O documento apresenta informações sobre:
1) Sistemas de tratamento de água e esgoto em propriedades rurais;
2) Princípios de permacultura aplicados ao manejo de água, como maximizar a permanência da água no local e captação de fontes locais;
3) Ferramentas de análise de sistemas de água, como croquis, fluxos de drenagem e quantificação de consumo.
10. Bacterias
Unicelulares
2•m
10.000 espécies
Catalizam a
maioria das
reações no
tratamento de
águas.
Algas
Unicelulares
50-100•m
10.000 espécies
Carregados
eletricamente
Acumulam
C, N, P e metais
Protozoários
Multi-celulares
200•m
Filtram organismos
com tamanho até
25•m
(bacterias e algas)
Servem de comida
para peixes
Micro fauna
Rotíferos, Daphnia
200•m – 1mm
Organismos de vida
livre, fixos
Filtram algas e
Bacterias
Michael Shaw
The Ecovillage Institute
«Água: Manual de Instruções»
12. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
Atividade lúdica
13. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Toda função importante realizada por pelo menos dois elementos”
Guia de Sustentabilidade em Meios de Hospedagem
Guilherme Castagna, Francisco Lima e Paula Arantes / Banco Santander (2010)
14. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Todo elemento cumpre pelo
menos duas funções”
Manejo Apropriado de Água – ONG IPESA/FEHIDRO (2012)
15. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Trabalhe com a Natureza, não contra ela”
(Uso da Gravidade)
16. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Use as bordas e valorize os
elementos marginais”
Cultivo integrado de arroz, peixes e patos, IPEP (Bagé – 2005)
17. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Valorize os recursos locais”
Guia de Sustentabilidade em Meios de Hospedagem
Guilherme Castagna, Francisco Lima e Paula Arantes / Banco Santander (2010)
18. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Use e valorize os serviços e recursos renováveis”
Guia de Sustentabilidade em Meios de Hospedagem
Guilherme Castagna, Francisco Lima e Paula Arantes / Banco Santander (2010)
19. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Use as bordas e valorize os elementos marginais”
20. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
...
Guia de Sustentabilidade em Meios de Hospedagem
Guilherme Castagna, Francisco Lima e Paula Arantes / Banco Santander (2010)
“Capte e armazene energia”
21. Para 1 mm de chuva em 1 m² de telhado, 1 litro de água coletada
Casa com 100 m² de telhado, 1400mm = 140.000 litros/ano
Galpão com 1000 m² de telhado, 1400mm = 1.400.000 litros/ano
Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Capte e armazene
energia”
22. Acelerando a Capacidade de Regeneração
Princípios da Permacultura aplicados ao manejo de água
“Mínimo de trabalho para o
máximo resultado”
Manejo Apropriado de Água – ONG IPESA/FEHIDRO (2012)
25. Análise
• Local (Observação)
– Relevo (inclinações, direcionamento de água)
– Vegetação
– Solo
– Vento
– Insolação
• Externa
– Legislação
– Qualidade da água
– Eventos extremos (vizinhança)
– Índices de chuva (Hidroweb – ANA)
26. Análise
• Local (Observação)
– Relevo
– Vegetação (indicadoras)
– Solo
– Vento
– Insolação
• Externa
– Legislação
– Qualidade da água
– Eventos extremos (vizinhança)
– Índices de chuva (Hidroweb – ANA)
27. Análise
• Local (Observação)
– Relevo
– Vegetação
– Solo (compactação, permeabilidade, acidez, umidade)
– Vento
– Insolação
• Externa
– Legislação
– Qualidade da água
– Eventos extremos (vizinhança)
– Índices de chuva (Hidroweb – ANA)
Art Ludwig
28. Teste de infiltração: cova prismática
• No caso de valas de infiltração, a seção do fundo das covas previstas deve estar a
uma profundidade em relação ao nível do terreno de no mínimo 0,60 m e no
máximo 1m. O fundo das três covas também deverá ser em seção quadrada de 30
cm de lado e 30 cm de profundidade;
• Raspar o fundo e os lados da cova, de modo que fiquem ásperos;
• Retirar da cova todo material solto e cobrir o seu fundo com uma camada de 5 cm
de brita nº 1;
• No primeiro dia manter as covas cheias de água durante 4 h;
• No dia seguinte, encher as covas com água e aguardar que estas se infiltrem
totalmente;
• Encher novamente as covas com água até a altura de 15 cm e cronometrar o período
de rebaixamento de 15 cm até 14 cm, correspondente às alturas da água em cada
cova. Quando este intervalo de tempo para rebaixamento de 1 cm se der em menos
de 3 min, refazer o ensaio cinco vezes, adotando o tempo da quinta medição.
