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UNIVERSIDADE DA AMAZNIA UNAMA
CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CCET CURSO DE ENGENHARIA
CIVIL
PROPOSTA DE UMA CASA AUTO-SUSTENTVEL COM USO DE TECNOLOGIAS
ECO-EFICIENTES
FRANCEMILDO CONCEIO COSTA FERREIRA LEONARDO PANTOJA LOPES
JNIOR
BELM - PA 2008
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UNIVERSIDADE DA AMAZNIA UNAMA CENTRO DE CINCIAS EXATAS E
TECNOLOGIA CCET
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
PROPOSTA DE UMA CASA AUTO-SUSTENTVEL COM USO DE TECNOLOGIAS
ECO-EFICIENTES
FRANCEMILDO CONCEIO COSTA FERREIRA
LEONARDO PANTOJA LOPES JNIOR
Trabalho de Concluso de Curso submetido banca
examinadora do Curso de Graduao em Engenharia Civil
do Centro de Cincias Exatas e Tecnologia da
Universidade da Amaznia, como requisito para a
obteno do ttulo de Engenheiro Civil.
BELM - PA 2008
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FRANCEMILDO CONCEIO COSTA FERREIRA LEONARDO PANTOJA LOPES
JNIOR
PROPOSTA DE UMA CASA AUTO-SUSTENTVEL COM USO DE TECNOLOGIAS
ECO-EFICIENTES
Trabalho de Concluso de Curso submetido banca
examinadora do Curso de Graduao em Engenharia Civil
do Centro de Cincias Exatas e Tecnologia da
Universidade da Amaznia, como requisito para a
obteno do ttulo de Engenheiro Civil.
Banca Examinadora: ___________________________________________
Prof Dr. Alberto Carlos de Melo Lima (Orientador) Professor
Titular/CCET-Unama Engenheiro Civil Doutor em Hidrulica e
Saneamento Pesquisador do Ncleo de Qualidade de Vida e Meio
Ambiente ___________________________________________ Prof. Elzelis
de Aguiar Muller (Co-Orientadora) Professora Adjunta/CCET-Unama
Engenheira Civil e Sanitarista Especialista em Engenharia Ambiental
___________________________________________ Prof Dr. Benedito
Coutinho Neto Professor Titular/CCET-Unama Engenheiro Civil Doutor
em Engenharia de Transportes Pesquisador do Ncleo de Qualidade de
Vida e Meio Ambiente Julgado em: ____/____/_____
Conceito: ________________
BELM - PA 2008
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DEDICATRIA
Aos nossos amigos, famlia, e mestres pelo incentivo e
compreenso. E em especial aos nossos pais que, com tanto esforo,
dedicao e abdicaes lutaram para que ns alcanssemos os nossos
objetivos, a estes a eterna gratido de seus filhos.
-
5
AGRADECIMENTO
Universidade da Amaznia;
Ao nosso orientador professor Dr. Alberto Carlos de Melo Lima,
que nos ajudou na
elaborao deste Trabalho de Concluso de Curso, com contribuio de
seus
conhecimentos e tempo.
A nossa co-orientadora professora Elzelis de Aguiar Muller, que
se disps anlise
crtica e orientao deste trabalho;
E a todos que contriburam na elaborao deste trabalho.
-
6
Os que confiam no SENHOR sero como o monte de Sio, que no se
abala, mas permanece para sempre.
Salmo 125:1
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7
RESUMO
O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver um
projeto de uma casa auto-sustentvel que pudesse ser til a pequenas
comunidades rurais e/ou urbanas de nossa regio que no so atendidas
totalmente pelas concessionrias de energia eltrica e de
abastecimento de gua para consumo humano. Dessa forma, dentro da
tendncia mundial de desenvolvimento sustentvel, o projeto da casa
auto-sustentvel visou o aproveitamento da energia solar e das guas
de chuva como forma de manter-se independente das concessionrias.
Como a energia solar e da chuva so abundantes na regio norte e
disponveis o ano inteiro, o projeto apresenta em suas instalaes de
gua fria o uso de gua de poo e da chuva e o uso sol como forma de
gerao de energia. No caso do abastecimento da gua de poo, foi
apresentado um sistema de bombeamento ligado a painis solares que
captam a energia do sol e a convertem em energia eltrica. Para o
aproveitamento da gua de chuva, que tem altos ndices pluviomtricos
na regio norte, um sistema de coleta foi desenvolvido para
armazenar gua de chuva em um reservatrio e abastecer a caixa de
descarga do vaso sanitrio. Uma anlise de custos compara o
fornecimento de energia convencional (concessionrias de energia
eltrica) para o funcionamento de uma instalao de recalque
convencional com a que usa a energia solar, mostrando que a
economia bastante significativa ao longo de 20 anos, que o tempo de
vida til dos painis solares. PALAVRAS-CHAVE: Casa auto-sustentvel;
Eficincia energtica, Energia solar, gua de chuva.
i
-
8
ABSTRACT The present work had as main goal to develop a project
of an auto-sustainable house that could be useful the small rural
communities and/or urban of our region that are not attended
totally by the electric power carriers and of water supply to
consume human. Thus, inside the world tendency of sustainable
development, the project of the auto-sustainable house aimed the
utilization of the solar energy and of the rainy waters as form of
keeping itself independent of carriers. Like the solar energy and
of the rain are abundant in the Northern region and available the
whole year, the project introduces in their facilities of cold
water the well water use and of the rain. In the case of the supply
of the well water, it was introduced a pump system linked for solar
panels that captivate the energy of the sun and convert her in
electric power. For the utilization of the rainy water, which has
high indices rain in the Northern region, a collection system was
developed to store rainy water in a reservoir and to supply the box
of discharge of the sanitary vase. A costs analysis compares the
supply of conventional energy (electric power carriers) for the
operation of an installation of emphasizes conventional with to
what uses the solar energy, showing that the economy is very
significant along 20 years, which is time of useful life for solar
panels. KEY-WORDS: Support House; Energetic Efficiency; Sun Energy,
Water Rain.
ii
-
9
LISTA DE FIGURAS FIGURA 3.1: Maquete do
Projeto.................................................................................
FIGURA 3.2: Sistema de Coleta e Tratamento da gua de
Chuva.............................. FIGURA 3.3: Tipos de Turbinas
Elicas de Eixo Horizontal.........................................
FIGURA 3.4: Tipos de Turbinas Elicas do Eixo
Vertical............................................. FIGURA 3.5:
Detalhe de um
Aerogerador....................................................................
FIGURA 3.6: Esquema de um Sistema Elico de
Energia............................................ FIGURA 3.7:
Sistema Trmico de Gerao de Energia Eltrica
(Califrnia-EUA)..............................................................................................................................
FIGURA 3.8: Mapa Solarimtrico do Brasil Apresentando as Mdias
Dirias de Insolao no
Brasil........................................................................................................
FIGURA 3.9: Parmetros Utilizados na Determinao da Radiao no
Plano do
Coletor...........................................................................................................................
FIGURA 3.10: Esquema de um Sistema
Fotovoltaico..................................................
FIGURA 3.11: Sistema Fotovoltaico de Bombeamento de gua para
Irrigao (Capim Grosso -
BA).....................................................................................................
FIGURA 3.12: Sistema de Bombeamento Fotovoltaico Santa Cruz I
(Mirante do Paranapanema -
SP).....................................................................................................
FIGURA 3.13: Esquema de Funcionamento de Sistema de
Aproveitamento de gua de
Chuva.......................................................................................................................
FIGURA 3.14: Esquema Geral de Caixa ou Reservatrio com Utilizao
de Crivo para Filtrar a gua e Sistema Manual de Retirada da
Mesma.....................................
FIGURA 3.15: Esquema Geral da Caixa ou Reservatrio para gua de
Chuva com Escada de Acesso para
Limpeza..................................................................................
FIGURA 3.16: reas de Captao de gua de
Chuva................................................. FIGURA 3.17:
Desenho Esquemtico do Sistema de Coleta de gua de
Chuva............................................................................................................................
FIGURA 3.18: Sistema de Coleta de gua de Chuva: I Calha de
Conduo, II Calha de Conduo
Vertical....................................................................................................
FIGURA 3.19: Sistema de Desvio dos Primeiros Estantes de
Chuva.......................... FIGURA 3.20 Filtro Vortex
(WFF).................................................................................
FIGURA 3.21: Filtros de
Descida..................................................................................
FIGURA 3.22: Montagem do Filtro de
Descida............................................................
19 20 24 25 25 26
29
30
31 33
36
37
41
42
43 57
59
59 60 61 62 62
iii
-
10
FIGURA 3.23: 3P Filtro
Volumtrico.............................................................................
FIGURA 3.24: 3P Sifo Ladro - Dado
Tcnicos.........................................................
FIGURA 3.25: 3P Quebra
Presso...............................................................................
FIGURA 3.26: 3P Quebra
Presso...............................................................................
FIGURA 3.27: 3P Sifo Ladro
(Montagem)................................................................
FIGURA 3.28: Representao Esquemtica da Instalao Piloto de
Tratamento de gua de
Chuva..............................................................................................................
FIGURA 3.29: Volume de gua em Circulao na
Terra............................................. FIGURA 3.30:
Tipos de Aqferos Quanto
Porosidade.............................................. FIGURA
4.1: Localizao Geogrfica do municpio em relao ao Estado do
Par...............................................................................................................................
FIGURA 4.2: Limites Municpio de
Benevides..............................................................
FIGURA 4.3: Placa Solar KC 85
T................................................................................
FIGURA 4.4: Instalao de Recalque que usa bomba
injetora.................................... FIGURA 5.1: Planta
baixa da casa
auto-sustentvel....................................................
FIGURA 5.2: Detalhes da instalao de gua fria mostrando as
modificaes necessrias para instalao dos
reservatrios..............................................................
FIGURA 5.3: Esquematizao da instalao da bomba submersa e dos
painis
solares...........................................................................................................................
GRFICO 4.1: Precipitao de 1989 a
1999................................................................
GRFICO 4.2: Umidade Relativa do Ar de 1989 a
1999................... .......................... GRFICO 4.3: Mdia
de Insolao de 1989 a
1999................................................... GRFICO 5.1:
Comparao de Custo de Instalao de Bombas Convencional x Fotovoltaico
para um ano
............................................................................................
GRFICO 5.2: Comparao de Custo de Energia da Bomba Convencional x
Fotovoltaico em um
ano............................................................................................
64 65 65 66 66
68 79 71
74 75 81 82 84
85
86 77 78 79
95
96
iv
-
11
LISTA DE TABELAS
TABELA 3.1: Refere-se s Usinas Elicas em Operao no
Brasil............................ TABELA 3.2: Vantagens e
desvantagens do uso da Energia Elica..........................
TABELA 3.3: Calculo de
Energia................................................................................
