UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO QUALIDADE DA...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

QUALIDADE DA ÁGUA EM TELHADOS VERDES: ANÁLISE CIENCIOMÉTRICA E

ESTUDO PRÁTICO EM BANCADA EXPERIMENTAL

THOMAS SCHATZMAYR WELP SÁ

Rio de Janeiro

Março de 2019



THOMAS SCHATZMAYR WELP SÁ

Projeto de Graduação apresentado ao curso de

Engenharia Civil da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte

dos requisitos necessários à obtenção do título de

Engenheiro.

Orientadora: Elaine Garrido Vazquez

Rio de Janeiro

Março de 2019



Thomas Schatzmayr Welp Sá

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO

DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS À OBTENÇÃO DO GRAU

DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinado por:

________________________________________

Prof.ª Elaine Garrido Vazquez, D. Sc.

________________________________________

Prof. Leandro Torres Di Gregorio, D. Sc.

________________________________________

Eng. Victoria Ottoni Almeida de Souza, M. Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

MARÇO DE 2019

Sá, Thomas Schatzmayr Welp

Qualidade da água em telhados verdes: análise

cienciométrica e estudo prático em bancada experimental

/Thomas Schatzmayr Welp Sá – Rio de Janeiro: UFRJ/Escola

Politécnica, 2019.

vi, 95 p.: il.; 29,7 cm.


Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/

Curso de Engenharia Civil, 2019.

Referências Bibliográficas: p. 86-89

1. Qualidade da água. 2. Telhado Verde. 3. Aproveitamento

da água da chuva. 4. Reuso da água em edificações. I. Elaine

Garrido Vazquez. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro,

Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. Qualidade

da água em telhados verdes: análise cienciométrica e estudo

prático em bancada experimental.

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte dos

requisitos necessários à obtenção do grau de Engenheiro Civil.




Março de 2019


Problemas de escassez de água e o grande desperdício desse bem são cada vez mais

preocupantes para a humanidade. A conscientização ambiental, a gestão dos recursos

hídricos e a sustentabilidade são fatores fundamentais para a mitigação desses problemas. O

telhado verde, além de seus aspectos ecológicos e arquitetônicos, permite o aproveitamento

da água de chuvas, agindo positivamente contra os problemas mencionados acima. Este

trabalho tem como objetivo estudar as contribuições científicas sobre análises da qualidade

da água coletada de um telhado verde, a partir de uma análise cienciométrica. Além disso,

visa estudar as diversas normas, manuais e recomendações, que apresentem padrões de

qualidade da água, para a sua aplicação em sistemas de telhados verdes, com finalidade de

aproveitamento de água de chuva em edificações. Por fim, realizou-se um experimento de

análise de qualidade de água em uma bancada experimental de telhado verde, de forma a

obter resultados próprios e compará-los às publicações brasileiras e internacionais, e,

documentos técnicos estudados. Os valores encontrados para pH, nitrogênio amoniacal,

nitrito, nitrato e coliformes termotolerantes se enquadraram às normas e recomendações

estudadas. Os valores obtidos para turbidez, nitrito e nitrogênio amoniacal ficaram próximos

aos valores encontrados por outros autores. Apesar do experimento ter sido realizado em um

protótipo experimental com apenas uma amostra, os resultados apresentados foram

favoráveis ao aproveitamento de água de chuva em edificações a partir de telhados verdes.

Palavras-chave: qualidade da água; telhado verde; aproveitamento de água de chuva

Abstract of Undergraduate Project to POLI/UFRJ as partial fulfillment of the requirements

for the degree of Engineer

WATER QUALITY FROM GREEN ROOFS: SCIENTOMETRIC ANALYSIS AND A

EXPERIMENTAL STUDY


March 2019

Advisor: Elaine Garrido Vazquez

The problems related to water shortage and the waste of this are increasingly worrying for

humanity. Environmental consciousness, water resources management, and sustainability are

key factors in mitigation these problems. The green roof, besides its ecological and

architectural aspects, allows the use of the rainwater, acting against the problems presented

above. This work has the objective to analyze scientific contributions of water quality

analysis from green roofs, composing a scientometric analysis. Furthermore, this work aims

to study the norms and recommendations that presents water quality standards for green roofs

with the objective to rainwater usage in edifications. Finally, an experimental study related

to water quality analysis was done, in order to obtain results and compare them with Brazilian

and international publications, and with the norms and recommendations studied previously.

The results obtained for pH, ammonia, nitrite, nitrate and thermotolerant coliforms are in

accordance with the norms and recommendations. And the results of turbidity, nitrite and

ammonia area close to the results of other authors. Despite the experimental study was carried

out in an experimental prototype, with only one sample, the results were favorable to the use

of rainwater in buildings from green roofs.

Key words: water quality; green roof; rainwater usage

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 1

1.1. REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................... 1

1.2. OBJETIVO .......................................................................................................................... 7

1.3. JUSTIFICATIVA ................................................................................................................ 7

1.4. METODOLOGIA ............................................................................................................... 8

1.5. DESCRIÇÃO DOS CAPÍTULOS ...................................................................................... 9

2. CONCEITUAÇÃO DO APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVAS ASSOCIADO A

TELHADOS VERDES ..................................................................................................................... 10

2.1. TELHADO VERDE .......................................................................................................... 10

2.1.1. SISTEMA COMPLETO ............................................................................................... 10

2.1.2. SISTEMA MODULAR ................................................................................................. 15

2.1.3. MANTA VEGETATIVA PRÉ-CULTIVADA ............................................................. 16

2.2. APROVEITAMENTO DE ÁGUA EM EDIFICAÇÕES ................................................. 17

2.3. DESCRIÇÃO DOS PARÂMETROS DE QUALIDADE DA ÁGUA PARA OS

DIVERSOS FINS .......................................................................................................................... 19

2.3.1. PARÂMETROS FÍSICOS ............................................................................................ 20

2.3.1.1. COR ........................................................................................................................... 20

2.3.1.2. TURBIDEZ ............................................................................................................... 20

2.3.2. PARÂMETROS QUÍMICOS ....................................................................................... 21

2.3.2.1. PH .............................................................................................................................. 21

2.3.2.2. NITROGÊNIO AMONIACAL, NITRITO E NITRATO ......................................... 21

2.3.2.3. ORTOFOSFATO ...................................................................................................... 22

2.3.3. PARÂMETROS BIOLÓGICOS ................................................................................... 22

2.3.3.1. COLIFORMES TOTAIS .......................................................................................... 22

2.3.3.2. COLIFORMES TERMOTOLERANTES ................................................................. 23

2.4. NORMAS, RECOMENDAÇÕES E DOCUMENTOS TÉCNICOS RELACIONADOS À

QUALIDADE DA ÁGUA ............................................................................................................ 23

2.4.1. NBR 13969/1997 ........................................................................................................... 23

2.4.2. NBR 15527/2007 ........................................................................................................... 25

2.4.3. CAPÍTULO V - PORTARIA 2914/2011 ...................................................................... 26

2.4.4. CONAMA 274/2000 ..................................................................................................... 27

2.4.5. CONAMA 357/2005 E CONAMA 430/2011 ............................................................... 28

2.4.6. EMBRAPA.................................................................................................................... 30

2.4.7. MANUAL DE CONSERVAÇÃO E REUSO DA ÁGUA EM EDIFICAÇÕES ......... 31

2.4.8. USEPA .......................................................................................................................... 34

3. ANÁLISE CIENCIOMÉTRICA ............................................................................................... 36

3.1. TEEMUSK E MANDER 1 (2011) .................................................................................... 38

3.2. TEEMUSK E MANDER 2 (2007) .................................................................................... 40

3.3. GREGOIRE E CLAUSEN (2011) .................................................................................... 40

3.4. FERRANS, REY, PÉREZ, RODRIGUEZ E DIAZ-GRANADOS (2018) ....................... 41

3.5. BUDEL (2014) .................................................................................................................. 44

3.6. TEIXEIRA (2013) ............................................................................................................. 46

3.7. GIMENES (2017) ............................................................................................................. 47

4. ESTUDO EXPERIMENTAL ................................................................................................... 50

4.1. LOCALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO........................................................................... 50

4.2. CONSTRUÇÃO DA BANCADA EXPERIMENTAL ..................................................... 51

4.3. CONSTRUÇÃO DO TELHADO VERDE ....................................................................... 53

4.4. REALIZAÇÃO DO ESTUDO EXPERIMENTAL .......................................................... 60

4.4.1. OBJETIVOS E PARÂMETROS DE ANÁLISE .......................................................... 60

4.4.2. ADEQUAÇÃO DOS MATERIAIS PARA O ENSAIO ............................................... 61

4.4.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................ 62

5. RESULTADO DAS ANÁLISES DE QUALIDADE DA ÁGUA ............................................ 64

5.1. COMPARAÇÃO COM AS NORMAS E DOCUMENTOS TÉCNICOS ........................ 69

5.2. COMPARAÇÃO COM OS ESTUDOS BIBLIOGRÁFICOS – ANÁLISE

CIENCIOMÉTRICA ..................................................................................................................... 76

6. CONSIDERAÇÔES FINAIS .................................................................................................... 83

7. REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 86

7.1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 86

7.2. REFERÊNCIAS ELETRÔNICAS .................................................................................... 89

1

1. INTRODUÇÃO

1.1. REFERENCIAL TEÓRICO

Antes das cidades e metrópoles, os continentes eram cobertos por uma grande diversidade de

vegetações, habitats, rios, lagos, etc. Nessas condições, o ciclo hidrológico composto pela

evaporação e evapotranspiração da água, a condensação e precipitação em forma de chuva, a

infiltração da água no solo e a formação de águas subterrâneas e de rios, acontecia de forma

harmônica e estável. A figura 1 ilustra o ciclo hidrológico em sua condição natural.

Figura 1 - Ciclo hidrológico natural PAZ, 2004

Com o processo de urbanização e o crescimento das cidades, as superfícies impermeáveis deram

lugar a superfícies impermeáveis como os prédios, ruas e estacionamentos, os quais impedem

a infiltração da água da chuva (KELLER e BURKE, 2010). Essa impermeabilização das

superfícies reduziram as taxas de infiltração da água no solo e aumentou o escoamento

superficial da água (runoff), causando não só mudanças no ciclo hidrológico, mas também na

2

segurança e na qualidade de vida dos moradores das áreas urbanas. A figura 2 esquematiza a

influência das superfícies impermeáveis no escoamento superficial, na infiltração da água no

solo, na percolação profunda e na evapotranspiração. Comparando o caso de cobertura natural

do solo e com uma cobertura impermeável entre 75% e 100% da superfície total, a percolação

profunda reduz de 25% para 5%, a evapotranspiração reduz em 10% e há um aumento do

escoamento superficial de apenas 10% para 55%. Além disso, rios foram canalizados tornando-

se mais retilíneos, com maiores inclinações, proporcionando maiores velocidades e um menor

tempo de permanência da água no rio. Outros agravantes para as alterações no ciclo hidrológico

são a implantação de barragens de rio, modificando o regime de escoamento, elevando a

evaporação e o nível das águas subterrâneas, e, o desmatamento, na medida em que diminui a

interceptação, deixando os solos expostos à ação das gotas de chuva e do escoamento

superficial, que erodem o solo e carreiam nutrientes e sedimentos para rios e lagos (PAZ, 2004).

Esses fatores tornam-se um problema no momento em que ocorrem eventos de chuva forte,

uma vez que a população passa a sofrer com eles. É o caso da sobrecarga do sistema de

drenagem de águas pluviais e, consequentemente, a formação de enchentes que causam danos

materiais e até a vidas.

Figura 2 - Influência das superfícies impermeáveis no ciclo hidrológico PAZ, 2004

3

A água, apesar de ser um bem precioso e abundante em nosso planeta (setenta por cento da

superfície do planeta é coberta por água), se encontra na maior parte salgada e, portanto,

imprópria para consumo humano. Apenas 2,5% da água doce é potável e a maior parte das

reservas, cerca de 70%, está concentrada em geleiras nas calotas polares (TOMAZ, 2011).

Apesar do Brasil possuir cerca de 12% da disponibilidade de água doce do planeta, a

distribuição natural desse recurso não é equilibrada. A região Norte, por exemplo, concentra

aproximadamente 70% da quantidade de água disponível, mas representa apenas 5% da

população brasileira. Já as regiões próximas ao Oceano Atlântico possuem mais de 45% da

população, porém, menos de 3% dos recursos hídricos do país (ANA, 2009). A figura 3

apresenta a distribuição dos recursos hídricos pelas regiões do Brasil.

Figura 3 - Distribuição dos Recursos Hídricos no Brasil ANA, 2009

Esse desequilíbrio na distribuição da água nos alerta para alguns possíveis problemas. A região

Nordeste, que concentra os menores volumes anuais de chuva e a região Sudeste, que concentra

86,93 milhões de habitantes (estimativa IBGE, 2017), podem apresentar problemas de falta de

água em períodos de estiagem. A figura 4 demonstra que principalmente a região Nordeste,

alguns pontos da região Sudeste e o sul da região Sul, são consideradas regiões críticas ou muito

críticas, uma vez que a relação entre a demanda e a oferta hídrica é superior a 20% (ANA,

4

2009). Mais uma vez, é possível visualizar a má distribuição dos recursos hídricos brasileiros

que, apesar da abundância da água no país, é um tema que necessita de atenção e estudo.

Figura 4 - Relação entre Demanda e a Disponibilidade Hídrica ANA, 2009

Nos anos 2013, 2014 e 2015, a região sudeste do Brasil sofreu uma forte crise hídrica devido

aos baixos índices pluviométricos. Os sistemas que abastecem a região, como o Paraibuna,

Cantareira e Paraopeba precisaram operar com o volume morto para que houvesse continuidade

no abastecimento de água (G1, 2015; CÂMARA DOS DEPUTADOS, 2015; TERRA, 2016).

A solução para a crise hídrica parte do simples equilíbrio entre a oferta e a demanda de água.

Porém, o aumento de oferta depende, geralmente, de obras custosas de médio a longo prazo,

como a construção de novos sistemas de adução. Para Keller e Burke (2010), a economia diária

de água promove uma quantidade muito menor para limpar e tratar, antes da sua reinserção em

nossos sistemas naturais.

5

Segundo o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), em 2016, o município

do Rio de Janeiro apresentou um consumo médio per capita de 270,76 litros/ habitante/dia, o

que representa um consumo quase 70% maior do que a média brasileira, de cerca de 160

litros/habitante/dia. Além disso, segundo a Companhia de Saneamento Básico de São Paulo

(Sabesp), o consumo da cidade pode alcançar 300 litros/habitante/dia durante o verão e,

principalmente, em datas festivas. Para efeitos de comparação, a ONU (2014) relata que

qualquer pessoa consegue viver de maneira confortável com 50 a 100 litros de água por dia.

A previsão para o futuro é que as áreas urbanas continuarão a crescer e a demandar cada vez

mais água. Os aquíferos que abastecem mais da metade da população mundial já estão sofrendo

com a maior retirada da água do que a natureza consegue repor (Brown, 2011 apud. USEPA

2012). Além disso, com o aumento da população, há necessidade de aumento da demanda pela

produção de comida, ou seja, aumento da produção agrícola e pecuária. Estes utilizam elevadas

quantidades de água para a produção, o que agrava ainda mais a alta demanda pela água.

Frente a esse cenário, é possível perceber a demanda excessiva e a sobrecarga do sistema de

adução e distribuição de água. Portanto, medidas de curto e médios prazos para a redução dessa

demanda de água precisam ser tomadas, de forma a garantir a sustentabilidade do

desenvolvimento econômico e social, e, restabelecer o equilíbrio entre oferta e demanda. Para

isso, é necessário que métodos e sistemas alternativos modernos sejam convenientemente

desenvolvidos para aplicação em função das características dos sistemas (SINDUSCON, 2005).

Nesse sentido, se faz necessário o reuso, a reciclagem, redução de perdas, redução da geração

de efluentes, gestão de demanda, e, adoção de práticas conservacionistas (SINDUSCON, 2005).

Segundo Tomaz (1998), para a redução do consumo e a conservação da água, as principais

medidas são as bacias sanitárias de baixo consumo, torneiras e chuveiros mais eficientes quanto

à economia de água, diminuição de perdas de água nos sistemas públicos para valores menores

que 10%, reuso de água e serviço de informação pública. A figura 5 demonstra que em uma

residência unifamiliar, quase 80% do consumo de água tem origem no chuveiro, nas pias e na

bacia sanitária. Além disso, o autor cita medidas não convencionais para a conservação da água

como o reaproveitamento de águas servidas residenciais (grey water) e a captação de água da

chuva. Em 2011, Tomaz apresentou uma estimativa de economia de 30% da água pública

quando se utiliza água de chuva.

6

O manejo tradicional via as águas de chuva como algo que precisava ser eliminado o mais

rápido possível. Entretanto, percebeu-se que a água da chuva é um recurso subutilizado, capaz

de reduzir a demanda do abastecimento de água potável. As águas de chuva são fontes

importantíssimas para fins não potáveis, incluindo irrigação, descarga de bacias sanitárias e

emprego em torres de resfriamento. (KELLER e BURKE, 2010)

Figura 5 – Distribuição do consumo de água em unidade residencial unifamiliar SINDUSCON SP, 2005

Motivado pelo problema das enchentes, citado anteriormente, e pelo uso da água de chuvas, o

uso de telhados verdes, ou coberturas verdes, se apresenta como uma interessante intervenção.

O telhado verde já vem sendo estudado como uma técnica compensatória para a drenagem

urbana, uma vez que parte da água é retida pelo substrato e absorvida pelas plantas. Isso se

traduz na diminuição do escoamento superficial e no aumento da infiltração de água no solo.

