ESTUDO TECNCO , ECONOMICO E AMBIENTAL DE APROVEITAMENTO DE AGUAS PLUVIAIS NA UNIDADE DO CEFETMG CAMPUS IX.

João Francisco Malachias Marques. Mestrando em Engenharia Mecânica/ Energia da UNITAU – Universidade de Taubaté.

RESUMO

O presente trabalho visa realizar estudo técnico econômico e ambiental do aproveitamento de águas pluviais na unidade escolar do CEFET - Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Campus IX - no município de Nepomuceno /MG, buscando dois objetivos principais: 1) Avaliar técnica e economicamente o projeto de captação e armazenagem em reservatórios segregadas as águas pluviais, possibilitando a sua utilização em locais e aplicações sem necessidade de água potável; 2) Interagir com a comunidade acadêmica escolar e com a comunidade do município, na construção e fomento de uma proposta de educação ambiental e cultural do aproveitamento energético. O exemplo deste projeto deverá corroborar no sentido de estimular a formação de uma consciência ecológica e de racionalização de água e conseqüentemente energia, tornando os alunos e comunidade assim os multiplicadores junto às suas famílias e comunidades vizinhas dos benefícios da cultura de reuso e racionalização, conseqüentemente da redução de desperdícios. Utilizando-se dos dados históricos coletados mensalmente de precipitações e consumo local de água, foram projetados e dimensionados sistemas de captação e reservatórios de águas pluviais, sistemas de alimentações de água até seus pontos de consumo. O aproveitamento dá-se com a coleta de água em uma área 1055m2 do prédio da escola, seu armazenamento e distribuição para os vasos sanitários, limpeza de piso e irrigação dos jardins/gramados da escola.Os resultados obtidos permitem uma analise e identificação econômica na utilização desta água em sistemas alternativos, alem de ser exemplo lúdico de educação ambiental e ecoeficiencia a ser explorado na formação dos alunos e na relação com a comunidade.

Palavras –chave: água pluvial, reaproveitamento, custo de projeto, educação ambiental, energia.

1. INTRODUÇÃO

Na vida atual, para a sociedade tem muita importância os fatores de máximo aproveitamento econômico de qualquer insumo, a não agressão ao meio ambiente e a exploração dos recursos naturais conscientemente; conciliar estas premissas é a meta buscada por grande parte das organizações e dentre estes recursos a água é um dos pontos mais preciosos e importantes.

A coleta e utilização das águas pluviais como aproveitamento de energia, apresenta-se como alternativa interessante no sentido de racionalizar o uso de recursos hídricos e energéticos, não somente sob a ótica de meio ambiente, mas também sob a ótica de valores econômicos para quem a utiliza.

Atualmente a educação,quer seja nos bancos escolares ou nas relações comunitárias, não tem sentido se o fator “meio ambiente” não estiver presente no aprendizado, portanto ele faz parte dos escopos, objetivos e metas do CEFET MG e da UNITAU, por exemplo.

2. REVISÃO BIBLIOGRAFICA

A preocupação com o meio ambiente não é um tema novo, mas somente na década de 1970 é que se extrapolou dos meios científicos e tomou dimensões com repercussão na sociedade e passou a ficar inegável que a ação do homem sobre o meio ambiente originou a degradação ambiental e como conseqüência o risco de colapso da vida terrestre.(PROTI, 2006).

Segundo a conferencia da ONU – ECO Rio 92, a educação foi considerada como essencial na construção de uma sociedade sustentável como reafirma Marinho (2002:17):

(....)A educação ambiental demanda um compreensão sistêmica do planeta Terra que envolve o entendimento de questões sociais, políticas e éticas,bem como ecológicas,que não encontram em uma única disciplina especifica todas as bases teóricas para a sua compreensão. A preocupação com a formação de cidadãos, que possam tomar decisões e refletir acerca da complexidade da vida em sociedade, demanda uma postura educativa , reflexiva e critica que leve em consideração a questão ambiental.

Inúmeros autores têm tratado desse tema tais como Cascino (2000) , Dias (2000), Goldemberg (2003), Leff (2001), Santos (2002), Mota(2001), Vieira Ribeiro (1999), Hoepel (1997), e a própria UNESCO (1999). Analisando o papel do educador, os autores concordam com Saviani (1996) quando afirma: (..... Espera-se, que o educador saiba compreender o movimento da sociedade identificando suas características básicas e as tendências de sua transformação, de modo a detectar as necessidades presentes e futuras a serem atendidas pelo processo educativo sob sua responsabilidade.)

A pratica da Educação Ambiental na escola abrange as etapas da sensibilização, capacitação/ formação da comunidade escolar, a realização de um diagnostico sócio ambiental local e o plano de ação para resolução dos problemas, alem da avaliação e abertura de canais de participação da comunidade extra escola.