TABELA 3.4: Modelos de Mdulos Solares - Latitudes Aproximadas das
Capitais Brasileiras e Inclinaes Sugeridas para Coletores Solares
Planos
ENSOL..........................................................................................................................
TABELA 3.5: Modelos de Placas
Fotovoltaicas...........................................................
TABELA 3.6: Produo Hdrica no Mundo por
Regio................................................ TABELA 3.7:
Produo Hdrica entre os pases da Amrica do
Sul............................ TABELA 3.8: Valores Mdios dos
Parmetros da Chuva, Coletados nos Diversos Tipos de
Coberturas.......................................................................................................
TABELA 3.9: Padres de Potabilidade, Estabelecidos pela Portaria
n. 518/2004, do Ministrio da
Sade.................................................................................................
TABELA 3.10: Padres de Potabilidade da
gua....................................................... TABELA
3.11: Estimativa do Consumo de
gua........................................................ TABELA
3.12: Valores Usuais de
C............................................................................
TABELA 4.1: Dados da mdia mensal de
Precipitao.............................................. TABELA
4.2: Tabela com a mdia mensal da Umidade Relativa do Ar
..................... TABELA 4.3: Tabela da mdia mensal da
Insolao.................................................. TABELA
4.4: Tabela com as especificaes das placas
solares................................ TABELA 5.1: Descrio da
Edificao.........................................................................
TABELA 5.2: Descrio de
Consumo..........................................................................
TABELA 5.3: Descrio do Custo do sistema
convencional........................................ TABELA 5.4:
Descrio do Custo do sistema
fotovoltaico...........................................
23 27 27
32 35 38 39
44
45 47 55 56 76 77 79 81 87 88 92 94
v
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12
SUMRIO
RESUMO.......................................................................................................................
ABSTRACT...................................................................................................................
LISTA DE
FIGURAS.....................................................................................................
LISTA DE
TABELAS....................................................................................................
1
INTRODUO...........................................................................................................
2
OBJETIVOS...............................................................................................................
2.1 OBJETIVO
GERAL.................................................................................................
2.2 OBJETIVOS
ESPECFICOS...................................................................................
3 REVISO
BIBLIOGRFICA......................................................................................
3.1 CASA
AUTO-SUSTENTVEL................................................................................
3.2 EFICINCIA
ENERGTICA....................................................................................
3.3 ENERGIA
ELICA..................................................................................................
3.3.1 Energia Elica no
Mundo.....................................................................................
3.3.2 Energia Elica no
Brasil.......................................................................................
3.3.3 Converso da Energia
Elica...............................................................................
3.3.4 Tipos de Turbinas
Elicas....................................................................................
3.4 ENERGIA
SOLAR...................................................................................................
3.4.1 Radiao
Solar.....................................................................................................
3.4.2 ngulo de Incidncia dos Recursos Solares de Inclinao de um
Dispositivo
Solar..............................................................................................................................
3.4.3 Componentes do Sistema
Fotovoltaico................................................................
3.4.4 Dimensionamento de Sistemas de Gerao Fotovoltaicos e de
Bancos de
Baterias.........................................................................................................................
3.4.5 Modelos de
Painis..............................................................................................
3.5 APROVEITAMENTO DA GUA DE
CHUVA..........................................................
3.5.1 Disponibilidade de Recursos Hdricos em Nvel
Mundial..................................... 3.5.2 Recursos Hdricos
no
Brasil.................................................................................
3.5.3 Aproveitamento de gua
Pluvial..........................................................................
3.5.4
Captao..............................................................................................................
3.5.5 Anlise Fsico-Qumicas e
Bacteriolgicas..........................................................
3.5.6 Anlise Fsica da gua da
Chuva........................................................................
i
ii
iii
iv
15 17 17 17 18 18 20 22 22 23 24 24 27 28
30 32
33 34 37 37 39 40 42 46 48
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13
3.5.7 Caractersticas
Qumicas......................................................................................
3.5.8 Anlise Bacteriolgica da gua da
Chuva............................................................
3.5.9 Estimativa de
consumo..........................................................................................
3.5.10 Coeficiente de
Runoff.........................................................................................
3.5.11 Precipitao
Pluviometrica..................................................................................
3.5.12 rea de
Captao...............................................................................................
3.5.13 Tecnologias de
Aproveitamento..........................................................................
3.5.14 Filtros Vortex
(WFF)............................................................................................
3.5.15 Filtros de
Descida................................................................................................
3.5.16 Filtro
Volumtrico.................................................................................................
3.5.17 3P Sifo
Ladra....................................................................................................
3.5.18 Tratamento de gua de
Chuva..........................................................................
3.6 GUA
SUBTERRNEA..........................................................................................
3.6.1 Qualidade das guas
Subterrneas......................................................................
3.6.2
Aqferos...............................................................................................................
3.6.3 Mananciais
Subterrneos......................................................................................
3.6.4 Vantagens da Utilizao das guas
Subterrneas...............................................
4 PROCEDIMENTOS
METODOLGICOS..................................................................
4.1
Localizao.............................................................................................................
4.2 Dados
Climatolgicos..............................................................................................
4.3 O Projeto da casa
auto-sustentvel.........................................................................
4.3.1 Painis
Solares.....................................................................................................
4.4DIMENSIONAMENTO DA INSTALAO DE GUA
FRIA...............................................................................................................................
5
RESULTADOS..........................................................................................................
5.1 PLANTA BAIXA DA CASA
AUTO-SUSTENTVEL...............................................
5.2 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE CAPTAO DE GUA DE
CHUVA.........................................................................................................................
5.3 DIMENSIONAMENTO DE BOMBA
INJETORA.....................................................
5.4 CALCULO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA BOMBEAMENTO DE GUA
DE
POO.....................................................................................................................
5.5 CONSUMO DE ENERGIA DO SISTEMA CONVENCIONAL X
FOTOVOLTAICO..........................................................................................................
5.6 COMPARAO DE
CUSTO...................................................................................
50 53 54 55 56 57 58 60 61 63 64 66 68 69 70 71 72 73 73 75 80
80
82 83 83
87 89
90
93 95
-
14
5.7 COMPARAO DE CUSTO DE IMPLANTAO DO SISTEMA CONVENCIONAL E
FOTOVOLTAICO X
TEMPO........................................................ 6
CONCLUSO..............................................................................................................REFERNCIAS
BIBLIOGRFICAS..............................................................................
ANEXOS.........................................................................................................................
96 98
100
-
15
________________________________________CAPTULO 1
1 INTRODUO
Atualmente um assunto que vem se destacando em diversas reas
o
Desenvolvimento Sustentvel que de um modo geral visa utilizar os
recursos
naturais de forma racional sem agredir o meio ambiente e
principalmente preservar o
futuro das geraes.
A regio amaznica rica em recursos naturais tornou-se facilmente
alvo
da cobia alheia. Preservar este patrimnio uma questo de
sobrevivncia, j que
os recursos naturais do planeta esto se esgotando. A humanidade
tem utilizado
diversas fontes de energia, que poluem o meio ambiente,
particularmente, a que
utiliza a queima de combustveis fsseis, carvo, eletricidade,
etc. Esta ltima
merece destaque, pois a mais empregada, quer seja nos sistemas
mais simples
(lmpadas, motores eltricos) como os mais complexos
(computadores, geladeiras,
automveis, fbricas, etc.).
Atualmente, existem programas voltados a racionalizar o uso
desta fonte
de energia principalmente, junto s comunidades e rgos pblicos,
de forma
eficiente, combatendo o desperdcio e preservando o meio
ambiente, da surge o
conceito de eficincia energtica.
Mas, a eficincia energtica, no est restrita somente, a reduo
do
consumo de energia eltrica, por meio de sua utilizao mais
racional, mas, tambm,
nos servios pblicos de abastecimento de gua e tratamento de
esgoto e na
aplicao de processos e equipamentos de maior rendimento
energtico para
reduzir o consumo e aumentar a produtividade. Tambm se faz
presente, na
preservao do meio ambiente, buscando novas tecnologias, voltadas
ao uso
inteligente e eficiente.
Frente a essa nova tendncia, buscou-se neste trabalho,
contribuir na
preservao dos recursos naturais, apresentando um modelo de
habitao que
viesse a empregar o conceito de eficincia energtica. A idia
inicial seria de
apresentar um projeto de uma casa auto-sustentvel, que seria
capaz de se auto-
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16
sustentar, ou no mximo de conseguir resolver todas as suas
necessidades
econmicas e scio-culturais. A reciclagem de materiais de
construo civil uma
das opes mais significativas na construo, pois, a construo
emprega diversos
materiais na construo que favorece de certa forma a degradao do
meio
ambiente, assim, desenvolver projetos que empreguem materiais
reciclados na
construo de casas trar benefcios a mdio ou longo prazo.
Como alternativa de fornecimento de energia eltrica e gua casa
auto-
sustentvel, tem-se como melhores opes o aproveitamento da
energia solar e as
guas de chuva.
Desta forma, este trabalho apresenta uma proposta de uma casa
auto-
sustentvel que aproveite a energia solar como fonte de energia
eltrica e a gua de
chuva no consumo no-potvel.
-
17
_______________________________CAPTULO 2
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Esse trabalho teve como alvo principal a elaborao de uma casa
auto-
sustentvel que fosse til s pequenas comunidades que vivem em
reas rurais ou
urbanas, adaptando em suas instalaes de gua fria tcnicas de
aproveitamento de
gua de chuva e da energia solar, visando torn-la independente de
concessionrias
de abastecimento de gua para consumo.
2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
1) Levantamento bibliogrfico sobre casas auto-sustentveis,
energia
solar, e de aproveitamento da gua de chuva;
2) Elaborao de um projeto arquitetnico de uma casa
auto-sustentvel;
3) Dimensionar as instalaes de gua fria aproveitando a gua de
chuva;
4) Dimensionar sistema de bombeamento que usa a energia solar
como fonte de energia;
5) Comparao entre os custos envolvidos no caso de bombeamento
por energia eltrica (centrfuga) e por bombas movidas a energia
solar.
-
18
_______________________________CAPTULO 3
3 REVISO BIBLIOGRFICA
3.1 CASA AUTO-SUSTENTVEL
Um dos conceitos mais abordados atualmente que visam uma
arquitetura
ecolgica o da casa auto-sustentvel que tem como objetivo
construir uma casa
utilizando estratgias que levem sustentabilidade para que ela
fique como
referncia e modelo para usurios em potencial (Sattler, 2008).
Segundo o autor, no
Brasil, existe um modelo igual para todo o pas, como se fosse
padro, afirmou que
isso pode ser diferente, pois temos condies climticas muito
diferentes em todo o
territrio.