Consequentemente, ocorre a diminuição do volume de água enviado para os sistemas de

drenagem de águas pluviais e uma redução da vazão de pico de uma chuva. Além disso, o

excedente da água do telhado verde é levado pelo sistema de drenagem e possibilita o manejo

e o uso dessa água.

7

1.2. OBJETIVO

O objetivo desse trabalho consiste em analisar as contribuições científicas disponíveis nas

plataformas Google Acadêmico, Science Direct, Research Gate e Portal de Periódicos da Capes,

relacionadas a análises de qualidade da água coletadas de telhados verdes, constituindo de uma

análise cienciométrica. Além disso, devido ao fato dos telhados verdes não possuírem uma

norma própria que se refira aos padrões de qualidade da água, esse trabalho mostra uma revisão

a respeito das diferentes normas, portarias, manuais que tratem de padrões de qualidade da água,

e, verifica as suas aplicações para a água coletada de um telhado verde.

Por fim, também foi realizado um estudo prático experimental em um protótipo de telhado

verde localizado no Centro Experimental de Saneamento Ambiental (CESA), da Universidade

Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), com o objetivo de se obter resultados próprios e compará-

los com publicações selecionadas da análise cienciométrica, e, com as normas e recomendações

existentes.

Com isso, espera-se incentivar a padronização e a normatização dos parâmetros de qualidade

da água coletada de um telhado verde e a utilização do mesmo como uma medida sustentável

nas edificações para a coleta e o uso da água.

1.3. JUSTIFICATIVA

Frente ao cenário de expansão das cidades e da população, aos problemas de falta de água que

ocorrem no Brasil, e, a má distribuição dos recursos hídricos no país, se faz necessário o uso de

medidas sustentáveis capazes de atuar positivamente contra esses problemas.

O aproveitamento da água de chuvas nas próprias edificações torna-se uma medida bastante

interessante, na medida em que reduz o volume de água levado para as galerias pluviais, e,

reduz o volume de água que seria obtido do sistema de abastecimento. Assim, todo o ciclo de

abastecimento e despejo da água se torna mais eficiente.

Alinhado à utilização de telhados verdes, o aproveitamento da água da chuva se torna uma

prática ainda mais ecológica e sustentável. Os telhados verdes, como sendo uma cobertura

vegetal, reduzem a área impermeável do local e, com isso, trazem diversos benefícios para a

cidade como o aumento da evapotranspiração e, consequentemente, reduzindo os efeitos das

8

ilhas de calor. Por armazenarem água, os telhados verdes reduzem o volume de água carregado

para os sistemas de drenagem, mitigando problemas de enchentes, comuns em áreas urbanas.

Como motivação do trabalho, os telhados verdes possibilitam o aproveitamento da água da

chuva em edificações.

Portanto, a adoção das práticas citadas acima, mostra-se benéfica contra alguns problemas

existentes no meio urbano e, assim, passíveis de estudo e investimento para um

desenvolvimento urbano sustentável.

1.4. METODOLOGIA

A metodologia do trabalho consiste em realizar uma análise cienciométrica buscando trabalhos

que apresentem resultados de experimentos relacionados à qualidade de água coletada de um

telhado verde. Foram pesquisadas publicações nos websites Google Acadêmico, Science Direct,

Research Gate e Portal de Periódicos da Capes, utilizando as palavras chaves “green roof”,

“green roof water quality”, “telhado verde” e “telhado verde qualidade da água”. Os trabalhos

foram separados segundo a origem e o ano de publicação. Dentre os trabalhos obtidos, foram

selecionados os mais relevantes, e, realizado um estudo mais aprofundado destes. Desse modo,

buscou-se obter padrões de comportamento dos parâmetros de qualidade da água e uma melhor

compreensão do sistema de telhados verdes como um sistema para aproveitamento de água de

chuva em edificações.

Além disso, foi realizado um estudo das normas e recomendações existentes, relacionados ao

aproveitamento da água da chuva, à qualidade da água e a telhados verdes, uma vez que não

existe uma norma específica no Brasil que trate de projetos de telhados verdes. Esse estudo

avaliará a relevância e a aproximação da norma ou recomendação, com a situação de

aproveitamento de água da chuva em edificação utilizando um telhado verde.

Por fim, foram realizadas coletas de amostras de água da chuva e da água de um telhado verde

objetivando analisar a qualidade de água. As coletas da água da chuva e do telhado verde foram

realizadas em uma bancada experimental, desenvolvida por ex-alunos, localizada no Centro

Experimental de Saneamento Ambiental (CESA), da UFRJ, e, as análises de qualidade da água

foram realizadas pelo Laboratório de Engenharia do Meio Ambiente (LEMA), também da

UFRJ.

9

1.5. DESCRIÇÃO DOS CAPÍTULOS

O presente trabalho está composto por seis capítulos, incluindo uma introdução ao tema, a

apresentação dos conceitos relevantes a este tema, uma análise cienciométrica, seguido de um

estudo experimental, e, finalizando com a análise dos resultados e as referências utilizadas.

O primeiro capítulo constituiu-se de uma apresentação ao tema, através de uma

contextualização da situação hídrica do país, e, da influência humana no ciclo hidrológico. Em

seguida, foi apresentado o objetivo do trabalho e suas justificativas para a realização do mesmo.

Por fim, a metodologia aplicada e a descrição dos capítulos.

No segundo capítulo, apresentam-se os conceitos de aproveitamento de água em edificações, e

em seguida os conceitos relacionados a telhados verdes. Também foram descritos os parâmetros

de qualidade da água considerados mais relevantes para o trabalho e analisados no experimento

realizado. Por último, foi feito um estudo sobre as normas, recomendações e documentos

técnicos relacionados à qualidade da água.

No terceiro capítulo, foi realizado uma análise cienciométrica à qual buscou-se coletar

informações a respeito das publicações sobre análises de qualidade da água de telhados verdes.

Além disso, foi realizado um estudo bibliográfico mais aprofundado dos trabalhos mais

relevantes e interessantes para a presente pesquisa.

No quarto capítulo, encontra-se descrito o procedimento experimental, e todas as características

relacionadas a ele, como localização, histórico da bancada experimental de telhado verde, e,

preparação para a realização da análise de qualidade da água.

No quinto capítulo, apresentam-se os resultados obtidos e um estudo comparativo deles com as

normas e documentos técnicos apresentados anteriormente, assim como com os estudos

bibliográficos.

No sexto e último capítulo, são apresentadas as considerações finais e, finalizando, relacionam-

se as referências bibliográficas e eletrônicas utilizadas para embasar o presente trabalho, assim

como os anexos.

10

2. CONCEITUAÇÃO DO APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVAS

ASSOCIADO A TELHADOS VERDES

2.1. TELHADO VERDE

Os telhados verdes, ou coberturas verdes, consistem em um sistema de construção de cobertura

que utiliza a vegetação como uma de suas camadas. As primeiras evidências do uso de telhados

verdes datam de 2500 a.C., nos antigos templos da Mesopotâmia, conhecidos como Zigurates

(OSMUNDSON apud ROLA, 2008). Em aproximadamente 600 a.C., na Babilônia, foram

construídos os Jardins Suspensos da Babilônia, com uma cobertura de 2000m², consideradas

uma das sete maravilhas do mundo antigo (DISNDALE, PEAREN, WILSON, 2006).

Já no mundo moderno, pouco se explorou a respeito dos telhados verdes até meados do século

XX, podendo-se citar a construção de blocos de apartamentos com terraços planos e jardins em

Paris, em 1903, um restaurante com um jardim na cobertura em Chicago, em 1914, e, os

projetos do arquiteto Le Corbusier para construções de elite, a partir dos anos 20 (DINSDALE,

2008). Nas décadas de 1950 e 1960, ocorreram avanços em relação ao uso de telhados verdes,

entretanto, ainda com muitas restrições. A partir dos anos 70, e, com a criação da FLL -

Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau (Companhia de Pesquisa,

Desenvolvimento Paisagístico e Paisagismo) em 1975, ocorreram importantes avanços na

pesquisa de plantas e suas aplicações. Com isso, foram desenvolvidas e disseminadas as

recomendações para a construção de telhados verdes. (DINSDALE, 2008).

Segundo Rola (2003), esse sistema pode ser classificado em: Sistema Completo; Sistema

Modular; e, Manta vegetativa Pré-cultivada.

2.1.1. SISTEMA COMPLETO

O Sistema Completo é definido pela implantação do sistema diretamente sobre a estrutura de

suporte. Esse sistema obedece a utilização de camadas específicas, sendo elas de cima para

baixo: camada de vegetação; substrato; camada filtrante; barreira anti-raíz; camada de

drenagem; camada de proteção mecânica; impermeabilizante; e, a estrutura de suporte. (THE

INTERNATIONAL GREEN ROOF ASSOCIATION apud. BUDEL, 2011) A utilização dessas

diferentes camadas, indica a necessidade de conhecimento sobre diferentes assuntos, e,

11

portanto, a maior complexidade desse sistema quando comparado a outros sistemas de

construção de cobertura.

A figura 6, a seguir, ilustra a estruturação de um telhado verde, utilizando o sistema completo:

Figura 6 – Camadas do Telhado Verde BRUNO, 2016

A primeira camada constitui a camada de vegetação. Alguns autores classificam a camada de

vegetação como Intensiva ou Extensiva, (FLL apud BUDEL 2014, DINSDALE, 2008), e

outros dividem em 3 classes: intensiva, semi-intensiva e extensiva (ROLA, 2008,

INTERNATIONAL GREEN ROOF ASSOCIATION, apud NETO, 2016).

A classificação intensiva se caracteriza pela vegetação ser do tipo Arbóreo. Com isso demanda

uma espessura de substrato maior (mais do que 15cm, por DINSDALE, 2008, e, mais do que

20cm, por ROLA, 2008), mais manutenção, sistema de irrigação, gera uma carga maior no

sistema estrutural e consequentemente possui maior custo (FLL apud BUDEL 2014,

DINSDALE, 2008, ROLA, 2008)

A classificação extensiva utiliza vegetação do tipo herbáceo extensivo, e, por ser uma vegetação

sem caule lenhoso e de menor porte, gera menor carga no sistema estrutural, necessitando uma

camada de substrato menor (inferior a 15cm, por DINSDALE, 2008, e, inferior a 10cm, por

Vegetação

Substrato

Camada

Filtrante

Camada

Drenante

Camada

Filtrante

Impermeabilização Estrutura

12

ROLA, 2008) e menos manutenção. Por outro lado, a classificação semi-intensiva, por utilizar

vegetação arbustiva, possui valores intermediários de sobrecarga, espessura de substrato e de

manutenção quando comparada às outras duas classificações. (ROLA, 2008). O quadro 1, a

seguir, resume a classificação da camada de vegetação.

Quadro 1 - Classificação da Camada de Vegetação ROLA, 2008

Classificação da Camada de Vegetação

Características Intensiva Semi-Intensiva Extensiva

Espessura da Vegetação Alta Baixa a Média Baixa

Espessura do Substrato Alta Média Pequena

Necessidade de Manutenção Intensa Média Baixa ou Nenhuma

Sobrecarga sobre a estrutura Alta Baixa a Alta Baixa

Custo Alto Médio Baixo

O Instituto Cidade Jardim, possibilita a utilização de 6 tipos diferentes de vegetação para o seu

sistema completo, cada qual com seu indicativo de custo e manutenção. O quadro 2, a seguir,

apresenta as vegetações suportadas e, a figura 7 mostra um telhado verde extensivo concluído.

Quadro 2 – Vegetação Suportada – Instituto Cidade Jardim INSTITUTO CIDADE JARDIM, 2019

Sistema Completo - Instituto Cidade Jardim

Vegetação Suportada Custo Manutenção

Primitiva Muito baixo Muito baixo

Forração Baixo Baixo

Gramados Baixo Médio

Hortaliças Médio Muito alto

Bulbos e Tuberosas Alto Muito alto

Arbustivo Muito alto Alto

13

Figura 7 – Telhado Verde Extensivo INSTITUTO CIDADE JARDIM, 2019

Vale ressaltar as funções das camadas subsequentes do Sistema Completo.

O substrato é a camada que conterá nutrientes, orgânicos e inorgânicos, umidade e oxigenação

para o desenvolvimento da vegetação (ROLA, 2008). É necessária uma espessura adequada

para a vegetação a ser implantada no telhado verde, para que esta possa se desenvolver

adequadamente. (THE INTERNATIONAL GREEN ROOF ASSOCIATION apud BUDEL, 2011)

Além disso, espera-se da camada de substrato as seguintes funções: boa capacidade de retenção

de água; alto conteúdo em matéria orgânica de origem natural; alta estabilidade biológica;

homogeneidade na mistura; estabilidade na manutenção de suas propriedades, dentre outras

(BRIGADÃO, 1992 apud ROLA, 2008). A camada de substrato é provavelmente a mais crítica,

considerando o nível de detalhes e sua influência no desempenho do telhado verde. (BETTIE e

BERGHAGE, 2004 apud DVORAK, 2011)

A camada de drenagem é responsável por conduzir o excesso de água que não ficou retido na

vegetação ou na camada de substrato (ROLA, 2008). A água advinda da chuva poderá tomar 3

caminhos diferentes. O primeiro caminho seria a água ficar retida no substrato e na vegetação;

o segundo seria a água escoar pela superfície (runoff). Esse fenômeno acontece quando a taxa

de infiltração de água no solo é inferior a taxa de precipitação (DVORAK, 2011), o terceiro

representa a percolação profunda, na qual a água escoa através dos vazios do substrato e

atravessa essa camada. A camada de drenagem irá conduzir as águas desse terceiro caso.

Entretanto, a drenagem da água da superfície também deve ser realizada (DVORAK, 2011). O

14

material indicado para a utilização na camada de drenagem é um material de origem mineral,

leve e poroso, possuindo elevada permeabilidade e baixo peso. Além disso, é indicado o

emprego de materiais arredondados para evitar possíveis perfurações da membrana

impermeabilizante (ROLA, 2008). Exemplos de materiais adequados para compor a camada

drenante são a argila expandida, seixos e mantas drenantes de poliestireno.

A camada de proteção contra raízes impede que o crescimento das raízes danifique as demais

camadas (WATANABE, HONDA, 2016, THE INTERNATIONAL GREEN ROOF

ASSOCIATION, 2011 apud BUDEL, 2011). Essa função também pode ser exercida pela

camada filtrante, dependendo da escolha do material e da vegetação. Portanto, sem sempre é

necessário o emprego da camada de proteção contra raízes.

A camada filtrante tem como função reter as partículas de solo que são carregadas através da

percolação da água. Dessa maneira, evita-se o entupimento da camada de drenagem e reduz-se

os sólidos em suspensão contidos na água (ROLA, 2008, THE INTERNATIONAL GREEN

ROOF ASSOCIATION, 2011 apud BUDEL, 2011). Para essa camada é recomendado o uso da

manta de geotêxtil. O geotêxtil é um material fibroso, similar a um feltro, e pode ser utilizada

em 2 camadas no sistema completo. A primeira fica localizada entre o substrato e a camada de

drenagem, realizando a função da camada filtrante, e, a segunda localiza-se abaixo do sistema

de drenagem, realizando a função de proteção mecânica. Além disso, é necessário que a manta

geotêxtil atenda a alguns critérios, como: ser imputrescível; não reagir quimicamente com os

materiais adjacentes; ter permeabilidade hídrica de até dez vezes superior à do substrato; ter

resistência à compressão e à ruptura; dentre outros (ROLA, 2008). A segunda camada da manta

geotêxtil protege a membrana impermeabilizante contra danos, evitando rasgos e perfurações.

A camada seguinte é a camada de impermeabilização. Ela é responsável por garantir a

estanqueidade do sistema, impedindo a água de penetrar na estrutura de suporte. Devido à

grande importância dessa camada, deve-se atentar para a correta instalação. Os materiais mais

utilizados para esse fim são a membrana de PVC e a manta asfáltica (ROLA, 2008). A empresa

Ecotelhado recomenda o uso de geomembrana de PVC para o sistema de impermeabilização,

não só pela resistência mecânica e maleabilidade do material, mas também pela resistência à

punção, conferindo proteção contra raízes (ECOTELHADO, 2018).

Por fim, temos a camada de suporte. Essa camada recebe os esforços e os transmitem para as

estruturas da edificação. A sobrecarga desse sistema será o peso próprio de cada camada, mais

a parcela da água que fica armazenada tanto no solo, quanto nas plantas (ROLA, 2008).

15

A sobrecarga, se mal calculada, pode anular todas as boas intenções do uso do sistema de

telhados verdes, provocando trincas e fissuras a longo prazo, ou até mesmo, o seu colapso

imediato (DVORAK, 2011).

2.1.2. SISTEMA MODULAR

O Sistema Modular se caracteriza por utilizar unidades pré-construídas de um telhado verde.

São usados módulos, com dimensões diferentes para cada empresa fornecedora, que são

instalados sobre os telhados já impermeabilizados e preparados para receber a sobrecarga. Esses

módulos podem ser definidos como sendo “pedaços” de um Sistema Completo (ROLA, 2008).

Na figura 8, a seguir, é possível visualizar a divisão de cada módulo na composição do telhado

verde.

Figura 8 – Telhado Verde Modular SUSTENTARQUI, 2019

A empresa Ecotelhado possui um sistema alveolar no qual é utilizada uma membrana alveolar

com função de armazenar água, reduzindo a necessidade de irrigação (ECOTELHADO, 2018).

Silva (2011), acrescenta que o sistema alveolar retém água e por baixo, forma canais drenantes.

