Projeto de Sistemas de Aproveitamento de Agua de Chuva - Rodolfo Luiz Bezerra Nobrega
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Curso Aproveitamento de gua de chuva em cisternas
para o semi-rido
Tema 2
Projeto de sistemas de aproveitamento de gua de chuva
5 a 8 de maio de 2009
Rodolfo Luiz Bezerra NbregaUniversidade Federal de Campina Grande
Instituies Participantes:Financiadores:
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Objetivo
Apresentar os componentes dos sistemas de aproveitamento de gua de chuva e alguns mtodos de dimensionamento utilizados na
concepo de projetos relacionados.
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Roteiro
Conceitos bsicos
Componentes do sistema de aproveitamento
Dispositivos utilizados
Dimensionamento de calhas e condutores
Coeficiente de perdas
Sistemas em reas urbanas
Dimensionamento de cisternas
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Conceitos BsicosPrecipitao
http://www.princessleia.com/images/journalpicshttp://d713577.u50.igempresas.ig.com.br/images/instrumentos/pluv1.jpg
MedioAs formas mais conhecidas de
precipitao so:
ChuvaGranizo
Neve
1 milmetro de chuva distribudo em uma rea de 1 metro
quadrado corresponde a um volume de 1 litro de gua
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Conceitos BsicosOs processos que compem o aproveitamento
Captao: processo de interceptao da chuva
Transporte: meios que faro com que a chuva captada seja escoada para a cisterna
Armazenamento: estocagem da gua na cisterna
Manejo: conjunto de intervenes no sistema que influenciam o armazenamento e a retirada de gua da cisterna
Aproveitamento: significa o conjunto de processos citados
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Roteiro
Conceitos bsicos
Componentes do sistema de aproveitamento
Dispositivos utilizados
Dimensionamento de calhas e condutores
Coeficiente de perdas
Sistemas em reas urbanas
Dimensionamento de cisternas
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Componentes do sistema de aproveitamento
rea de Captao
Embrapa Semi-ridoProjeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Telhados Pisos
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Componentes do sistema de aproveitamento de gua de chuva
Calhas e condutores
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Calha de gua furtada
Calhas de beiral Calha de beiral
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Componentes do sistema de aproveitamento de gua de chuva
Cisterna
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
Food and Agriculte Organization (FAO)
Embrapa Semi-rido
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Roteiro
Conceitos bsicos
Componentes do sistema de aproveitamento
Dispositivos utilizados
Dimensionamento de calhas e condutores
Coeficiente de perdas
Sistemas em reas urbanas
Dimensionamento de cisternas
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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 gua armazenada
Primeiras guas Primeiras chuvas
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Outros dispositivos
Bomba
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
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Outros dispositivos
Extravasor
Projeto Cisternas CT-Hidro/FINEP/MCT
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Roteiro
Conceitos bsicos
Componentes do sistema de aproveitamento
Dispositivos utilizados
Dimensionamento de calhas e condutores
Coeficiente de perdas
Sistemas em reas urbanas
Dimensionamento de cisternas
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Dimensionamento de calhas e condutores
Por que dimensionar calhas e condutores?
As calhas de condutores devem ser capazes de ter:
Aspectos geomtricos adequados situao
Dimenses suficientes para permitir o escoamento da gua
Estrutura suficiente para suportar o peso
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Dimensionamento de calhas e condutores
No Brasil o projeto de sistemas prediais para guas pluviais normatizado pela NBR 10.844/8
Informaes necessrias:
rea de contribuio;
Intensidade pluviomtrica.
Dados que se deseja obter:
Vazo de projeto;
Inclinao da calha;
Dimenses das calhas e condutores.
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Dimensionamento de calhas e condutores
rea de contribuio (A)
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Dimensionamento de calhas e condutores
Intensidade Pluviomtrica
Perodo de retorno
1 ano = reas pavimentados, onde empoamentso possam ser tolerados;
5 anos = para coberturas e/ou terraes
25 anos = para coberturas e reas onde empoamento ou extravasamento no possa ser tolerado
A durao da precipitao deve ser fixada em 5 minutos
Para construes at 100m pode-se atotar a intensidade de 150 mm/j
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Dimensionamento de calhas e condutores
Clculo da vazo de projeto (Q)
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Dimensionamento de calhas e condutores
Clculo da vazo de projeto (Q)
Tabela 1 Coeficientes multiplicativos da vazo de projeto
Tipo de curva
Curva a menos de 2 metros da sada da calha
Curva entre 2 e 4 metros da sada da calha
Canto reto 1,2 1,1
Canto 1,1 1,05
Para calhas beirais ou platibandas
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Dimensionamento de calhas e condutores
Dimensionamento da calhaTabela 2 Coeficientes de rugosidade
Material n
Plstico, fibrocimento, ao, metais no-ferrosos
0,011
Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida
0,012
Cermica, concreto no-alisado 0,013
Alvenaria de tijolos no-revestida 0,015
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Dimensionamento de calhas e condutores
Tabela 3 Capacidade de condutores horizontais de seo circular (vazes em L/min.)