Segundo Ribeiro (2008) um projeto de uma casa auto-sustentvel
foi
desenvolvido por alunos de uma escola. A casa toda feita com
materiais
reciclveis e madeiras reflorestadas. As janelas foram projetadas
para aproveitar ao
mximo a luz natural, fazendo com que dessa forma, a luz eltrica
seja usada o
mnimo possvel. As luminrias da casa so espelhadas aumentando
assim o efeito
de iluminao sem que sejam necessrias mais luzes acesas durante a
noite. Um
outro projeto de casa auto-sustentvel ser desenvolvida em Porto
Alegre, segundo
Sattler (2008). A casa, segundo o autor, a primeira fase desse
projeto e, por isso
funciona como piloto. Ela ser construda no municpio de Alvorada,
na regio
metropolitana de Porto Alegre, e ficar pronta dentro de quatro
meses a partir de seu
nicio. A rea, doada pela prefeitura de Alvorada, fica junto ao
horto local e servir
como uma unidade j batizada pelos pesquisadores de Centro
Experimental de
Tecnologias Habitacionais Sustentveis.
Viggiano (2008) desenvolveu um projeto de uma casa
auto-sustentvel a
partir da holstica de auto-suficincia de energia (figura 3.1). O
autor buscou em
seu projeto a urgente necessidade de solues para alguns
problemas emergentes,
como a carncia de abastecimento de gua das regies urbanas, o
dficit de
gerao de energia, alm das constantes crises de abastecimento e o
impacto
ambiental dos sistemas de esgoto.
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19
A casa possui arquitetura bioclimtica para dar conforto
ambientais aos
mais diversos rigores do clima, alm da utilizao de materiais de
construo
adequados, inclusive estudo da ventilao e da insolao, do impacto
ambiental, da
vegetao e de aspectos culturais. Quanto eficincia energtica,
visando
reduo de energia eltrica o autor optou pela utilizao de gerao de
energia
elica iluminao natural e o aquecimento solar da gua do chuveiro.
Viggiano
(2008) optou pela captao das guas de chuva (figura 3.2) por meio
do telhado e
calhas que direcionaram as guas at reservatrios com capacidade
de 7.500 litros
e dois de 2.000 litros que davam autonomia de gua por at 25
dias.
FIGURA 3.1: Maquete do Projeto, em madeira. FONTE: Viggiano
(2008)
Sistema de ventilao e iluminao
Gerao de energia elica
Captao de gua da chuva
Paredes com madeiras reflorestadas.
-
20
As guas de chuva eram com fins no-potveis devido ao pH elevado
e
contaminao por fezes de roedores, aves e sujeiras nos telhados
tendo que excluir
a primeira guas. O projeto teve a participao de diversas
empresas que
consideraram o projeto como uma soluo para alguns problemas
emergentes.
3.2 EFICINCIA ENERGTICA
Os recursos naturais no planeta esto escasseando e uma das
metas
atuais de preservao dos recursos naturais a utilizao racional
destes recursos.
Da surgiu o conceito de eficincia energtica que tem como meta
usar menos
energia para fornecer a mesma quantidade de valor energtico. A
principal fonte de
energia utilizada pelo homem a energia eltrica. Por conta disto,
a industria tem
desenvolvido equipamentos, motores eltricos, lmpadas
eficientes
Para se ter uma idia uma lmpada incandescentes comum tem uma
eficincia de 8% (ou seja, 8% da energia eltrica usada
transformada em luz e o
restante aquece o meio ambiente), enquanto que, a eficincia de
uma lmpada
fluorescentes compacta, que produz a mesma iluminao, da ordem de
32% INEE
(2008).
A utilizao abusiva das fontes de energia de origem de
combustveis
fsseis, como o petrleo (que representa 37% do consumo), o carvo
(27%), o gs
natural e o urnio, contribuem grandemente para a libertao de
dixido de carbono
FIGURA 3.2: Sistema de Coleta e Tratamento da gua de Chuva
FONTE: Viggiano (2008)
-
21
para a atmosfera trazendo conseqncias desastrosas para o nosso
planeta, como
as chuvas cidas, o aquecimento global e a reduo da camada de
oznio Wikipdia
(2008).
De acordo com a Agncia Internacional de Energia, se forem
construdos
edifcios energeticamente eficientes, processos industriais e de
transporte podem
reduzir as necessidades energticas do mundo em 2050 por um tero,
e ser
essencial no controle das emisses globais de gases com efeito de
estufa.
Inclusive adotar medidas nos servios de abastecimento de gua
e
tratamento de esgoto, que na aplicao de processos e equipamentos
de maior
rendimento energtico que possam refletir na reduo de consumo e
aumentar a
produtividade (CPFL, 2008).
A utilizao das energias renovveis como fonte de energia para
consumo das necessidades energticas, tem grandes potencialidades
no meio rural,
mas, pode ser empregada no meio urbano, com uso de tecnologias
apropriadas
como climatizao, aquecimento de guas de piscinas uma das formas
mais
eficientes de reduzir o consumo de energias de combustveis
fsseis.
Fedrizzi (1997) afirmou que a reduo de energia eltrica com o uso
de
painis solares uma opo vantajosa, com reduo de at 60% no consumo
de
energia para aquecimento de guas sanitrias.
As principais fontes de energias renovveis so a energia solar, a
elica
(ventos), a hidrulica (correntes de rios), biomassa
(biodigestores) e a geotrmica
(calor da Terra).
Os programas de eficincia energtica no pode deixar de levar
em
considerao as energias renovveis. As duas esto intimamente
ligadas quando a
questo sustentabilidade.
-
22
3.3 ENERGIA ELICA
3.3.1 A Energia Elica no Mundo
No mundo, a energia elica vem apresentando um grande avano
tecnolgico. Esse avano por conta de questes ambientais,
incentivadas pelo
atendimento s metas do protocolo de Kyoto, EWEA apud Kleber
Freire, 2006.
Durante a ltima dcada a capacidade instalada no mundo aumentou
rapidamente
de 2,5 GW em 1991, para 58,4 GW no final de 2005.
O continente europeu lidera em capacidade instalada, favorecidos
pelas
boas condies de vento adequado em alguns pases, seguido pelo
continente
americano, com os parques elicos instalados nos EUA,
principalmente na Califrnia
SLOOTWEG; KLING, 2003.
Freire (2006) atenta que em pases densamente povoados, prximos
a
mares de guas rasas, observa-se a construo de vrios parques
elicos offshore
como o caso de muitos pases no noroeste da Europa.
Como toda tecnologia tem suas vantagens e desvantagens a
energia
elica no diferente, as principais vantagens e desvantagens esto
expressas na
tabela 3.2. Segundo Freire (2006), na Europa, atualmente, a
Alemanha com uma
potncia instalada de 16,65 GW o primeiro pas do mundo na
utilizao da energia
elica.
Segundo EWEA apud Kleber Freire (2006) a Alemanha tem como
meta
ampliar a participao da energia elica para 25% da sua
necessidade de energia
eltrica at o ano de 2010.
A Espanha aparece como segundo pas do mundo com maior
capacidade
instalada, totalizando 8,27 GW de gerao elica, em terceiro vem
os Estados
Unidos com uma potncia instalada de 6,74 GW. Em quarto lugar
encontra-se a
Dinamarca com uma potncia instalada de 3,08 GW.
-
23
3.3.2 A Energia Elica no Brasil
Segundo Freire (2006). Atualmente no Brasil, existem 10
empreendimentos de gerao elica em operao, num total de 28,55MW
de
potncia instalada. Entretanto, j foram outorgados, pela ANEEL,
128 novos
empreendimentos, totalizando 5642,34 MW de capacidade, a serem
instalados em
diversos estados, aguardando o incio da construo.
TABELA 3.1: Refere-se s Usinas Elicas em Operao no Brasil
USINA ELICA DE: POTNCIA (KW) LOCALIZAO PROPRIETRIO
Fernando de Noronha - PE 225 PE CBEE/FADE/UFPE
Prainha 10.000 Aquirraz - CE Wobben Wind Power
Taba 5.000 So Gonalo do
Amarante - CE Wobben Wind Power
Morro do Carmelinho 1.000 Gouveia - MG CEMIG
Palmas 2.500 Palmas - PR Centrais Elica do
Paran
Mucuripe 2.400 Fortaleza - CE Wobben Wind Power
Bom Jardim 600 Bom Jardim da
Serra - SC Parque Elico do Santa
Catarina
Olinda 225 Olinda - PE CBEE/FADE/UFPE
Horizonte 4.800 gua Doce - SC Central Nacional de
Energia Elica
FONTE: ANEEL Banco de Informao de Gerao (BIG)
A quantidade de energia disponvel no vento varia de acordo com
as
estaes e as horas do dia. A topografia e a rugosidade do solo
tambm so de
suma importncia na distribuio de freqncia de ocorrncia de
velocidade do
vento em um local. Alm disso, a quantidade de energia elica
extravel numa regio
depende das caractersticas de desempenho, altura de operao e
espaamento
horizontal dos sistemas de converso de energia elica
instalados.
-
24
3.3.3 Converso de Energia Elica
Segundo Vitruvius (2008), um aero-gerador consiste num gerador
eltrico
movido por uma hlice, que por sua vez movida pela fora do vento.
A hlice pode
ser vista como um motor a vento, cujo nico combustvel o vento.
Segundo o
autor, quantidade de eletricidade que pode ser gerada pelo vento
depende de quatro
fatores: da quantidade de vento que passa pela hlice, do dimetro
da hlice, a
dimenso do gerador e o rendimento de todo o sistema.
O gerador ligado por um conjunto acionador a um rotor constitudo
de
um cubo, e duas ou trs ps. O vento aciona o rotor que faz girar
o gerador at
produzir eletricidade.
3.3.4 Tipos de Turbinas Elicas
As turbinas podem ser de dois tipos: Turbinas elicas com eixo
horizontal
e Turbinas elicas com eixo vertical.
Turbinas elicas de eixo horizontal: podem ser de uma, duas, trs,
quatro
ps ou multips. A de uma p requer um contrapeso para eliminar a
vibrao. As de
duas ps so mais usadas por serem fortes, simples e mais baratas
do que as de
trs ps. As de trs ps, no entanto, distribuem as tenses melhor
quando a
mquina gira durante as mudanas de direo do vento. As multips no
so muito
usadas, pois so menos eficientes.
FIGURA 3.3: Tipos de Turbinas Elicas de Eixo Horizontal.
FONTE: VITRUVIUS, 2008.
-
25
Turbinas elicas do eixo vertical: no so muito usadas, pois o
aproveitamento do vento menor. As mais comuns so trs:
SAVONIUS,
DARRIEUS E MOLINETE.
FIGURA 3.4: Tipos de Turbinas Elicas do Eixo Vertical.
FONTE: VITRUVIUS, 2008.
FIGURA 3.5: Detalhe de um Aerogerador.
FONTE: VITRUVIUS, 2008.
