Projeto de captação de água ufpe

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO ACADÊMICO DO AGRESTE
NÚCLEO DE TECNOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
MANUELLA LOPES FIGUEIRAS
Avaliação da influência do descarte das primeiras águas de
chuva sobre a qualidade bacteriológica da água captada
em telhado
Caruaru, 2013

MANUELLA LOPES FIGUEIRAS
Avaliação da influência do descarte das primeiras águas de
chuva sobre a qualidade bacteriológica da água captada
em telhado
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil
do Centro Acadêmico do Agreste - CAA, da
Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, como
requisito para aprovação na disciplina Trabalho de
Conclusão de Curso.
Área de concentração: Engenharia Civil/Saneamento
Ambiental
Orientador: Profa
. Kenia Kelly Barros Silva
Caruaru, 2013

Catalogação na fonte
Bibliotecária Simone Xavier CRB4 - 1242
F475a Figueiras, Manuella Lopes.
Avaliação da influência do descarte das primeiras águas de chuva sobre a
qualidade bacteriológica da água captada em telhado. / Manuella Lopes Figueiras. -
Caruaru: O Autor, 2013.
70f; il.; 30 cm.
Orientadora: Kenia Kelly Barros Silva
Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso) – Universidade Federal de
Pernambuco, CAA. Engenharia Civil, 2013.
Inclui bibliografia
1. Águas pluviais. 2. Controle de qualidade da água. 3. Superfície de contato. I.

Dedico este trabalho primeiramente
a Deus, e a toda minha família.

AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, pela minha saúde, proteção, por me ajudar sempre que
precisei, e por todas as pessoas especiais que colocou em minha vida.
A toda minha família, a meus pais, a minha irmã, a minha vozinha, tia Fernanda, tia
Roberta e todos os meus parentes por todo apoio e suporte. Especialmente a minha mãe e a
minha irmã por terem tido paciência comigo, por acreditarem em mim e me dado forças para
nunca desistir.
A todos os amigos que ganhei durante o curso, que me ajudaram e que tornaram os
momentos difíceis melhores, com toda a alegria e descontração, pois nunca deixamos de nos
divertir.
A todos os professores que contribuíram para o nosso aprendizado com tanta dedicação
e que sempre estiveram dispostos a nos ajudar, sempre muito solícitos. Especialmente a
professora Sávia pela oportunidade e confiança, pois me permitiu fazer parte do projeto
cisternas, e por todos os ensinamentos e orientação. Assim como agradecer por todo o apoio e
orientação da Professora Sylvana, que foi a minha primeira orientadora.
A toda a família do LEA, pois lá fiz muitos amigos que com certeza lembrarei para
sempre. A todo o aprendizado que adquiri ao longo desses anos que estive nesse laboratório.
A todos os momentos de alegria e brincadeiras, que estiveram presentes no nosso dia a dia.
Obrigada a toda a equipe do LEA e LQ – Anão (Everton), Bagera (José Roberto), Luís,
Fellipe, Ramona, Fernanda, Bruninha, Natanna, Gleydson, Denise, Glenda, Ivanildo, Andréa,
Marcelo, Tiago, Claudete, Amanda e todos os outros.
A minha orientadora, Professora Kenia, pelos ensinamentos e orientação, sempre com
muita paciência e dedicação. E por todo o apoio e amizade.
Obrigada !!!!!

