COBERTURA VERDE COMO SISTEMA DE REAPROVEITAMENTO DE ÁGUA

Juliane Carla Bernardi GUARUJÁ 2018 FICHA CARTOGRÁFICA NOME DO ALUNO COBERTURA VERDE COMO SISTEMA DE REAPROVEITAMENTO DE ÁGUA Monografia apresentada à Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP, Campus Guarujá, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil, sob a orientação do Profª. Dra. Juliane Carla Bernardi. Área de concentração: Data de defesa: _____ de ________________ de 2018 RESULTADO: __________________________ BANCA EXAMINADORA _____________________________________ Prof. Dr. Os principais resultados demonstram que o telhado verde representa uma tecnologia mais completa de cobertura, capaz de fornecer inúmeros benefícios. Concluindo que este sistema representa a melhor opção do ponto de vista econômico, ambiental e social, capaz de contribuir para a preservação da água. Palavras-chave: Cobertura Verde; Telhado Verde; Reaproveitamento; Águas Pluviais; ABSTRACT The water represents an essential resource for economic and social development in the world, being responsible for establishing the ecological balance and promote the maintenance of life, supporting virtually all kinds existing bodies.

However, due to current shortages, scenarios come popping up more and more the need to find new methods and/or technologies capable of providing the preservation, the conservation and rational consumption of this resource. The green roofs are one of the most promising alternatives to reuse rainwater, capable of capturing and storing mean quantities, reducing pressure on water resources and contributing to the improvement of comfort thermal, air quality and increasing green areas in urban centers. Suporte Estrutural e Camada Impermeabilizante 17 4. Membrana de proteção contra raízes 18 4. Camada drenante 18 4. Camada filtrante 19 4. Substrato 19 4. DESCRIÇÃO DE MONTAGEM DO SISTEMA 31 5. ESTIMATIVA DO POTENCIAL DE CAPTAÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS 33 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO 35 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 38 REFERÊNCIAS 39 1. INTRODUÇÃO O crescente processo de urbanização e aumento da população mundial que, muitas vezes, ocorrem de forma desordenada, têm contribuído para a exploração exagerada de recursos naturais, ocasionando grandes impactos sobre o meio ambiente e a saúde pública, constituindo assim, cenários preocupantes (SILVA, 2007).

Atualmente, a crise hídrica representa um dos principais problemas ambientais do mundo, em razão do esgotamento de recursos hídricos e baixos níveis de água nos reservatórios. Acredita-se que este esgotamento seja proveniente da escassez, do consumo inadequado, da perda de qualidade dos mananciais, do abastecimento público ineficiente e das consequências provocadas pelo agravamento do efeito estufa (SILVA, 2007). Uma vez que, busca abordar uma tecnologia pouco explorada e aplicada, principalmente, nos centros urbanos, caracterizados por temperaturas elevadas, maior ocorrência de cheias e consequentemente, maior número de inundações, assim como uma qualidade do ar inferior, devido a frequente emissão de gases poluentes na atmosfera, resultantes de processos produtivos e uso de automóveis. O consumo constante e exagerado de água tende a crescer cada vez mais, em razão do aumento populacional, o que evidencia a grande importância de se buscar ou estudar alternativas capazes de suprir ou auxiliar na demanda deste recurso, assim como estabelecer um consumo racional deste bem, promovendo a preservação da água potável só para fins que exijam potabilidade.

Apesar dos sistemas de aproveitamento de águas pluviais estarem ganhando conhecimento no mercado, as coberturas verdes ainda não são vistas como uma ferramenta capaz de estabelecer este reaproveitamento. Normalmente, estas estruturas se encontram relacionadas apenas ao conforto térmico ou como elemento de valor paisagístico. Desta forma, o presente trabalho se torna ainda mais importante, devido à falta de informação e trabalhos que abordem diretamente este assunto, aliando as coberturas verdes ao aproveitamento, principalmente, de águas pluviais. Estas estruturas são responsáveis por aumentar as áreas verdes dos centros urbanos, melhorando a relação com o meio ambiente e diminuindo diretamente a ilha de calor (SILVA, 2011). Já de acordo com Ferreira (2008), a utilização de telhados verdes proporciona o controle do escoamento pluvial, o isolamento acústico e térmico, a redução de custos e, o diferencial estético e ambiental da edificação.