-
26
FIGURA 3.6: Esquema de um Sistema Elico de Energia. FONTE:
CRESESB, 2008.
Segundo VITRUVIUS (2008), a potncia mxima das turbinas no
ultrapassa 59,3% de eficincia. Este valor tambm chamado de
limite de BETZ e
j foi provado cientificamente.
Exemplo de alguns aero-geradores construdos:
1890-1910 Dinamarca / 23m de dimetro / 3 ps / 200kw
1931 Rssia / 30m de dimetro / 3 ps / 100kw
1941 Estados Unidos / 54m de dimetro /2 ps / 1.250kw
1959 Alemanha / 34m de dimetro / 2 ps / 100kw
1978 Estados Unidos (NASA) / 50m de dimetro / 2 ps / 200kw
1979 Boeng USA /100m
1980 Growian (Alemanha) / 100m de dimetro / 3mv
-
27
TABELA 3.2: Vantagens e desvantagens do uso da Energia Elica
VANTAGENS DESVANTAGENS
uma fonte de energia segura e renovvel; Impacto visual: sua
instalao gera uma grande modificao da paisagem;
No polui;
Impacto sobre as aves do local: principalmente pelo choque delas
nas ps, efeitos desconhecidos sobre a modificao de seus
comportamentos habituais de migrao;
Suas instalaes so mveis, e quando retirada, pode-se refazer toda
a rea utilizada;
Impacto sonoro: o som do vento batendo nas ps produz um rudo
constante (43dB(A)). As casas do local devero estar pelo menos, a
200m de distncia.
Tempo rpido de construo (menos de 6 meses);
Recurso autnomo e econmico;
Cria-se mais emprego.
FONTE: VITRUVIOS, 2008.
3.4 ENERGIA SOLAR
O Sol a nossa principal fonte de energia e pelo fato de ser
334.000
vezes maior do que a Terra e tambm pela energia radiante se
dispersar medida
que se afasta da fonte radiante, a Terra acaba por receber
somente dois
milionsimos de toda a energia emitida por esta estrela. Essa
energia radiante
apresenta aproximadamente 173x1015 W, onde utilizamos o raio da
circunferncia
da Terra e calculamos com a constante solar at que encontramos a
energia
recebida na Terra. Que pode ser calculada da seguinte forma
(tabela 3.3):
TABELA 3.3: Calculo de Energia
rea projetada da Terra = 2xrp =(6.3x106)2 x 3,14 = 124x1012 m2;
Constante Solar = 1395 W/m2; Energia recebida = 124x1012 x 1395 =
173x1015 W
FONTE: MODIFICADO DE ARAJO - 2004
-
28
Essa quantidade de energia solar nos permite aproveit-la
basicamente
de dois modos: a produo de energia eltrica e de energia
trmica.
A energia eltrica pode ser obtida atravs de painis fotovoltaicos
que so
um conjunto de clulas fotoeltricas juntas, onde cristais de
silcio estimulados pelos
ftons da luz solar geram energia eltrica Ider (2008). No caso da
energia trmica a
energia solar aquece determinadas superfcies, e pode ser usada
para aquecer gua
ou alimentos em cmaras escuras como em fornos solares.
Segundo Arajo (2004), descreve em seu trabalho sobre
aproveitamento
da energia solar que existem trs tecnologias diferentes
empregadas para capturar a
energia solar que so assim distribudas:
Solar trmica: usando energia solar para aquecer lquidos;
O efeito fotovoltaico: a eletricidade gerada pela luz solar;
Solar passiva: o aquecimento de ambientes pelo design
consciente
de suas construes.
O autor comentou que usar construes para coletar o calor do sol
era
uma tcnica aplicada desde o tempo da Grcia antiga. Outras formas
de arquitetura
que visavam o aproveitamento da energia solar tambm foram
desenvolvidas pela
arquitetura muulmana, que usaram os minaretes de mesquitas como
chamins
solares. Atualmente, segundo Arajo (2004) a tecnologia de
energia solar passiva
a que est sendo mais comercialmente desenvolvida, entre todas as
tecnologias
solares, e compete muito bem em condies de custo com as fontes
de energia
convencionais.
3.4.1 Radiao Solar
O Brasil por estar prximo da linha do equador no se observa
grandes
variaes na durao solar do dia. Entretanto, devido aos grandes
centros
produtores estarem distantes da linha do equador com o caso de
Porto Alegre,
capital brasileira mais meridional (cerca de 30 S), a durao
solar do dia varia de 10
-
29
horas e 13 minutos a 13 horas e 47 minutos, aproximadamente,
entre 21 de junho e
22 de dezembro, respectivamente (ANEEL, 2008).
Segundo o autor, para maximizar o aproveitamento da radiao
solar,
deve ser ajustado posio do coletor ou painel solar de acordo com
a latitude local
e o perodo do ano em que se requer mais energia. No Hemisfrio
Sul, por exemplo,
um sistema de captao solar fixo deve ser orientado para o Norte,
com ngulo de
inclinao similar ao da latitude local.
A mdia diria de insolao solar no Brasil pode ser observada no
Mapa
Solarimtrico (figura 3.7) do Brasil (Atlas Solarimtrico do
Brasil, 2000).
FIGURA 3.7: Sistema Trmico de Gerao de Energia Eltrica
(Califrnia-EUA); FONTE: National Renewable Energy Laboratory (EUA)
Apud Aneel (2008).
-
30
Apesar de obter isenes de impostos como IPI e ICM, o mercado
de
coletores solares no pas, hoje em 500 mil m, ainda pequeno se
comparado ao de
pases como Estados Unidos e Canad e, ainda, muito distante de
Israel, onde o
uso da energia solar obrigatrio e faz parte do projeto de
construo das casas.
Especialistas no setor apontam o Brasil como privilegiado, com
uma
mdia anual de 280 dias de sol, possibilitando um retorno de
investimento garantido
e rpido quanto maior for necessidade do uso desta fonte
energtica FEDRIZZI
(2007).
3.4.2 ngulo de Incidncia dos Recursos Solares de Inclinao de um
Dispositivo Solar
Segundo FEDRIZZI (2007), a energia solar captada por uma
superfcie
varia em funo de inmeros parmetros como a orientao da superfcie
em
FIGURA 3.8: Mapa Solarimtrico do Brasil apresentando as Mdias
Dirias de Insolao no Brasil. FONTE: Atlas Solarimtrico do Brasil
(2000).
-
31
relao ao sol, hora do dia, o dia do ano, a latitude e as condies
atmosfricas.
Para uma maior captao da irradiao solar, os coletores devem ter
certa
orientao em relao ao azimute g do local e certa inclinao , em
relao
horizontal. Esta inclinao em geral se reduz proporcionalmente
latitude do local
de tal forma que para pequenas latitudes a melhor inclinao pode
ser at mesmo
de 0 (zero) graus.
g - ngulo entre a projeo da normal superfcie do coletor no
plano
horizontal e o meridiano local, sendo 0o para o sul, 180o para o
norte e leste positivo,
oeste negativo. (-180 g 180).
- ngulo entre a superfcie em questo (neste caso o coletor) e a
horizontal.
Graus - Mesmo que a inclinao ideal seja de 0 graus, aconselhvel
na prtica uma inclinao mnima de 5 graus para evitar acmulo de
material slido na
superfcie do coletor.
FIGURA 3.9: Parmetros Utilizados na Determinao da Radiao no
Plano do Coletor.
FONTE: FEDRIZZI (2007).
-
32
Na tabela 3.4 abaixo, temos as latitudes e os ngulos de inclinao
no
plano dos painis solares, das capitais brasileiras facilitando o
calculo.
TABELA 3.4: Modelos de Mdulos Solares - Latitudes Aproximadas
das Capitais Brasileiras e Inclinaes Sugeridas para Coletores
Solares Planos ENSOL.
FONTE: ENSOL. Energia Solar (2007)
3.4.3 Componentes do Sistema Fotovoltaico
O sistema fotovoltaico apresenta dois tipos de correntes
conhecidos como
corrente continua que tem capacidade de potencia de 12V que
utiliza painis ou
mdulos de clulas fotovoltaicas, suportes para os painis,
controlador de cargas de
baterias e banco de baterias, j na corrente alternada para
potencias de 110/220V
que utiliza alm dos elementos anteriores da corrente continua
tambm utilizado
entre as baterias e o consumidor um inversor de corrente com
potncia adequada.
Este inversor converte a corrente continua (DC) das baterias em
corrente alternada
(AC). A maioria dos eletrodomsticos utiliza a corrente
alternada.
Cidade Latitude Inclinao Cidade Latitude Inclinao Aracaju/SE
1055' S 21 Manaus/AM 0308' S 13 Belm/PA 0128' S 11 Natal/RN 0545' S
16
Belo Horizonte/MG 19 28' S 30 Palmas/TO 0810' S 20
Boa Vista/RR 0249' N 13 Porto Alegre/RS 3002' S 40
Braslia/DF 15 47' S 26 Porto Velho/RO 0845' S 19
Campo Grande MS 2134' S 32 Recife/PE 0810' S 18 Cuiab/MT 15 35'
S 26 Rio Branco/AC 0958' S 20
Curitiba/PR 2525' S 35 Rio de Janeiro/RJ 2254' S 33
Florianpolis/SC 2735' S 38 Salvador/BA 1255' S 23
Joo Pessoa/PB 0706' S 17 Teresina/PI 0505' S 15 Macap/AP 00 02'
N 10 N ou S Vitria/ES 2018' S 30 Macei/AL 09 40' S 20
-
33
3.4.4 Dimensionamento de Sistemas de Gerao Fotovoltaicos e de
Bancos de Baterias
FEDRIZZI (2008) afirmou que para obter o clculo do nmero de
mdulos
necessrios deve-se conhecer os nveis de radiao solar tpicos da
regio,
capacidade de produo dos mdulos variarem com a radiao.
Segundo o autor devemos seguir os seguintes passos, para obter
a
quantidade de mdulos necessria:
1) Calcular o Consumo Total da Instalao em Ah (Amper hora).
2) Determinar em que local se realizar a instalao;
3) Com base nos valores da tabela de radiao identificar qual das
cidades mais se aproxima do local de sua instalao. Identificar
qual
a radiao mdia anual desta localidade em kWh/m dia (ltima
coluna
da tabela);
4) Multiplicar o valor encontrado pela corrente nominal do mdulo
solar escolhido. Para isto recorrer tabela do fabricante do mdulo
solar;
FIGURA 3.10: Esquema de um Sistema Fotovoltaico FONTE:
Solarterra, 2008 adaptado de FEDRIZZI (2007).