Já o Instituto Cidade Jardim utiliza módulos quadrados de PEAD de 50cm de lado, com 75cm

de profundidade, e, disponibiliza o uso de três vegetações diferentes: primitiva, forração e

16

herbácea. A figura 9, a seguir, ilustra um telhado modular construído pelo Instituto Cidade

Jardim.

Figura 9 – Telhado Verde Modular Finalizado INSTITUTO CIDADE JARDIM, 2019

2.1.3. MANTA VEGETATIVA PRÉ-CULTIVADA

O sistema de manta vegetativa pré-cultivada utiliza mantas que são cultivadas fora do local de

aplicação da manta, tornando assim, o processo de fabricação independente da aplicação,

podendo ser produzido em larga escala (ROLA, 2008). Esse sistema possui maior facilidade de

aplicação, menor espessura, e, consequentemente, menor retenção de água dentre os 3 sistemas

apresentados (NETO, 2016). A figura 10, a seguir, ilustra um exemplo de manta vegetativa.

Figura 10 – Manta vegetativa pré-cultivada

NETO, 2012

17

2.2. APROVEITAMENTO DE ÁGUA EM EDIFICAÇÕES

Segundo a American Water Works Association (AWWA, 1993, apud TOMAZ, 2010), a

conservação da água constitui-se na prática, nas tecnologias e nos incentivos que aperfeiçoam

a eficiência do uso da água. Esse aumento de eficiência pode ser alcançado através de medidas

convencionais como o uso de bacias sanitárias de baixo consumo, torneiras e chuveiros mais

eficientes quanto a economia da água, diminuição das perdas de água nos sistemas públicos de

maneira que o tolerável seja menor que 10%, reciclagem, reuso da água, ou através de medidas

não convencionais como o reuso de águas cinzas claras e a captação de água de chuva (TOMAZ,

2010). As figuras 11 e 12 esquematizam os sistemas de aproveitamento de águas pluviais e de

reuso de águas cinzas, respectivamente.

Figura 11 – Sistema de Aproveitamento de Água Pluvial SINDUSCON SP, 2005

Segundo Oliveira (1999) apud PNCDA (2003) a gestão do uso da água deve ser avaliada em

três níveis sistêmicos: nível macro, nível meso e nível micro. Eles são apresentados na figura

12.

Figura 12 – Níveis sistêmicos de gestão da água Adaptado de OLIVEIRA, 1999

Nível Macro

• Sistemas Hidrográficos

Nível Meso

• Sistemas públicos de abastecimento de água e de coleta de esgotos sanitários

Nível Micro

• Processos prediais e industriais

18

O nível macro, no Brasil, é associado à Agência Nacional de Águas (ANA), vinculada ao

Ministério do Meio Ambiente, e tem por objetivo disciplinar a utilização dos rios, evitando a

poluição e desperdício, garantindo qualidade e quantidade às gerações futuras.

O nível meso é associado às concessionárias regionais, as quais implantam seus sistemas de

gerenciamento de forma a garantir quantidade e qualidade de água a seus usuários, bem como

preservação ambiental dos recursos.

O nível micro é associado às edificações, de modo a buscar a otimização da demanda de água,

para, assim, reduzir a quantidade de efluentes gerados, contribuindo desta forma com o grau de

despoluição dos recursos naturais, e para preservar os suprimentos existentes para as futuras

gerações.

Figura 13 – Sistema de Reuso de Água Cinza SINDUSCON SP, 2005

O Programa de Conservação de Água (PCA), do Plano Nacional de Combate ao Desperdício

de Água (PNCDA), visa a utilização mais “inteligente” da água em edificações. Certos usos da

água não demandam a mesma qualidade que outros, como, por exemplo, a rega de jardim e a

torneira de uma cozinha. Dessa forma, com o uso de fontes alternativas de água, gera-se águas

menos “nobres”, mas adequadas para atividades que não requerem uma qualidade alta da água.

Alinhado a isso, o uso de águas menos “nobres” reduz o consumo de água mais ‘nobre”

(PNCDA, 2003).

19

O reuso da água apresenta maiores desafios financeiros, técnicos e institucionais, quando

comparados com os meios tradicionais de obtenção de água. Por outro lado, o tratamento da

água, pode ser dividido em diversos níveis, atendendo ao uso desejado para a água. A figura 14

ilustra esse fato. Após cada nível de tratamento da água (tratamento secundário, tratamento

terciário e tratamento avançado), é possível o reuso da água para um emprego específico

(USEPA, 2012). Dessa maneira, demonstra-se que não se faz necessário atingir um nível de

tratamento avançado da água para atividades menos “nobres” como rega de jardim e lavagem

de pisos.

Figura 14 – Níveis de tratamento para diferentes reusos da água USEPA, 2012

2.3. DESCRIÇÃO DOS PARÂMETROS DE QUALIDADE DA ÁGUA PARA OS

DIVERSOS FINS

Segundo Von Sperling (1995), a qualidade da água pode ser representada através de parâmetros

que traduzem as principais características físicas, químicas e biológicas. Esse trabalho irá focar

nos parâmetros mais relevantes para o aproveitamento da água em um sistema de telhados

verdes. Esses parâmetros são: cor; turbidez; pH; nitrogênio amoniacal; nitrito; nitrato;

ortofosfato; coliformes totais e coliformes termotolerantes. A figura 15, a seguir, esquematiza

e separa esses parâmetros em físicos, químicos e biológicos. Neste item (2.3), serão

apresentadas as definições e informações relacionadas a cada um desses parâmetros, de acordo

com o livro Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos de Marcos Von

Sperling, 1995.

Água

Bruta

Água

Potável

Água

Residual

Reuso*

Reuso*

Reuso*

*Nivel de tratamento depende

da finalidade da água.

Qu

alid

ade

da

Água

20

Figura 15 – Esquematização dos Parâmetros Analisados

2.3.1. PARÂMETROS FÍSICOS

2.3.1.1.COR

É o parâmetro que indica a coloração da água. Essa coloração indica a presença de sólidos

dissolvidos na água e tem como principais origens naturais a decomposição de matéria orgânica

e a presença de ferro e manganês, e, como origem antropogênica, resíduos industriais e esgotos

domésticos. A presença de cor na água, advinda de uma origem natural, não apresenta riscos à

saúde. Entretanto, passa a ser motivo de questionamento de confiabilidade da qualidade da água

por parte dos consumidores.

2.3.1.2.TURBIDEZ

A turbidez representa o grau de interferência da passagem de luz através da água. Enquanto o

parâmetro relacionado à cor, é uma consequência de sólidos dissolvidos na água, o parâmetro

turbidez está relacionado à presença de sólidos em suspensão na água. A turbidez pode estar

relacionada a partículas de rochas, argila e silte, ou a algas e outros microrganismos, de origem

natural. De origem antropogênica, pode ser originário de despejos domésticos, despejos

industriais, microrganismos e erosão. Se de origem natural, não causam problemas à saúde,

diretamente, entretanto, os sólidos em suspensão podem ser abrigo de microrganismos

patogênicos. Além disso, assim como a cor, é esteticamente desagradável para o consumidor.

Parâmetros Físicos

• Cor

• Turbidez

Parâmetros Químicos

• pH

• Nitrogênio Amoniacal

• Nitrito

• Nitrato

• Ortofosfato

Parâmetros Biológicos

• Coliformes Totais

• Coliformes Termotolerantes

21

2.3.2. PARÂMETROS QUÍMICOS

2.3.2.1.PH

O potencial hidrogeniônico representa a concentração de íons de hidrogênio (H+) na amostra,

indicando as condições de acidez, neutralidade ou alcalinidade. Os valores de pH variam entre

0 e 14, sendo os valores menores que 7 indicando acidez e valores maiores que 7 indicando

alcalinidade. As principais formas de alteração do pH, de origem natural, são através da

dissolução de rochas, absorção de gases na atmosfera, oxidação da matéria orgânica e

fotossíntese. De origem antropogênica, temos os despejos domésticos e os despejos industriais.

O pH, se em valores muito baixos, apresenta potencial de corrosividade e agressividade em

tubulações e peças. Por outro lado, o pH em valores muito elevados, tem a possibilidade de

incrustações nas tubulações e peças. Para ambos os casos, em seres humanos, pode causar

irritação na pele e nos olhos.

2.3.2.2.NITROGÊNIO AMONIACAL, NITRITO E NITRATO

O nitrogênio pode ser encontrado na água em 5 formas diferentes: nitrogênio molecular (N2)

escapando para a atmosfera, nitrogênio orgânico dissolvido ou em suspensão, amônia (NH3 e

NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-). Para o presente estudo, é mais relevante o estudo da

nitrificação composto pela transformação da amônia em nitritos e estes em nitratos.

A equação 1 demonstra o processo de transformação da amônia em nitrito, e, a equação 2

demonstra a transformação do nitrito em nitrato.

2𝑁𝐻3 + 3𝑂2 = 2𝑁𝑂2− + 2𝐻+ + 2𝐻2𝑂 + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (Eq. 1)

2𝑁𝑂2− + 𝑂2 = 2𝑁𝑂3

− + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (Eq. 2)

A partir da quantidade encontrada de amônia, nitrito e nitrato é possível saber a quanto tempo

o processo de nitrificação está ocorrendo. No caso de uma análise de qualidade de água resultar

em valores elevados de amônia e valores baixos de nitrato, significa que o nitrogênio é recente

e ainda não sofreu o processo de nitrificação. No caso oposto, de se possui baixos valores de

amônia e altos valores de nitrato, o processo de nitrificação já teve início a mais tempo.

22

O nitrogênio provém, de maneira natural, de constituintes de proteínas e diversos outros

compostos biológicos e de composição celular de microrganismos. De forma antropogênica, o

nitrogênio provém de despejos domésticos, industriais, excrementos animais e fertilizantes.

Em telhados verdes, os nitrogênios podem entrar no sistema através da própria precipitação e

da fertilização. (TEEMUSK e MANDER, 2011)

2.3.2.3.ORTOFOSFATO

Os ortofosfatos são uma das principais maneiras de se encontrar fósforo em meio aquoso. Eles

estão diretamente disponíveis para o metabolismo biológico, sem necessidade de conversão a

formas mais simples. Pode ser encontrado nas formas: PO4-3, HPO4

-2, H2PO4- e H3PO4,

dependendo dos valores de pH. Os ortofosfatos são provenientes, de forma natural, da

dissolução de compostos no solo, decomposição de matéria orgânica e de composição celular

de microrganismos. E de forma antropogênica, a partir de despejos domésticos, industriais,

detergentes, excrementos de animais e fertilizantes. O fósforo é um elemento fundamental para

o desenvolvimento de microrganismos e algas. Elevadas concentrações de fósforo em lagos e

represas conduzem ao processo de eutrofização, ou seja, ao crescimento exagerado de algas.

Em telhados verdes, os ortofosfatos podem entrar no sistema através da própria precipitação e

da fertilização. (TEEMUSK e MANDER, 2011)

2.3.3. PARÂMETROS BIOLÓGICOS

2.3.3.1.COLIFORMES TOTAIS

Os coliformes totais constituem um amplo grupo de bactérias, podendo ser patogênicos ou não.

Essas bactérias habitam o intestino de animais mamíferos e estão associadas à decomposição

de matéria orgânica em geral.

23

2.3.3.2.COLIFORMES TERMOTOLERANTES

Os coliformes termotolerantes eram anteriormente chamados de coliformes fecais, devido a

maior parte dos coliformes dessa categoria estar relacionada ao trato intestinal de animais

endotérmicos (sangue quente). Entretanto, hoje em dia sabe-se que existem, em menor número,

bactérias que são termotolerantes, mas que não estão relacionadas às fezes de animais

endotérmicos. Parte dos coliformes desse grupo são patogênicos. A principal bactéria do grupo

dos coliformes termotolerantes é a Escherichia coli. Essa bactéria é a única garantia de

contaminação exclusivamente fecal, portanto, a detecção dela nas amostras de água, nos fornece

formações importantes relacionadas à contaminação.

2.4. NORMAS, RECOMENDAÇÕES E DOCUMENTOS TÉCNICOS RELACIONADOS

À QUALIDADE DA ÁGUA

Ao se definir a qualidade de um produto, ele deve estar dentro de um conceito normativo, deve

ser aprovado para um determinado fim, de modo a satisfazer uma necessidade. Para isso, é

necessário reconhecer as características do produto e especificar as suas aplicações,

qualificação e quantificação, assim como a sua viabilização e manutenção (COSTA, 2010 apud

BASSO, 2013).

Existem, no Brasil, normas e/ou recomendações relacionadas a qualidade de água ou ao reuso

dela para diferentes fins. Entretanto, não há nenhuma norma que trate especificamente de

telhados verdes e do uso da água drenada de telhados verdes em edificações. A seguir, são

apresentados diversos documentos técnicos que dão recomendações ou informações

relacionadas ao tema.

2.4.1. NBR 13969/1997

A “NBR 13969/1997 Tanques Sépticos – Unidades de tratamento complementar e disposição

final dos efluentes líquidos – Projeto, construção e operação”, tem por objetivo oferecer

alternativas de procedimentos técnicos para o projeto, construção e operação de unidades de

tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos de tanque séptico.

24

Em seu item 5.6, a norma abrange a situação de reuso local do esgoto doméstico. Esse reuso

local deve ser para fins que exigem qualidade de água não potável, porém, sanitariamente

segura, tais como irrigação de jardins, lavagem de pisos e de veículos automotivos, na descarga

das bacias sanitárias, na manutenção paisagística dos lagos e canais com água, na irrigação dos

campos agrícolas e pastagens etc. Cada um desses usos demanda maiores ou menores restrições

sanitárias, que se convertem em restrições dos parâmetros de qualidade da água. Para isso, a

norma divide o reuso do esgoto em quatro classes conforme a figura 16.

Figura 16 – Classificação do Reuso do Esgoto

Os valores previstos de qualidade de água para cada classe são apresentados na tabela 1 a seguir.

Tabela 1 - Recomendações NBR 13696/1997 Adaptado de NBR 13696/1997

Recomendações NBR 13696/1997

Parâmetros Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4

Turbidez (uT) <5 <5 <10 -

pH Entre 6,0 e 8,0 - - -

Coliformes Fecais (NMP/100mL) <200 <500 <500 <5000

SDT* (mg/L) <200 - - -

Cloro Residual (mg/L) Entre 0,5 e 1,5 >0,5 - -

OD** (mg/L) - - - >2,0

*SDT = Sólidos dissolvidos totais

**OD = Oxigênio disponível

Classe 1

• Lavagem de carros e outros usos que requerem contato direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador, incluindo chafarizes.

Classe 2

• Lavagens de pisos, calçadas e irrigação dos jardins, manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes.

Classe 3

• Reuso nas descargas das bacias sanitárias.

Classe 4

• Reuso nos pomares, cereais, forragens, pastagens para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual.

25

O estudo dessa norma é interessante pois o reuso da água em edificações pode conduzir a usos

similares aos definidos anteriormente, como rega de jardins, lavagem de pisos e reuso na

descarga de bacias sanitárias.

2.4.2. NBR 15527/2007

A “NBR 15527/2007 – Água de chuvas - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para

fins não potáveis – Requisitos”, é a norma que mais se aproxima da situação analisada neste

trabalho. Ela fornece os requisitos para o aproveitamento de água de chuva de coberturas em

áreas urbanas para fins não potáveis, entretanto ela não abrange os telhados verdes.

No seu item 4.5 a norma indica que os padrões de qualidade devem ser definidos pelo projetista

de acordo com a utilização prevista, e, que, para usos mais restritivos, devem ser considerados

os seguintes valores apresentados na tabela 2, a seguir, com as seguintes frequências de análise:

Tabela 2 - Recomendações NBR 15527/2007 Adaptado de NBR 15527/2007

Recomendações NBR 15527/2007

Parâmetros Frequência Valores

Cor Aparente (uH) Mensal <15

Turbidez (uT) Mensal <2,0 (Usos mais restritivos)

<5,0 (Usos menos restritivos)

pH Mensal Entre 6,0 e 8,0

Coliformes Totais (NMP/100mL) Semestral Ausência

Coliformes Termotolerantes (NMP/100mL) Semestral Ausência

Cloro Residual Livre (mg/L) Mensal Entre 0,5 e 3,0

Além disso a norma 15527/2007 também fornece informações a respeito de reservatórios,

calhas e condutores, instalações prediais e bombeamento para os sistemas de aproveitamento

de água de chuva.

Diferentemente da norma 13696/1997, a norma 15527/2007 não define classes com diferentes

usos da água, e, sim, apenas uma recomendação para qualquer que seja a finalidade da água.

26

2.4.3. CAPÍTULO V - PORTARIA 2914/2011

A Portaria 2914/2011, do Ministério do Meio Ambiente, dispõe sobre os procedimentos de

controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de

potabilidade. Essa portaria não se aplica diretamente à análise de qualidade da água de um

telhado verde, entretanto, o estudo dela é válido para efeitos de comparação. O capítulo V da

portaria apresenta diversas informações sobre o padrão de potabilidade, de como são realizadas

as coletas, e, para que situações os resultados têm validade.

