústrias de produtos
químicos. Segundo FIGUEIREDO (2001), a chuva ácida pode ter causa natural como a
emissões de gases provenientes de vulcões ou pela queima de biomassa. Segundo o mesmo
autor, os pântanos alagados e os manguezais liberam muitos compostos ácidos para a
atmosfera.
No início da chuva a água que escorre sobre o telhado leva junto a poeira e todas as
impurezas acumuladas. A água que lava o telhado normalmente apresenta qualidade
inferior, principalmente em parâmetros como turbidez e coliformes. Alguns minutos após o
início da chuva a água já apresenta qualidade semelhante à água destilada (JAQUES,
2005).
Estudos realizados por DE MELLO LISBOA et al (1992) mostram alguns dados
sobre a qualidade da água da chuva em Florianópolis. Os autores analisaram 23 amostras
no período de maio de 1991 a janeiro de 1992. Das 23 amostras, 56,52% apresentaram pH
normais e 43,48% foram enquadradas como chuvas ácidas. JAQUES (2005) realizou
análises de água coletada diretamente da chuva sem passar pelo telhado, coletada após
passar por telhado de cerâmica, coletada após passar por telhado de cimento amianto e
coletada de cisterna após passar por telhado de zinco. Os resultados demonstraram que:
quanto ao pH: em mais de 70% das amostras coletadas sem passar pelo telhado o pH ficou
abaixo de 6, o que indica chuva ácida. Quando a água da chuva passou pelo telhado de
cimento amianto o pH ficou em 7,35. No telhado de cerâmica o pH ficou em 6,49 e quando
a água passou pelo telhado de zinco e que foi coletada na cisterna o pH ficou em 5,13.
Estes resultados indicam que nos telhados, existem substâncias que elevam o pH. Nas
análises de água coletada diretamente da chuva sem passar pelo telhado não se constatou a
presença de coliformes. De um modo geral apenas os valores de cor, turbidez, e coliformes
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fecais encontravam-se ligeiramente acima dos valores estabelecidos pela portaria do MS
518/04.
3.4 – Taxa de captação no sistema
Sobre a taxa de captação de água da chuva em telhados AZEVEDO NETO (1991)
recomenda para fins de dimensionamento considerar 50%. O GROUP RAINDROPS
(2002) recomenda para a mesma finalidade considerar a taxa de coleta de água da chuva
dos telhados como 70%. Embora a taxa de captação seja um elemento muito importante no
dimensionamento de cisternas, os valores acima mencionados foram apresentados sem
experimentos científicos. Portanto, precisa ser estudado.
3.5. Custo benefício da utilização do sistema
A análise do custo/benefício de um sistema de captação e aproveitamento da água
da chuva é muito importante para verificar a sua viabilidade econômica. YURI (2004)
projetou e avaliou a viabilidade econômica para captação e aproveitamento da água da
chuva para utilização no Centro Tecnológico da UFSC em Florianópolis – SC e, para
propriedades rurais na Região Oeste Catarinense. No caso do projeto para o Centro
Tecnológico da UFSC, a água seria utilizada em bacias sanitárias e em outros usos que não
necessitam de água potável. Para implantar este sistema o custo seria alto e a economia
com o aproveitamento da água da chuva levaria 14 anos para pagar o custo do
investimento inicial. No caso das propriedades rurais no Oeste de Santa Catarina a situação
foi diferente. A água seria usada para dessedentação de animais (aves e suínos), onde
muitas vezes durante uma estiagem a falta de água pode causar a morte de grande número
de animais. No projeto para a implantação de sistema de captação e aproveitamento de
água da chuva em uma granja de suínos o custo estimado foi de R$8.900,00 para o
aproveitamento de 2500 litros de água da chuva por dia. Utilizando-se o preço médio do
mP
3P de água tratada no Brasil em torno de R$1,26 e o aproveitamento de 2,5 mP
3P por dia, a
economia em ano seria de R$1.134,00 o que significa que em 7,8 anos pagaria o
investimento inicial. Nos outros projetos para propriedades rurais avaliados por YURI
(2004), o tempo variou de 4,6 a 7 anos para a economia com a água pagar o investimento
inicial.
No Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFSC, muitos trabalhos de
conclusão de cursos foram elaborados com este tema e todos apresentaram uma relação
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custo/benefício viável para a construção de sistemas de captação e aproveitamento da água
da chuva.
3.6. Dimensionamento de uma unidade para captação e armazenamento de água da
chuva
No dimensionamento de sistemas de captação e armazenamento de água da chuva
são utilizados três parâmetros básicos para que se possa otimizar as instalações:
Área de captação disponível
Consumo diário
Volume do reservatório
Área de captação: Mede-se a área de captação disponível, seja ela de telhados, de
terraços ou pisos. Com a área de captação disponível e a média mensal de chuvas do local
é possível estimar o volume de água á armazenar. Com base no consumo diário por pessoa
ou por atividade que consome água do reservatório estima-se o volume por dia a ser
utilizado.
Consumo diário: Estima-se o consumo diário com base em tabelas ou com base na
demanda média do local. O quadro 3.6.1 mostra o consumo de água por pessoa