-
34
5) Supondo que a localidade da instalao seja em Teresina e o
mdulo solar escolhido seja o modelo com corrente nominal de 4.4A,
teremos:
gerao do mdulo = radiao x corrente nominal = 5.49 x 4.4 =
24.15
Ah/dia;
6) O nmero de mdulos solares para este sistema ser: no mdulos =
Consumo Total / Gerao Mdulo = 23.21 / 24.15 = 0.96 = 1;
7) Arredonda-se o valor encontrado para um mltiplo inteiro.
Portanto um mdulo de 4.4 A de corrente nominal suficiente para esta
instalao;
8) Para o clculo do banco de baterias de acumuladores deve-se
obter a capacidade na seguinte frmula:
Cap.= 1,66 x Dtot x Aut.
Onde:
1,66: fator de correo de bateria de acumuladores que leva em
conta a profundidade de descarga admitida, o envelhecimento e um
fator de
temperatura.
Dtot: Consumo total de energia da instalao em Ah/dia (amper.
Hora/dia).
Aut: dias de autonomia.
No exemplo adotado ser: Cap. Bat. = 1.66 x 23.21 x 5 dias = 192
Ah
Escolhe-se o modelo de bateria com valor normalizado
imediatamente
superior ao que resulte deste clculo. Caso a capacidade
encontrada seja superior
ao maior modelo comercial disponvel ento o banco de baterias
dever ser
montado com elementos mltiplos ligados em paralelo. Recomenda-se
nestes casos
que o no de baterias conectadas em paralelo no exceda 6
elementos
(SOLARTERRA, 2008).
3.4.5 Modelo de Painis
Na Tabela 3.4 abaixo est representado os painis comercializado
pela
empresa RF COM, onde ser utilizado como base para proposta deste
trabalho.
-
TABELA 3.5: Modelos de Placas Fotovoltaicas Modelo e Tipo
V S25 S36 ST40 Power Max
Plus 50 Power Max Ultra 70-P
PowerMax Ultra 75-P PowerMax Ultra 80-P
PowerMax Ultra 85-P
Tenso do Sistema W 12 12 12 12 70 75 80 85 Potncia Mxima W 24 36
40 50 70 75 80 85 Potncia de Pico Mnima (STC) A 22,5 33,5 36 45
66,5 71,25 76 80,75 Corrente @ Potncia Mxima V 1,45 2,18 2,41 2,94
4,29 4,52 4,73 4,94 Tenso @ Potncia Mxima A 16,5 16,5 16,6 17 16,3
16,6 16,9 17,2 Corrente de curto-circuito V 1,5 2,3 2,7 3,26 5,15
5,25 5,35 5,45 Tenso em circuito aberto Ah/d 21,4 21,4 23,3 21,5 21
21,4 21,8 22,2 Capacidade de carga diria* - 7,3 10,9 12,1 14,7 21,5
22,6 23,7 24,7 Tecnologia - Poli poli CIS Poli mono mono mono mono
Comprimento - 9,70% 10,30% 9,40% 10,80% 11,1 11,9 12,7 13,9 Caixa
de Terminais
12mm dia
ext 4mm bitola
Largura Mm 550 635 1293 861 1200 1200 1200 1200 Espessura
(c/caixa de conexo) Mm 449 550 328 536 527 527 527 527 Espessura
(frame de alumnio). Mm 45 45 35 34 56 56 56 56 Peso Mm 38 38 35 34
34 34 34 34 Cdigo Kg 3,4 4,4 7,0 5,5 7,6 7,6 7,6 7,6
29691 19692 15845 31975 31976 31977 31978 31979 FONTE: RF COM
Sistemas Ltda. 2008.
35
-
A figura 3.11 apresenta um exemplo de sistema flutuante de
bombeamento
de gua para irrigao, instalado no Aude Rio dos Peixes, Municpio
de Capim
Grosso BA. O sistema formado por 16 painis M55 da Siemens e uma
bomba
centrfuga de superfcie Mc Donald de 1 HP DC. Em poca de cheia, o
sistema fica a
15 m da margem do aude e bombeia gua a uma distncia de 350 m,
com vazo de
12 m3 por dia.
Trata-se de uma parceria entre o National Renewable Energy
Laboratory
NREL, o Centro de Pesquisas de Energia Eltrica CEPEL e a
Companhia de
Eletricidade do Estado da Bahia COELBA, tendo ainda a participao
da Secretaria
de Agricultura e Irrigao do Estado da Bahia e da Associao de
Moradores de Rio
do Peixe ZILLES, FEDRIZZI, TRIGOSA, SANTOS (2000).
Outro exemplo de bombeamento fotovoltaico de gua, regio do
Pontal
do Paranapanema (Extremo-Oeste do Estado de So Paulo),
apresentado na
Figura 3.12. O reservatrio tem capacidade de armazenamento de
7.500 litros e altura
manomtrica de 86 metros, abastecendo 43 famlias. O sistema
fotovoltaico
constitudo de 21 mdulos MSX 70, com potncia nominal de 1.470 Wp
USP; IEE,
(2000). Entre novembro de 1998 e janeiro de 1999, cerca de 440
famlias foram
beneficiadas em todas as sociedades, ZILLES, FEDRIZZI, TRIGOSA,
SANTOS
(2000).
FIGURA 3.11 Sistema Fotovoltaico de Bombeamento de gua Para
Irrigao (Capim Grosso - BA) FONTE: Centro de Referncia para a
Energia Solar e Elica Srgio de Salvo Brito - CRESESB. 2000.
Disponvel em: www.cresesb.cepel.br/cresesb.htm.
36
-
37
A Figura 3.11 e 3.12 exemplifica um sistema de atendimento
domiciliar
instalado no mbito do projeto Ribeirinhas. Esse projeto
constitui uma ao
estratgica do Programa Nacional de Eletrificao Luz no Campo e
tem como
objetivo a implantao, em localidades ribeirinhas na regio
amaznica, de sistemas
baseados em fontes alternativas para gerao de energia eltrica. O
projeto
conduzido pelo CEPEL e pela ELETROBRAS, em colaborao com a
Universidade
Federal do Amazonas ZILLES, FEDRIZZI, TRIGOSA, SANTOS
(2000).
3.5 APROVEITAMENTO DA GUA DE CHUVA
3.5.1 Disponibilidade de Recursos Hdricos em Nvel Mundial
UNIGUA (2006) apud Marinoski (2007) em seus estudos mostram que
a
disponibilidade de recursos hdricos compreende todos os recursos
de gua, tanto
FIGURA 3.12 Sistema de Bombeamento Fotovoltaico Santa Cruz I
(Mirante do Paranapanema -SP). FONTE: UNIVERSIDADE DE SO PAULO USP.
Instituto de Eletrotcnica e Energia IEE. Formao Tcnica. So Paulo:
2000.
-
38
superficiais quanto subterrneas em uma determinada regio ou
bacia hidrogrfica,
para qualquer uso.
Do volume total de gua existente no planeta, estimado que apenas
2,5%
sejam de gua potvel ou simplesmente gua doce, sendo que grande
parte deste
volume no est facilmente acessvel. Apenas 0,266% deste total se
encontra em
lagos, rios e reservatrios, estando o restante distribudo na
biomassa e na atmosfera
sob a forma de vapor. Deste modo, estima-se que somente 0,007%
de toda a gua
doce do planeta encontra-se em locais de simples acesso para o
consumo humano.
Tomaz (2001) apud Marinoski (2007), nos informa que o percentual
de
68,9% de gua doce esto congelados nas calotas polares do rtico,
Antrtida e nas
regies montanhosas. J a gua subterrnea compreende em torno de
29,9% do
volume de gua doce no planeta.
Segundo o autor, a gua no planeta encontra-se distribuda de
forma no
uniforme, sendo que na sia e na Amrica do Sul se concentram os
maiores volumes
disponveis. A sia detm a maior parcela mundial deste recurso,
totalizando
aproximadamente 31,6%, e alcanando vazes de 458.000 km/ano. Os
menores
potenciais so encontrados na Oceania, Austrlia e Tasmnia. Os
valores de
produo hdrica por regio do mundo esto apresentados na Tabela
3.6.
TABELA 3.6: Produo Hdrica no Mundo por Regio Regio do Mundo Vazo
(km/ano) Porcentagem (%)
sia 458.000 31,6
Amrica do Sul 334.000 23,1
Amrica do Norte 260.000 18
frica 145.000 10
Europa 102.000 7
Antrtida 73.000 5
Oceania 65.000 4,5
Austrlia e Tasmnia 11.000 0,8
Total 1.448.000 100
FONTE: TOMAZ, 1998 apud Marinoski 2007
-
39
3.5.2 Recursos Hdricos no Brasil
No Brasil podemos encontrar abundncia de recursos hdricos
estimada
em 35.732 m/hab/ano, sendo considerado um pas rico em gua. Alm
disso, em
relao ao potencial hdrico mundial, o Brasil conta com 12% da
quantidade total de
gua doce no mundo (TOMAZ, 2001apud Marinoski 2007).
Entre os pases da Amrica do Sul, o Brasil se destaca por possuir
uma
vazo mdia de gua de 177.900 km/ano, o que corresponde a 53% da
vazo mdia
total da Amrica do Sul, conforme apresentado na Tabela 3.7.
TABELA 3.7: Produo Hdrica entre os pases da Amrica do Sul.
Amrica do Sul Vazo (km/ano) Porcentagem (%) Brasil 177.900
53
Outros pases 156.100 47 Total 334.000 100
FONTE: Marinoski (2007).
Segundo Aneel (2007) apud MARINOSKI (2007), a disponibilidade
hdrica
do Brasil encontra-se, na maior parte, distribuda em bacias
hidrogrficas. As
principais bacias hidrogrficas do Brasil so do Rio Amazonas, do
Tocantins-
Araguaia, do So Francisco, do Atlntico Norte Nordeste, do
Uruguai, do Atlntico
Leste, do Atlntico Sul e Sudeste, dos Rios Paran e Paraguai.
Verificam-se no Brasil, que as regies mais populosas so
justamente as
que possuem menor disponibilidade de gua, por outro lado onde h
muita gua
ocorre baixo ndice populacional. A exemplo disso pode-se citar a
Regio Sudeste do
Brasil, que dispe de um potencial hdrico de apenas 6% do total
nacional, porm
conta com 43% do total de habitantes do pas, enquanto a Regio
Norte, que
compreende a Bacia Amaznica, apresenta 69% de gua disponvel,
contando com
apenas 8% da populao brasileira GHISI (2006) apud Marinoski
(2007).
-
40
3.5.3 Aproveitamento de gua Pluvial
MAY, (2004) ao estudar o aproveitamento das guas de chuva
apontou a
existncia de vrios aspectos positivos no uso de sistemas para
aproveitamento de
gua pluvial, que possibilitam reduzir consideravelmente o
consumo de gua potvel
diminuindo os custos de gua fornecida pelas companhias de
abastecimento e
minimizam riscos de enchentes e preservar o meio ambiente.