É importante lembrar que no Brasil a questão ambiental deve ser tratada de forma transversal conforme determinação dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) e de forma multi, inter e transdiciplinar segundo a Política Nacional de Educação Ambiental (PNEA), conforme lei nº 9.795, de 27.04.1999.

O artigo 205 da Constituição Federal de 1988 informa que “a educação será promovida e incentivada com a colaboração da sociedade,visando ao pleno desenvolvimento da pessoa, seu preparo para o exercício da cidadania e sua qualificação para o trabalho” ,acrescida do inciso VI ao parágrafo 1º do art.225, o qual impõe ao Poder Publico e a toda coletividade a promoção imprescindível da Educação Ambiental nos diversos níveis de ensino, aliada a conscientização da sociedade sobre a necessária preservação ambiental.

A água é um recurso natural indispensável para nossa sobrevivência e de todas as espécies que habitam o planeta. No mundo, 97% da água é salgada, a água doce corresponde somente ao 2,5% restantes, porem 68,9% da água doce estão congeladas nas calotas polares do Ártico e Antártica e nas regiões montanhosas. A água subterrânea compreende 29,9% do volume total de água doce do planeta, e somente 0,266% da água doce representa toda água dos lagos, rios e reservatórios, significando 0,007% do total de água doce e salgada existente no planeta. O restante da água doce esta em biomassas e na atmosfera em forma de umidade e vapor d’água (TOMAZ, 2003).

As águas pluviais podem formar como os rios, lagos e águas de subsolo, uma fonte de recursos de água doce. Nos últimos milênios, desde antes de Cristo há registros da utilização da águas pluviais (GOULD E NISSEN – PETERSEN, 1999), civilizações no mundo todo captaram a água pluvial para fins domésticos, pecuária e agricultura, porem com o desenvolvimento de sistemas de fornecimento de água pluvial por concessionárias, a utilização da água foi negligenciada.

A água de chuva serve principalmente para usos não potáveis, pois para assegurar sua potabilidade, é recomendável um tratamento mais complexo, sendo uma alternativa viável apenas onde não há possibilidade de abastecimento de água tratada. Pode-se substituir a água tratada potável da rede publica em diversas aplicações, tais como vasos sanitários, maquinas de lavar,irrigação de jardins, lavagem de carro,limpeza de piso e piscinas, como ilustra o esquema da Figura 01.

Figura 01 Esquema de aproveitamento de chuva.(BELLA CALHA 2007)

O uso da água para fins não potáveis em estabelecimentos como escolas, prédios públicos e mesmo em indústrias, pode responder por mais de 50% do consumo, com destaque para o vaso sanitário, que é um dos equipamentos de maior consumo de água, correspondendo até a 30,9%, de acordo com Yoshimoto e Silva (2005). Segundo Sherer (2003) “os edifícios escolares são uma fonte potencial para a implantação de sistemas prediais de aproveitamento das águas pluviais para fins não potáveis, pois geralmente apresentam grandes áreas de telhados e outras coberturas. Deste modo, para a implantação desses sistemas, são necessários estudos de viabilidade econômica e técnica, verificando o potencial de economia de água potável e determinando a relação entre custo e beneficio, alem do fator educativo”.

Segundo a norma da ABNT, NBR 15527 (2007), para aproveitamento de águas pluviais no Brasil, a concepção do projeto para coletada água de chuva deverá atender as normas ABNT NBR 5626 e ABNT NBR 10844, incluindo os estudos de serie histórica e sintética das precipitações da região onde aplicadas, alem de constar o alcance do projeto, a população que utiliza água de chuva e a determinação da demanda a ser definida pelo projetista.

Citações de FENDRICH (2002) onde menciona estimativas feitas por TOMAZ(1998) que fornece valores de consumo de água potável, quando a mesma pode ser substituída pelo uso de água de chuva, são dados na Tabela 01.

Tabela 01 Substituição de consumo de água potável pela utilização das águas pluviaisUso Interno Parâmetro de Consumo

Bacia Sanitária (5 descargas/dia. hab) -6 a 15 litros/ descarga -30 a 75 litros/dia.hab. -( ±40% do consumo diário)

Bacia Sanitária acoplada a caixa de descarga - 6 litros /descarga

Uso Externo Parâmetro de Consumo

Lavagem de calçadas, garagens pátios, estacionamento

- 2 a 5 litros/dia . m2

Lavagem de carro ( 1 a 2 vezes /semana) 150 a 300 litros /semana

Irrigação de jardins e plantas ornamentais 2 a 5 litros/dia. m2

3. MATERIAIS E METODOS

3.1 Características da implantação

Neste trabalho foi proposta a implantação de projeto para aproveitamento da água de chuva no prédio do CEFET do Campus IX, localizado na cidade de Nepomuceno como mostra as Figuras 02 e Figura 03, cujas coordenadas geográficas são: latitude 21 14 14” 70’ S, longitude 45 14 04 28 O,

elevação 864 m. e área de cobertura igual a 1056m2 Para isso, foi necessário o conhecimento das características do prédio e levantamento dos possíveis pontos de uso de água não potável.