Breve contexto histórico Apesar da origem das coberturas verdes não estar claramente documentada, existem registros históricos que demonstram que estes instrumentos estão associados à história da civilização humana, tendo sido utilizados em diferentes épocas, desde os Jardins Suspensos da Babilônia (OBERNDORFER, 2007). Em 1300 a. C na Mesopotâmia, a cobertura verde foi primeiramente concebida com o objetivo estético, em que eram utilizados diferentes tipos de gramíneas, crucíferas, leguminosas e outras espécies vegetais para revestimento de terraços de templos religiosos (OLIVEIRA, 2009). O uso de telhados verdes no Brasil, apesar de não ter acompanhado o mesmo ritmo internacional, apresenta um grande potencial, principalmente, para a mitigação de problemas urbanos em clima tropical úmido (KOELLER, 2000). As coberturas verdes ganharam real visibilidade nos últimos anos, onde a aplicação desta tecnologia pode ser considerada relativamente nova (BALDESSAR, 2012).

No Brasil, o sistema construtivo de coberturas verdes ainda é pouco utilizado, em parte, pela histórica falta de interesse e incentivos por parte do governo, bem como de muitas empresas do ramo da construção civil (SILVA, 2016). Entretanto, com o passar dos anos, começaram a surgir leis de incentivo, como o objetivo de expandir sua aplicação nos centros urbanos (SILVA, 2011). O sistema de telhado verde, cada vez mais, vem se tornando uma grande alternativa para sanar problemas relacionados ao conforto térmico, a poluição atmosférica, ao escoamento superficial de água da chuva, a conscientização e a falta de conforto térmico de indivíduos (SILVA, 2011). Normalmente, é aplicado sobre lajes planas de concreto armado, porém, permite uma grande variedade nos sistemas de suporte e no nível de inclinação (LIRA, 2017).

Já a camada impermeabilizante tem por função proteger a laje contra infiltrações, provenientes da ação da água (SILVA, 2011). Representa uma etapa indispensável ao sistema de cobertura verde, uma vez que, a presença de infiltração na estrutura da edificação, é responsável por reduzir a vida útil, a qualidade e a segurança estrutural da obra, podendo contribuir para o aparecimento de manifestações patológicas e para o risco de acidentes. Além disso, as infiltrações podem provocar transtornos ou mal-estar aos usuários, que afetam diretamente o conforto e qualidade de vida dos indivíduos (BALDESSAR, 2012). Neste contexto, a impermeabilização é fundamental para o aumento da durabilidade das construções, sobretudo no que diz respeito ao fluxo indesejável de água, fluídos e vapores, sendo possível contê-los ou escoá-los para a área externa do local que se necessita proteger (DILLY, 2016).

O excesso é conduzido aos drenos, ralos ou calhas coletoras, que pode vir a ser reaproveitado para usos que não exijam características de potabilidade (BALDESSAR, 2012). Além disso, a camada atua como filtro, proporcionando a separação de poluentes (SILVA, 2011). De acordo com Baldessar (2012) esta camada pode ser composta por material sintético ou mineral granulado com grande permeabilidade. Já segundo Liz (2016) podem ser utilizados agregados graúdos, espumas absorventes ou placas industrializadas com recipientes de formatos variado. Enquanto que, de acordo com Silva (2011), a camada pode ser constituída de brita, seixos e argila expandida, apresentando uma espessura em torno de 7 a 10 cm. Em que, segundo Lira (2017), o substrato deve estar combinado com os tecidos do sistema, com a finalidade de diminuir o potencial de obstrução. Apesar desta camada apresentar uma extensa variedade de composição, deve ser estar relacionada diretamente as necessidades das plantas a serem aplicadas no telhado verde, bem como suas características de absorção de umidade e nutrientes (BALDESSAR, 2012).