Com isso, podemos citar outras vantagens do aproveitamento de
gua de
chuva SIMIONI et al, (2004) apud Marinoski (2007):
Utiliza estruturas existentes na edificao (telhados, lajes e
rampas);
Baixo impacto ambiental;
gua com qualidade aceitvel para vrios fins com pouco ou
nenhum
tratamento;
Complementa o sistema convencional;
Reserva de gua para situaes de emergncia ou interrupo do
abastecimento pblico.
Para pensarmos em um sistema de abastecimento de gua
pluvial,
pensamos primeiro na sua viabilidade dependendo essencialmente
dos seguintes
fatores: precipitao, rea de captao e demanda de gua.
Alm disso, para projetar tal sistema devem-se levar em conta
as
condies ambientais locais, clima, fatores econmicos, finalidade
e usos da gua,
buscando no uniformizar as solues tcnicas.
A gua de chuva pode ser utilizada em vrias atividades com fins
no
potveis no setor residencial, industrial e agrcola. No setor
residencial, pode-se
utilizar gua de chuva em descargas de vasos sanitrios, lavao de
roupas, sistemas
de controle de incndio, lavagem de automveis, lavagem de pisos e
irrigao de
jardins. J no setor industrial, pode ser utilizada para
resfriamento evaporativo,
climatizao interna, lavanderia industrial, lavagem de
maquinrios, abastecimento de
-
41
caldeiras, lava jatos de veculos e limpeza industrial, entre
outros. Na agricultura, vem
sendo empregada principalmente na irrigao de plantaes MAY &
PRADO (2004).
Segundo MAY (2004) os sistemas de coleta e aproveitamento de gua
de
chuva em edificaes so formados por quatro componentes bsicos:
reas de
coleta; condutores; armazenamento e tratamento.
O funcionamento de um sistema de coleta e aproveitamento de gua
de
pluvial consiste de maneira geral, na captao da gua da chuva que
cai sobre os
telhados ou lajes da edificao. A gua conduzida at o local de
armazenamento
atravs de calhas, condutores horizontais e verticais, passando
por equipamentos de
filtragem e descarte de impurezas. Em alguns sistemas utilizado
dispositivo
desviador das primeiras guas de chuva. Aps passar pelo filtro, a
gua
armazenada geralmente em reservatrio enterrado (cisterna), e
bombeada a um
segundo reservatrio (elevado), do qual as tubulaes especficas de
gua pluvial iro
distribu-la para o consumo no potvel onde mostram na Figura
3.13.
.
Em reas para captao de gua de chuva, comumente utiliza-se
materiais
como: telhas galvanizadas pintadas ou esmaltadas com tintas no
txicas, superfcies
FIGURA 3.13: Esquema de Funcionamento de Sistema de
Aproveitamento de gua de Chuva. FONTE: Marinoski (2007)
-
42
de concreto, cermicas, policarbonato e fibra de vidro. As calhas
tambm devem ser
fabricadas com materiais inertes, como PVC ou outros tipos de
plsticos, evitando
assim, que partculas txicas provenientes destes dispositivos
venham a ser levadas
para os tanques de armazenagem MACOMBER (2001) apud MARINOSKI
(2007).
3.5.4 Captao
O sistema de capitao de gua de chuva a maneira mais rpida de
se
obter grandes volume de gua em um perodo de tempo bastante
reduzido, e de
razovel qualidade. Existem duas maneiras que so as mais
conhecidas de se captar:
a primeira utilizando o telhado e calhas da casa, e a segunda
revestindo o subsolo
de uma rea de encosta com plstico e canalizando a gua,
pr-filtrada pelo solo, at
uma caixa ou reservatrio, apresentado na Figura 3.14 e 3.15.
A sua armazenagem poder ser feita em uma caixa separada ou
diretamente na cisterna, caixa central (SOECOMG, 2008).
FIGURA 3.14: Esquema Geral da Caixa ou Reservatrio para gua de
Chuva com Escada de Acesso para Limpeza. FONTE: Soecomg (2008).
-
43
3.5.5 Qualidade da gua de Chuva
Tomaz (2003) apud Martins e Nascimento (2006) em seus estudos
sobre
aproveitamento da gua de chuva assegurou que para se ter
conhecimento da
qualidade da gua de chuva devem-se diferenciar as analises em
quatro formas
distintas, quais sejam:
Antes de atingir o solo;
Aps escorrer pelo telhado;
Dentro do reservatrio;
No ponto de uso.
Cada uma dessas quatro formas apresenta peculiaridades distintas
nos
elementos qumicos e bacteriolgicos encontrados nas analises e
dependem muito da
localizao geogrfica da rea de precipitao, do tipo de atividades
exercidas no
entorno, etc., em fim vrios fatores podem influenciar nessas
analises dependendo da
rea a ser analisada.
FIGURA 3.15: Esquema de Caixa ou Reservatrio com Utilizao de
Crivo para Filtrar a gua e Sistema Manual de Retirada da Mesma.
FONTE: Soecomg (2008).
-
44
Vrios estudos foram realizados por Gould 2003 apud Tordo 2004
e
mostram que, devido ao contato com a superfcie do telhado, a gua
coletada de
chuva no apresenta os padres de potabilidade da OMS para gua
potvel,
principalmente quanto aos critrios da qualidade microbiolgica.
Outra preocupao
se deve poluio por metais pesados ou outros produtos
qumicos.
Segundo estudos realizados por Tordo, 2004, Na regio de Blumenau
(SC),
para avaliar a qualidade da gua em trs diferentes tipos de
cobertura, quais sejam:
fibrocimento, cermica e metlica; com relao aos parmetros - pH,
alcalinidade total,
cloretos, cor aparente, dureza total, ferro total, slica,
turbidez e coliformes - e cujos
resultados demonstraram que o telhado de fibrocimento apresenta
uma capacidade
de neutralizar os cidos e, presentes na gua da chuva, maior que
as outras duas
coberturas estudadas, cujo valor mdio, encontrado, foi 6,99, e
uma alcalinidade total
mdia de 37,06 ppm. Quanto ao aspecto bacteriolgico, s amostras
apresentaram
elevada quantidade de organismos patognicos e, em algumas
amostras, a turbidez e
a cor aparente no alcanaram o padro de portabilidade e,
portanto, no
recomendada para consumo humano, sem prvio tratamento por
filtrao e
desinfeco. Tais valores constam da Tabela 3.8.
TABELA 3.8: Valores Mdios dos Parmetros da Chuva, Coletados nos
Diversos Tipos de Coberturas.
FONTE: Cipriano, 2004
Fibrocimento Cermica Metlica (Zinco) Parmetros Valor
Mdio Valor
Mximo Valor
Mnimo Valor Mdio
Valor Mximo
Valor Mnimo
Valor Mdio
Valor Mximo
Valor Mnimo
PH 6,99 8,63 5,57 5,73 6,82 5,21 4,70 6,82 4,13 Alcalinidade
Total (ppm) 37,06 55,96 18,00 11,73 16,00 8,00 9,71 16,00 8,00
Cloretos (ppm) 5,09 11,28 1,41 3,72 5,64 2,82 6,85 5,64 2,82 Cor
Aparente (uH) 17,33 95,00 4,00 18,45 43,00 7,00 18,71 43,00 4,00
Dureza Total (ppm) 60,44 108,00 20,00 21,91 48,00 3,00 35,14 48,00
20,00
Ferro Total (ppm) 0,35 2,85 0,068 0,32 2,02 0,026 0,23 2,02
0,073
Slica (ppm) 3,18 16,74 0,00 2,92 13,21 0,212 1,70 13,21 -
Temperatura (C) 25,22 27,00 25,00 25,09 27,00 24,00 25,00 27,00
25,00
Turbidez (uT) 2,34 1,79 0,28 1,70 5,00 0,20 2,13 5,00 0,24
Escherichia coli
(NMP/100mL) 280,79 1299,70 0,00 236,93 900,00 2,00 269,00
>1600,00 Ausente
Coliformes totais
(NMP/100mL) 1453,85 >2419,60 1,00 1054,45 >1600,00 39,50
934,40 >1600,00 140,80
-
45
Segundo Cipriano, 2004, o padro de potabilidade da gua, para
consumo
humano, vigente no Brasil, consta da Portaria n. 518, de 25 de
maro de 2004, do
Ministrio da Sade, publicada no Dirio Oficial da Unio, e
discorre sobre
procedimentos e responsabilidades, inerentes ao controle e
vigilncia da qualidade
da gua, para consumo humano. Nele estabeleceu-se o padro de
potabilidade da
gua, para o consumo humano, e constam outras providncias. Ainda,
ali,
estabeleceram-se os limites mximos, permitidos, para dezenas de
parmetros, os
quais precisam ser respeitados para toda a gua que se destine
para consumo
humano. Pois, toda gua, destinada ao consumo humano, deve
obedecer ao Padro
de Potabilidade e ao Padro de Aceitao para Consumo Humano e est
sujeita
vigilncia em nome da qualidade da gua. Os parmetros da tabela
3.9 so
apontados na Portaria 518/2004.
TABELA 3.9: Padres de Potabilidade, Estabelecidos pela Portaria
n. 518/2004, do Ministrio da Sade.
Parmetros Limites Mximos
PH 6,0 a 9,5 Alcalinidade total (ppm) --
Cloretos (ppm) 250 Cor Aparente (ppm PtCo) 15
Dureza Total (ppm) 500 Ferro Total (ppm) 0,3
Slica (ppm) -- Temperatura 1
Eucherichia coli (NMP/100ml) Ausncia Coliformes Totais
(NMP/100ml) Ausncia
. FONTE: Cipriano, 2004.
Cipriano (2004) ao estudar formas de tratamento para as guas de
chuva
com diferentes tipos de coberturas, concluiu o seguinte:
1) Coberturas de Fibrocimento e Amianto - Embora no sejam mais
usadas em telhados de residncias, ainda se encontram em muitas
residncias antigas. As fibras de amianto so perigosas sade
quando inaladas em quantidades suficientes. O telhado deve
ser
-
46
deixado intocvel at que as fibras e vestgios do amianto
sejam
eliminados, devido ao corte ou perfurao. Os mtodos de
limpeza
com alta presso tambm devem ser evitados e as reas ou placas
que estiverem deterioradas devem ser substitudas por
amiantos-
livres;
2) Cobertura de Telha Cermica ou de Concreto - A superfcie da
telha de cimento ou da cermica colorida oxida-se com o tempo, e
detritos dessa oxidao podem ser escoados para os tanques de
armazenamento colorindo a gua. A gua pode tornar-se txica,
devido pintura das telhas. Pinturas base de chumbo
(incluindo
primer) so txicas e no apropriadas para uso potvel. A gua
proveniente de ambientes com pintura acrlica em cuja
composio
entram produtos qumicos e detergentes - no deve ser coletada
no
primeiro fluxo. Materiais derivados do betume (piche) geralmente
no
so recomendados, por conter substncias perigosas e por
causar
gosto na gua;
3) Cobertura com Madeira Tratada - Os produtos qumicos usados
para tratamento ou preservao das telhas de madeira utilizadas
na
Austrlia so a base de gua com cobre, cromo, arsnio e boro,
base de leo com alcatro, ou solventes orgnicos, como o
pentaclorofenol;
4) Folhas Metlicas de Chumbo - O chumbo um veneno cumulativo que
provoca vrios efeitos sade, principalmente ao sistema
nervoso central, no se recomendando a utilizao desse material
em
reas de captao de gua de chuva para fins potveis.
