Projeto de sistemas de aproveitamento de agua de chuva ... de sistemas de... · Dimensionamento de...

Curso “Aproveitamento de

água de chuva em cisternas

para o semi-árido”

Tema 2

Projeto de sistemas de aproveitamento de água de chuva

5 a 8 de maio de 2009

Rodolfo Luiz Bezerra NóbregaUniversidade Federal de Campina Grande

Instituições Participantes:Financiadores:

Objetivo

Apresentar os componentes dos sistemas de aproveitamento de água de chuva e alguns métodos de dimensionamento utilizados na

concepção de projetos relacionados.

Roteiro

• Conceitos básicos

• Componentes do sistema de aproveitamento

• Dispositivos utilizados

• Dimensionamento de calhas e condutores

• Coeficiente de “perdas”

• Sistemas em áreas urbanas

• Dimensionamento de cisternas

Conceitos BásicosPrecipitação

http://www.princessleia.com/images/journalpicshttp://d713577.u50.igempresas.ig.com.br/images/instrumentos/pluv1.jpg

Medição

As formas mais conhecidas de

precipitação são:

•Chuva

•Granizo

•Neve

1 milímetro de chuva distribuído em uma área de 1 metro

quadrado corresponde a um volume de 1 litro de água

Conceitos BásicosOs processos que compõem o aproveitamento

�Captação: processo de interceptação da chuva

�Transporte: meios que farão com que a chuva captada seja escoada para a cisterna

�Armazenamento: estocagem da água na cisterna

�Manejo: conjunto de intervenções no sistema que influenciam o armazenamento e a retirada de água da cisterna

�Aproveitamento: significa o conjunto de processos citados

Roteiro








Componentes do sistema de aproveitamento

Área de Captação

Embrapa Semi-ÁridoProjeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT

Telhados Pisos

Componentes do sistema de aproveitamento de água de chuva

Calhas e condutores

Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT

Calha de água furtada

Calhas de beiral Calha de beiral

Componentes do sistema de aproveitamento de água de chuva

Cisterna


Food and Agriculte Organization (FAO)

Embrapa Semi-Árido

Roteiro








Outros dispositivos

Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT

Dispositivo de

desvio das chuvas

IRPAA/Juazeiro

•Melhorar a qualidade da água armazenada

•Primeiras águas ≠ Primeiras chuvas

Outros dispositivos

Bomba


Outros dispositivos

Extravasor


Roteiro








Dimensionamento de calhas e condutores

• Por que dimensionar calhas e condutores?

As calhas de condutores devem ser capazes de ter:

� Aspectos geométricos adequados à situação

� Dimensões suficientes para permitir o escoamento da água

� Estrutura suficiente para suportar o peso


• No Brasil o projeto de sistemas prediais para águas pluviais é normatizado pela NBR 10.844/8

• Informações necessárias:

– Área de contribuição;

– Intensidade pluviométrica.

• Dados que se deseja obter:

– Vazão de projeto;

– Inclinação da calha;

– Dimensões das calhas e condutores.


• Área de contribuição (A)


• Intensidade Pluviométrica

– Período de retorno

• 1 ano = áreas pavimentados, onde empoçamentso possam ser tolerados;

• 5 anos = para coberturas e/ou terrações

• 25 anos = para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado

– A duração da precipitação deve ser fixada em 5 minutos

– Para construções até 100m² pode-se atotar a intensidade de 150 mm/j


• Cálculo da vazão de projeto (Q)


• Cálculo da vazão de projeto (Q)

Tabela 1 – Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto

Tipo de curva

Curva a menos de 2 metros da saída da calha

Curva entre 2 e 4 metros da saída da calha

Canto reto 1,2 1,1

Canto 1,1 1,05

Para calhas beirais ou platibandas


• Dimensionamento da calhaTabela 2 – Coeficientes de rugosidade

Material n

Plástico, fibrocimento, aço, metais não-ferrosos

0,011

Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida

0,012

Cerâmica, concreto não-alisado 0,013

Alvenaria de tijolos não-revestida 0,015


Tabela 3 – Capacidade de condutores horizontais de seção circular (vazões em L/min.)

Diâmetro Interno (mm)

n = 0,011 n = 0,012 n = 0,013

0,5 % 1 % 2 % 4 % 0,5 % 1 % 2 % 4 % 0,5 % 1 % 2 % 4 %

1 50 32 45 64 90 29 41 59 83 27 38 54 76

2 75 95 133 188 267 87 122 172 245 80 113 159 226

3 100 204 287 405 575 187 264 372 527 173 243 343 486

4 125 370 521 735 1.040 339 478 674 956 313 441 622 882

5 150 602 847 1.190 1.690 552 777 1.100 1.550 509 717 1.010 1.430

6 200 1.300 1.820 2.570 3.650 1.190 1.670 2.360 3.350 1.100 1.540 2.180 3.040

7 250 2.350 3.310 4.660 6.620 2.150 3.030 4.280 6.070 1.990 2.800 3.950 5.600

8 300 3.820 5.380 7.590 10.800 3.500 4.930 6.960 9.870 3.230 4.500 6.420 9.110

Roteiro








Coeficiente de “perdas”

• O volume precipitado não é o mesmo que o aproveitado. As razões são:

– Formato da área de captação;

– Absorção de água pela superfície de captação;

– Potencial de captação prejudicado pelos limites da área de captação;

– Desvios ou vazamentos nos condutores que transportam a água.