Figura 02 Desenho da vista aérea do prédio do CEFET.Nepomuceno

Figura 03 Fachadas e Laterais do prédio do CEFET.Nepomuceno.

Na estimativa de demanda de água para sanitários foi considerado os quatro banheiros - dois por pavimento-, sendo um por cada sexo, localizados no quadrante Norte - Oeste do prédio, banheiros estes de uso geral interno, com a dotação cada de 4 vasos sanitários, 2 pias, alem de 2 mictorios cada, no caso dos banheiros masculinos. Por questões de investimentos não foram

considerados os demais banheiros da escola, pois a distancia entre o reservatório e os pontos de uso são relativamente grande, com uma demanda de água reduzida ( pouco uso).

No período avaliado para o projeto a escola contava com uma população de 421 pessoas, conforme Tabela 02

Tabela 02 População usuária no Campus de NepomucenoTurno Diurno

Turno Noturno

Total

Alunos 211 130 341

Professores 24 15 39

Administrativos 25 16 41

Total 260 161 421

Os dados referentes ao consumo de água foram extraídos das faturas mensais emitidas pela autarquia municipal de água e esgoto de Nepomuceno para o período de 01/09/2009 a 01/09/2010, conforme constam da Tabela03.

Tabela 03 Consumo de água da concessionária, no campus de NepomucenoJan. Fev. Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez.

2008 256 191 181 137 185 371

2009 395 119 150 118 189 187 167 282 264 563 488 88

2010 102 132 142 195 299 252 238 350

As informações pluviométricas foram obtidas através do levantamento da estação meteorológica da Fazenda Limeira, localizada em Nepomuceno e distante 5,0 km aproximadamente do prédio objeto deste estudo.Os valores contemplam o período de janeiro de 1991 a novembro de 2010, e estão constantes da Tabela 04. Considerando a localização da estação meteorológica e o período pesquisado, podemos garantir que os valores espelham a melhor realidade possível para o projeto.

Tabela 04 Índices de pluviométricos na fazenda Limeira em Nepomuceno/MGJan. Fev. Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez. Soma Media

1991. 456 189 352 143 20 0 0 0 25 176 87 220 1668 139,0

1992 752 205 187 107 134 0 18 54 226 194 93 212 2182 181,8

1993 290 251 81 18 12 62 0 24 112 79 156 245 1330 110,8

1994 280 126 234 27 165 35 6 0 0 169 124 237 1403 116,9

1995 198 390 180 71 96 0 0 0 34 163 145 268 1545 128,8

1996 271 274 178 42 55 8 0 17 148 137 439 426 1995 166,3

1997 509 192 89 52 53 81 17 0 90 110 214 211 1618 134,8

1998 216 179 147 45 87 0 0 94 30 199 161 226 1384 115,3

1999 271 195 190 17 18 30 7 0 34 29 97 243 1131 94,3

2000 375 297 267 6 10 0 19 15 112 37 304 332 1774 147,8

2001 67 34 130 3 67 0 0 31 57 115 243 405 1152 96,0

2002 207 397 130 7 85 0 26 24 80 88 187 325 1556 129,7

2003 439 86 162 72 73 0 36 11 2 101 140 240 1362 113,5

2004 129 309 139 173 59 44 44 3 34 136 241 254 1565 130,4

2005 441 173 240 106 98 15 42 13 50 97 145 488 1908 159,0

2006 157 171 347 25 26 22 4 15 65 154 488 261 1735 144,6

2007 529 149 73 50 55 3 45 0 0 176 195 293 1568 130,7

2008 363 310 374 223 3 36 0 9 77 85 228 333 2041 170,1

2009 387 281 163 118 41 18 21 31 125 105 105 437 1832 152,7

2010 92 118 190 38 7 4 20 0 56 67 291 883 89,3

Soma 6429 4326 3853 1343 1164 358 305 341 1357 2417 4083 5656 31632 2636,0

Media 326,5 216,3 192,7 67,2 58,2 17,9 15,3 17,1 67,9 120,9 204,2 297,7

O fator meteorológico foi obtido através da equação (1), com os parâmetros do programa Pluvio2.1, desenvolvido por Pruski et al. ( 2006).