Ainda no capítulo V e no anexo X da portaria, encontram-se as informações relacionadas aos

parâmetros de qualidade da água. Por se tratar de uma portaria relacionada a um uso mais nobre

da água (para o consumo humano), ela abrange uma maior gama de parâmetros e alguns deles

não são interessantes para o estudo neste trabalho. Os parâmetros mais relevantes são

apresentados na tabela 3, a seguir:

Tabela 3 - Recomendações Portaria 2914/2011 Adaptado de PORTARIA 2914/2011

Recomendações Portaria 2914/2011

Parâmetros Valores

Cor (uH) <15

Turbidez (uT) <5,0

pH Entre 6,0 e 9,5

Coliformes Totais (NMP/100mL) Ausência

Escherichia Coli (NMP/100mL) Ausência

Cloro Residual (mg/L) Entre 0,5 e 2,0

Nitrito (mg/L) <1,0

Nitrato (mg/L) <10,0

Amônia (mg/L) <1,5

SDT (mg/L) <1000

27

2.4.4. CONAMA 274/2000

A resolução 274/2000 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) define os

critérios de balneabilidade em águas brasileiras. Primeiramente, a CONAMA 274 define as

águas doces, salobras e salinas. As águas doces são águas com salinidade igual ou inferior a

0,5‰; as águas salobras são águas com salinidade superior a 0,5‰ e inferior a 30‰; e as águas

salinas são águas com salinidade igual ou superior a 30‰. A resolução fornece a definição de

recreação de contato primário como o contato direto do usuário com os corpos de água, por

exemplo, as atividades de natação, esqui aquático e mergulho.

A seguir, são definidos os parâmetros de qualidade de água de modo a garantir que a água esteja

própria para o uso com contato primário. As águas consideradas próprias poderão ser

subdivididas nas seguintes categorias: Excelente, Muito Boa e Satisfatória. As definições de

cada categoria são apresentadas no quadro 3, a seguir.

Quadro 3 – Categorização das águas para contato primário Adaptado de CONAMA 274/2000

CONAMA 274/2000

Águas Próprias para Contato Primário

Excelente Muito Boa Satisfatória

Quando em 80% ou mais de

um conjunto de amostras

obtidas em cada uma das

cinco semanas anteriores,

colhidas no mesmo local,

houver, no máximo, 250

coliformes fecais

(termotolerantes) ou 200

Escherichia coli ou 25

enterococos por l00

mililitros







coliformes fecais



enterococos por l00

mililitros







coliformes fecais



enterococos por l00

mililitros

O parâmetro da quantidade de enterococos por 100 mililitros de amostra só é utilizado para

águas marinhas.

As condições necessárias para que se considere a água como imprópria para o contato primário

estão apresentadas no quadro 4, a seguir.

28

Quadro 4 – Condições para águas impróprias para contato primário Adaptado de CONAMA 274/2000

CONAMA 274/2000

Águas Impróprias para Contato Primário

Não atender aos critérios estabelecidos para as águas próprias

Valor obtido na última amostragem for superior a 2500 coliformes fecais

(termotolerantes) ou 2000 Escherichia coli ou 400 enterococos por 100 mililitros

Incidência elevada ou anormal, na região, de enfermidades transmissíveis por via

hídrica, indicada pelas autoridades sanitárias

Presença de resíduos ou despejos, sólidos ou líquidos, inclusive esgotos sanitários óleos,

graxas e outras substâncias, capazes de oferecer riscos à saúde ou tornar desagradável a

recreação

pH < 6,0 ou pH > 9,0 (águas doces)

Floração de algas ou outros organismos, até que se comprove que não oferecem riscos à

saúde humana

Pode-se concluir, com essas informações da CONAMA 274, que os parâmetros de coliformes

termotolerantes e de Escherichia coli, são os mais importantes para a garantia das condições

sanitárias ideias para o uso humano com contato primário, quando tratamos de águas doce.

O estudo dessa norma é valido para o presente trabalho, pois há casos de reuso da água de

telhados verdes que conduzem ao contato primário, demonstrando, assim, a importância das

verificações dos parâmetros biológicos.

2.4.5. CONAMA 357/2005 E CONAMA 430/2011

A resolução 430/2011 do Conselho Nacional do Meio Ambiente complementa e altera a

resolução 357/2005, entretanto, muitas informações ainda são obtidas na CONAMA 357/2005.

Essas resoluções dispõem sobre a classificação dos corpos de água, diretrizes ambientais para

o seu enquadramento e as condições de lançamento de efluentes.

A CONAMA 357 utiliza as mesmas definições da CONAMA 274 para a classificação da água

quanto à salinidade, dividindo em águas doces, salobras e salinas. Em seguida, são criadas

classificações para cada uma dessas águas, entretanto, apenas as informações relacionadas a

águas doces serão apresentadas, pelos mesmos motivos apresentados anteriormente.

29

As definições de cada classe para a categoria de água doce encontram-se no quadro 5.

Quadro 5 – Categorização das águas doces Adaptado de CONAMA 357/2005

CONAMA 357/2005

Água Doce

Classe Especial Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4

Abastecimento

para consumo

humano, com

desinfecção

Abastecimento

para consumo

humano, após

tratamento

simplificado

Abastecimento

para consumo

humano, após

tratamento

convencional

Abastecimento

para consumo

humano, após

tratamento

convencional ou

avançado

Navegação

Preservação do

equilíbrio

natural das

comunidades

aquáticas

Proteção das

comunidades

aquáticas

Proteção das

comunidades

aquáticas

Dessedentação

de animais

Harmonia

paisagística

Preservação dos

ambientes

aquáticos em

unidades de

conservação de

proteção integral

Recreação de

contato primário,

tais como

natação, esqui

aquático e

mergulho

Recreação de

contato primário,

tais como

natação, esqui

aquático e

mergulho

Recreação de

contato

secundário

Irrigação de

hortaliças que

são consumidas

cruas e de frutas

que se

desenvolvam

rentes ao solo e

que sejam

ingeridas cruas

sem remoção de

película

Irrigação de

hortaliças,

plantas frutíferas

e de parques,

jardins, campos

de esporte e

lazer, com os

quais o público

possa vir a ter

contato direto

Irrigação de

culturas

arbóreas,

cerealíferas e

forrageiras

Proteção das

comunidades

aquáticas em

Terras Indígenas

Aquicultura e à

atividade de

pesca

Pesca amadora

Além disso, a CONAMA 357 estabelece os parâmetros de qualidade de água para cada classe.

Os parâmetros de maior interesse para o estudo relacionado a este trabalho foram separados e

resumido na tabela 4, a seguir.

30

Tabela 4 - Recomendações CONAMA 357/2005 Adaptado de CONAMA 357/2005

CONAMA 357/2005

Água Doce

Parâmetros Classe 1 Classe 2 Classe 3 e 4

Cor (mg Pt/L) Cor verdadeira <75 <75

Turbidez (UNT) <40 <100 <100

pH Entre 6,0 e 9,0 Entre 6,0 e 9,0 Entre 6,0 e 9,0

Nitrogênio

Amoniacal (mg/L)

<3,7 para pH<7,5;

<2,0 para

7,5<pH<8,0; <1,0

para 8,0<pH<8,5;

<0,5 para pH>8,5

<3,7 para pH<7,5;

<2,0 para

7,5<pH<8,0; <1,0

para 8,0<pH<8,5;

<0,5 para pH>8,5

<13,3 para pH<7,5;

<5,6 para

7,5<pH<8,0; <2,2

para 8,0<pH<8,5;

<1,0 para pH>8,5

Nitrito (mg/L) <1,0 <1,0 <1,0

Nitrato (mg/L) <10 <10 <10

Ortofosfato (mg/L) <0,02 <0,03 <0,05

Coliformes

Termotolerantes

(NMP/100mL)

<200 em 80% das

amostras

<1000 em 80% das

amostras

<2500 em 80% das

amostras

A análise da CONAMA 357 é interessante para esse trabalho devido à especificidade que é

atribuída a cada classe, em função da finalidade da água, assim como é feito na NBR

13696/1997.

2.4.6. EMBRAPA

O documento, “Qualidade da Água para Irrigação”, da Embrapa, busca trazer informações a

respeito das considerações feitas para a água usada na irrigação. São apresentados valores para

parâmetros de salinidade, cátiones e âniones, nutrientes e alguns outros. Portanto, para o

presente trabalho, esses parâmetros se tornam interessantes quando a finalidade do reuso da

água drenada de um telhado verde for a rega, entretanto, apenas os parâmetros de nutrientes

(nitrato, amônia e fosfato) e pH serão apresentados aqui, conforme a tabela 5, a seguir.

31

Tabela 5 - Recomendações Embrapa Adaptado de EMBRAPA, 2010

Recomendações Embrapa

Parâmetros Valores

pH Entre 6,0 e 8,5

Nitrato (mg/L) <10,0

Amônia (mg/L) <5,0

Ortofosfato (mg/L) <2,0

2.4.7. MANUAL DE CONSERVAÇÃO E REUSO DA ÁGUA EM EDIFICAÇÕES

O Manual de Conservação e Reuso da Água em Edificações foi desenvolvido pela Agência

Nacional de Águas (ANA), pela Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (FIESP) e

pelo Sindicato da Indústria da Construção do Estado de São Paulo (SindusCon-SP). Esse

manual reúne informações e orientações existentes no mercado e no meio acadêmico,

relacionadas ao uso e ao reuso dos recursos hídricos na construção civil. O manual reforça a

importância do equilíbrio entre a oferta e a demanda dos recursos hídricos, de maneira a garantir

a sustentabilidade do desenvolvimento econômico e social, adotando-se práticas e soluções

alternativas que ampliem a oferta de água e ações para uma eficiente gestão de demanda,

reduzindo as perdas.

No capítulo 5 do manual, encontram-se as informações relacionadas às exigências mínimas de

água não-potável para as atividades realizadas nos edifícios. São, portanto, definidos 7 usos

para a água em uma edificação e apresentadas as exigências de cada uma, nas figuras 17, 18 e

19.

32

Figura 17 – Reuso da Água em uma Edificação – Parte 1 Adaptado de SINDUSCON SP, 2005


1) Água para irrigação, rega de jardim e lavagem

de pisos:

• não deve apresentar mau-cheiro;

• não deve conter componentes que agridam as plantas ou que estimulem o crescimento de pragas;

• não deve ser abrasiva;

• não deve manchar superfícies;

• não deve propiciar infecções ou a contaminação por vírus ou bactérias prejudiciais à saúde humana.

2) Água para descarga de bacias sanitárias:




• não deve deteriorar os metais sanitários;


3) Água para refrigeração e sistema de ar condicionado:




• não deve deteriorar máquinas;

• não deve formar incrustações.

4) Água para lavagem de veículos:




• não deve conter sais ou substâncias remanescentes após secagem;


5) Água para lavagem de roupa:

• deve ser incolor;

• não deve ser turva;


• deve ser livre de algas;

• deve ser livre de partículas sólidas;

• deve ser livre de metais;

• não deve deteriorar os metais sanitários e equipamentos;


33

*Água para uso em construção civil: preparação de argamassas, concreto, controle de poeira e

compactação do solo.


É possível perceber diferenças nas abordagens do manual com relação às normas e

recomendações citadas anteriormente. Enquanto as normas possuem um enfoque maior nas

condições sanitárias e na garantia da saúde por parte do usuário, o manual possui uma maior

preocupação com relação ao odor, manchas de superfícies, abrasão e deterioração de materiais

e equipamentos, além da garantia contra infecções e contaminações.

O manual separa esses 7 usos de água em 4 diferentes classes, conforme a figura 20, a seguir,

e informa os parâmetros de qualidade de água característicos para cada classe.

Figura 20 – Classificação Reuso da Água em uma Edificação Adaptado de SINDUSCON SP, 2005

6) Água para uso ornamental

• deve ser incolor;

• não deve ser turva;


• não deve deteriorar os metais sanitários e equipamentos;


7) Água para uso em construção civil*:


• não deve alterar as características de resistência dos materiais;

• não deve favorecer o aparecimento de eflorescências de sais;


Água de reuso Classe 1:

• descarga de bacias sanitárias, lavagem de pisos, fins ornamentais e lavagem de roupas e veículos.


• lavagem de agregados e preparação de concreto.


• irrigação de áreas verdes e rega de jardins.


• resfriamento de equipamentos de ar condicionado.

34

Os principais parâmetros para cada classe são apresentados na tabela 6. A classe 4 não foi

inserida por se tratar de um uso muito específico, com medições de diversos outros parâmetros

não interessantes para esse estudo.

Tabela 6 - Recomendações Manual de Conservação e Reuso de Águas em Edificações, para águas de

reuso Adaptado de SINDUSCON SP, 2005

Água de Reuso - Manual de Conservação e Reuso de Águas em Edificações

Parâmetros Classe 1 Classe 2 Classe 3

Cor (mg Pt/L) <10 - <30

Turbidez (UNT) <2 - <5

pH Entre 6,0 e 9,0 Entre 6,0 e 9,0 Entre 6,0 e 9,0

Nitrogênio Amoniacal

(mg/L) <20 - -

Nitrito (mg/L) <1 - -

Nitrato (mg/L) <10 - -

Nitrogênio Total <0,1 - Entre 5 e 30

Fósforo Total (mg/L) - - -

Coliformes

Termotolerantes

(NMP/100mL)

Não detectáveis <1000 <200

DBO (mg/L) <10 <30 <20

Odor e Aparência Não desagradáveis Não desagradáveis -

Sólidos suspensos totais

(mg/L) <5 <30 <20

Sólidos dissolvidos totais

(mg/L) <500 - -

2.4.8. USEPA

A United States Environmental Protection Agency (Agência Norte Americana de Proteção

Ambiental), possui diretrizes para o reuso da água, abrangendo as possíveis formas de reuso da

água, as tecnologias atuais, a garantia da saúde humana e proteção ambiental, níveis de

tratamento e qualidade da água. Para a qualidade da água, as diretrizes são específicas para cada

reuso, sendo eles, o reuso em meio urbano, na agricultura, em indústria, em ambientes

35

represados, no meio ambiente, no reabastecimento das águas subterrâneas e como água potável.

A tabela 7, a seguir, apresenta os valores recomendados, estudados neste trabalho, para o reuso

da água em ambiente urbano.

Tabela 7 - Recomendações USEPA USEPA, 2012

Recomendações USEPA, 2012

Parâmetros Valores

Turbidez (uT) <2,0

pH Entre 6,0 e 9,0

Coliformes Termotolerantes

(NMP/100mL) Não detectáveis

36

3. ANÁLISE CIENCIOMÉTRICA

A análise cienciométrica consistiu no levantamento de publicações relacionadas a experimentos

de análise de qualidade de água drenadas de telhados verdes. Para isso, buscou-se nas

plataformas do Google Acadêmico, Science Direct, Research Gate e Portal de Periódicos da

Capes, publicações relacionadas a esse tema. Além disso, foram pesquisadas dissertações, teses

e trabalhos de conclusão de curso de origem brasileira, de forma a averiguar como se

desenvolvia a pesquisa brasileira no tema. As palavras-chave utilizadas para pesquisa foram

“green roof water quality” e “telhado verde qualidade da água”.

Foram encontradas 50 publicações dentre artigos científicos, trabalhos de conclusão de curso,

dissertações de mestrado e teses de doutorado. Destes, foram selecionados apenas os trabalhos

que possuíam, pelo menos parcialmente, discussões, experimentos ou análises de qualidade de

água coletada de um telhado verde. Os Estados Unidos concentraram o maior número de

publicações, com um total de 18. Vale ressaltar que as publicações da Índia possuíam a mesma

autoria, com publicações de bastante relevância no meio acadêmico. O mesmo aconteceu nas

publicações da Suécia.

O período que compreendeu a busca foi de 2002 a 2018, e o ano de 2014 foi aquele com mais

publicações, em um total de 10.

As figuras 21 e 22 apresentam os resultados obtidos.

Figura 21 – Número de publicações por países

18

10

5

4

3

2

11

11

1

1 1 1

USA Brasil China India Suécia Australia Malásia

Singapura Estonia Finland Inglaterra Colombia Polônia Portugal

37

Figura 22 – Número de publicações ao longo dos anos

O quadro 6 ,a seguir, apresenta os 6 trabalhos que aparentam maior relevância no meio

acadêmico, devido ao número de citações. Vale informar que nem todos os trabalhos estavam

abertamente disponíveis, ou seja, não foi possível analisar todos.

Quadro 6 – Publicações mais relevantes

Título Autor Ano

Rainwater Runoff Quantity and Quality Performance From a Greenroof: The Effects of Short-Term Events Teemusk, A.; Mander, Ü. 2007

Effect of a modular extensive green roof on stormwater runoff and water quality Gregoire, B. G.; Clausen, J. C. 2011

Runoff water quality from intensive and extensive vegetated roofs

Berndtsson, J. C.; Bengtsson, L.; Jinno, K. 2009

The influence of extensive vegetated roofs on runoff water quality

Berndtsson, J. C.; Bengtsson, L.; Emilsson, T. 2006

A field study of green roof hydrologic and water quality performance

Hathaway, A. M.; Hunt, W. F.; Jennings G. D. 2008

Runoff water quantity and quality from green roof systems Monterusso, M. A.; et. al. 2002

Segundo Vijayaraghavan (2016) apud Ferrans et. al. (2018), o estudo sobre a qualidade da água

drenada de um telhado verde ainda não é compreendido completamente. Isso ocorre devido à

resultados inconclusivos e até mesmo contraditório por parte dos pesquisadores. Existe um

0

2

4

6

8

10

12

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

38

grande número de variáveis que alteram os valores obtidos para a qualidade da água em telhados

verdes. As principais variáveis são: tipo de telhado verde, inclinação, tipo de vegetação, tipo de

substrato, espessura do substrato, uso de fertilizantes, drenagem do telhado verde, intensidade

da chuva, precipitações anteriores, idade do telhado verde, manutenção realizada e as fontes de

poluição ao redor do telhado verde (TEEMUSK & MANDER apud BERNDTSSON et. al.

2011). Alguns autores buscaram relacionar as condições dos telhados verdes com os resultados

obtidos para a qualidade da água e alguns estudos são apresentados aqui.