O ideal substrato, que contribuirá para o bom funcionamento e eficiência do sistema deve apresentar as seguintes características: boa drenagem; resistência à decomposição e compressão; estabilidade física e química; aeração e consistência; peso leve; capacidade de retenção de água, para a absorção por parte das plantas; e fornecimento de nutrientes as plantas (SNODGRASS; MCINTYRE, 2010). Vegetação A camada de vegetação compreende a última do sistema de telhado verde, possui grande resistência, uma vez que constitui a camada mais exposta as variações climáticas, suportando fatores relacionados a radiação solar, a pluviosidade e ventos predominantes (LIZ, 2016). A espécie vegetal utilizada depende de fatores relacionados ao tipo de telhado verde, a espessura do substrato, a forma de drenagem, a inclinação da cobertura e situação de sombreamento (por coberturas ou obstáculos) (SAVI, 2015).

Estima-se que os telhados verdes podem acumular cerca de 14 mm a mais que os telhados convencionais (GATTO, 2012). O coeficiente de deságue de águas pluviais em coberturas verdes é de 30%, onde 70% das águas são retidas pelo sistema ou sofrem o fenômeno de evaporação. Já em coberturas convencionais, que apresentam uma inclinação em torno de 3°, é possível notar que o coeficiente de deságue é de 100% (MINKE, 2005). Estudos demonstram que os sistemas de telhado verde são capazes de absorver águas pluviais no momento de maior intensidade de chuva, o que contribui para o retardamento do processo de escoamento, evitando a ocorrência de inundações. Já no telhado tradicional, a maior parte deste montante é destinada diretamente à rede pública de drenagem urbana, o que ocasiona um superfluxo e sobrecarrega, cada vez mais, o sistema, dando origem a enchentes (BALDESSAR, 2012).

O uso da água pluvial em atividades de irrigação proporciona a recarga de aquíferos e pereniza os cursos d’ água, contribuindo para a manutenção do ciclo hidrológico. Ao reduzir os volumes captados dos mananciais superficiais, também, ocorre a maior disponibilidade deste recurso, o que propicia maior capacidade de manutenção da biota e diluição de contaminantes (DORNELLES, 2012). As tecnologias necessárias para a captação e armazenamento são de simples instalação e utilização, encontrados facilmente disponíveis no mercado (OLIVEIRA, 2009). Qualidade do ar Nos centros urbanos, as coberturas verdes podem atuar como um filtro contra partículas de poeira e sujeita, absorvendo, também, partículas nocivas que se apresentam em forma de gás, aerossóis e metais pesados. Os sistemas de telhados verdes promovem a remoção do nitrogênio contido na água precipitada e neutralizam o efeito da chuva ácida, assim como o impacto gerado pelo dióxido de carbono (SILVA, 2011).

Os telhados verdes ainda reduzem os efeitos provenientes dos raios ultravioletas, de temperaturas extremas e de ações do vento (SILVA, 2011). Portanto, a tecnologia de telhados verdes apesar de requerer um custo inicial maior que aquele exigido por um telhado convencional, o sistema tende a prolongar a vida útil da edificação, protegendo-a da exposição direta as condições climáticas, dos raios ultravioletas e outras radiações nocivas (CANTOR, 2008). Aumento de Áreas Verdes A implantação de telhados verdes na cobertura das edificações possibilita o aumento de áreas verdes e a reabilitação ecológica da área, de modo a proporcionar a recuperação das características iniciais, portanto, de origem da região. Assim como reabilitar espaços a novas funções e proporcionar a criação de jardins (ARAÚJO, 2007).

As coberturas verdes são consideradas como um complemento ecológico aos espaços verdes das cidades urbanizadas, nomeadas como “selvas de concreto” (ARAÚJO, 2007). Permitindo que a água de melhor qualidade seja destinada apenas a usos mais nobres, como o consumo humano e o abastecimento doméstico (HESPANHOL, 1999). Desta forma, a água da chuva pode ser considerada um recurso hídrico com qualidade e quantidade, capaz de atender diversas demandas, principalmente, as não-potáveis. Em regiões que o regime pluviométrico local é favorável, esta água pode ser utilizada como um recurso hídrico alternativo, ou seja, complementar ao abastecimento (LISBOA, 2011). Já em áreas descentralizadas ou isoladas, o aproveitamento da água pluvial representa uma grande possibilidade, uma vez que, este recurso é captado junto ao local onde será consumido, o que reduz o custo e dificuldades no transporte e construção de estruturas (ANDRADE et al.