(1) em que I = intensidade pluviométrica, mm/h ; T = período de retorno, anos; t = duração das precipitações, minutos.

Na elaboração do projeto foi considerada para aproveitamento a área referente ao prédio principal, excluindo o segmento denominado “histórico”, em função do formato do telhado e das características construtivas do prédio. A partir da consulta às plantas baixas da construção civil do prédio podemos extrair os seguintes dados: largura do telhado (a); comprimento do telhado(b); altura das tesouras(h); estas calculadas a partir da hipótese de declividade do telhado em 30%. Esses foram os parâmetros para a determinação das áreas de contribuição, conforme Figuras 4,5 e 6 e equação (2). A= (a + 0,5h). b (2)em que A = área de contribuição, m2; a = largura da tesoura,m; h = altura da tesoura, m; e b = comprimento, m.

Externo : 50 x 40 m

Figura 04 Esboço das dimensões e fluxo de chuva do telhado

22,5 x 8 m

Jardim interno

Figura 05 Esboço da planta do telhado do prédio.

Figura 06 Cortes das fachadas frontal e lateral, com destaque para o telhado.

3.2Caracterização do sistema hidráulico existente e o proposto com o projeto. A escola possui sua fachada principal voltada para a face sul do prédio em continuação ao prédio antigo existente, denominado segmento histórico, com um declive no sentido sul – norte,com 7.15m de desnível, o que permitiu a construção de três pavimentos. Todo o contorno do prédio, alem do jardim interno é gramado e com arbustos, conforme Figuras 02 e 03.

O Prédio possui dois reservatórios com capacidade de 6000 litros cada, que são abastecidos com água potável pelo sistema municipal de água e esgoto para abastecimento de todos os pontos de água do prédio, Estes reservatórios estão localizados nas duas torres da parte do fundo do prédio, de onde partem as redes de tubulação para abastecer todos os pontos do prédio. O prédio possui também um reservatório subterrâneo, com todo sistema de bombeamento operante, localizado na face Oeste e no nível do piso superior, com capacidade de 50m3. Este reservatório atualmente esta

em desuso , pois era utilizado como emergência para suprir o abastecimento deficitário da concessionária.

O projeto, conforme esquema hidráulico da Figura 07 contemplará a instalação de um reservatório máster externo localizado junto a face Oeste do prédio com nível de enchimento imediatamente inferior ao nível da laje do piso superior descontados os declives de fluxo natural da água. A captação será toda conduzida a este ponto de onde partem as linhas de distribuição para os pontos de nível abaixo deste (banheiros do pavimento intermediário, pontos de irrigação dos jardins e pontos de abastecimento para limpeza das áreas circulantes). Para os pontos de uso que estão no mesmo nível do reservatório será acrescido um reservatório de serviço no nível da laje superior junto a torre Norte-Oeste, sendo que este será abastecido por meio de uma bomba instalada à jusante do tanque máster. O projeto ainda contemplará uma linha de abastecimento de água desde a caixa de água potável ao reservatório de água de chuva para o uso em casos de emergência ou grande estiagem.

Figura 07 Desenho esquemático de distribuição de água (Adaptado de FERREIRA, 2003)

3.3 Calculo da demanda

O calculo da demanda mensal de água para os sanitários (vasos , mictorios e lavatórios) é expresso pela equação (4)

(4)onde : Dad = demanda mensal de água para descargaNp = numero de usuáriosNd = numero de descargas por habitante por diaVd = volume unitário da descarga ( L ou m3)Vvaz = numero de dias utilizados durante o mês

Água do telhado

Filtro

Reservatório de água Pluvial

Sanitário Nível Intermediário

Reservatório de Água Potável

Reservatório

de serviço

Torneiras de lavagem de Piso

Torneiras de Irrigação de Jardim

Água descarte

Esgoto

Água Rede Publica

Bomba

Sanitário Nível Superior

C

X

Outras áreas

Emergência

No caso estamos atribuindo Np igual 400 usuários, que corresponde a 95% da população da escola (421 pessoas); um índice (Nd) médio de 0,6 descargas por usuário/dia com vazão de 30 litros por descarga (Vd) e um índice de uso (Vvaz ) igual 24 dias ao mês . Com isso temos que a demanda mensal de banheiros igual a 173m3.

Para quantificar os valores de irrigação foram tomados como base o que é proposto por TOMAZ, no seu livro PREVISÃO DE CONSUMO DE AGUA EM GRAMADOS –CAP 3- onde a quantidade de água para uma irrigação eficiente depende dos fatores: 1- Quantidade de água aplicada na planta e no solo;2- tempo de aplicação correto ;3- Aplicação uniforme da aspersão; 4- controle para evitar escoamento superficial(runoff) e drenagem profunda.