• Possui várias denominações na literatura

Coeficiente de “perdas”

Parabólico V invertido Ondulado

Coeficiente de“runoff”

0,81 0,84 0,83

Liaw e Tsai. Optimum storage volume of rooftop rain water harvesting systems for domestic use. Journal of the american water resources association. August 2004.

Tipo da cobertura Coeficiente de “runoff”

Telhas cerâmicas 0,8 a 0,9

Telhas corrugadas de metal 0,7 a 0,9

Hofkes e Frazier. Runoff coeficients. In Rainwater Harvesting by Parcey and Adrian. 1996.

Roteiro








Sistemas em áreas urbanas

• A norma NBR 15.527/2007 estabelece os requisitos paraaproveitamento de água de chuva de coberturas em áreasurbanas para fins não potáveis. Nela é estabelecido que:– Calhas e condutores: NBR 10844/1989;

– Devem ser instalados dispositivos de remoção de detritos;

– O dispositivo de descarte, quando existir, deve ser projetado. Na ausênciade critérios suficientes, recomenda-se descartar os 2 mm iniciais dechuva;

– Os reservatórios devem conter extravasor, dispositivo de esgotamento,cobertura, inspeção, ventilação e segurança;

– A retirada de água deve ser realizada próxima à superfície;

– Ao menos uma vez ao ano os reservatórios devem ser limpos com umasolução de hipoclorito de sódio (NBR 5626);

– O sistema de distribuição da água de chuva aproveitada deve serindependente do sistema de água potável.

Sistemas em áreas urbanas

• Métodos de dimensionamento propostos na NBR 15.527/2007:

– Método Azevedo Neto;

– Método prático alemão;

– Método prático inglês;

– Método prático australiano;

– Método de Rippl;

– Método da simulação.

Roteiro








Dimensionamento de cisternas

• Concepção do volume de 16 m³ para cisternas no Semi-Árido:

– Área média de captação: 40 m²;

– Precipitação média: 400 mm/ano;

– Volume potencial aproveitável: 40 m² x 400 mm = 16.000 litros;

– Supondo um consumo per capto de 13 litros/dia, temos que uma cisterna com 16 m³ de água abastece uma família de 5 pessoas por:

• 16.000 l/(5 pessoas x 13 litros/pessoa/dia) = 246 dias ou 8 meses (aproximadamente).


• Método Azevedo Neto


• Método prático alemão


• Método prático inglês


• Método prático australiano

Exercício

• Dimensione uma cisterna para ser construída na área urbana de Custódia (PE) utilizando os método de Azevedo Neto e os métodos práticos inglês e alemão.

– Dados:

• Precipitação média: 400 mm/ano;

• Área de captação: 100 m²;– Volume aproveitável por ano: 400 mm x 100 m² x 0,75 = 30.000 litros.

• Quantidade de meses com pouca ou nenhuma chuva: 6;

• 4 residentes (demanda 20 litros/dia/pessoa);– Demanda anual: 20 x 4 x 365 = 29.200 litros.

Exercício

• Através do método prático inglês

V = 0,05 x P x A = 0,05 x 400 x 100 = 2.000 L

• Através do método Azevedo Neto

V = 0,042 x P x A x T = 0,042 x 400 x 100 x 6 = 10.080 L

• Através do método prático alemão

V = Min (V;D) = Min (30.000;29.200) x 0,6 = 17.520 L

Não considera a demanda.

Não considera o período de estiagem

Não considera a demanda e período de estiagem


• Método Rippl


• Método da simulação


• Observações sobre o método da simulação:

– As simulações são baseadas na equação de balanço hídrico para um reservatório de volume finito;

– Podem ser implementados parâmetros para uma análise que represente melhor o sistema estudado. Por exemplo: volume desviado, evaporação, incertezas no consumo, entre outros;

– Uma avaliação qualitativa e quantitativa das séries de precipitação deve ser realizada para que seu uso seja adequado.

Bibliografia recomendada

• Anais dos Simpósios da Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva - ABCMAC (www.abcmac.org.br).

• Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. Tomaz, P.; Navegar Editora. 2003.

• NBR 10844/89 - Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro: ABNT, 1989. 13 p.

• NBR 15.527/2007 - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. 12 p.

• Potencialidades da água de chuva no Semi-Árido Brasileiro. Eds.: Brito, L. T. L.; Moura, M. S. B.; Gama, G. F. B. Petrolina – PE: Embrapa Semi-Árido, 2007. 181 p.

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