Neste contexto, o aproveitamento de águas pluviais pode ser definido como o processo de captação e armazenamento da água proveniente da chuva, recolhida em determinadas superfícies (telhados) e posteriormente, utilizada para fins domésticos ou industriais (MAGALHÃES, 2013). Antes de atingir a área de captação, a qualidade da água proveniente da chuva é influenciada, primeiramente, pela presença de poluentes atmosféricos. O pH da água pluvial é regulado pela presença de gases CO2 (gás carbônico), SO2 (dióxido de enxofre), HNO3 (ácido nítrico) e NH3 (amônia) encontrados presentes na atmosfera (ANDRADE et al. Os principais poluentes que podem ser encontrados no escoamento das coberturas verdes correspondem aos metais pesados e, aos elementos de nitrogênio e fósforo (KLEIN, 2017). O aproveitamento das águas pluviais para fins não potáveis foi regulamentado na Norma NBR 15527, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que fornece requisitos básicos para esta prática.

Onde a qualidade da água é representada por meio de diversos parâmetros, que reúnem suas principais características físicas, químicas e biológicas, expressas com valores de referências das substâncias (WHO, 2011). Tabela 1 – Parâmetros de qualidade de água da chuva para usos não potáveis Parâmetro Análise Valor Coliformes totais Semestral Ausência em 100 mL Coliformes termotolerantes Semestral Ausência em 100 mL Cloro residual livre Mensal 0,5 a 3,0 mg/L Turbidez Mensal < 2,0 uT, para usos menos restritivos < 0,5 uT Cor aparente (caso não seja utilizado nenhum corante) Mensal pH de 6,0 a 8,0 no caso de tubulação de aço carbono ou galvanizado Fonte: ABNT (2007, p. METODOLOGIA A base metodológica do presente trabalho consistiu na revisão bibliográfica, realizada a partir da coleta de dados e informações em artigos, dissertações, monografias e teses, disponíveis na Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD) e nos mais diversos meios.

Os quais foram responsáveis por dar base a apresentação e discussão dos conceitos que envolvem a cobertura verde como sistema de reaproveitamento de água. Este levantamento bibliográfico foi realizado em quatro etapas, que resumidas, compreenderam: a identificação do tema, o método de coleta, avaliação e análise das informações encontradas, e apresentação dos resultados obtidos ao longo da pesquisa. O tema foi escolhido em razão do pouco conhecimento dos benefícios da cobertura verde na captação, bem como reaproveitamento de água. Os índices pluviométricos do ano de 2017 do município, seguem relatados na Tabela 2. Tabela 2 – Índice Pluviométrico Mensal (mm) Jan Fev Mar Abril Maio Junho Julho Ago Set Out Nov Dez 325 319 316 243 175 114 108 102 152 223 213 266 Fonte: Climate (2018) Tais índices pluviométricos, que correspondem a chuva média mensal no município, seguem ilustrados no Gráfico 1, para melhor análise.

Fonte: Climate (2018) Quando comparados o mês mais seco com o mais chuvoso é possível verificar a existência de uma diferença de precipitação, que corresponde a 217mm. Por meio do Gráfico nota-se, também, o mês mais seco corresponde a agosto, que apresenta 102mm de precipitação. Já o mês de janeiro possui um índice superior de pluviosidade, com nível de precipitação maior, em uma média de 325mm. Enquanto que coberturas convencionais, que exigem a presença destes dispositivos, com o objetivo de eliminar a primeira remessa de água, devido a possíveis desejos ou poluição na estrutura da cobertura, adota-se (η) = 0,90. O coeficiente de Runoff para coberturas convencionais, geralmente, possui um valor de 0,85, enquanto que o presente telhado verde pode ser definido pelo coeficiente, no caso, de 0,55, de acordo com o trabalho de Robertson (2005).

O coeficiente para telhados verdes pode ser determinado por diferentes condicionantes, no caso, foi utilizado o coeficiente em razão a quantidade de chuva da região, que representa um valor superior a 39 mm, como é possível observar na classificação da Tabela 3 abaixo. Tabela 3 – Variação do coeficiente de runoff em telhados verdes Fonte: Robertson (2005) 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO As coberturas verdes são definidas por muitos autores, como uma ótima ferramenta para minimizar os impactos ambientais provocados pelas atividades antrópicas, que afetam diretamente a qualidade do ar, o conforto térmico, a durabilidade das construções e o equilíbrio dos ecossistemas, responsáveis por assegurar a sobrevivência de espécies e a preservação dos recursos naturais. Já os telhados verdes não requerem o descarte das primeiras águas, sendo este recurso 100% aproveitado na estrutura, tanto para hidratar e dar suporte a vegetação da cobertura, quanto para o armazenamento em cisternas, para posterior uso em atividades não potáveis.