Ainda segundo TOMAZ (2008), “Azevedo Neto adotava 2 litros/ dia x m2 para irrigação de jardins, ou seja 2mm por rega. Regando-se 12 vezes por mês, mensalmente 24 mm/mês que é um numero coerente com as condições media e obtidos em cálculos”, o que leva a um consumo de 24mm/mês x m2.

Para a irrigação dos 2100m2 aproximadamente de jardins e gramados, com uma freqüência de 2 vezes por semana, considerando o que propõe a tabela 2 temos uma demanda mensal equivalente a 33,6m3( 2 a 5 litros/ m2 dia . 2x/semana .2100m2), o que é coerente com a afirmação de AZEVEDO NETO(2005), anteriormente mencionado.Salientamos que esta demanda é sazonal, sendo restrita em media ao período de Maio a Outubro.

Considerando que na escola o total de áreas de corredores e pateos lavados duas vezes por semana é igual a 160m2 e considerando o que propõe a tabela 01 temos uma demanda mensal de água para limpeza igual a 7,2 m3 ( 180m2 . 2x/ semana . 5 litros/ m2. lavagem).

Vale salientar que no mês de Julho e no período de 15 dezembro a 31 Janeiro próximo, a população esta reduzida aproximadamente a 15% (63 pessoas). o que implica em uma redução proporcional ao gasto de água para sanitários e lavagem de piso.

O resumo da demanda anual distribuída é mostrada na tabela 02.

Tabela 05 Quadro resumo da demanda de água não potável no período Demanda Mês Sanitários Limpeza Irrigação Total

(m3/mês)Janeiro 25,9 1,1 00 25,9Fevereiro 172,8 7,2 00 180Março 172,8 7,2 00 180Abril 172,8 7,2 00 180Maio 172,8 7,2 33,6 213,6Junho 172,8 7,2 33,6 213,6Julho 25,9 1,1 33,6 60,6Agosto 172,8 7,2 33,6 213,6Setembro 172,8 7,2 33,6 213,6Outubro 172,8 7,2 33,6 213,6Novembro 172,8 7,2 00 180

Dezembro 99,4 4,1 00 103,5

3.4 Sistema de captação e cisterna

Para o pré-dimensionamento do sistema de captação da água de chuva tem-se com base os dados da Tabela 04 de precipitações e o resumo, onde é representado as medias mensais em função do período pesquisado, conforme representa a Tabela 06.

Tabela06 media mensal de precipitação na cidade de Nepomuceno no período de 1991 a 2010 (mm)mes Jan. Fev. Mar. Abr. Mai. Jun Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez. anualmedia 326,5 216,3 192,7 67,2 58,2 17,9 15,3 17,1 67,9 120,9 204,2 297,7 1601,9

A capacidade de captação, pode ser calculada conforme a Tabela 07, do Sistema de Captação e Reaproveitamento da Água de Chuva – Acqua Save (2007).Os resultados desta tabela representam a multiplicação da precipitação anual com a área de contribuição do telhado, com a redução de 10%, que corresponde à água necessária à limpeza das instalações prediais de águas pluviais.

Segundo PETERSEN (1999) a área de captação, por ser externa, estará vulnerável a contaminação atmosférica por causa do contato com poluentes suspensos na atmosfera, poeiras, e folhas de arvores, dejetos de animais voadores; então torna-se importante a manutenção e a limpeza periódica , assim como o descarte das primeira águas de cada chuva após um período de estiagem mais prolongado.

Tabela 07 Capacidade de captação (m3/ ano)Precipitação anual (mm)

Área de contribuição do telhado (m2)100 200 300 400 500 1000 1500 2000

800 72 144 216 288 360 720 1080 14401000 90 180 270 360 450 900 1350 18001200 108 216 324 432 540 1080 1620 21601400 126 252 378 504 630 1260 1890 25201600 144 288 432 576 720 1440 2160 2880Fonte: Adaptado de http//www.acquasav.com.br/acqua/index_acqua.php3

Segundo a NBR10844(ABNT, 1989), a vazão de projeto (Q, L/min) para o pré-dimensionamento de calhas e condutores calcula-se pela equação (3):

(3)

A Tabela 08 fornece as capacidades de calhas semicirculares, usando coeficientes de rugosidade n = 0,011. para alguns valores de declividades usuais. Os valores forma calculados utilizando a equação de Manning-Strickler, com lamina d’água igual à metade do diâmetro. Observa-se que devem ser adotadas aquelas seções com capacidade de escoamento igual ou superior à vazão de projeto, esta calculada pela equação (3).

Tabela 08 Capacidade de calhas semicirculares .