3.5.5 Anlise Fsico-Qumicas e Bacteriolgicas
A qualidade da gua determinada por sua composio fsica, qumica
e
bacteriolgica. Para o consumo humano necessrio que gua seja
potvel, isto ,
livre de mataria suspenso visvel, cor, sabor e odor, de
quaisquer organismos capazes
de provocar enfermidades ou de quais quer substncia orgnicas ou
inorgnicas que
-
47
possam produzir efeitos fisiolgicos prejudiciais (MINISTERIO DA
SADE,
PORTARIA N 1469).
Segundo Netto (2000), as caractersticas principais para anlise
fsica da
gua so as seguintes: cor, turbidez, pH, sabor, odor, temperatura
e condutibilidade
eltrica. J as principais caractersticas qumicas so: pH,
alcalinidade, dureza, ferro,
magnsio, cloretos, sulfatos, slidos totais, impurezas orgnicas,
nitratos, oxignio
dissolvido, demanda de oxignio, fenis, detergentes e substncias
txicas, so
mostradas na tabela 3.10. No que diz respeito s caractersticas
biolgicas so
coliformes fecais, coliformes totais, entre outros e so
determinados atravs de
exames bacteriolgicos e hidrobiolgicos.
TABELA 3.10: Padres de Potabilidade da gua
Padro de Potabilidade (ppm) ou mg/l Caractersticas
Mxima recomendada Mxima tolerada Fsica
Turbidaz (slica) 1 5 Cor (esc. Cobalto) 10 15
Odor inobjetvel (ausncia de odor objetvel) Sabor inobjetvel
(ausncia de odor objetvel)
Qumicas
Mangans (em Mn) 0,1 Chumbo (em Pb) 0,1
Cobre 3 Zinco 5
Ferro (em Fe) 0,3 Arsnico (em Se) 0,05 0,1 Selnio (em Se)
0,05
Cromo Hexavalente 0,05 Fluoretos 1 1,5
Cloretos (Cl) 250 Compostos de Fenol 0,001
Sulfatos (SO4) 250 Dureza (CO3Ca) 100 500
Cloro livre 0,2 0,5 Slidos totais 500 1000
pH pHs (ph de saturao) 6 e iseno de alcalinidade custica
90% tempo inferior a 1 Bacteriolgica N.m.p. (n mais provvel de
coliformes por 100 ml) guas tratadas 100% tempo inferior a 10
FONTE: Segundo portaria n 518. - 2004.
-
48
3.5.6 Anlise Fsica da gua da Chuva
Segundo OLIVEIRA E AMARAL (2004), as principais anlise fsica da
gua
so: cor, turbidez, sabor, odor, temperatura. Essas
caractersticas envolvem
praticamente aspecto de ordem esttica e psicolgica, exercendo
uma influncia no
consumidor, pois que, dentro de determinados limites, no tem
relao com
inconvenientes de ordem sanitria. Contudo, sendo perceptveis
pelo consumidor,
independentemente de um exame, o seu acentuado teor pode causar
certa
repugnncia a consumidores mais ou menos exigentes; pode tambm
favorecer uma
tendncia para a utilizao de guas de melhor aparncia, porm de m
qualidade
sanitria, com prejuzo para a segurana.
Segundo o autor, os exames fsico o menos importante dos exames
e
anlises que caracterizam a qualidade de uma gua: seu resultado
no deve ser
interpretado separadamente de outros exames e anlises. O mesmo
mostra as
seguintes caractersticas:
Cor: determinada pela alterao na aparncia da gua atravs de
substancias dissolvidas ou em suspenso, dependendo da qualidade do
material
presente. A cor pode ser facilmente removida da gua por coagulao
fsica. Sento
sensvel ao pH, a sua remoo torna-se mais acessvel em pH baixo,
ou seja, em
meio cido.
Turbidez: uma caracterstica decorrente de presena de substncia
em suspenso, ou seja, de slidos suspensos, finalmente divididos em
estado coloidal, e
de organismos microscpicos.
A turbidez uma caracterstica prpria das guas correntes, sendo
em
geral baixa nas guas dormentes. Foi inicialmente medida
determinando-se na
espessura da camada de gua necessria para que desaparea da vista
a chama de
uma vela padronizada; os padres de medida so constitudos por
suspenses de
slica ou formazina em gua destilada, expressas em mg/l ou em ppm
da denominada
UTJ (Unidade Jackson de Turbidez) ou OFT (Unidade Formazina de
Turbidez),
respectivamente. Praticamente so utilizados aparelhos que operam
pelo princpio da
comparao entre o efeito Tyndall produzido por iluminao lateral
da amostra e o
feixe de luz obtido por transparncia, a partir da mesma fonte
luminosa. O sistema
-
49
atual de medio aquele que emprega o processo de nefelometria, ou
seja, atravs
de uma fotoclula mede-se a quantidade de luz que emerge
perpendicularmente de
um feixe luminoso que passa pela amostra.
Segundo o Ministrio da Sade, Portaria n 1469 de 29 de dezembro
de
2000, artigo 16, o valor o valor mximo permitido para o parmetro
turbidez de 5
UNT (Unidade Nefelomtrica de Turbidez).
Sabor e Odor: as caractersticas do sabor e do odor so
consideradas em conjunto, pois geralmente a sensao de sabor decorre
da combinao de gosto mais
odor; so caractersticas que provocam sensaes subjetivas nos rgos
sensitivos
do olfato e do paladar, causadas pela existncia de substncias
como matria
orgnica em decomposio, resduos industriais, gases dissolvidos,
algas, etc. No
caso particular de sais dissolvidos em concentraes elevadas, o
gosto sentindo,
sem que se sinta o odor ou o sabor, como por exemplo, cloreto de
sdio. Os gostos
so quatro, a saber: doce, amargo, cido e salgado. Da combinao
destes com os
vrios tipos de odor, resultam os sabores.
O sabor e odor so caractersticas que podem estar presentes nas
guas
correntes ou dormentes. As guas subterrneas raramente possuem
caractersticas
de sabor e odor perceptveis, a no ser o decorrente de sais
dissolvidos em excesso.
Quanto ao odor assinala-se mtodos americanos (Standar Mehods for
the
Eamination of Water and Sewage) que estabelecem um padro de
medida baseados
na determinao da mxima diluio da amostra em que o operador
treinado capaz
de perceber algum cheiro. Quanto ao sabor no existe nenhum
processo de medida.
Levando em conta estas dificuldades os padres de potabilidade em
geral
estabelecem que as guas, quanto ao sabor e odor, devem ser
inobjetveis, ou seja,
deve haver ausncia de sabor e de odor.
Temperatura: particularmente para uso domstico a gua deve ter
temperatura refrescante.
-
50
3.5.7 Caractersticas Qumicas
Segundo AMARAL E OLIVEIRA (2004) as caractersticas qumicas
das
guas so devidas presena de substancias dissolvidas, geralmente
avaliveis
somente por meios analticos.
So de grande importncia, tendo em vista as conseqncias sobre
o
organismo dos consumidores, ou sob o aspecto higinico, bem como
sob o aspecto
econmico; assinale-se ainda a utilizao de certos elementos como
cloretos, nitritos
e nitratos bem como o teor de oxignio consumido como indicadores
de poluio,
permitindo-se concluir se a poluio recente ou remota, se macia
ou tolervel.
As caractersticas qumicas das guas so determinadas por meio
de
anlises qumicas, seguindo mtodos adequados e padronizados para
cada
substncia. Os resultados so fornecidos em concentrao da
substncia em mg/l
(miligrama por litro).
Na determinao das caractersticas qumicas das guas, os
principais
aspectos a serem considerados, so:
pH: o pH utilizado universalmente para analisar as
caractersticas cidas ou alcalino de uma soluo. O parmetro pH mede a
concentrao do on hidrognio,
podendo ser analisado colorimetricamente ou eletrometricamente.
Com a anlise do
potencial hidrogeninico da gua possvel verificar a ocorrncia de
corrosividade
quando o pH baixo ou incrustaes nas tubulaes do sistema de
distribuio com o
pH alto.
Segundo o CONAMA, 1986 apud May, 2004 na resoluo n 20 de
junho
de 1986, artigo 26, o parmetro pH pode variar entre 6 e 9.
Segundo USEPA 1992 e
Hespanhol 2003, o pH dever estar entre 6-9. O Ministrio da Sade,
portaria n 1469
de 29 de dezembro de 2000, artigo 16 recomenda que o pH da gua
esteja entre 6 e
9,5.
Alcalinidade: a alcalinidade devida presena de bicarbonatos,
carbonatos e hidrxidos, quase sempre de alcalinos ou alcalino
terrosos (sdio,
potssio, clcio, magnsio etc.).
-
51
Agressividade: A tendncia da gua a corroer os metais pode ser
conferida pela presena de cidos minerais (casos raros) ou pela
existncia em
soluo de oxignio, gs carbnico e gs sulfdrico.
De modo geral, o oxignio fator de corroso dos produtos ferrosos,
o gs
sulfdrico dos no ferrosos e o gs carbnico dos materiais base de
cimento.
Salinidade: o conjunto de sais normalmente dissolvidos na gua,
formado pelos bicarbonatos, cloretos, sulfatos e, em menor
quantidade, pelos demais sais,
pode como j foi dito, conferir gua um sabor salino, j
focalizado, e uma
propriedade laxativa (sulfatos).
O teor de cloretos pode ser indicativo de poluio por esgotos
domsticos
(prxima ou remota); verifica-se pela comparao de vrias anlises,
aps estudos de
condies e situaes locais.
De modo geral a salinidade excessiva mais prpria das guas
profundas
que das superficiais, sendo, porm, sempre influenciada pelas
condies geolgicas
dos terrenos banhados ou lixiviados.
Dureza: uma caracterstica conferida gua pela presena de sais
alcalino-terrosos (clcio, magnsio, etc) e alguns metais, em menor
intensidade.
Quando os sais so bicarbonatos (de clcio, de magnsio, etc.), a
dureza
denominada temporria, pois pode ser eliminada quase totalmente
pela fervura.
Quando devida a outros sais denominada permanente.