A vegetação consequentemente promove a redução das ilhas de calor, aumenta o nível de umidade do ambiente, contribui para a captura de CO2, presentes em grandes quantidades nos centros urbanos, assim como para desenvolvimento de processos de fotossíntese. No telhado verde observou-se, também, a redução de temperatura, entretanto, não foi possível comprova-lo ou ter este controle, devido à ausência de termômetro digital no campus. Enquanto que coberturas convencionais, dependendo do tipo de material empregado na construção, podem dobrar ou contribuir para o aumento de temperaturas internas, afetando diretamente o conforto e bem-estar dos usuários, de modo a aumentar, também, a dependência por sistemas condicionantes, que envolvem maior consumo e gastos de energia. Desta forma, nota-se que o telhado verde representa uma tecnologia mais completa de cobertura, capaz de fornecer inúmeros benefícios, principalmente, a retenção e aproveitamento total de águas pluviais, que, também, tendem a apresentar uma qualidade superior a aquelas coletadas em coberturas convencionais.

R. As funções dos telhados verdes no meio urbano, na gestão e no planejamento de recursos hídricos. f. Monografia (Graduação em Engenharia Florestal). Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Norma 15220:2005 – Desempenho térmico de edificações. Rio de Janeiro, 2005. ASTM E2777. Sandard Guide for Vegetative (Green) Roof Systems. West Coshohocken, 2014, AYOADE, J. Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2012. BASSANESI, K. Análise de Risco do Aproveitamento da Água de Chuva para Uso Não Potável em Edificações. f. Desenvolvimento e Meio Ambiente. Paraná: UFPR, 2003. CLIMATE. Clima: Guarujá. Disponível em: < https://pt. São Paul: USP, 2002. CRUZ, W; LEONI, A. Coberturas verdes na região metropolitana de Curitiba – Barreiras e potencial de estabelecimento na visão dos profissionais da construção civil. f. Dissertação (Mestrado em Construção Civil).

DORNELLES, F. Aproveitamento de água de chuva no meio urbano e seu efeito na drenagem pluvial. f. Dissertação (Doutorado em Engenharia de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental). Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Teto verde: O uso de coberturas vegetais em edificações. São Paulo: USP, 2008. GATTO, C. M. Coberturas Verdes: A importância da estrutura e da impermeabilização utilizadas. Santa Maria, 2009. HESPANHOL, I. Água e saneamento básico – uma visão realista. In: Rebouças, A. C. gov. br/painel/painel. php?codmun=351870>. Acesso em: 11 de março de 2018. KLEIN, L. Florianópolis, p. LIRA, J. S. M. M. Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2011. LIZ, D. G. S. S. Aproveitamento de águas pluviais: Aplicação de um sistema de aproveitamento a um hospital.

f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental). Faculdade de Engenharia - Universidade do Porto. OBERNDORFER, E. Green Roofs as Urban Ecosystems: Ecological Structures, Fuctions and Services. BioScience, v. n. p. T. A. Aproveitamento de água pluvial em usos urbanos em Portugal Continental - Simulador para a avaliação da viabilidade. f. Dissertação (Mestrado em Engenharia do Ambiente). Telhado Vegetado. In: Lamberts, R. Casa eficiente: bioclimatologia e desempenho térmico. Florianopólis: UFSC/LabEEE, 2010, p. PROSAB. SAVI, A. C. Telhados verdes: uma análise da influência das espécies vegetai no seu desempenho na cidade de Curitiba. f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção). Telhados verdes em clima tropical: uma nova técnica e seu potencial de atenuação térmica. f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil). Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Rio de Janeiro, 2016. The Green Roof Manual: A proffessional Guide to Design, Installation and Maintenace. New York: Timber Press, 2010. TOMAZ, P. Best Management Practices. São Paulo: Livro Digital. Universidade de São Paulo. Piracicaba, 2014. WHO – World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality: incorporating 1 st and 2nd addenda. Vol.