D(mm) Declividade (%)

0,5 1,0 2,0100 130 183 256125 236 333 466150 384 541 757200 829 1167 1634

O diâmetro interno (D, mm) dos condutores verticais foi obtido através do ábaco da figura 09, em que Q = vazão de projeto, l/min da equação (3), H = altura da lamina de água na calha, mm; L = comprimento do condutor vertical, m. Para uso do ábaco levanta-se uma vertical por Q até interceptar as curvas H e L correspondentes. No caso de não haver curvas dos valores de H e L , interpola-se entre as curvas existentes. Após, transporta-se a interseção mais alta até o eixo D. Adota-se o diâmetro interno mínimo recomendado pela NBR 10844( ABNT, 1989).

Figura 08 Ábaco para determinação de diâmetro de condutores, segundo NBR 10844 (ABNT, 1998)

A captação de água pluvial e conseqüente o dimensionamento do reservatório; também pode ser dada pela equação de Rippi, que é indicada pela NBR 15527 da ABNT (2007) para series históricas mensais. S(t) = D (t )- Q(t) (4) Q(t) = C x precipitação da chuva (t) x Área de captação (5) V = S(t) , somente para valores S(t) > 0Sendo que:S(t) é o volume de água no reservatório no tempo t;D(t) é a demanda de água no tempo t; Q(t) é o volume de chuva aproveitável no tempo t;V é o volume do reservatório;C é o coeficiente de escoamento superficial.

Para efeito de calculo, o volume mensal de água de chuva captada não é o mesmo que o precipitado. Para isto, usa-se o coeficiente de escoamento superficial denominado “Runoff”, que segundo Guerra (1998) “é a porção da precipitação que não é absorvida pelas camadas do solo e nem utilizada pela vegetação ou perdida na evaporação, mas que se escoa superficialmente, formando ou alimentando as correntes”.É o coeficiente entre a água que escoa superficialmente pelo

total da água precipitada, seu valor varia de 0 a 1,0. Para este trabalho foi considerado igual a 0,8., de acordo com o manual de projetos da CETESB(1986), já que a cobertura é de fibrocimento e uma parte da precipitação inicial é descartada.

O dimensionamento da cisterna do sistema de aproveitamento de águas pluviais proposto foi realizado segundo o método de Rippl, conforme TOMAZ (2003). Um dos métodos mais utilizados para se dimensionar uma cisterna é o método Rippl, que consiste na analise da curva gerada a partir de dados coletados em campo e em pesquisas, tais como índice pluviométrico da região onde se deseja instalar o sistema, demanda de água utilizada, dentre outros. Após a coleta elaborou-se a tabela 06 que fornecerá os valores para a confecção da curva de resposta de dimensionamento de cisterna pelo método de Rippl.

Tabela 09 Planilha dos valores de projeto por método RIPPL ( NBR 15527-2007/ anexo A) Período Precipitação

P(t)

(mm)

DemandaD(t)

(m3)

Vol.Mensal de chuva aproveitável, (C=0.8,A=1056m2 ) Q(t)=A(t)*C* P(t)

(m3)

Vol. de água reservada S(t)= Q(t) -D(t)

(m3)

Vol. de chuva Acumulada

(m3)

Demanda Acumulada

(m3)

Diferença Chuva acumulada e Demanda

(m3)Janeiro 326,5 25,9 275,8 249,9 275,8 25,9 249,9

Fevereiro 216,3 172,8 182,7 9,9 458,5 198,7 259,8

Março 192,7 172,8 162,8 -10,0 621,3 371,5 249,8

Abril 67,2 172,8 56,8 -116,0 678,1 544,3 133,8

Maio 58,2 172,8 49,2 -123,6 727,3 717,1 10,2

Junho 17,9 172,8 15,1 -157,7 742,4 889,9 -147,5

Julho 15,3 25,9 12,9 -13,0 755,3 915,8 -160,5

Agosto 17,1 172,8 14,5 -158,3 769,8 1088,6 -318,8

Setembro 67,9 172,8 57,4 -115,4 827,2 1261,4 -434,2

Outubro 120,9 172,8 102,1 -70,7 929,3 1434,2 -504,9

Novembro 204,2 172,8 172,5 -0,3 1101,8 1607,0 -505,2

Dezembro 297,7 99,4 251,5 152,1 1353,3 1706,4 -353,1

Através dos dados obtidos pela Tabela 09, conclui-se que o volume da cisterna deverá ser 259,8 m3, pois de acordo com o método Rippl o volume da cisterna é dado pelo maior valor da diferença entre o volume de chuva acumulada e a respectiva demanda.

3.5 Custos de Investimento

Para implantação do projeto foram estimados os gastos conforme planilha da Tabela 10, considerando valores praticados no mercado local em Nepomuceno MG.