Uma nomenclatura mais lgica, e que deve ser adotada, a que
denomina
as durezas em: devidas aos carbonatos e aos no-carbonatos.
A dureza caracterizada pela extino de espuma formada pelo
sabo,
ndice visvel de uma reao mais complexa, o que dificulta o banho
e a lavagem de
utenslios domsticos e roupas, criando problemas higinicos.
As guas duras, em funo das condies desfavorveis de equilbrio
qumico, podem incrustar as tubulaes.
Ferro e Mangans: O ferro, com certa freqncia, associado ao
mangans, confere gua um sabor, ou melhor, uma sensao de
adstringncia e colorao
avermelhada, decorrente da precipitao do mesmo.
-
52
As guas ferruginosas mancham as roupas, durante a lavagem,
os
aparelhos sanitrios e podem provocar deposies em tubulaes.
O mangans semelhante ao ferro, porm menos comum, e a sua
colorao caracterstica marrom, e, quando na forma oxidada
preto.
Impurezas Orgnicas e Nitratos: O termo impurezas orgnicas
aplicvel a um nmero de constituintes de origem animal ou vegetal,
que podem
indicar uma poluio recente ou remota. Incluem-se neste item: a
matria orgnica,
em geral, e o nitrognio sob as diversas formas (orgnico,
amonical, albominide,
nitroso e ntrico).
Seguindo o nitrognio um ciclo que o conduz mineralizao total,
sob a
forma de nitratos, possvel avaliar o grau e a distncia de uma
poluio, pela
quantidade e forma de apresentao dos derivados azotados.
Independente de sua origem, que tambm pode ser mineral, os
nitratos
presentes na gua, em quantidades maiores, provocam em crianas o
estado
mrbido denominado cianose ou metemoglobinemia.
Toxidez Potencial: Certos elementos ou compostos txicos por
natureza podem estar presentes na gua. Geralmente constituem o
produto de lanamentos
industriais poluidores ou de atividades humanas.
Podem ser citados cianetos, cromo hexavalente (cromatos) e
cdmio
resultado de cromaes e eletro-deposies; arsnico, resultado de
usos agrcolas;
cobre, zinco e chumbo pelo uso de tubulaes com guas
solventes;
Fenis e Detergentes: O progresso industrial moderno vem
incorporando os compostos fenlicos e os detergentes entre as
impurezas encontradas em soluo
na gua.
Sempre decorrente de fatores poluidores, esto constituindo
problemas
numa fase em que est se tornando comum o termo reuso da gua.
O fenol txico, mas muito antes de atingir teores prejudiciais
sade j
constitui inconveniente para guas que tenham que ser submetidas
ao tratamento
pelo cloro, pois combina com o mesmo, provocando o aparecimento
de gosto e cheiro
desagradveis.
-
53
Os detergentes, em mais de 75% dos casos, constitudos de Alkyl
benzeno
sulfonatos (ABS) so indestrutveis naturalmente, e, por isso, sua
ao perdura em
abastecimento de gua a jusante de lanamentos que os
contenham.
O mais visvel inconveniente reside na formao de espuma quando
a
gua agitada; nas concentraes maiores trazem conseqncias
fisiolgicas;
Radioatividade: O desenvolvimento da indstria nuclear trar
certamente problemas de radioatividade ambiente e as guas de chuva
podero carrear a
contaminao, quando esta j no for por lanamento direto.
O assunto est sob controle das entidades oficiais
especializadas. Nas
regies sul-americanas ainda no se constitui motivo de preocupao.
Contudo,
existem vrios tipos de indstrias (no-nucleares), que lanam
subprodutos
radioativos na gua, como, por exemplo, tintas fosforescentes, o
que pode vir a
constituir um problema.
3.5.8 Anlise Bacteriolgica da gua da Chuva
Segundo Expolador, 2002 apud May, 2004, coliformes fecais so
bactrias
permanentes ao grupo de coliformes totais. So caracterizadas
pela presena de
enzima -galactosidade e pela capacidade de fermentar a lactose
com produo de
gs em 24 horas temperatura de 44-45C, em meios contendo sais
biliares ou
outros agentes tenso-ativos com propriedades inibidoras
semelhantes.
Alm da presena de fazes humanas e de animais podem, tambm,
podem
ser encontradas em solos, plantas ou quaisquer efluentes
contendo matria orgnica.
Segundo Expolador, 2002 apud May, 2004, o mtodo utilizado para
verificar a presena de coliformes fecais baseia-se na filtrao de
volumes adequado
de gua, atravs de uma membrana filtrante com porosidade de 0,45
m. Com a
contagem das colnias permite-se calcular a densidade de bactrias
presente na
atmosfera da gua. A contagem dos coliformes fecais (colnia)
serve para determinar:
Avaliao e controle da qualidade bacteriolgica da gua mineral
e
potveis de mesa, na origem, no processo e no produto de
mesa;
-
54
Avaliao e controle de gua tratada;
Avaliao e controle de qualidade de mananciais e corpos dgua;
Avaliao e controle das condies de sistema industriais.
Segundo Expolador (2002) apud May (2004), o grupo dos coliformes
totais inclui todas as bactrias na forma de bastonetes
gram-negativos, no esporognicos,
aerbios ou anaerbios facultativos, capazes de fermentar o
lactose com produo de
gs, em 24 a 48 horas a 35C.
O ndice de coliformes totais avalia as condies higinicas, j o
ndice de
coliformes fecais empregado como indicador de contaminao fecal,
avaliando as
condies higinico-sanitria deficientes visto presumir-se que a
populao deste
grupo e constituda de uma alta proporo de E. Coli. (Escherichia
coli). Bactria que
pertence ao grupo coliformes tm como habitat o trato intestinal
do homem e de
outros animais.
3.5.9 Estimativa de Consumo
Para Feitosa e Filho (2003), o consumo mdio de gua por pessoa
por dia,
conhecido por consumo per capta" de uma comunidade obtido,
dividindo-se o total
de seu consumo de gua por dia pelo nmero de pessoas servidas. O
consumo de
gua depende de vrios fatores, sendo complicada a determinao do
gasto mais
provvel por consumidor. No Brasil, costuma-se adotar quotas
mdias "per capta"
dirias de 120 a 200 litros por pessoa.
Vickers (2001) apresentou em seus estudos a estimativa de
consumo de
gua para o uso interno e externo, conforme mostra a tabela
3.11.
-
55
TABELA 3.11: Estimativa do Consumo de gua Uso interno % do
Consumo gua de Chuva
Descargas na bacia sanitrias 20 a 25% Sim Chuveiros e banheiras
15 a 20% No
Mquinas de lavar roupas 10 a 15% Sim Mquinas de lavar pratos 2 a
5% No
Torneiras internas 5 a 10% No Uso externo
Jardim 25 a 30% Sim Piscina 0 a 5% Sim
Lavagem de carro 0 a 5% Sim Lavagem de rea externa 0 a 2%
Sim
FONTE: Tomaz 2003.
Deve-se adotar 80 litros dgua por pessoa/dia. No caso de bacia
sanitria
com caixa de descarga deve-se acrescentar mais 40 litros, ou
seja, 120 litros (em
mdia 2 descargas por dia).
Nos projetos de abastecimento pblico de gua, o "per capita"
adotado,
varia de acordo com a natureza da cidade e o tamanho da populao.
A maioria dos
rgos oficial adota 200 litros/habitante/dia para as grandes
cidades, 150
litros/habitante/dia para mdias e pequenas. A Fundao Nacional de
Sade acha
suficiente 100 litros/habitante/dia para vilas e pequenas
comunidades. Em caso de
abastecimento de pequenas comunidades, com carncia de gua e de
recursos
admissvel at 60 litros/habitante/dia.
3.5.10 Coeficiente de Runoff
Para Tomaz (2003) apud May (2004) para efeito de clculo, o
volume de gua
de chuva que pode ser aproveitado no o mesmo do precipitado.
Assim so
estimadas que vo de 10% a 33% do volume precipitado. O
Coeficiente de Runoff a
perda de gua por evaporao, vazamentos, lavagem do telhado, etc.
Utiliza-se a
letra C para indicar o coeficiente de Runoff.
Segundo Azevedo Netto (1998) afirmou que do volume total de
gua
precipitado sobre o solo, apenas uma parcela escoa sobre a
superfcie constituindo as
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enxurradas, os crregos, os ribeires, os rios e os lagos. O
restante interceptado
pela cobertura vegetal e depresso do terreno, infiltra e
evapora. A proporo entre
essas parcelas, a que escoa e a que fica retida ou volta
atmosfera, depende das
condies fsicas do solo declividade, tipo da vegetao,
impermeabilizao,
capacidade de infiltraes, depresses. A tabela 3.12 apresenta as
faixas de valores
do coeficiente de Runoff (C) para diferentes superfcies.
TABELA 3.12: Valores Usuais de C
Natureza da bacia C Telhados 0,70-0,95 Superfcies asfaltadas
0,85-0,90 Superfcies pavimentadas e paraleleppedos 0,75-0,85
Estradas macadamizadas 0,25-0,60 Estradas no pavimentadas 0,15-0,30
Terrenos descampados 0,10-0,30 Parques, jardins, campinas
0,50-0,20
FONTE: Azevedo Neto - 1998
Segundo Tomaz (2003), apud Martins e Nascimento (2006), cita que
o
valor do coeficiente de Runoff, de acordo com a literatura,
varia entre 0,70 a 0,90.
3.5.11 Precipitao Pluviomtrica
A precipitao a quantidade de chuva que cai do cu, sendo um
dos
fatores que atuam diretamente no potencial de captao. O ndice
anual de chuva do
local onde se deseja instalar o sistema uma informao
fundamental. O ndice
pluviomtrico mede quantos milmetros chove por ano em um m.
Esta precipitao deve ser estabelecida em funo de dados mdios
mensais publicados em nvel nacional, regional ou local e tambm
em funo da srie
histrica de chuvas na regio de implantao do sistema Peters
(2006).
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3.5.12 rea de Captao
A rea de captao aquela onde ocorre toda a coleta da gua de
chuva
que ser armazenada. um dos pontos principais que so levados em
considerao
no dimensionamento, pois a partir desta, que ser determinada a
quantidade de
gua de chuva que poder ser captada e aproveitada. Comumente,
estas reas so
as superfcies dos telhados, as reas impermeabilizadas (lajes,
reas de
estacionamentos, ptios) ou drenagem do solo Figura 3.16.
Geralmente a gua
captada dos telhados das residncias e das indstrias. A captao da
gua de chuva
atravs dos telhados considerada mais simples e em sua maioria
produz uma gua
de melhor qualidade comparada aos outros sistemas Peters
(2006).
a) Telhado b) rea impermeabilizada - Laje
c) Telhado e Ptio
FIGURA 3.16: reas de Captao de gua de Chuva
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