3.1. TEEMUSK & MANDER 1 (2011)

O trabalho de Teemusk e Mander (2011), analisa a qualidade da água em 8 telhados verdes, 2

telhados experimentais, e um telhado em aço, todos localizados na Estônia. Eles analisaram a

qualidade de chuva para as condições de chuva e de neve, mas apenas a condição de chuva será

abordada nesse trabalho, reduzindo o estudo para 3 telhados verdes diferentes.

O telhado experimental Tartu, possuía uma inclinação de 20º e 1,5m² de área, com uma camada

de substrato de 70mm, com 66% de agregados de baixa densidade, 30% de adubo e 4% de

argila. A camada inferior era composta por 40mm de lã de rocha e embaixo havia a camada de

drenagem. Foram feitas 2 coletas de chuvas neste telhado, uma para chuva moderada e outra

para chuva intensa e, para este trabalho, essas coletas foram denominadas Telhado 1 e Telhado

2, respectivamente.

O telhado Viimse, pertencia a uma escola de enfermagem no centro de uma vila. Possuía 15º

de inclinação e área de 35m². O substrato continha 100mm de espessura, sendo 66% agregados

de baixa densidade, 30% de adubo e 4% de argila. A camada inferior era composta de 80mm

de lã de rocha e embaixo dela havia a camada de drenagem. Para este trabalho, este telhado foi

denominado como Telhado 3.

O telhado Luunja, pertencia a uma residência privada localizada em ambiente rural. Também

possuía 15ºde inclinação e 50m² de área, com as mesmas espessuras e características do telhado

Viimse (telhado 3). Para este trabalho, este telhado foi denominado como Telhado 4.

Vale ressaltar que a cobertura vegetal de todos os 4 telhados era similar, utilizando em sua

maioria plantas do gênero Sedum.

39

Os valores encontrados para os parâmetros de qualidade de água, para cada telhado estão

apresentados na tabela 8, a seguir.

Tabela 8 - Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde de Teemusk & Mander 1 TEEMUSK & MANDER, 2011

Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde

Teemusk & Mander - 2011 - Estônia

Parâmetros Chuva Telhado 1 Telhado 2 Telhado 3 Telhado 4

pH 6,570 8,240 8,060 8,150 8,130

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 0,100 0,540 2,400 0,010 0,300

Nitrato (mg/L) 0,100 2,000 1,100 0,005 0,030

Nitrogênio Total 0,400 3,800 6,400 4,900 0,400

Fósforo Total (mg/L) 0,020 0,200 0,300 0,640 0,160

Ortofosfato (mg/L) 0,004 0,120 0,170 0,630 0,120

É possível perceber o aumento da alcalinidade da água em todos os telhados. Esse resultado foi

comprovado pela primeira vez por Köhler & Schmidt, em 2003, no qual no estudo realizado o

pH da chuva coletado foi de 6,2 e o pH da água drenada pelo telhado verde foi de 7,5.

Houve um aumento nas concentrações de fósforo e nitrogênio totais na água drenada pelos

telhados verdes. Essa liberação desses nutrientes foi maior no telhado com a precipitação mais

intensa (Telhado 2), demonstrando a influência da intensidade de chuva nos resultados obtidos.

Os autores ressalvam que a maior concentração de fósforo total e ortofosfatos no telhado 3 se

deve a excretas de pássaros, uma vez que ele se localizava em uma região próxima ao mar. Os

telhados 1 e 2 eram telhados experimentais de menor dimensão, e, portanto, estavam menos

sujeitos aos excretas de pássaros. Os menores valores no telhado 4 para ortofosfato e fósforo

total se deve pela idade do telhado, superior ao dos telhados experimentais.

40

3.2. TEEMUSK & MANDER 2 (2007)

Um estudo anterior de Teemusk & Mander (2007), também realizado na Estônia, analisou a

qualidade de água de um telhado verde localizado na região central da cidade de Tartu. O

telhado possuía 120m² e era composto por uma camada plástica de drenagem de 8mm, lã de

rocha para a retenção da água de 80mm, camada de substrato de 100mm (66% de agregados de

baixa densidade, 30% húmus e 4% argila). Cerca de 55% da vegetação eram plantas do gênero

Sedum e 20% do gênero Thymus.

Foram estudados 2 casos de chuva: chuva moderada e chuva forte, e os valores encontrados

para os parâmetros analisados são apresentados na tabela 9, a seguir.

Tabela 9 - Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde de Teemusk & Mander 2 TEEMUSK & MANDER, 2007


Teemusk & Mander - 2007 - Estônia

Parâmetros Chuva Telhado Verde

Chuva Moderada Telhado Verde

Chuva Forte

pH 5.620 8.200 7.895

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 0.015 0.305 0.140

Nitrato (mg/L) 0.180 0.750 0.440

Nitrogênio Total (mg/L) 1.300 2.000 1.250

Fósforo Total (mg/L) 0.012 0.031 0.082

Ortofosfato (mg/L) 0.004 0.009 0.051

3.3. GREGOIRE & CLAUSEN (2011)

Gregoire e Clausen analisaram, em 2011, um telhado verde de 248m², localizado em uma praça

no topo de um prédio nos Estados Unidos, em Connecticut. O telhado verde era composto por

334 módulos de 1,2m x 0,6m x 0,102m (CxLxP). O substrato possuía 102mm de espessura,

constituído de 75% de xisto expandido leve, 15% de biosólidos compostados e 10% de perlita.

Cada módulo possuía 10 plantas do gênero Sedum. Assim que foi construído, em setembro de

2009, o telhado verde recebeu fertilização, assim como em maio do ano seguinte.

A média dos valores encontrados para os eventos de chuva entre setembro de 2009 e fevereiro

de 2010, para os parâmetros de nitrogênio e fósforo são apresentados na tabela 10, a seguir.

41

Tabela 10 - Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde de Gregoire & Clausen GREGOIRE E CLAUSEN, 2011


Gregoire & Clausen - 2011 - EUA

Parâmetros Chuva Telhado

Verde

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 0,101 0,023

Nitrato + Nitrito (mg/L) 0,265 0,369

Nitrogênio Total (mg/L) 0,510 0,490

Fósforo Total (mg/L) 0,007 0,043

Ortofosfato (mg/L) 0,004 0,025

É possível perceber que a quantidade de nitrogênio total permaneceu equilibrada mesmo após

a água passar pelo substrato, da mesma maneira que o Nitrato + Nitrito não teve mudança

significativa. Esses resultados relacionados ao nitrogênio confrontam com o resultado de

Teemusk & Mander (2011) apresentado anteriormente e com o de outros autores como

Berndtsson et. al. (2009) e Hathaway et. al. (2008), os quais notaram um aumento das

concentrações de nitrogênio na água drenada pelo telhado verde. Por outro lado, a quantidade

de fósforo aumentou na água drenada do telhado verde, como esperado e demonstrado por

diversos autores como Berndtsson et. al. (2006), Köhler & Schmidt (2003), Teemusk & Mander

(2007), entre outros.

3.4. FERRANS, REY, PÉREZ, RODRIGUEZ E DIAZ-GRANADOS (2018)

O trabalho de Ferrans et. al. (2018), na Colômbia, busca entender as variáveis que alteram os

resultados dos parâmetros de qualidade de água obtidos da água drenada do telhado verde. Para

isso, foram montados 12 módulos de telhado verde, localizados no topo da Universidad de los

Andes em Bogotá, o qual está a 2640 metros de altitude. Nas redondezas, encontram-se áreas

para prestação de serviços, comércio e área residencial. No total, foram coletadas informações

baseadas em 12 eventos de chuva para a análise de qualidade da água.

Os módulos eram compostos de 4 camadas: camada de vegetação, substrato, camada filtrante e

camada de drenagem. Durante o período do experimento, compreendido entre setembro de 2013

e janeiro de 2017, este foi dividido em 6 períodos (com diferentes durações), e, em cada período

42

foi montado um tipo de telhado verde, ou seja, entre cada período foi alterado ou a vegetação

ou o substrato de modo a poder estudar a influência dessas variáveis.

Para avaliar a influência do substrato foram comparados os resultados obtidos para os telhados

verdes em que foram usados substratos, classificado pelos autores como: substratos intensivos

e extensivos. Para avaliar a influência da vegetação, foi montado um módulo apenas com o

substrato, mas sem a vegetação. Com isso, foi possível comparar os valores de qualidade da

água obtidos dos módulos de telhados verdes com o módulo sem vegetação.

Configurações homogêneas de plantas do gênero Sedum, rabanete, alface e grama foram

utilizadas. Duas misturas heterogêneas diferentes de plantas do gênero Sedum e uma mistura

heterogênea de lavanda, lírio d’água e uma planta do gênero Bernegea. Para a camada de

substrato, foram testadas 4 configurações diferentes: camada de substrato extensiva padrão,

camada de substrato extensiva aprimorada para reduzir o volume de runoff, camada de substrato

intensiva e camada de substrato produtiva.

Além disso, outra variável considerada foi a intensidade de chuva, e dentre os 12 eventos de

chuva, os valores mínimos, máximos e médios de chuva foram de 8,40mm, 56,20mm e

29,14mm, respectivamente, e, as intensidades máximas de chuva apresentaram valores

variando entre 4,80mm/h e 133,00mm/h, existindo, portanto, chuvas de baixa, média e alta

intensidade. O período de dias sem chuva antes das coletas também foi monitorado e variou de

0,21 dias a 25,45 dias.

Tabela 11 - Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde de Ferrans, Rey, Pérez,

Rodríguez e Díaz-Granados FERRANS, REY, PÉREZ, RODRÍGUEZ E DÍAZ-GRANADOS, 2018


Ferrans, Rey, Pérez, Rodríguez e Díaz-Granados - 2018 - Colômbia


Cor (uH) 4,330 34,460

Turbidez (UNT) 6,810 18,740

pH 6,510 8,220

Nitrito (mg/L) 0,020 0,100

Nitrato (mg/L) 1,830 9,240

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 0,620 0,500

Fósforo Total (mg/L) 0,080 4,060

Ortofosfato (mg/L) 0,360 -

Coliformes Totais (MPN) 750 150000

43

A tabela 11 apresenta as médias dos valores encontrados para cada parâmetro de qualidade de

água analisado no trabalho.

Para os parâmetros de cor e turbidez, o telhado verde apresentou um valor significativamente

maior do que o valor encontrado para chuva. Segundo Li e Babcock (2014) apud Ferraz et. al.

(2018), esse fenômeno ocorre devido a presença de conteúdo orgânico no substrato do telhado

verde.

O pH obtido foi superior assim como nos resultados de Teemusk & Mander (2007, 2011).

O resultado encontrado para nitrito, nitrato e amônia foi similar ao de Gregoire & Clausen

(2011), nos quais o valor para a concentração de amônia foi reduzido e os valores para as

concentrações de nitrito e nitrato foram elevados. Segundo os autores, esse fenômeno

provavelmente ocorre devido à transformação e utilização dos compostos nitrogenados durante

os processos químicos e biológicos no telhado verde.

Ocorreu um aumento da concentração de fósforo total ocorreu, assim como nos trabalhos

mencionados anteriormente.

Por fim, é possível notar um grande aumento nos valores de coliformes totais.

As conclusões para os efeitos da camada de substrato sobre a qualidade da água drenada do

telhado verde são apresentadas no quadro 7, a seguir.

Quadro 7 – Influência do Tipo de Substrato: Substrato Extensivo x Substrato Intensivo FERRANS, REY, PÉREZ, RODRÍGUEZ E DÍAZ-GRANADOS, 2018

Influência do Tipo de Substrato


Parâmetros Substrato Extensivo x Substrato Intensivo

Cor Menores concentrações no substrato intensivo

Turbidez Menores concentrações no substrato intensivo

Nitrito Menores concentrações no substrato intensivo, entretanto sem

evidências estatísticas suficientes para chegar a uma conclusão

Nitrato Menores concentrações no substrato intensivo

Amônia Maiores concentrações no substrato intensivo, entretanto sem evidências

estatísticas suficientes para chegar a uma conclusão

Fósforo Total Menores concentrações no substrato intensivo

Coliformes

Totais Sem diferença significativa

As conclusões para os efeitos da camada de vegetação sobre a qualidade da água drenada do

telhado verde são apresentadas no quadro 8, a seguir.

44

Quadro 8 – Influência do Tipo de Vegetação: Com vegetação x Sem vegetação FERRANS, REY, PÉREZ, RODRÍGUEZ E DÍAZ-GRANADOS, 2018

Influência do Tipo de Vegetação


Parâmetros Com vegetação x Sem vegetação

Cor As concentrações foram superiores nos telhados sem vegetação, entretanto

sem evidências estatísticas suficientes para chegar a uma conclusão

Turbidez As concentrações foram superiores nos telhados sem vegetação, entretanto


pH Os valores foram superiores nos telhados com vegetação, entretanto sem

evidências estatísticas suficientes para chegar a uma conclusão

Nitrito As concentrações foram superiores nos telhados sem vegetação, entretanto


Nitrato As concentrações foram superiores nos telhados sem vegetação, entretanto


Amônia As concentrações foram superiores nos telhados sem vegetação, entretanto


Fósforo Total As concentrações foram superiores nos telhados com vegetação, entretanto


Coliformes

Totais

As concentrações foram superiores nos telhados com vegetação, entretanto


As conclusões relativas aos efeitos das características da chuva foram que para maiores eventos

de chuva, maiores eram os valores de todos os parâmetros analisados, exceto para nitrato.

Entretanto, estatisticamente, apenas o valor de fósforo total apresentou uma forte correlação

com a intensidade ou duração dos eventos de chuva. Com relação ao período de seca antes da

chuva analisada, foi conclusivo que os valores para coliformes totais foram superiores durante

os períodos chuvosos.

3.5. BUDEL (2014)

A dissertação de Budel (2014), realizou uma comparação entre a qualidade de água de um

telhado convencional e um telhado verde. O telhado verde estava localizado em um condomínio

fechado, possuía 77m² e era coberto por grama esmeralda. Após a chuva, a água era

encaminhada a uma cisterna de 1500 litros, e, através de uma bomba, era conduzida para um

reservatório superior de 1000 litros. Antes de chegar no reservatório superior, a água passava

por um filtro de 200 micra e outro de 50 micra. O autor fez a coleta de água tanto na cisterna,

45

quanto no reservatório superior. O uso da água drenada do telhado verde era para rega de jardim,

e, abastecimento de bacias sanitárias.

Para os parâmetros físicos foram realizadas 8 coletas de chuva, para os parâmetros químicos, 7

coletas, e, para os parâmetros biológicos, 9 coletas.

Para a construção da tabela 12, a seguir, foram retiradas as médias dos valores encontrados pelo

autor. Vale ressaltar que alguns parâmetros obtiveram uma discrepância muito grande com

relação à média, como, por exemplo, os coliformes totais para a cisterna de água drenada do

telhado verde, no qual foram encontrados valores variando de 1,1 até 35000.

Tabela 12 - Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde de Budel BUDEL, 2014


Budel - 2014 - Curitiba, Brasil

Parâmetros Chuva Telhado Verde -

Cisterna

Telhado Verde -

Reservatório Superior

Turbidez (UNT) 3.55 9.86 3.18

pH 5.81 6.96 6.91

Nitrito (mg/L) 0.03 0.15 0.06

Nitrato (mg/L) 0.00 2.90 0.51

Amônia (mg/L) 0.91 0.26 0.06

Ortofosfato (mg/L) 6.57 14.90 6.63

Coliformes Totais

(NMP/100mL) 13.97 6636.46 1089.22

Coliformes

Termotolerantes

(NMP/100mL)

10.37 45.38 13.83

Pode-se concluir que para a turbidez, os valores obtidos no reservatório superior foram

inferiores ao da cisterna, devido ao processo de decantação e pelos filtros instalados. Além

disso, o autor relaciona o aumento da pluviometria com o aumento da turbidez na água da

cisterna. O pH da água drenada no telhado verde foi superior ao da chuva coletada.

Para os parâmetros de nitrogênio, pode-se notar a diminuição com o passar do tempo. Para o

ortofosfato, percebe-se a liberação do fosfato pelo substrato devido a lixiviação pela chuva.

46

O telhado verde apresentou elevadas concentrações de coliformes totais em algumas coletas, e,

baixas concentrações em outras. Essa variabilidade pode estar relacionada a contaminações

pontuais, e, pelo regime e intensidade de chuva. Os resultados para a Escherichia Coli são de

análise similar aos coliformes totais.

3.6. TEIXEIRA (2013)

No trabalho de Teixeira (2013) foram montados 8 células-teste de telhado verde. Cada célula

possuía as dimensões de 2,76m x 2,76m (7,61m² de área), com 3,15m de altura e área de

cobertura vegetal de 6,05m². A inclinação de todas as células-teste era de 2%.

Cada célula-teste possuía diferentes configurações. Variou-se a vegetação em extensiva ou

semi-intensiva, utilizando 9-10 cm de espessura de substrato para os sistemas extensivos, e, 25

cm para os sistemas semi-intensivos. Foram utilizados 3 tipos de substrato e 4 configurações

de plantas diferentes. Além disso, duas células-teste eram composta por um sistema modular e

as outras compostas por sistemas contínuos. Ao variar as configurações de cada célula, foi

possível verificar a influência, ou não, de cada variável nos resultados de análise de qualidade

da água drenada pelas células-teste de telhado verde.

Como resultado, para o parâmetro de cor, foram identificados valores mais altos para as

primeiras análises feitas nas células-teste, ou seja, em telhados verdes recém construídos, o

substrato sofre maior ação de lixiviação e, portanto, apresenta valores maiores para o parâmetro

cor. Além disso, os substratos com maiores teores de argila, demoraram mais tempo para atingir

a estabilização. Foi identificado um aumento de cor nas células-teste de maior espessura (semi-

intensiva), em amostras posteriores, quando comparadas com as amostras inicias. Isso pode ter

ocorrido devido a solubilização do ferro, permitindo seu carreamento. Em todas as amostras,

houve um aumento da cor na água do telhado verde quando comparada com a água da chuva.