Tabela 10 Custos dos componentes do projetoItem Unidade Quantidade Preço unitário Preço TotalCaixa de Fibra de vidro-10m3 PC 26 R$ 1150,00 R$ 29900,00Caixa de fibra de vidro-1m3 PC 02 R$ 240,00 R$480,00

Tubo PVC branco( Ǿ 150mm) Pç (barra 6m) 20 R$42,00 R$840,00Tubo PVC marrom (Ǿ25mm) Pç (barra 6m) 8 R$22,00 R$ 176,00Conjunto: bóia, sifão e freio dágua Cj 30 R$ 230,00 R$ 6900,00Registro PC 34 R$ 23,00 R$ 690,00 Conjunto Bomba de recalque. Cj 01 R$1000,00 R$1000,00Mão de obra para instalação(estimado)

R$1800,00

TOTAL Geral R$ 41786,00

4. ANALISE ECONOMICA DO SISTEMA DE COLETA E ARMAZENAMENTO DE ÁGUAS DE PLUVIAIS Segundo Balestieri (2002), apesar de ter-se varias soluções sob o ponto de vista técnico, a analise econômica é a que permite eleger as configurações que expressam melhores condições de remunerar adequadamente o investimento, que se esta propondo.

O método de retorno ou prazo de recuperação do investimento, embora tenha falhas, é utilizado com freqüência em virtude da aparente objetividade (HIRSCHFELD,2000). Esse método fornece o numero de períodos do fluxo de caixa onde o somatório dos benefícios se iguala ao somatório dos custos.sua vantagem é a visão que os investidores tem em analisarem um projeto pelo menor prazo de recuperação do capital e não pelo maior lucro.

Dessa forma o risco do projeto diminui e possibilita que o recurso retornado seja empregado em outros investimentos considerados de grande interesse (HIRSCHFELD, 2000), alem possuir uma melhor constatação visual do resultado, segundo Kassai et al (2000).

Para analisar o projeto economicamente foi considerado o capital investido para implantação, os custos de operação e economia de água, bem como a relação entre eles numa escala temporal, levando-se em consideração a remuneração esperada do capital a ser aplicado.

Como o fator de anuidade (F) é definido pelo tempo, pode-se calcular o valor da receita(R), que representa os benefícios e a economia obtida no projeto. Para isso, considera-se o valor do custo de capital, e o tempo de vida do investimento(k) para calcular o período de tempo em que o investimento será recuperado (GOLDEMBERG, 2003). Analisando a Tabela 09 e comparando os de volume de chuva acumulada com a demanda acumulada, pode-se concluir que os valores encontrados, 1353,3 m3 para a chuva acumulada e 1706,4m3 para a demanda anual, demonstram um potencial de economia , que representa 79% da água tratada usada nos pontos onde poderia ser usado a água de chuva. Tendo como base os custos da água praticados pela autarquia municipal de Nepomuceno, que é de R$1,53/m3, para o volume de 1353,3 m3 equivalente de água de chuva resultaria, portanto, num gasto anual de R$2070,09.

A análise econômica da implantação do sistema se baseou nas equações abaixo referenciadas.

Para o calculo do custo da água pluvial (Cap) adotaremos a equação (6)

(6)

Para o calculo do custo operacional (COap) utilizaremos a equação (7)

(7)

O calculo do custo da manutenção (Cmap) é dado pela equação (8)

(8) A receita total (R) é definida pela equação (9)

(9)

O coeficiente de rendimento “q” é definido pela equação (10)

(10)

A equação que determina o fator de anuidade “F” é dado abaixo (11)

(11)

Onde para as equações de (6) a (11) temos: Cap = custo de água pluvial [ R$/m3] Pa = preço da água da concessionária [R$/m3] Ipl = custo de implantação do aproveitamento da água pluvial [R$] H = horas de bombeamento de água por ano [h] Va = volume anual de água pluvial aproveitada [m3] Coap = custo operacional do aproveitamento da água pluvial [R$/m3] Cmap= custo de manutenção do sistema de aproveitamento da precipitação [R$/m3] R = receita [R$] F = Fator de anuidade k = tempo de vida do investimento [anos] Ereq = energia requerida [kW] Pel = preço da energia elétrica [R$/ kWh] Q = coeficiente de rendimento r = taxa anual Para o estudo proposto, trabalhou-se com a planilha eletrônica Excel, no calculo do fator de anuidade, dos custos e das receitas.Inserindo os parâmetros de projeto e de analise econômica nas equações de(6) a (11) obteremos a Tabela 12 e a curva de pay back, vista no gráfico da Figura 09.

