domingo, 28 de fevereiro de 2016

Coletor de água da chuva sem bombeamento de água.

Como fazer um coletor de água da chuva sem bombeamento de água.


Com as ameaças de falta de água e o preço das contas de água me interessei em projetos que pudessem reduzir o consumo de água e captar água de chuva. O ideal seria coletar água suficiente na qualidade suficientemente boa para dispensar o abastecimento de água coletivo, mas o que pude montar foi um pequeno teste que não requer bombeamento de água e que nos faz aproveitar algumas dezenas de litros de água da chuva e que poderia ser usado num telhado maior e talvez suficiente para a coleta ideal.

O aproveitamento de água da chuva vai depender de vários fatores como:

- Consumo de água médio mensal. (Quantos metros cúbicos de água gastamos por mês e gostaríamos de suprir com a água da chuva.)
- Área de telhado disponível para a coleta.
- Volume das caixas de água disponível para abastecimento com água da chuva.


Fotos: Eu, Luiz, e nosso sistema de coleta de água da chuva.

Aqui onde moramos temos um grande telhado, mas que fica abaixo do nível da caixa de água. Para aproveitar a água desse telhado teríamos que construir caixas grandes ou cisternas que demandariam o bombeamento de muitos e muitos litros de água para a caixa alta para servirem ao abastecimento.

Quanta água precisamos?

Eu e minha esposa passamos bastante tempo em casa e temos consumido em média 8m3 (oito metros cúbicos) de água por mês. Esse consumo baixo só é possível devido a medidas de reaproveitamento de água que utilizamos.
Antes das medidas consumíamos 10m3 por mês, então estes 10m3 representam o volume de água que nós precisamos por mês. Estou citando nossos números para dar uma noção aos leitores, mas cabe a cada um fazer suas medidas e adaptar a suas necessidades.

Medidas de reaproveitamento de água para redução de consumo mensal.


1 - Água do banho para a descarga do vaso sanitário:

Nós costumávamos gastar em média 10m3 de água por mês quando decidi fazer um teste de adquirir 3 baldes de 20L cada e passar a tomar banho sobre os baldes de água e usar a água reaproveitada do banho para as descargas do vaso sanitário. Além disso cuidei mais dos pequenos desperdícios de água ao lavar a louça etc.

2 - Água da máquina de lavar roupa reutilizada.

Passamos também a reaproveitar a água da máquina de lavar roupa. Notamos que a água que saia da máquina era aproximadamente 60L em cada rodada de roupas e que a água das roupas brancas ou coloridas poderia ser usada para lavar os panos de chão ou mesmo das brancas para as coloridas sem problemas. E após o ciclo de reuso ainda era possível coletar a sobra para a descarga do vaso sanitário.
Assim os 60L que antes gastávamos por máquina o que resultava em aproximadamente 180L a cada dia de lavar roupas foram reduzidos a pouco mais de 60L da primeira maquinada branca, que passava então para os baldes e abasteciam a maquinada de roupas coloridas, que voltavam aos baldes e voltavam para a máquina para os panos de chão, finalmente tornando aos baldes para a descarga do sanitário.
Com tanto movimento de baldes de 20L ficou necessário baldes adicionais de 6L para facilitar as descargas.

3 - Nunca lavar calçadas.

Essa medida já adotávamos de modo que permitia nosso consumo relativamente baixo. Nunca lavamos calçadas porque entendemos ser um desperdício de água potável, e como não temos animais em casa, basta varrer a seco. Claro que as pessoas que possuem animais que defecam e urinam na calçada precisam lava-las porque entendemos que antes da economia de água tem que estar a manutenção das condições sanitárias sustentáveis para uma vida sadia.

Qual foi a economia em volume de água?

Todo esse movimento de água em baldes dá trabalho e tem um cunho experimental. Não é tão prático.
Mas nesse nosso experimento havia reduzido nosso consumo mensal de 10m3 para 5m3 mensais!
Estimo que dos 10m3 que consumíamos de água 4m3 iam pela descarga abaixo no vaso sanitário e 1m3 foi resultado de outros pequenos esforços no sentido de economizar água.
Isso mostra que a adoção de vasos sanitários mais econômicos ajuda bastante na redução do consumo de água. Mas o que seria ainda melhor: se pudéssemos aproveitar de forma automática a água do banho e da máquina de lavar roupa para as descargas do vaso sanitário seria uma boa economia de água mensal. O problema é que soluções desse tipo envolvem caixas de água "suja" e bombeamento de água para caixas altas que então tornariam possível o aproveitamento e bombeamento de água significa consumo de energia elétrica, ou como penso em um dia montar, uma bomba d'água montada numa bicicleta ergométrica para bombear a água para as caixas altas.

Quanto economizamos com esse sistema?

A economia de água com esses sistema depende da área de telhado e da média de chuvas. Em nosso teste temos um telhado acima do nível das caixas altas de apenas 6m2. Conectamos a calha desse pequeno telhado a nosso cano de coleta e temos economizado apenas algumas dezenas de litros, talvez uma ou duas centenas de litros por mês o que não faz quase diferença no consumo mensal, mas mostra que o sistema torna possível um aproveitamento sem bombeamento, ou seja, sem gasto de energia! Quem tiver um telhado grande terá grandes economias na água.