Para a turbidez, os valores variaram entre 0,6 e 2,9 NTU, e os valores coletados nas amostras

diminuíram ao longo do tempo. Entretanto, para todos os casos, houve um aumento da turbidez

na água coletada pelos telhados verdes quando comparada com a água da chuva. Os solos com

maiores composições de partículas finas, apresentaram maiores valores para a turbidez.

Relativamente ao parâmetro nitrogênio, a autora analisou o Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK).

Esse parâmetro analisa a soma dos nitrogênios amoniacais e nitrogênios orgânicos. Nos

documentos técnicos de qualidade da água, apresentados anteriormente, esse parâmetro não é

47

analisado, não sendo possível a verificação dos valores obtidos com os valores recomendados.

Entretanto, observou-se uma diminuição dos valores ao longo do tempo, com exceção da célula-

teste semi-intensiva, da mesma maneira que ocorreu com o parâmetro de cor. Para as outras

variáveis, não foram encontradas relações significativas.

Para o fósforo total, observou-se a diminuição das concentrações ao longo do tempo, exceto

para um dos tipos de substrato, presente em duas células-teste. Em todas as amostras coletadas

dos telhados verdes, houve aumento das concentrações de fósforo total quando comparada com

a chuva. As características do substrato e a quantidade de matéria orgânica são grande

influenciadores nas concentrações de fósforo total. Quanto mais matéria orgânica, maiores são

as concentrações de fósforo lixiviadas pela água.

Os valores encontrados para o pH foram superiores a 7,0, e, concluiu-se, assim como nos

trabalhos anteriores, que a passagem da água pelas coberturas verdes diminuiu a acidez da

chuva.

Para o parâmetro microbiológico de coliformes totais, a maioria das amostras apresentou

valores superiores a 24.000 NMP/100ml, indicando a presença de bactérias nos substratos

estudados. Os valores mais baixos de coliformes totais foram de 130 e 550 NMP/100ml. Para

a Escherichia Coli, em geral, a passagem da água através do telhado verde não causou alteração

nos valores desse parâmetro. Apenas uma amostra apresentou valores elevados, indicando

alguma contaminação pontual. A variação dos valores obtidos para a E.Coli pode ser justificada

pela contaminação ambiental como os dejetos de pássaros.

3.7. GIMENES (2017)

O trabalho de Gimenes (2017) consiste no estudo da mesma bancada experimental de telhado

verde do presente trabalho, realizada no Centro Experimental de Saneamento Ambiental, na

UFRJ. O estudo foi feito em um protótipo de telhado verde extensivo, com aproximadamente

12 cm de espessura de substrato (areia lavada) e 5 cm de espessura da camada de drenagem. A

vegetação utilizada foi composta por Bromélias. Mais detalhes a respeito da bancada de telhado

verde serão apresentados no capítulo seguinte. Foram feitas 6 coletas nos meses de janeiro e

fevereiro de 2016 e a média dos valores obtidos para os parâmetros analisados são apresentados

na tabela 13, a seguir.

48

Tabela 13 - Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde de Gimenes GIMENES, 2017


Gimenes - 2017 - Rio de Janeiro, Brasil


Cor (PtCO) 11,000 901,000

Turbidez (FAU) 4,000 77,000

pH 6,920 6,690

Nitrito (mg/L) - 0,219

Nitrato (mg/L) - 16,600

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) - 0,420

Ortofosfato (mg/L) - 1,402

Coliformes Totais (NMP/100mL) 30,000 2333,000

Escherichia Coli (NMP/100mL) 0,000 18,000

Novamente, é possível perceber a elevação das concentrações dos parâmetros físicos de cor e

turbidez, na água coletada do telhado verde. A lixiviação da matéria orgânica é a principal causa

para o aumento de cor e turbidez na água do telhado verde. Além disso, a idade do telhado

verde e a frequência de precipitações foram fatores influentes nos resultados obtidos. Como

exemplo, a primeira coleta apresentou um valor de 2160 PtCO para a cor. Neste caso, houve

um longo período sem chuvas, antes da coleta e o telhado ainda era recém implantado,

possuindo, portanto, grande quantidade de matéria orgânica que foi lixiviada quando ocorreu a

chuva.

Para o pH, os valores encontrados foram contraditórios com os trabalhos analisados

anteriormente. Neste trabalho o pH da água drenada pelo telhado verde nas 3 coletas realizadas

em janeiro, foi levemente mais ácido que o pH da chuva dessas coletas. Para essas coletas,

podem ter ocorrido alguma contaminação, impactando nos resultados obtidos, uma vez que

esses não eram esperados. Já fevereiro, a água coletada do telhado verde era mais básica que a

água da chuva, como encontrado nos trabalhos anteriores.

Os parâmetros relacionados ao nitrogênio e fósforo foram analisados apenas nas amostras do

telhado verde, não sendo possível comparar com a água da chuva. Entretanto, é possível analisar

esses valores, comparando-os com os documentos técnicos relacionados e com outras

pesquisas.

49

Para a colimetria, vale ressaltar que os valores obtidos em coletas com um maior período de

estiagem foram superiores aos valores com chuvas menos espaçadas. Isso está relacionado à

influência da quantidade de matéria orgânica na quantidade de bactérias. A presença de

coliformes nas águas coletadas da chuva atmosférica, indica que houve alguma contaminação

nos recipientes durante a coleta. Houve presença de Escherichia Coli nas amostras do telhado

verde, mesmo que em baixas quantidades, indicando contaminação fecal.

50

4. ESTUDO EXPERIMENTAL

4.1. LOCALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO

O experimento foi realizado no Centro Experimental de Saneamento Ambiental da UFRJ

(CESA/UFRJ), o qual é um laboratório de ensino, pesquisa e extensão, subordinado ao

Departamento de Recursos Hídricos e Meio Ambiente (Drhima) da Escola Politécnica. Nele,

se concentram atividades realizadas principalmente por estudantes de graduação e pós-

graduação de Engenharia Civil e Engenharia Ambiental. O CESA fica localizado em uma das

entradas principais da Cidade Universitária, mais precisamente na Rua Lobo Carneiro. Nas

figuras 23 e 24, a seguir, foi demarcada, em vermelho, a localização do CESA, a primeira em

uma imagem mais ampla e a segunda em uma imagem mais próxima.

No CESA encontram-se um conjunto de instalações em escala piloto, contemplando os

simuladores de águas urbanas e as unidades de tratamento de esgotos. Além disso, nele

encontra-se a bancada experimental de telhado verde.

Figura 23 – Localização do CESA GOOGLE, 2018

51

Figura 24 – Localização do CESA GOOGLE, 2018

O protótipo de telhado verde pertence a um dos 5 módulos de bancada experimental construídos

no CESA. Esses módulos são divididos por paredes de alvenaria e neles podem ser realizados

ensaios de pavimentos permeáveis e telhados verdes. Todos os módulos dispõem de torneiras

para o controle de saída da água, que passa por uma calha e é levada até a caixa pluviométrica.

Essa caixa pluviométrica permite a medição do escoamento de água captado, oriundo de um

dos módulos. Além disso, no conjunto das bancadas experimentais, encontra-se um simulador

de chuvas, o qual é utilizado para produzir chuvas para certos ensaios. É possível regular a

abertura do simulador de chuvas, aumentando ou diminuindo as intensidades.

4.2. CONSTRUÇÃO DA BANCADA EXPERIMENTAL

A construção da bancada experimental foi realizada em 2013 para atividades relacionadas a

pavimentos permeáveis e para telhados verdes. As informações trazidas neste capitulo, a

respeito da construção da bancada experimental e da construção do telhado verde, foram

retiradas dos trabalhos de conclusão de curso de Neto (2012), Pontes (2013), Bruno (2016) e

da dissertação de Neto (2016). Uma parte do trabalho de Neto (2012) consistiu na elaboração

do projeto da bancada experimental de telhado verde, Pontes (2013) realizou a construção das

bancadas experimentais para ensaios de pavimentos permeáveis e telhados verdes. Bruno

52

(2016) e Neto (2016) realizaram a construção e montagem do telhado verde em uma das

bancadas experimentais.

A figura 25 apresenta o início da construção das bancadas experimentais e a figura 26 apresenta

a separação delas. As bancadas 2, 3 e 4 foram desenvolvidas para receber ensaios de pavimentos

permeáveis, a bancada 5, para ensaios de telhado verde, e, a bancada 1, como piso de referência.

Figura 25 – Início da construção das bancadas experimentais PONTES, 2013

Figura 26 – Divisão das bancadas experimentais Adaptado de PONTES, 2013

1

2 3

4 5

53

4.3. CONSTRUÇÃO DO TELHADO VERDE

O telhado verde foi montado pela primeira vez em novembro de 2015, por um grupo de alunos.

O módulo possui 202cm de comprimento e 89cm de largura, totalizando uma área de quase

1,80m². Cada uma das faces é apresentada conforme na figura 27, a seguir.

Figura 27 – Identificação das faces da bancada experimental BRUNO, 2016

O encontro das faces norte e oeste possui uma profundidade de 24cm, enquanto que a o encontro

da face norte e leste possui uma profundidade de 27,5cm, fornecendo, portanto, uma

declividade de 3,9% nesta face, em direção a leste. Já no encontro da face sul com a face oeste

há uma profundidade de 23,5cm, e, no encontro das faces sul e leste, 26,5cm, tendo assim 3,4%

de declividade na direção leste. Na face leste estão localizadas duas torneiras, as quais drenam

a água para as calhas. Para a análise de qualidade da água, foram posicionadas mangueiras e 2

galões de 5L para a coleta de água do telhado verde.

54

A montagem do telhado verde, foi realizada em várias etapas. Primeiro, ocorreu a limpeza da

superfície, possibilitando a instalação das camadas superiores. Em seguida, foi realizada a

camada de impermeabilização, com o emprego de massa impermeabilizante. As duas primeiras

demãos foram feitas com Denvertec 100, e, no dia seguinte foram realizadas 4 demãos com

Denvertec 540, que tem a característica de não alterar as propriedades da água. Alternou-se o

sentido da aplicação de cada demão, de modo a garantir melhor estanqueidade. Ao final, foi

realizado um teste de estanqueidade para verificar se não havia infiltração, como ilustrado na

figura 28, a seguir.

Figura 28 – Realização do teste de estanqueidade na bancada de telhado verde BRUNO, 2016

Em seguida, os drenos foram protegidos com uma camada de manta de geotêxtil.

Posteriormente, foi colocada a camada de drenagem composta por argila expandida, como

indicado na figura 29. A argila expandida tem a vantagem de ser leve e de reter uma parte da

água. Esta camada ficou com aproximadamente 5cm de espessura. Nesta camada, a água

percola pelos vazios e é conduzida para dos drenos, localizados na face leste da bancada

experimental. Por cima da argila expandida foi posicionada mais uma camada de manta

geotêxtil, com o objetivo de impedir que partículas da camada superior do substrato fossem

carreadas para as camadas inferiores. Além disso, protegeu-se o dreno superior, responsável

por drenar o escoamento superficial, também com manta geotêxtil.

55

A etapa seguinte constou da aplicação do substrato composto por areia lavada. A escolha desse

material se deve pela alta permeabilidade, e, por ser amplamente usado na construção civil. A

areia foi aplicada de maneira uniforme, por toda a área, de forma a não provocar alterações nas

propriedades físicas desta camada. A próxima camada foi composta de húmus, sendo então a

camada de matéria orgânica necessária para fornecer os nutrientes para o desenvolvimento das

plantas. Essa camada possui 3cm de espessura. A figura 30 mostra a aplicação da camada de

matéria orgânica sobre a camada de areia.

Em seguida, realizou-se o plantio da vegetação, composta por bromélias. As bromélias foram

escolhidas porque elas possuem baixa necessidade de manutenção, se adaptavam às condições

do local, e, tem a capacidade de reter água da chuva. Foram plantadas bromélias das espécies

neoregelia cruenta, neoregelia cruenta var. rubra e neoregelia cruenta var. marmorata. Através

da figura 31, pode-se ver que foram plantadas 18 bromélias de maneira uniforme (3x6), e que

existem 3 espécies diferentes dentre elas.

Figura 29 – Aplicação da argila expandida BRUNO, 2016

56

Figura 30 – Aplicação de húmus sobre a camada de areia BRUNO, 2016

Figura 31 – Plantio das bromélias finalizado BRUNO, 2016

57

A última etapa consistiu na aplicação de fertilizante de liberação controlada, e, sobre os espaços

entre as bromélias, onde o substrato estava aparente, foram lançadas cascas de pinus com o

objetivo de conferir maior proteção mecânica ao solo, como por exemplo, evitar a erosão por

impacto das gotas de chuva. Por fim, foi realizada a irrigação do solo. A figura 32, a seguir

demonstra como ficou a bancada verde ao final de sua construção.

Dada as características construtivas dessa bancada experimental de telhado verde e às

classificações apresentadas no item 2.2, pode-se classificar esse telhado verde como um sistema

completo.

Figura 32 – Construção do telhado verde finalizada BRUNO, 2016

Nesta bancada experimental de telhado verde, têm sido realizados vários experimentos. Neto,

em 2016 e Silva, em 2018, estudaram o telhado verde como uma técnica compensatória em

drenagem urbana, avaliando a retenção de água pelo sistema, e, a redução da vazão de pico.

Busch, em 2017, analisou a contribuição da interceptação vegetal e da evapotranspiração nesta

bancada de telhado verde, composta por bromélias.

58

Com relação a ensaios de qualidade de água, este trabalho é o segundo, sendo o primeiro

realizado por Gimenes em 2017. Durante os ensaios de Gimenes (2017) as bromélias do telhado

verde tinham a seguinte disposição, apresentada na figura 33.

Figura 33 – Disposição das bromélias em 2017 GIMENES, 2017

Entretanto, em abril de 2018, as bromélias haviam se desenvolvido muito. Ganharam altura e

cobriam praticamente toda a área do telhado verde, como ilustrado na figura 34.

Figura 34 – Disposição das bromélias em abril de 2018

59

Devido ao grande desenvolvimento das bromélias, surgiram algumas dificuldades para a

realização dos ensaios de qualidade de água, que serão apresentadas no capítulo 5. Por este

motivo, em agosto de 2018, foi realizada a reconstrução do telhado verde, e, feita uma nova

disposição das bromélias, conforme apresentado na figura a seguir.

Figura 35 – Disposição das bromélias em agosto de 2018

60

4.4. REALIZAÇÃO DO ESTUDO EXPERIMENTAL

4.4.1. OBJETIVOS E PARÂMETROS DE ANÁLISE

O experimento realizado visou avaliar a qualidade da água coletada de uma bancada

experimental de telhado verde, localizada no CESA, de maneira a obter resultados próprios e

compará-los, não só com as normas e recomendações existentes, mas também com

experimentos semelhantes realizados por outros autores.

Além disso, vale ressaltar que a análise cienciométrica e os estudos mais aprofundados

apresentados no capítulo anterior contribuíram para a elaboração do experimento, uma vez que

foi possível entender como se desenvolvia os procedimentos experimentais, os cuidados

necessários, e, uma primeira ideia de quais seriam os resultados obtidos. A partir dos trabalhos

analisados, foram definidos os parâmetros a serem avaliados. Os trabalhos de Teemusk &

Mander (2007, 2011) e Gregoire & Clausen (2011) se limitaram a, basicamente, avaliar os

parâmetros químicos de nitrogênio e fósforo, metais pesados e pH. O trabalho de Ferrans et. al.

(2018), Budel (2014) e Gimenes (2017) já demonstram um interesse, também, nos parâmetros

físicos e biológicos da qualidade da água do telhado verde, sendo estes, portanto, os mais

abrangentes.

Os parâmetros definidos para este trabalho foram também pensados para uma situação prática

de aplicação de telhados verdes. De início, é necessária a garantia da saúde do usuário da água.

Portanto, a análise dos parâmetros biológicos se torna necessária. Uma grande parte dos

coliformes termotolerantes são patogênicos, e, dependendo da finalidade da água, as normas

indicam até a ausência desses coliformes na água, como a NBR 15527/2007, a Portaria

2914/2011 e a classe 1 do Manual de Conservação e Reuso da Água. Já para os coliformes

totais, uma pequena parte deles são patogênicos, e desta maneira, a presença de altas

concentrações indicam uma maior possibilidade da presença de organismos patogênicos.

Algumas normas e recomendações nem citam os coliformes totais, mas a NBR 15527/2007 e a

Portaria 2914/2011 recomendam a ausência dessas concentrações na água. Lembrando que a

Portaria 2914/2011 é a mais restritiva por estar tratando de potabilidade da água. A análise dos

parâmetros químicos era importante, pois o telhado verde é um sistema vivo que recebe

nutrientes através de fertilização e de outros seres que habitam o local. Portanto, parâmetros de

nitrogênio e fósforo foram escolhidos por serem as principais cargas orgânicas encontradas

61

nesse meio, e, por estarem relacionados com o desenvolvimento de plantas e algas. Por fim, os

parâmetros físicos estão relacionados à estética e ao conforto do usuário. Apesar de elevados

valores de cor e turbidez não apresentarem risco à saúde do usuário, o desconhecimento por

parte deste, classificaria a água como “ruim”. Além disso, se a água com alta coloração

permanecer em contato com uma superfície por muito tempo (como por exemplo em bacias

sanitárias), podem ocorrer manchas nessa superfície.