Dimetro 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
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Roteiro
Conceitos bsicos
Componentes do sistema de aproveitamento
Dispositivos utilizados
Dimensionamento de calhas e condutores
Coeficiente de perdas
Sistemas em reas urbanas
Dimensionamento de cisternas
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Coeficiente de perdas
O volume precipitado no o mesmo que o aproveitado. As razes so:
Formato da rea de captao;
Absoro de gua pela superfcie de captao;
Potencial de captao prejudicado pelos limites da rea de captao;
Desvios ou vazamentos nos condutores que transportam a gua.
Possui vrias denominaes na literatura
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Coeficiente de perdas
Parablico V invertido Ondulado
Coeficiente derunoff
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 cermicas 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.
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Roteiro
Conceitos bsicos
Componentes do sistema de aproveitamento
Dispositivos utilizados
Dimensionamento de calhas e condutores
Coeficiente de perdas
Sistemas em reas urbanas
Dimensionamento de cisternas
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Sistemas em reas urbanas
A norma NBR 15.527/2007 estabelece os requisitos paraaproveitamento de gua de chuva de coberturas em reasurbanas para fins no potveis. Nela estabelecido que: Calhas e condutores: NBR 10844/1989;
Devem ser instalados dispositivos de remoo de detritos;
O dispositivo de descarte, quando existir, deve ser projetado. Na ausnciade critrios suficientes, recomenda-se descartar os 2 mm iniciais dechuva;
Os reservatrios devem conter extravasor, dispositivo de esgotamento,cobertura, inspeo, ventilao e segurana;
A retirada de gua deve ser realizada prxima superfcie;
Ao menos uma vez ao ano os reservatrios devem ser limpos com umasoluo de hipoclorito de sdio (NBR 5626);
O sistema de distribuio da gua de chuva aproveitada deve serindependente do sistema de gua potvel.
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Sistemas em reas urbanas
Mtodos de dimensionamento propostos na NBR 15.527/2007:
Mtodo Azevedo Neto;
Mtodo prtico alemo;
Mtodo prtico ingls;
Mtodo prtico australiano;
Mtodo de Rippl;
Mtodo da simulao.
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Roteiro
Conceitos bsicos
Componentes do sistema de aproveitamento
Dispositivos utilizados
Dimensionamento de calhas e condutores
Coeficiente de perdas
Sistemas em reas urbanas
Dimensionamento de cisternas
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Dimensionamento de cisternas
Concepo do volume de 16 m para cisternas no Semi-rido:
rea mdia de captao: 40 m;
Precipitao mdia: 400 mm/ano;
Volume potencial aproveitvel: 40 m x 400 mm = 16.000 litros;
Supondo um consumo per capto de 13 litros/dia, temos que uma cisterna com 16 m de gua abastece uma famlia de 5 pessoas por:
16.000 l/(5 pessoas x 13 litros/pessoa/dia) = 246 dias ou 8 meses (aproximadamente).
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Dimensionamento de cisternas
Mtodo Azevedo Neto
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Dimensionamento de cisternas
Mtodo prtico alemo
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Dimensionamento de cisternas
Mtodo prtico ingls
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Dimensionamento de cisternas
Mtodo prtico australiano
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Exerccio
Dimensione uma cisterna para ser construda na rea urbana de Custdia (PE) utilizando os mtodo de Azevedo Neto e os mtodos prticos ingls e alemo.
Dados:
Precipitao mdia: 400 mm/ano;
rea de captao: 100 m; Volume aproveitvel por ano: 400 mm x 100 m 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.
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Exerccio
Atravs do mtodo prtico ingls
V = 0,05 x P x A = 0,05 x 400 x 100 = 2.000 L
Atravs do mtodo Azevedo Neto
V = 0,042 x P x A x T = 0,042 x 400 x 100 x 6 = 10.080 L
Atravs do mtodo prtico alemo
V = Min (V;D) = Min (30.000;29.200) x 0,6 = 17.520 L
No considera a demanda.
No considera o perodo de estiagem
No considera a demanda e perodo de estiagem
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Dimensionamento de cisternas
Mtodo Rippl
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Dimensionamento de cisternas
Mtodo da simulao
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Dimensionamento de cisternas
Observaes sobre o mtodo da simulao:
As simulaes so baseadas na equao de balano hdrico para um reservatrio de volume finito;
Podem ser implementados parmetros para uma anlise que represente melhor o sistema estudado. Por exemplo: volume desviado, evaporao, incertezas no consumo, entre outros;
Uma avaliao qualitativa e quantitativa das sries de precipitao deve ser realizada para que seu uso seja adequado.
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Bibliografia recomendada
Anais dos Simpsios da Associao Brasileira de Captao e Manejo de gua de Chuva - ABCMAC (www.abcmac.org.br).
Aproveitamento de gua de chuva para reas urbanas e fins no potveis. Tomaz, P.; Navegar Editora. 2003.
NBR 10844/89 - Instalaes prediais de guas pluviais. Rio de Janeiro: ABNT, 1989. 13 p.
NBR 15.527/2007 - Aproveitamento de coberturas em reas urbanas para fins no potveis. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. 12 p.
Potencialidades da gua de chuva no Semi-rido Brasileiro. Eds.: Brito, L. T. L.; Moura, M. S. B.; Gama, G. F. B. Petrolina PE: Embrapa Semi-rido, 2007. 181 p.