Como montar o sistema de coleta de água sem bombeamento:

1 - A calha:

Primeiramente instale uma calha no seu telhado que desça em cano de PVC 100mm de diâmetro. O tamanho do cano deve ser proporcional a área do telhado. Em nosso caso um cano de 40mm bastaria, mas fiz com o de 100mm. Se o telhado for muito grande você precisará de mais de um cano para descida da calha. Assegure-se de que a descida da calha passará perto de suas caixas altas.


A calha será tampada na parte inferior com um registro de alta vazão.
Nós instalamos um L de ferro aparafusado na parede para sustentar o cano da calha. Instalamos também braçadeiras e arames para distribuir e sustentar o peso do cano com a água. Lembre-se de que este cano vai estar cheio de água e pesará 1kg por litro de água!

2 - O acumulador:



Note que nossa calha desce parte da altura ao chão com cano de 100mm e depois estreita para 50mm. Isso se deve ao volume do acumulador. O acumulador é o cano da calha que conterá a água que será descartada no seu coletor. Essa água descartada é muito importante para evitar que entre água suja em sua caixa d'água. A água do acumulador é a primeira água que lavará seu telhado e deve ser descartada pelo sistema. Após essa água passar e preencher o cano da calha é que a água chegará ao nível da caixa d'água e passará a ser aproveitada.


3 - Os 2 "T"s.


Na calha na parte alta instalamos 2 "T"s. O primeiro, mas abaixo desvia a água para a coleta na caixa, o segundo serve como ladrão evitando que o sistema colapse quando cheio.

O funcionamento básico:

O objetivo é que a água da chuva desça pela calha e pare no registro fechado enchendo o acumulador até chegar no nível do primeiro T e passar a entrar na caixa. Se a caixa lotar e a válvula interna fechar temos o 2o T que permite que a água saia pelo 2o "ladrão".
No intervalo entre chuvas a pessoa abre e fecha o registro baixo na base do acumulador para descartar a água do acumulador.

4 - O registro da base do acumulador.

Este registro serve para descartar a água do acumulador no intervalo entre chuvas. Uma alternativa seria um furinho num "cap", mas nós testamos e tende a entupir e a deixar água suja presa no sistema o que não é bom. Este registro de alta vazão custou uns R$ 40,00. é de 50mm e permite que a água suja saia como uma descarga levando as folhas e a matéria orgânica que desceu do telhado. O furinho no "cap" manteria as folhas e a terra dentro apodrecendo o que contaminaria o próximo ciclo de chuva e coleta.


5 - A válvula pistão interna:

Fizemos uma válvula tipo pistão que permite que a água saia por orifícios laterais de alta vazão enchendo a caixa, mas que feche quando o nível da água atingir o máximo e as boias empurrarem por empuxo o pistão para cima. Espero que de pra ver nas fotos. Parafusos laterais fixados nas boias e isopor selado com silicone e cola de cano são alguns detalhes. Cada um pode montar sua válvula, mas o problema é a vazão que a válvula deve permitir. Uma boia de caixa d'água faz a mesma função, mas não tem vazão suficiente de água e como a chuva cai em bastante volume em pouco tempo, não é possível usar uma boia comum de caixa d'água.



Para o cano do abastecimento entrar na caixa nós furamos com serra copo a parte lateral superior da caixa de modo a passar um cano de 50mm. Esse cano também dependerá do tamanho do telhado. Aqui em nosso telhadinho teste de 6m2 não pude observar vazão que justificasse esse cano de 50mm. Acredito que um caninho de 20mm seria suficiente, mas como montamos esse projeto para testar para telhados maiores fizemos grande assim.

Dimencionamento do projeto:

Vamos pensar. Um cano de 20mm de diâmetro tem uma área de A = pi . (D/2)^2 (Pi vezes metade do diâmetro ao quadrado).
E vazão é o volume de líquido por tempo.
Em nosso caso pude ver que o jatinho de água numa chuva média forte não ocupava área maior de a correspondente a um diâmetro de 10mm. Então a área que esta chuva forte ocupava de cano em nosso telhado de 6m2 era de A1 = 3,14 . (10/2)^2 ; A1 = 78,5 mm2
Cada 6m2 precisaria de 78,5mm2. Então são 78,5 / 6 para sabermos a área de cano por metro quadrado.
Aproximadamente 13,1 mm2 por m2 de telhado.

Já o diâmetro do cano necessário seria dado pela seguinte fórmula:
D = 2 * Raiz quadrada (Área do cano necessária/pi)
Assim podemos ter uma primeira ideia de dimencionamento do projeto.