4.4.2. ADEQUAÇÃO DOS MATERIAIS PARA O ENSAIO

Para a realização do experimento foi necessário incorporar à bancada de telhado verde existente,

alguns materiais que possibilitassem a coleta das amostras da água drenada pelo telhado verde.

Para isso, foram necessários os seguintes materiais: dois galões de 5L; duas mangueiras de 1m

de comprimento; frascos esterilizados fornecidos pelo LEMA; e um balde. As mangueiras

foram colocadas nos drenos laterais do telhado verde e conduziam a água até os galões,

possibilitando a coleta da água do telhado verde. A figura 36 ilustra como estavam posicionadas

as torneiras, mangueiras e galões. Além disso, foi posicionado um balde a céu aberto para a

captação da chuva, sem interferências de outras superfícies. Com isso, obteve-se as informações

necessárias ao conhecimento da composição da água da chuva.

Figura 36 – Posicionamento dos galões

62

4.4.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Com a finalização da montagem, foi possível dar início ao experimento. O procedimento

experimental foi dividido em 6 partes, que encontram-se ilustrados na figura 37, a seguir.

Figura 37 – Etapas do procedimento experimental

Antes de ocorrer a chuva e realizar a coleta da água, era necessário limpar os reservatórios (os

galões e o balde), de forma a minimizar as impurezas contidas no interior destes, e assim,

reduzindo ao máximo a interferência externa nos resultados obtidos. Portanto, era necessário o

acompanhamento da previsão do tempo (etapa 1) e, no dia anterior a chuva, a ida até o CESA

para a limpeza dos reservatórios (etapa 2).

Após o evento de chuva (etapa 3), realizava-se a coleta das amostras dos galões (com água do

telhado verde) e do balde (com água da chuva). Essa coleta era realizada com os frascos

esterilizados fornecidos pelo LEMA e consistiam na quarta etapa do procedimento, ilustrada

pela figura 38. Na quinta etapa, ocorria a entrega dos frascos ao laboratório e, alguns dias

depois, recebia-se os resultados, lembrando que os parâmetros analisados pelo laboratório

consistiam na cor, turbidez, pH, nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal, ortofosfato, coliformes

totais e coliformes termotolerantes. Os resultados fornecidos pelo LEMA se encontram no

Etapa 1• Acompanhamento da previsão do tempo

Etapa 2• Preparação do material para receber a chuva

Etapa 3• Evento de chuva

Etapa 4• Coleta da água da chuva e do telhado verde

Etapa 5• Análise laboratorial dos parâmetros

Etapa 6• Avaliação dos resultados

63

anexo I. A partir desses resultados, foi possível a avaliação destes e compará-los com as normas

e recomendações apresentadas no item 2.4, e com os estudos bibliográficos apresentados no

capítulo 3.

Figura 38 – Etapa 4: Coleta da água da chuva (esquerda) e do telhado verde (direita)

64

5. RESULTADO DAS ANÁLISES DE QUALIDADE DA ÁGUA

Foram realizadas 4 coletas de amostras de água da chuva e do telhado verde. A primeira coleta

ocorreu no dia 05/04/2018, e, além de compor parte dos resultados, essa coleta teve como

objetivo averiguar se todo o procedimento experimental estava correto e se era necessária

realizar alguma modificação. No decorrer do ano, foi possível perceber dificuldades para a

realização do experimento, de modo que foi necessário realizar uma reconstrução do telhado

em agosto de 2018. As dificuldades encontradas serão apresentadas no final do capítulo. As

coletas seguintes ocorreram nos dias 13, 18 e 19 de fevereiro de 2019.

A tabela 14, a seguir, apresentam os resultados dos parâmetros analisados para cada coleta.

Tabela 14 – Resultados das Análises de Qualidade de Água


Sá - 2019 - Rio de Janeiro, Brasil

Coleta 1 -

05/04/2018

Coleta 2 -

13/02/2019

Coleta 3 -

18/02/2019

Coleta 4 -

19/02/2019

Parâmetros Chuva

Telhado

Verde Chuva

Telhado

Verde Chuva

Telhado

Verde Chuva

Telhado

Verde

Cor (PtCO) 7.00 521.00 2.00 343.00 0.00 382.00 6.00 289.00

Turbidez (FAU) 5.00 91.00 0.00 42.00 0.00 42.00 5.00 32.00

pH 5.77 6.87 6.96 6.24 5.41 6.47 5.82 6.88

Nitrito (mg/L) 0.01 0.05 0.01 0.03 0.01 0.03 0.01 0.03

Nitrato (mg/L) 1.20 6.10 1.00 1.50 0.90 1.60 1.20 1.30

Nitrogênio

Amoniacal

(mg/L)

0.24 0.09 0.12 0.09 0.12 0.09 0.16 0.09

Ortofosfato

(mg/L) 0.10 7.50 0.91 9.30 0.34 14.30 0.59 12.40

Coliformes

Totais

(NMP/100mL)

43.00 24000 23.00 24000 15.00 24000 23.00 24000

Coliformes

Termotolerantes

(NMP/100mL)

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

65

E, a tabela 15 apresenta os valores mínimos, máximos e as médias encontradas para os

parâmetros analisados.

Tabela 15 - Análises de Qualidade de Água Drenada de um Telhado Verde de Sá


Sá - 2019 - Rio de Janeiro, Brasil

Valores Obtidos - Chuva

Valores Obtidos - Telhado

Verde

Parâmetros Mínimo Máximo Média Mínimo Máximo Média

Cor (PtCO) 0.00 7.00 3.75 289.00 521.00 383.75

Turbidez (FAU) 0.00 5.00 2.50 32.00 91.00 51.75

pH 5.41 6.96 5.99 6.24 6.88 6.62

Nitrito (mg/L) 0.01 0.01 0.01 0.03 0.05 0.04

Nitrato (mg/L) 0.90 1.20 1.08 1.30 6.10 2.63

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 0.12 0.24 0.16 0.09 0.09 0.09

Ortofosfato (mg/L) 0.10 0.91 0.49 7.50 14.30 10.88

Coliformes Totais

(NMP/100mL) 15.00 43.00 26.00 24000 24000 24000

Coliformes Termotolerantes

(NMP/100mL) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Comparando os valores obtidos no telhado verde e os valores obtidos da chuva, os resultados

indicam uma grande elevação dos valores encontrados para a cor e para a turbidez, que podem

ser justificados pelo carreamento de partículas do solo através da percolação da água. De modo

geral, a chuva foi ácida e o telhado verde ajudou a reduzir essa acidez. Entretanto, na coleta 2

ocorreu o oposto, a chuva foi neutra e houve um pequeno aumento da acidez da água.

Em todas as coletas houve um aumento da concentração de nitritos e nitratos, e uma redução

da concentração de amônia. Isso pode indicar que no telhado verde, o processo de nitrificação

se encontra em estágios mais avançados. Entretanto, a diferença entre os valores é baixa, não

sendo possível chegar a nenhuma conclusão. O ortofosfato aumentou significativamente em

todos os casos, indicando que é um elemento bastante presente no sistema e que através da

percolação da água, ele é lixiviado.

Por fim, o telhado verde apresentou concentrações bastante elevadas de coliformes totais em

todas as coletas, indicando a presença dessas bactérias no sistema. Entretanto, não apresentou

coliformes termotolerantes e, portanto, sem contaminação fecal de organismos de sangue

66

quente. Esse resultado foi inesperado, pois a região possui bastante áreas verdes e de convívio

de diversas aves e outros animais. Já para a água da chuva, foram encontradas pequenas

quantidades de coliformes totais. Uma possibilidade para este acontecimento é o fato desta

coleta ter sido realizada em local onde também existe uma estação de tratamento de esgoto,

podendo, então, ocorrer pequenas interferência nos resultados obtidos.

Outro fator que pode interferir nos resultados são as características do evento de chuva, como

a intensidade, a duração e as precipitações dos dias anteriores. Por isso, foram coletadas as

informações das estações meteorológicas mais próximas do CESA, a partir do sistema Alerta

Rio da prefeitura do Rio de Janeiro. As estações estão localizadas na Ilha do Governador, na

Penha e em São Cristóvão, e a partir dos índices pluviométricos obtidos em cada estação, foi

retirado a média dos valores encontrados. As tabelas 16, 17, 18, 19, a seguir, apresentam esses

valores. Vale ressaltar que a última linha de cada tabela indica a pluviometria até o horário de

10 horas da manhã, horário em que eram realizadas as coletas.

Tabela 16 – Pluviometria – Coleta 1

Dados Pluviométricos (mm) - Coleta 1 - 05/04/2018

Data Ilha do Governador Penha São Cristóvão Média

01/04/2018 0.00 0.00 0.00 0.00

02/04/2018 6.00 2.40 0.60 3.00

03/04/2018 23.40 29.60 30.00 27.67

04/04/2018 0.20 0.20 0.20 0.20

05/04/2018 0.00 0.00 0.00 0.00




09/02/2019 0.00 0.00 0.00 0.00

10/02/2019 0.00 0.00 0.00 0.00

11/02/2019 0.00 0.00 0.00 0.00

12/02/2019 0.00 3.60 39.20 14.27

13/02/2019 46.00 32.80 48.60 42.47

67




14/02/2019 0.00 0.60 2.20 0.93

15/02/2019 0.00 0.00 0.00 0.00

16/02/2019 4.20 6.20 4.80 5.07

17/02/2019 43.80 29.40 40.80 38.00

18/02/2019 0.00 0.00 0.40 0.13




15/02/2019 0.00 0.00 0.00 0.00

16/02/2019 4.20 6.20 4.80 5.07

17/02/2019 43.80 29.40 40.80 38.00

18/02/2019 11.80 10.40 7.20 9.80

19/02/2019 0.00 0.20 0.00 0.07

Todas as coletas foram feitas com chuvas intensas, variando de 20mm a 60mm. As chuvas

fracas e médias não forneciam volume de água suficiente para a realização das medições feitas

em laboratório. A chuva de maior intensidade foi a da Coleta 4, com aproximadamente 56mm,

e, a chuva mais fraca foi a da terceira coleta com aproximadamente 23mm.

Chuvas menos intensas aparentaram valores levemente superiores para cor e turbidez, mas sem

diferença expressiva. O aumento da concentração de nitrito e nitrato também foi mais

expressivo em chuvas menos intensas, mas essa diferença também foi baixa, não sendo possível

chegar a nenhuma conclusão. Já para o ortofosfato, foi possível perceber que com o aumento

da intensidade da chuva, há uma maior lixiviação do fósforo. Esta foi a maior relação entre a

intensidade da chuva e os resultados obtidos. Para os coliformes, todos os resultados foram

iguais, não sendo possível estabelecer nenhuma relação.

68

Para a realização do experimento, foram encontradas algumas dificuldades, que serão melhores

explicadas a seguir. O quadro 9 apresenta essas dificuldades.

Quadro 9 – Dificuldades encontradas na realização do experimento

Dificuldades encontradas

Falhas na previsão do tempo

Dias de funcionamento do laboratório e dias de ocorrência de chuva

Chuvas fracas

Grande crescimento das bromélias

A primeira dificuldade interferia na primeira e na segunda etapa do procedimento. Ocorreram

algumas chuvas não previstas na previsão do tempo, que, por esta razão, eram perdidas, pois,

não havia sido feito a preparação e limpeza dos recipientes para receber a água da chuva. O

oposto também ocorreu: realizou-se a limpeza dos recipientes, mas a chuva prevista não

aconteceu.

A segunda dificuldade está relacionada aos dias de funcionamento do laboratório e dias de

ocorrência de chuva. A análise da água da chuva deveria ser feita, idealmente, até 24h após a

ocorrência da chuva. Segundo as funcionárias do laboratório, até 48h ainda seria tolerável e as

interferências ao longo do tempo não seriam tão significativas. O laboratório funcionava de

segunda a sexta feira e, portanto, os eventos de chuva deveriam ocorrer de domingo a quinta

feira. Desse modo, chuvas que ocorriam na sexta e no sábado eram perdidas. Além disso, caso

ocorresse uma chuva na sexta e outra no domingo, esta não poderia ser coletada, uma vez que

a chuva de sexta feira não foi retirada e iria interferir nos resultados encontrados.

As chuvas de baixa intensidade também eram uma limitação. Devido à interceptação da

vegetação e a retenção da água no substrato, pouca quantidade de água, ou até mesmo nenhuma,

era conduzida para os galões. Neto (2016) e Silva (2018), avaliaram a eficiência do telhado

verde como técnica compensatória em drenagem urbana. Silva encontrou uma retenção entre

68% e 82% do volume de água precipitado. Além disso, Busch (2017) realizou a medição da

contribuição da interceptação vegetal e da evapotranspiração nesse mesmo protótipo de telhado

verde. Cerca de 2,3% a 5,4% do volume de água precipitado era retido pela vegetação e cerca

de 0,07% do volume sofria evapotranspiração. Neto (2016) também mediu a retenção da

69

vegetação e encontrou um valor de 15% do volume precipitado. Sendo assim, chuvas fracas

não eram capazes de fornecer volume suficiente de água para as análises de qualidade da água.

A dificuldade relacionada ao crescimento das bromélias também está relacionado às chuvas

fracas. Foi possível perceber que em alguns eventos de chuva fraca, o solo continuou seco, uma

vez em que a interceptação pelas bromélias aparentou impedir a chegada da água no solo.

Devido a esse fato, observado algumas vezes, foi realizado a reestruturação da vegetação do

telhado verde em agosto de 2018.

As figuras 34 e 35, do item 4.3, monstram o telhado verde antes e depois de sua reestruturação.

5.1. COMPARAÇÃO COM AS NORMAS E DOCUMENTOS TÉCNICOS

A primeira comparação realizada neste trabalho foi entre as médias obtidas para cada parâmetro

da água do telhado verde, com as normas e documentos técnicos apresentados no item 2.4.

Para facilitar essa comparação, foi montada uma tabela contendo todos os limites de cada

referência e encontra-se no apêndice I. Além disso, foi usada uma escala de cor para verificar

a adequação dos resultados aos limites sugeridos nas normas e nos documentos técnicos. A cor

verde indica que os resultados estão adequados às normas e recomendações apresentadas. A cor

amarela indica que o resultado para o parâmetro analisado e aprovado por algumas normas e

reprovado por outras. E a cor vermelha indica que o resultado não está adequado às normas e

aos documentos técnicos estudados.

Vale ressaltar que o parâmetro turbidez foi medido na unidade FAU (Unidade de Atenuação de

Formazina) pelo LEMA, e, que nas normas e nos documentos técnicos a unidade encontrada é

UNT (Unidade de Turbidez). Para isso foi realizada a conversão de unidades seguindo a

equação 3 (JORDÃO et. al., 2005, apud GIMENES, 2017), a seguir.

𝐹𝐴𝑈 = 1,5454 × 𝑈𝑁𝑇 + 12,712 (Eq. 3)

Os gráficos a seguir ilustram a comparação realizada. A escala de cor apresentada para os

resultados obtidos foi a mesma utilizada para a tabela, sendo a cor vermelha como “inadequado

a todas as recomendações”, amarela como “adequada a algumas recomendações” e verde como

“adequado a todas as recomendações”.

70

Figura 39 – Comparação para o parâmetro cor entre os resultados obtidos e as normas e

recomendações estudadas

Figura 40 – Comparação para o parâmetro turbidez entre os resultados obtidos e as normas e


0

50

100

150

200

250

300

350

400

Cor (mgPt/L)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Turbidez (FAU)

71

Figura 41 – Comparação para o parâmetro nitrogênio amoniacal entre os resultados obtidos e as

normas e recomendações estudadas

Figura 42 – Comparação para o parâmetro nitrito entre os resultados obtidos e as normas e


0

5

10

15

20

25

Portaria2914/2011

CONAMA357/2005 -Água Doce -

Classe 1


Classe 2

CONAMA357/2005 -Água Doce -Classe 3 e 4

Embrapa Manual deConservação e

Reuso deÁguas em

Edificações -Classe 1

ResultadosObtidos

Nitrogênio Amoniacal (mg/L)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Portaria2914/2011

CONAMA357/2005 - ÁguaDoce - Classe 1

CONAMA357/2005 - ÁguaDoce - Classe 2

CONAMA357/2005 - ÁguaDoce - Classe 3 e

4

Manual deConservação e

Reuso de Águasem Edificações -

Classe 1

ResultadosObtidos

Nitrito (mg/L)

72

Figura 43 – Comparação para o parâmetro nitrato entre os resultados obtidos e as normas e


Figura 44 – Comparação para o parâmetro ortofosfato entre os resultados obtidos e as normas e


0

2

4

6

8

10

12

Portaria2914/2011


Classe 1


Classe 2

CONAMA357/2005 -Água Doce -Classe 3 e 4

Embrapa Manual deConservação e

Reuso deÁguas em

Edificações -Classe 1

ResultadosObtidos

Nitrato (mg/L)

0

2

4

6

8

10

12

CONAMA 357/2005- Água Doce - Classe

1


2


3 e 4

Embrapa Resultados Obtidos

Ortofosfato (mg/L)

73

Figura 45 – Comparação para o parâmetro coliformes totais entre os resultados obtidos e as normas e


Figura 46 – Comparação para o parâmetro coliformes termotolerantes entre os resultados obtidos e as

normas e recomendações estudadas

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

NBR 15527/2007 Portaria 2914/2011 Resultados Obtidos

Coliformes Totais (NMP/100mL)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Coliformes Termotolerantes (NMP/100mL)

74

O parâmetro relacionado à cor, no telhado verde, foi superior a todos os limites recomendados.