• Com os tempos determinados no processo de infiltração das covas, é possível obter
os coeficientes de infiltração do solo (L/m² x dia) na curva apresentada a seguir.
(Adota-se o menor dos coeficientes determinados no ensaio)
30. Teste de infiltração: cova cilíndrica
• Teste prático adotado em casos onde não houver disponibilidade de água para
saturar a cova por 4 hrs, ou onde houver necessidade de fazer ua estimativa rápida
• Cave um buraco com uma cavadeira na profundidade onde irá aplicar água (se for
para água cinza, geralmente de 15 a 30cm de profundidade);
• Crave uma estaca graduada (em cm) no fundo do buraco;
• Encha o buraco com água até o topo entre 3 a 5 vezes para saturar o solo;
• Encha novamente o buraco e marque quantos minutos a água leva para baixar 3cm;
• Repita o teste anotando o tempo, até que o resultado se repita;
• Em seguida divida o tempo em minutos / pelos 3cm;
• O resultado será em Minutos por Centímetros (min/cm);
• Agora basta comparar o resultado com os valores da tabela abaixo, multiplicando o
valor da área necessária (em m²/l/dia) pelo volume a ser infiltrado.
31. Teste de infiltração: cova cilíndrica
Procedimento de cálculo:
H (30cm)
D (15cm)
N.A.(22cm)
1cm
• Área de infiltração:
ܣ ൌ ߨݎଶ
+ 2 ߨrh
ܣ ൌ ߨ. 0,075ଶ 2. ߨ.0,075.0,22
ܣ ൌ ܣ௦ ܣ௧
ܣ ൌ 0,1213݉ଶ
• Volume do anel:
ܸ ൌ ߨݎଶ
݄
ܸ ൌ ߨ.0,075ଶ
. 0,01
ܸ ൌ 0,1767݈
0,1767݈ െ 0,1213݉²
݈ܺ െ 1m²
0,1213. ܺ ൌ 0,1767.1
ܺ ൌ 1,457݈/݉² (em 180 segundos)
ܺ ൌ 0,486݈/݉².min
ܺ ൌ 29,1݈/݉².hr -> assumir 100l/m²/dia
32. Análise
• Local (Observação)
– Relevo
– Vegetação
– Solo
– Vento (direção, intensidade, frequência)
– Insolação
• Externa
– Legislação
– Qualidade da água
– Eventos extremos (vizinhança)
– Índices de chuva (Hidroweb – ANA)
33. Análise
• Local (Observação)
– Relevo
– Vegetação
– Solo
– Vento
– Insolação (direção)
• Externa
– Legislação
– Qualidade da água
– Eventos extremos (vizinhança)
– Índices de chuva (Hidroweb – ANA)
Permacultura na Prática, Experiências Permaculturais em Cuba
34. Análise
• Local (Observação)
– Relevo
– Vegetação
– Solo
– Vento
– Insolação
• Externa
– Legislação (APP’s, plano diretor)
– Qualidade da água
– Eventos extremos (vizinhança)
– Índices de chuva (Hidroweb – ANA)
46. • Ferramentas
– Croquis
– Fluxos
• Drenagem
• Águas servidas
– Quantificação
• Consumo
– Doméstico
– Agrícola
• Produção
– Doméstica
– Drenagem
• Estratégias
– Maximizar a permanência
– Captação de fontes locais
• Armazenamento
• Uso
• Integração
Análise
Cinzas
75%
Preta
25%
Fezes humanas
65% proteína
22,5% carboidrato
12,5% gordura
O que é esgoto?