Tabela 12 Tabela de payback do projeto

k F Cap R1 R20,5 2,1781,0 1,1201,5 0,7682,0 0,5922,5 0,4863,0 0,4163,5 0,3164,0 0,3295,0 0,2776,0 0,2437,0 0,2178,0 0,2019,0 0,18810,0 0,17711,0 0,16812,0 0,16113,0 0,15614,0 0,15115,0 0,147

EDERALDO não consegui identificar onde esta o erroParametros

R$/m3 R$/m3 R$/m3

Ipl R$ 41786 H horas/ano 4320 4320Va m3 1353Coap R$/m3 0,00103474Cmap 41,786 fixo fixo

R R$-

223604790F k 0,5 41,8026 -223701860 2,178

1 41,7950 -223657638 1,1201,5 41,7925 -223642913 0,768

2 41,7913 -223635562 0,5922,5 41,7905 -223631161 0,486

3 41,7900 -223628235 0,4163,5 41,7897 -223626152 0,366

4 41,7894 -223624595 0,3295 41,7890 -223622430 0,2776 41,7888 -223621001 0,2437 41,7886 -223619994 0,2198 41,7885 -223619249 0,2019 41,7884 -223618680 0,188

10 41,7883 -223618233 0,17711 41,7882 -223617875 0,16812 41,7882 -223617584 0,16113 41,7881 -223617343 0,156

14 41,7881 -223617142 0,151k 15 41,7881 -223616973 0,147Ereq KW 5Pel $/kwh 0,28q coef. 1,12r taxa anual 12Pa $/m3 3,53

5. CONCLUSÕES

Por meio deste estudo foi estimado o potencial de aproveitamento de água de chuva, para os usos nos pontos sem necessidade de água potável, em substituição à água fornecida pela concessionária, para a unidade do CEFETMG, campus de NEPOMUCENO/ MG

Conclui-se que o retorno do investimento de aproveitamento de um sistema ocorre de forma lenta, portanto a decisão de se construir tal sistema não deve ser tomada com o objetivo maior de obter vantagens econômicas, economizar dinheiro e sim com o objetivo de fomentar a sustentabilidade hídrica, promovendo a conservação e aproveitamento da água, o que é pertinente aos propósitos educativos das escolas e desenvolvimento cultural de uma comunidade.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS- Instalações de Águas Pluviais- NBR-10844, RJ 1989.ACQUASAVE – Sistema de Captação e reaproveitamento da água de chuva.Dimensionamento de Sistema de Captação de Água de Chuva- Disponível em http: // www.acquasave.com.br – acesso 20/12/2010BRASIL –Congresso Nacional. Lei nº9.795, de 27 de abril de 1999 – Estabelece a política Nacional de Educação Ambiental, Brasília 1999b.CASCINO,F.-Educação ambiental: princípios , historia , formação de professores.2ª Ed.-SENAC São Paulo,2000.FENDRICH,R.;OLIYNIK,R.- Manual de utilização das águas pluviais:100maneiras praticas- Livraria do Chain Editora- Curitiba 2002GOLDENBERG, J.; Energia,Meio ambiente e desenvolvimento- 2ª edição- Editora USP, São Paulo,2003. HIRSCHFELD, H. Engenharia econômica e analise dos custos: aplicações praticas para economistas, engenheiros,analistas de investimentos e administradores.7ª edição- Editora Atlas. São Paulo – 2000.MANCUSO, P.;SANTOS, H.;Reuso de Água- Editora Manole, 2003TOMAZ,P.;Aproveitamento de Água de Chuva, Navegar editora, SP,2003.pp. 1-180.

Abstract. The present paper seeks to implant the ecoefficiency concept in the property facilities of the Centro Federal de Educação Tecnologica de Minas Gerais – Campus IX - Nepomuceno , through the uses of the pluvial waters captured in the roofs. The water is collected, treated for retention of rude solids and stored, for later to be used in the to set in motion of the discharges of the toilets, aiming at to save drinking water for nobler ends. He is considered that the system can save a considerable volume of water consumed in the building. Besides, it contributes on time to the develop the education in class and to increase the cultural relation with the community ,by through developed the show case of the ambiential education..

Key words: Ecoefficiency, Use of Rain Water.

UNVERSIDADE DE TAUBATEJoão Francisco Malachias Marques

Estudo técnico econômico de aproveitamento de águas pluviais em uma unidade escolar como forma de

educação ambiental Dissertação apresentada para conclusão da disciplina Bioenergia pelo curso de Mestrado em Engenharia mecânica do Departamento de Engenharia da Universidade de Taubaté.Área de Concentração: Projetos/ EnergiaOrientador Profa. Dr. Ederaldo Godoy

Taubaté – SP2011