Isso indica a necessidade de um processo de filtração. A filtração também ajuda a reduzir a

turbidez, que foi apenas aprovado nos critérios da CONAMA 357/2005. Para o pH foi feita a

tabela a seguir, indicando os valores mínimos e máximos recomendados. É possível perceber

que o pH de 6,62 está adequado em todos os casos, mais próximo do limite inferior de 6,0,

entretanto não é necessário incluir nenhum processo para alterá-lo.

Tabela 20 – Valores mínimos e máximos recomendados de pH

Documentos Técnicos pH Mínimo pH Máximo

NBR 15527/2007 6,0 8,0

NBR 13696/1997 - Classe 1 6,0 8,0

Portaria 2914/2011 6,0 9,5

CONAMA 274/2000 6,0 9,0

Embrapa 6,0 8,5

Manual de Conservação e Reuso de Águas em Edificações - Classe 1

6,0 9,0


6,0 9,0


6,0 9,0

USEPA 6,0 9,0

Resultados Obtidos 6,62

As concentrações de nitrito, nitrato e nitrogênio amoniacal também atenderam as

recomendações, da CONAMA 357/2005 e do Manual de Conservação e Reuso de Águas. Já a

concentração de ortofosfato, foi bastante superior, na casa de duas ordens de grandeza, das

recomendações indicadas pela CONAMA 357/2005 e em uma ordem de grandeza para as

recomendações da Embrapa. Entretanto, a NBR 15527/2007, que trata de aproveitamento de

água de chuva de coberturas urbanas, é a norma mais próxima da realidade dos projetos de

telhados verdes, e, não apresenta nenhuma restrição para este parâmetro. De fato, as altas

concentrações de fósforo torna o ambiente mais propício ao processo de eutrofização.

75

Entretanto, este está mais relacionado a rios e lagos. Para o aproveitamento da água em

edificações, esse fenômeno não é um problema.

Por fim, os coliformes totais nas amostras do telhado verde, foram valores sempre superiores a

24000 NMP/100ml, e, portanto, acima do recomendado pela NBR 15527/2007. Sendo assim, é

necessário introduzir um processo de desinfecção, de modo a garantir a saúde do usuário da

água coletada. Os coliformes termotolerantes estiveram ausentes em todas as coletas.

Entretanto, como os telhados verdes são um ambiente onde vivem seres vivos e que possam

ocorrer contaminação fecal, já seria necessário o processo de desinfecção.

O quadro 10, a seguir, apresenta um resumo da adequação dos resultados obtidos às normas e

recomendações estudadas.

Quadro 10 – Resumo da adequação dos resultados obtidos às normas e recomendações estudadas

Parâmetros de Qualidade da Água Adequação

Cor (mgPt/L) Inadequado à todas as normas e


Turbidez (FAU) Adequado apenas a CONAMA 357/2005

(Classe 1, 2, 3 e 4)

pH Adequado à todas as normas e


Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Adequado à todas as normas e


Nitrito (mg/L) Adequado à todas as normas e


Nitrato (mg/L) Adequado à todas as normas e


Ortofosfato (mg/L) Inadequado à todas as normas e


Coliformes Totais (NMP/100mL) Inadequado à todas as normas e



Adequado à todas as normas e recomendações estudadas

76

5.2. COMPARAÇÃO COM OS ESTUDOS BIBLIOGRÁFICOS – ANÁLISE

CIENCIOMÉTRICA

A segunda comparação feita neste trabalho foi com as publicações apresentadas no capitulo 3.

A tabela que se encontra no apêndice II, ajuda a visualização dessa comparação. Também foi

utilizado uma escala de cores. A cor verde indica que os resultados estão próximos aos

resultados encontrados por outros autores. A cor amarela indica que o resultado encontrado é

similar ao de alguns autores, mas diferente de outros. Por fim, a cor vermelha indica que o

resultado obtido foi diferente dos resultados obtidos por outros autores.

Os gráficos das figuras 47 a 55, a seguir, ilustram a comparação realizada com os autores. A

escala de cor utilizada para os resultados obtidos no gráfico foi a mesma utilizada para a tabela

do anexo III.

Figura 47 – Comparação para o parâmetro cor entre os resultados obtidos e as publicações estudadas

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

800.00

900.00

1000.00

Ferranz, Rey, Pérez, Rodrígueze Díaz-Granados - 2018 -

Colômbia

Gimenes - 2017 - Rio deJaneiro, Brasil

Resultados Obtidos

Cor (mgPt/L)

77

Figura 48 – Comparação para o parâmetro turbidez entre os resultados obtidos e as publicações

estudadas

Figura 49 – Comparação para o parâmetro pH entre os resultados obtidos e as publicações estudadas

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

Ferranz, Rey, Pérez,Rodríguez e Díaz-Granados - 2018 -

Colômbia

Budel - 2014 - Curitiba,Brasil (Cisterna)


Resultados Obtidos

Turbidez (FAU)

0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.00

pH

78

Figura 50 – Comparação para o parâmetro nitrogênio amoniacal entre os resultados obtidos e as

publicações estudadas

Figura 51 – Comparação para o parâmetro nitrito entre os resultados obtidos e as publicações

estudadas

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

Nitrogênio Amoniacal (mg/L)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25


Colômbia



Resultados Obtidos

Nitrito (mg/L)

79

Figura 52 – Comparação para o parâmetro nitrato entre os resultados obtidos e as publicações

estudadas

Figura 53 – Comparação para o parâmetro ortofosfato entre os resultados obtidos e as publicações

estudadas

0.002.004.006.008.00

10.0012.0014.0016.0018.00

Nitrato (mg/L)

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

Ortofosfato (mg/L)

80

Figura 54 – Comparação para o parâmetro coliformes totais entre os resultados obtidos e as


Figura 55 – Comparação para o parâmetro coliformes termotolerantes entre os resultados obtidos e as


Para o parâmetro cor, o resultado encontrado foi superior ao de Ferrans et. al. (2018) entretanto

menor que o de Gimenes (2017). Para a turbidez, os resultados de Ferrans et. al. (2018), Budel

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000


Colômbia



Resultados Obtidos

Coliformes Totais (NMP/100mL)

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

Budel - 2014 - Curitiba, Brasil(Cisterna)

Gimenes - 2017 - Rio de Janeiro,Brasil

Resultados Obtidos


81

(2014) e Gimenes (2017) estão na mesma ordem de grandeza, do resultado apresentado neste

trabalho, sugerindo ser um padrão de comportamento do sistema de telhado verde. O resultado

para pH neste trabalho, foi similar ao encontrado pelas publicações brasileiras de Budel (2014)

e Gimenes (2017), ou seja, a água ainda permaneceu levemente ácida, após passar pelo telhado

verde. Os experimentos de Teemusk & Mander (2007, 2011) e de Ferrans et. al. (2018,

encontraram valores próximos a 8,0 para o pH. Essa diferença pode estar relacionada ao

substrato e aos fertilizantes utilizados no Brasil. Entretanto, assim como de Ferrans et. al.

(2018), Budel (2014) e Teemusk & Mander (2007, 2011), o pH da água aumentou ao passar

pelo telhado verde, e, também sugere ser um padrão de comportamento do sistema de telhado

verde. No entanto, em uma coleta desse trabalho ocorreu a diminuição do pH, assim como no

trabalho de Gimenes (2017).

Para o nitrito e para o nitrogênio amoniacal, os valores de concentração encontrados nesse

trabalho foram próximos dos encontrados pelos outros autores. Para as concentrações de nitrato,

os trabalhos de Ferrans et. al. (2018) e Gimenes (2017) apresentaram concentrações bastante

superiores aos encontrados neste trabalho e por Teemusk & Mander (2007, 2011). Portanto, os

valores encontrados neste trabalho foram inferiores ao de Ferrans et. al. (2018) e Gimenes

(2017), mas superiores aos valores de outros autores. Já para o ortofosfato, os valores

encontrados neste trabalho se aproximaram dos resultados obtidos por Budel (2014).

Entretanto, esses valores são bastante superiores às concentrações obtidas por Teemusk &

Mander (2007, 2011) e Gregoire & Clausen (2011). Assim, como o resultado obtido para o pH,

essa diferença pode estar relacionada ao substrato e aos fertilizantes utilizados no Brasil, apesar

das concentrações de Gimenes (2017) não serem tão altas.

Quanto à colimetria, os valores foram sempre superiores a 1000NMP/100ml, chegando até a

150000NMP/100ml no trabalho de Ferrans et. al. (2018). Para o presente trabalho, os valores

foram superiores a 24000NMP/100ml, entretanto para uma análise mais precisa seria necessário

utilizar mais reagente do que disponível no laboratório. Portanto, esses resultados já são

suficientes para indicar a necessidade da introdução de uma etapa de desinfecção, possibilitando

o aproveitamento da água. Neste trabalho, não foram encontrados coliformes termotolerantes

nas amostras de água. Já no trabalho de Budel (2014) e Gimenes (2017), foram encontradas

pequenas concentrações de coliformes termotolerantes, e, com isso, reforça-se a necessidade

do processo de desinfecção no sistema de telhados verdes com aproveitamento de água em

edificações.

82

O quadro 11, a seguir, apresenta um resumo da aderência dos resultados obtidos com os

resultados de outros autores.

Quadro 11 – Resumo da aderência dos resultados obtidos com os resultados de outros autores

Parâmetros de Qualidade da Água Aderência dos resultados de outros autores

Cor (mgPt/L) Valores intermediários, entretanto, com bastante discrepância entre eles.

Turbidez (FAU) Valores próximos aos resultados de outros autores.

pH Valor abaixo de todos os resultados de outros autores, entretanto ainda próximo deles.

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Valores próximos aos resultados de outros autores.

Nitrito (mg/L) Valores próximos aos resultados de outros autores.

Nitrato (mg/L) Valores intermediários, entretanto, com bastante discrepância entre eles.

Ortofosfato (mg/L) Valores superiores aos resultados de outros autores

Coliformes Totais (NMP/100mL) Valores intermediários, entretanto, com bastante discrepância entre eles.


Valores inferiores aos resultados de outros autores

83

6. CONSIDERAÇÔES FINAIS

Problemas relacionados a má gestão dos recursos hídricos estão impactando a vida de milhares

de pessoas no Brasil. O uso inconsciente da água, através de grandes desperdícios, vem

sobrecarregando os mananciais brasileiros e os sistemas de adução e distribuição de água. Com

isso, sistemas de aproveitamento de água de chuva, como os telhados verdes, surgem como uma

alternativa para auxiliar a mitigação desses problemas, e dentre eles, o sistema de telhados

verdes.

Os telhados verdes são uma alternativa de cobertura para edificações, e apresentam diversas

vantagens em um amplo campo de benefícios, abrangendo questões estéticas e arquitetônicas,

questões ambientais e de sustentabilidade, conforto térmico, tanto nas edificações quanto nos

ambientes urbanos externos, mitigação das cheias urbanas, através da retenção da água e

redução da vazão de pico, e, por fim, a possibilidade de aproveitamento da água de chuva

coletada pelo telhado verde.

Para o aproveitamento adequado da água da chuva em edificações, deve-se definir a finalidade

que o uso desta água terá, ou seja, cada uso da água poderá implicar em maiores ou menores

restrições relacionadas à sua qualidade, e, portanto, implicará em diferentes níveis de

tratamento, de forma a garantir a qualidade global do sistema e a saúde do usuário. O Manual

de Conservação e Reuso da Água em Edificações (2005), do Sisducon-SP, deixa isso bem

definido ao separar os diversos empregos da água em 4 classes, e, restringir para cada uma

delas, os parâmetros de qualidade desta água. Como exemplo, para o uso da água em bacias

sanitárias (classe 1), há maiores restrições na qualidade da água, devido à necessidade de

garantia do conforto do usuário e a não danificação da bacia sanitária. Dessa maneira, dentre

outras restrições, a água não deve conter odor e aparência e os níveis aceitáveis de cor e turbidez

são mais baixos do que uma água utilizada para rega de jardim (classe 3), por exemplo. Por

outro lado, para a rega de jardim, valores de cor e turbidez não são tão importantes, de maneira

que as recomendações da Embrapa (2010) para a qualidade de água de irrigação, não

mencionam nenhuma restrição à cor e à turbidez da água. Ainda com relação à rega de jardim,

a CONAMA 357/2005 também estabelece restrições aos parâmetros de qualidade da água para

irrigação, e dependendo da planta a ser cultivada, há a separação em 3 classes (classe 1, 2 e 3),

ou seja, apenas para a rega de jardim, existem 3 recomendações diferentes e cada uma também

com critérios diferentes. Em geral, a norma técnica que mais se adequa ao uso de telhados

84

verdes em edificações é a NBR 15527/2007, por tratar de aproveitamento da água de chuva em

cobertura de edificações urbanas. Entretanto, essa norma diz que, em geral, o projetista deve

definir os padrões de qualidade da água de acordo com a utilização prevista, e, para os casos

mais restritos, pode-se usar a tabela apresentada na norma. Portanto, há uma carência de

informações e objetividade quando se trata de aproveitamento de água da chuva em edificações

a partir do uso de telhados verdes. Assim sendo, encontra-se duas ou três recomendações

diferentes para a mesma finalidade, ou, utiliza-se uma norma geral que não se atenta para o uso

específico de telhados verdes. Uma sugestão seria incrementar a NBR 15527/2007 com

diretrizes relacionadas a telhados verdes, e, a divisão da água em classes a partir do destino

final dela, da mesma maneira que o Manual de Conservação e Reuso da Água em Edificações

(2005) do Sisducon-SP e que a CONAMA 357/2005 realizam.

A pesquisa relacionada à qualidade da água em telhados verdes ainda não é um tema muito

estudado. Na análise cienciométrica, foram encontradas apenas 50 publicações relacionadas a

este tema, e estudando-as mais a fundo, percebe-se que alguns resultados não são conclusivos.

Em geral, relativamente aos parâmetros físicos de qualidade da água de telhados verdes, há um

aumento da cor e da turbidez, devido ao carreamento de partículas pela percolação da água no

solo, e a elevação do pH, como apresentado pela maioria dos autores. Para os parâmetros

químicos, percebe-se, em geral, um aumento de nitrito, nitrato e ortofosfato, e, uma diminuição

na concentração de nitrogênio amoniacal na água. Vale ressaltar que esses aumentos e

diminuições são, na maioria das vezes, pequenos. Entretanto, é possível observar casos em que

houve um grande aumento como nas concentrações de ortofosfato deste trabalho (de em média,

0,49mg/L para 10,88mg/L) e das concentrações de nitrato no trabalho de Ferrans et. al. (2018)

(em média, 1,83mg/L para 9,24 mg/L). Para os parâmetros biológicos, percebe-se que a

quantidade de coliformes totais pode ser muito grande, como no caso de Ferrans et. al. (2018)

com 150000NMP/100ml, e, é possível encontrar coliformes termotolerantes na água coletada

pelos telhados verdes. Portanto, devido a esses dois fatores, é necessário a atenção com relação

a saúde do usuário da água e assim, introduzindo processos de desinfecção da água no sistema

de telhados verdes para o aproveitamento da água de chuva em edificações.

Por fim, o estudo experimental realizado na bancada experimental de telhado verde no

CESA/UFRJ apresentou resultados similares aos resultados apresentados por outros autores. A

maior divergência está na concentração de ortofosfato, na qual foi obtida a concentração de

10,88mg/L, e, outros autores chegam a apresentar valores de 0,1 e 0,01mg/L. Os coliformes

85

totais também apresentaram valores elevados, mas dentro do esperado. Conclui-se, pelos

resultados, que é necessário um processo de filtração e de desinfecção no sistema de telhado

verde que tiver a função de aproveitamento de água de chuva. Outros processos de tratamento

da água podem ser necessários dependendo da sua finalidade. Os resultados encontrados,

alinhados com os resultados de outras publicações nacionais e internacionais, servem como

base para a elaboração futura de normas referentes ao aproveitamento da água de chuva em

edificações a partir do uso de telhados verdes.

O estudo a respeito da qualidade da água de telhados verdes, por ser pouco extenso e pouco

conclusivo, possui, portanto, uma ampla possibilidade de pesquisas futuras. Como sugestão, é

possível variar as características construtivas do telhado (material e espessura do substrato,

inclinação, tipo e espessura de vegetação) e alterar o sistema utilizado (sistema completo,

modular e manta pré-cultivada), possibilitando a comparação entre cada sistema e cada

característica construtiva dos telhados verdes. Essas modificações, nas características do

telhado verde, foram feitas no trabalho de Ferrans et. al. (2018), e, são bastante interessantes

para compor futuros trabalhos. Outra possibilidade é a variação da intensidade da chuva, que

também foi observada por Teemusk & Mander (2007, 2011), e, variação da umidade do solo

(consequente do período de dias sem chuva e do tipo do solo).

86

7. REFERÊNCIAS

7.1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e

dá outras providências. Resolução. 2005.

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complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio

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SUSTENTARQUI: https://sustentarqui.com.br/materiais/sistema-modular-para-telhado-verde/, em

janeiro de 2019

ECOTELHADO: https://ecotelhado.com/impermeabilizacao-telhado-verde/, em dezembro de 2018

ECOTELHADO: https://ecotelhado.com/sistema/ecotelhado-telhado-verde/, dezembro de 2018

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https://ecotelhado.com/impermeabilizacao-telhado-verde/

https://ecotelhado.com/sistema/ecotelhado-telhado-verde/

90

ANEXOS E APÊNDICES

ANEXO 1 – LAUDOS DE QUALIDADE DA ÁGUA EMITIDOS PELO LEMA

94

APÊNDICE I – TABELA DE COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS COM AS NORMAS E OS DOCUMENTOS TÉCNICOS

ANALISADOS.

95

APÊNDICE II – TABELA DE COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS COM AS PUBLICAÇÕES DE OUTROS AUTORES.

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