99% água
1% matéria orgânica &
microorganismos
47. • Ferramentas
– Croquis
– Fluxos
• Drenagem
• Águas servidas
– Quantificação
• Consumo
– Doméstico
– Agrícola
• Produção
– Doméstica
– Drenagem
• Estratégias
– Maximizar a permanência
– Captação de fontes locais
• Armazenamento
• Uso
• Integração
Análise
Para 1 mm de chuva em 1 m² de telhado, 1 litro de água coletada
Casa com 100 m² de telhado, 1400mm = 140.000 litros/ano
Terreno com 10.000 m² de área, 1400mm (30% de runofff) = 4.200.000 litros/ano
55. • Ferramentas
– Croquis
– Fluxos
• Drenagem
• Águas servidas
– Quantificação
• Consumo
– Doméstico
– Agrícola
• Produção
– Doméstica
– Drenagem
• Estratégias
– Maximizar a permanência
– Captação de fontes locais
• Armazenamento
• Uso
• Integração
Atuação
• Escola municipal de educação infantil;
• Pia externa posicionada ao lado do mictório;
• Grande consumo de água na pia;
• Torneira constantemente aberta no mictório
56. • Ferramentas
– Croquis
– Fluxos
• Drenagem
• Águas servidas
– Quantificação
• Consumo
– Doméstico
– Agrícola
• Produção
– Doméstica
– Drenagem
• Estratégias
– Maximizar a permanência
– Captação de fontes locais
• Armazenamento
• Uso
• Integração
Atuação
Manejo Apropriado de Água – ONG IPESA/FEHIDRO (2012)
57. Abastecimento de água
. Reconhecer, utilizar e manter integridade das
fontes locais
. Uso contextualizado à qualidade e cultura local
Tratamento de esgoto vs. reciclagem de
nutrientes
. Tratamento localizado apropriado ao contexto
. Água melhora de qualidade ao longo do
processo – a casa como “produtora” de água
pura
. Reciclagem de nutrientes e produção de
biomassa
Manejo de águas pluviais
. Reter onde possível
. Aproveitar como possível
. Infiltrar o que possível
. Escoar/descartar somente o impossível
No caminho da abundância
70. Retornando a agua ao seu lugar
• Estratégia REI:
– Reduzir a velocidade de escoamento
– Espalhar sobre a superfície
– Infiltrar
• Triplo S Caipira:
– Sigura
– Spaia
– Somi
80. Cálculo de Canais de Infiltração
Rainwater Harvesting for Drylands, vol. 2 (Brad Lancaster)
Apropriados para locais com inclinação inferior a 4:1 (máximo 3:1, se o solo for bem
estruturado):
A base do morrote deve ser pelo menos quatro vezes maior do que sua altura, o que
aumenta sua estabilidade. Solos argilosos podem ter inclinação um pouco maior,
enquanto solos arenosos devem ter um limite nesta relação. A altura entre a base do
canal e o topo do morrote varia geralmente entre 15 a 90cm. A largura do topo do
morrote pode ainda servir como estrutura de acesso, para passagem de carrinhos de
mão (2m), trator (2,5m), ou veículos (ajustado de acordo com a largura do veículo).
81. Cálculo de Canais de Infiltração
Cálculo do escoamento superficial:
Volume = Área (m²) x precipitação (mm) x Coeficiente de infiltração,
Onde coeficiente de infiltração:
. áreas pavimentadas: 85 a 95%
. terra exposta: 70% (conferir)
. grama: 25 a 35%
Assumindo coeficiente de infiltração local (mata em regeneração) como sendo de 20%,
então, para área do swale inferior, o comprimento é de 95m, e área de contribuição de
1.250m², assim:
Volume = 1.250m² x 80mm (extremamente confiável) x 20%
Volume = 20.000 litros (20m³)
Assumindo medida da base igual a 4x a altura, temos:
Volume = base x comprimento x altura/2
20 x 2 = 4xaltura x 95 x altura
40 = 380xaltura²
Altura² = 0,105
Altura=0,33m, portanto, base = 4 x 0,33 = 1,32 ˜ 1,35m
O volume de terra ocupado pelo morrote é cerca de 30 a 40% maior do que o volume
escavado, em função do empolamento do solo.
89. Jardins de chuva em locais inclinados
Planter com check-dams e grelhas hemisféricas
para drenagem do excedente
FONTE: Kentucky Waterways
Estadio Nacional de Brasilia
Imagem Fluxus Design Ecologico
98. Cálculo do Jardim de Chuva
ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO 553m²
85% CHUVAS (CONFIÁVEL) 80mm
553m²*80mm = 44.240 litros
Estabelecendo LÂMINA DE ÁGUA LIVRE = 0,30m
44,2m³/0,3m = 147,3m²
Checagem de infiltração
Considerando volume por m² de 300 litros (1x1x0,3m) e TAXA DE INFILTRAÇÃO SOLO
110L/m².DIA| temos 300/110 = 2,72 dias para infiltração do volume total
Como o tempo máximo para infiltração ideal é de 2 dias, a lâmina máxima deve ser:
Hmáx = 2*110l/m²/dia = 220mm, ou 22cm ≈ 20cm
99. Cálculo do Jardim de Chuva
Cálculo de base infiltrante
Mantendo a área de 150m², e a lâmina máxima calculada, é preciso criar uma base com
solo preparado que armazene o volume restante de 100mm (10cm) ou 100 litros.