Se tivéssemos um telhado de 60m2. Teríamos 10 vezes mais água coletada na mesma chuva, então a área necessária de cano seria de 10 * 78,5mm2 = 785mm2 e o diâmetro do cano seria:
D2 = 2 * Raiz quadrada (A2/pi) ;
D2 = 2 * Raiz quadrada (785/3,14); D2 = 31,62mm2

Um cano de 50mm de diâmetro seria suficiente para
A50 = pi . (D/2)^2
A50 = 3,14 . (50/2)^2 => A50 =  1962,5mm2
Cada 6m2 precisaria de 78,5mm2. Então são 78,5 / 6 para sabermos a área de cano por metro quadrado.
Aproximadamente 13,1 mm2 por m2 de telhado.
1962,5 / 13,1 = 149

Então o cano de 50mm de diâmetro seria suficiente 
para um telhado de aproximadamente aproximadamente 150 m2.

Como aproveitar a caixa d'água original de casa para a coleta de água?

Em nosso experimento aproveitamos a caixa d'água original para a coleta da água da chuva, de modo que a água coletada vai misturar com a água clorada da rede de abastecimento.
Mas como abrir espaço para o novo volume de água?
Para abrir espaço para o volume a ser coletado fizemos um cano em S para abaixar o nível da boia da caixa d'água alta original de modo que a caixa só enchia com a água da rede até o nível mais baixo e entre o nível da boia e o da válvula pistão fica espaço para encher com água da chuva.


O cano em S que rebaixa a boia serve para duas coisas. Uma é evitar fazer um novo furo na caixa d'água e outro é poder regular o novo nível com mais facilidade bastando alterar a posição da boia e do S.

Em nosso caso temos uma caixa de 1000L = 1m3 de água. Limitamos o novo nível de modo a ter aproximadamente 250L para a água da rede restando uns 750L para a coleta da água da chuva.
Esta proporção de 1/3 foi meu primeiro teste, mas logo vi que podia chover muito e nosso telhadinho de 6m2 não era suficiente para encher os 750L restantes de modo que para esse telhadinho uns 250L para a chuva e 750 para a rede bastariam com sobra.
Imagino que o recomendado é deixar a quantidade necessária de uns 250L por pessoa na casa para a água da rede e o que tiver sobrando de caixa deixar para a coleta da água da chuva.
Em nosso caso sou eu e minha esposa, então teríamos 500L para a água da rede e o restante para a coleta da água da chuva.

O filtro:

Colocamos uma tela fina que funciona como filtro logo na ligação do 1o T, o T mais abaixo na entrada da coleta para a caixa. Essa tela serve para evitar que folhas que flutuam no acumulador possam entrar na caixa d'água e tenho notado que este pequeno filtro de uma tela é muito importante. Em nosso caso temos uma árvore que cobre parte do telhado e derruba folhas. Essas folhas atrapalham muito a coleta de água, mas com esse acumulador e o filtro conseguimos uma água bastante razoável que misturada com a da rede pode ser de uso geral.

Dimencionando o acumulador.

Qual volume de água devo descartar no acumulador para coletar água limpa?
Essa pergunta nos fez construir inicialmente um acumulador gigante que acumulava uns 120L de água para então começar a coletar, mas em nosso telhadinho a chuva passava e tudo ficava inicialmente no acumulador. Modificamos então para acumular uns 50L e passamos a ter coleta de água limpa.
Acredito pelas observações da dinâmica desse nosso experimento que um acumulador de uns 30L seria suficiente para nosso telhado sujo com folhas dessa árvore que tem sobre ele.
Num telhado limpo, sem árvores acima, o acumulador pode ser pequeno, mas deve sempre existir. Talvez uns 12L para cada 6m2.

Telhado com árvores:  5L de acumulador por m2 de telhado.
Telhado limpo:            2L de acumulador por m2 de telhado.

Lembre de montar o cano como se fosse uma calha mesmo, descendo preferencialmente para o acumulador para que a água inicial acumule nele e somente após atingir o nível do cano de coleta é que a água deve começar a entrar na caixa. Isso é necessário para que o acumulador funcione e a sujeira pesada não entre em sua caixa d'água. Para a sujeira leve, que flutua, como folhas, coloque o filtro de tela antes da entrada da caixa, de modo a manter as folhas no cano do acumulador para que com a descarga do sistema pelo registro de baixo as folhas possam descer e não fiquem presas no cano.

Posso beber da água da chuva?

A água da chuva é bastante limpa, mas se contamina no contato com a sujeira de seu telhado.
Se seu telhado tiver árvore com folhas ou contaminantes de outro tipo fica óbvio que esses contaminantes, embora reduzidos pelo acumulador e pelo filtro de tela podem fazer que sua água deixe de ser boa para beber diretamente. Para beber sua água da chuva é recomendável que use filtros na casa somente para a pequena quantidade de água a ser bebida e na medida do possível mantenha o telhado limpo.
Não tentamos filtrar muito a água de entrada porque não podemos esquecer da grande vazão necessária para uma chuva e que normalmente não é possível em um filtro, ao menos que consigamos um filtro de alta vazão.

Finalmente

Esse é um resumo de nossa experiência com a coleta de água da chuva no sistema sem bombeamento, com acumulador e filtro simples.
Se você conseguiu um sistema melhor, uma válvula melhor ou qualquer melhoria e quiser compartilhar conosco deixe seu recado nesse blog. Espero que essas dicas lhe sejam úteis e que em breve nós possamos montar um sistema melhor de coleta.

Até. Luiz.




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