CONSIDERANDO TAXA POROSIDADE MEIO FILTRANTE (SOLO+AREIA) EM 35% => E
VOLUME RESTANTE DE 0,1m³ (100 litros), TEMOS uma espessura de material filtrante
necessária de
Para cada 1.000 litros, 350 litros são úteis, então, como são necessários 100 litros úteis:
1.000 - 350 litros (de água)
X – 100 litros (de água)
x.350 = 1000.100
=> x = 285mm = 28,5cm ≈ 30cm de espessura (areia + composto)
101. Para 1 mm de chuva em 1 m² de telhado, 1 litro de água coletada
Casa com 100 m² de telhado, 1400mm = 140.000 litros/ano
Galpão com 1000 m² de telhado, 1400mm = 1.400.000 litros/ano
Aproveitamento de Água de Chuva
102. Água de chuva – Uso ancestral
Fortaleza de Massada - Israel
Rei de Moab (Israel, 850 A.C.)
“...para que cada um de vós faça
uma cisterna para si mesmo, na sua
casa”
107. Aproveitamento de água de chuva
• NBR 15527/07: Aproveitamento de água de
chuva de áreas urbanas para fins não-potáveis
108. Urbano vs. Rural
• NBR 15527/07: Aproveitamento de água de
chuva de áreas urbanas para fins não-potáveis
• PH ácido
• Metais pesados
109. Urbano vs. Rural
• NBR 15527/07: Aproveitamento de água de
chuva de áreas urbanas para fins não-potáveis
• limpeza externa
• irrigação
• vasos sanitários
• PH ácido
• Metais pesados
118. Levantamento de informações
• Área do telhado
• Comprimento da calha
• Índices pluviométricos, mês a mês + ano a ano
(www.hidroweb.ana.gov.br – Dados pluviométricos)
• Intensidade pluviométrica (T retorno 5 anos)
• Altura manométrica (recalque)
• Espaço disponível
• Consumo de água (perfil e qualidade)
119. Potencial de captação
Potencial de captação:
Área do telhado (m2) x índice pluviométrico
local (mm -> m) x runoff
Exemplo:
telhado de 60 m2 em São Paulo
(~1300mm/ano)
60 x 1300 x 0,8 = 62,400 litros/ano
121. Condutores verticais
Levantar uma linha vertical a partir da vazao de calculo ate interceptar as
curvas de H e L correspondentes. Se nao houver, interpolar. Transportar
a secao mais alta ate’ o eixo D. Adotar o diametro nominal cujo diametro
interna seja superior ou igual ao valor encontrado.
1 x φ75mm
p/ I=130mm/hr
123. Descarte do volume inicial
Caixa de autolimpeza: 1mm/metro quadrado
Vs.
Filtros de descarte
Vídeo Superhead
124. Descarte do volume inicial
Caixa de autolimpeza: 1mm/metro quadrado
• Volume = 1 mm x 60m2 = 60 litros
• Para tubo de descarte com φ100mm, qual
altura do tubo?
125. Descarte do volume inicial
Caixa de autolimpeza: 1mm/metro quadrado
• Volume = 1 mm x 60m2 = 60 litros
• Se feita de alvenaria, quais as dimensões?
0,06 = largura x altura x comprimento
- Assumindo largura e comprimento com 0,5m
0,06 = 0,5 x 0,5 x altura
altura = 0,24 = 0,3m
126. Armazenamento: Dimensionamento
• Oferta de água vs. consumo: qual a relação?
Oferta: 62.000 litros/ano
Consumo potável: 24.000 litros/mês,
288.000 litros/ano
• Previsão de consumo:
% do consumo potável ou estimativa de cálculo?
127. Armazenamento: Dimensionamento
• % do consumo potável,
adotando 35%, 8,4m3 = 8,400 litros/mês
• Estimativa de cálculo
• Máquina de lavar:
2 usos/dia x 150litros x 30 dias = 9,000 litros
• Vasos sanitários:
5 usos/dia x 10 litros x 5 mor. x 30 dias = 7,500 litros
• Limpeza externa / irrigação:
5 minutos x 60 segundos x 0,15 l/s x 30 dias = 1350 litros
Total: 17,850 litros, no bom senso ± 12,500, ou 415 l/dia