RESUMO
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO DESCARTE DAS PRIMEIRAS ÁGUAS
DE CHUVA SOBRE A QUALIDADE BACTERIOLÓGICA DA ÁGUA CAPTADA
EM TELHADO
Devido ao crescente problema da escassez da água de boa qualidade, faz-se cada vez mais
necessário o desenvolvimento de pesquisas que busquem soluções acerca do tema. Assim,
com o propósito de minimizar a carência de água, nos últimos anos vem sendo estudado,
principalmente, o reúso de águas residuárias e o aproveitamento da água de chuva. Com
relação ao aproveitamento da água de chuva, vem-se utilizando uma tecnologia milenar
bastante simples, as cisternas, para armazenar a água de chuva e destiná-la ao consumo
humano. No entanto, a qualidade bacteriológica da água armazenada em cisternas é afetada
diretamente pelos contaminantes que escoam pela superfície de captação. Para evitar que essa
contaminação alcance às cisternas, dispositivos de desvio dos primeiros milímetros de chuva
são implantados. A função desse dispositivo é desviar e descartar a água proveniente do
primeiro milímetro de chuva, que contêm as impurezas da lavagem da atmosfera e telhado,
evitando, assim, seu encaminhamento à cisterna. Assim, dentre o cenário exposto, a presente
pesquisa objetiva avaliar a influência do descarte das primeiras águas de chuva (do 1° mm ao
4° mm de chuva), e a influência da intensidade da precipitação simulada (23,74 mm/h e 46
mm/h, adotadas em projeto) sobre a qualidade bacteriológica da água captada em telhado em
instalação experimental localizada na região do Agreste Pernambucano. O módulo de estudo,
foi instalado no Campus da UFPE em Caruaru, onde foi implantado um desvio automático
que se baseia no princípio físico dos vasos comunicantes e do fecho hídrico. Os parâmetros
bacteriológicos analisados para caracterização da água foram: E. Coli, bactérias heterotróficas
e coliformes totais. Alguns parâmetros físico-químicos, como cor aparente, turbidez e sólidos
suspensos totais, também foram analisados com a finalidade de avaliar suas relações com os
parâmetros bacteriológicos. Os resultados de monitoramento mostraram que o descarte do
primeiro milímetro de chuva é essencial para garantir uma melhor qualidade da água captada.
O dispositivo de descarte, do primeiro milímetro, teve capacidade de reduzir em até 98% as
bactérias heterotróficas e 100% a E. Coli.
Palavras-chave: água de chuva, superfície de contato, qualidade de água.

ABSTRACT
EVALUATION OF INFLUENCE OF DISPOSAL OF FIRST RAINWATERS ON THE
BACTERIOLOGICAL QUALITY OF THE CAPTURED WATER IN ROOF
Due to the growing problem of water scarcity of good quality becomes increasingly necessary
to develop research that seeks solutions to some of the theme. So in order to minimize the
water shortage in recent years have been studied, especially the reuse of wastewater and the
use of rainwater for non-potable and potable purposes. Regarding the use of rainwater comes
up using an ancient technology simple enough, tanks to store rain water and consign it for
human consumption. However, the bacteriological quality of the water stored in cisterns is
directly affected by contaminants drained by the catchment surface. To prevent that the
contamination reach the cisterns, deviation devices of first millimeters of rain are deployed.
The purpose this device is deviate and discard the water from the first millimeter of rain,
which contain impurities from the washing the roof and atmosphere, thus preventing its
referral to the cistern. So, among the scenario above, the present study aims to evaluate the
influence of the disposal of the first rainwater (from 1 ° to 4 ° mm rain), and the influence of
the intensity of rainfall (23.74 mm/h and 46 mm/h, intensities adopted in project) on the
bacteriological quality of the water stored in cistern installed in the rural region of
Pernambuco State. The study module was installed on campus in UFPE Caruaru, where he
was deployed an automatic bypass which is based on the physical principle of communicating
vessels and sealing water. The parameters analyzed for characterization of water were: E.
Coli, heterotrophic bacteria, total coliforms. Same physicochemical parameters, as apparent
color, turbidity and total suspended solids, were analyzed with the aim of to assess their
relationships with bacteriological parameters. The monitoring results showed that discarding
the first millimeter of rainfall is essential to ensure a better quality of water stored in tanks.
The device disposal, the first millimeter, had the ability to reduce up to 98% heterotrophic
bacteria and 100% E. Coli.
Key words: rainwater, contact surface, water quality.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Consumo de água por setor..................................................................................16
Figura 2 – Área de abrangência do Semiárido brasileiro .......................................................20
Figura 3 – Isoietas anuais no país, entre 1961 e 1990............................................................21
Figura 4 – Cisterna em construção no Semiárido do Nordeste Brasileiro...............................25
Figura 5 – Sistema de Captação de água de chuva ................................................................28
Figura 6 – Sistema de condução da água de chuva a cisterna ................................................30
Figura 7 – Sistema de desvio de vasos comunicantes e fecho hídrico....................................31
Figura 8 – Dispositivo para desvio automático das primeiras águas ......................................32
Figura 9 – Cisternas construídas com placas de cimento e com tela e arame. ........................33
Figura 10 – Cisterna construída com tijolo............................................................................34
Figura 11 – Cisterna de tijolos e argamassa de cal enterrada .................................................35
Figura 12 – Localização de Caruaru em Pernambuco............................................................41
Figura 13 – Esquema da instalação experimental: módulo para estudo..................................43
Figura 14 – Detalhe do sistema de distribuição dos aspersores sobre a superfície de captação
.............................................................................................................................................43
Figura 15 – Painel de controle das operações da instalação experimental ..............................45
Figura 16 – Esquema de funcionamento do dispositivo de desvio .........................................46
Figura 17 – Curva do sistema ...............................................................................................49
Figura 18 – Mangueira utilizada para direcionamento das águas para os baldes ....................50
Figura 19 – Água sendo direcionada para os respectivos baldes durante o experimento ........51
Figura 20 – Variação da turbidez nos pontos de amostragem ................................................57
Figura 21 – Variação da cor aparente nos pontos de amostragem..........................................58
Figura 22 – Variação dos sólidos suspensos totais (SST) nos pontos de amostragem ............59
Figura 23 – Valores obtidos de bactérias heterotróficas nos pontos de amostragem...............60
Figura 24 – Valores obtidos de coliformes totais nos pontos de amostragem.........................61
Figura 25 – Valores obtidos de E. Coli nos pontos de amostragem........................................62

LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – O consumo médio per capita de água em L.hab-1
.d-1
no Brasil em 2002...............19
Tabela 2 – Padrões de qualidade estabelecidos pela Resolução CONAMA N°357/05 para
água doce de Classe I............................................................................................................40
Tabela 3 – Valores dos volumes inicial e final obtidos para as pressões aplicadas.................48
Tabela 4 – Intensidades obtidas para as pressões aplicadas ...................................................49
Tabela 5 – Amostras coletadas em campo.............................................................................51
Tabela 6 – Parâmetros analisados e metodologia utilizada ....................................................53
Tabela 7 – Volumes obtidos na leitura do hidrômetro durante o 1° experimento ...................54
Tabela 8 – Volumes obtidos na leitura do hidrômetro durante o 2° experimento ...................54
Tabela 9 – Resultados dos parâmetros físico-químicos e bacteriológicos para o 1ª experimento
.............................................................................................................................................55
Tabela 10 – Resultados dos parâmetros físico-químicos e bacteriológicos para o 2ª
experimento..........................................................................................................................55

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABCMAC
ANA
Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva
Agência Nacional das Águas
ASA Articulação no Semiárido Brasileiro
CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente
FUNASA
IBGE
MI
NBR
OMS
P1MC
PNUD
UFC
UNESCO
Fundação Nacional de Saúde
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
Ministério da Integração Nacional
Norma Brasileira
Organização Mundial de Saúde
Programa Um Milhão de Cisternas
Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento
Unidade Formadora de Colônia
Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura
UNICEF Fundo das Nações Unidas para a Infância
VMP Valor Máximo Permitido

Sumário
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................13
1.1 Histórico e Contextualização do Problema.......................................................14
1.2 Objetivos...........................................................................................................15
1.2.1 Geral................................................................................................................................... 15
1.2.2 Específicos.......................................................................................................................... 15
2 REFERENCIAL TEÓRICO ..............................................................................16
2.1 Panorama da Água no Mundo.........................................................................16
2.1.1 No Brasil ............................................................................................................................ 18
2.1.2 No Nordeste........................................................................................................................ 20
2.2 Águas Pluviais..................................................................................................22
2.2.1 Ciclo Hidrológico................................................................................................................ 22
2.2.2 Utilização da água da chuva ao longo da história............................................................... 22
2.2.3 Qualidade da água de chuva............................................................................................... 25
2.2.4 Qualidade da água da chuva armazenada em cisternas ...................................................... 26
2.3 Sistema de Captação, Dispositivo de Desvio e Cisterna....................................28
2.3.1 Área de Captação................................................................................................................ 29
2.3.2 Calhas e Condutores Verticais............................................................................................ 29
2.3.3 Dispositivos de descarte das primeiras águas...................................................................... 30
2.3.4 Reservatório de armazenamento ......................................................................................... 32
2.4 Doenças de veiculação hídrica e organismos patogênicos ...............................35
2.4.1 Coliformes Totais................................................................................................................ 36
2.4.2 Bactérias heterotróficas...................................................................................................... 37
2.5 Legislação.........................................................................................................37
2.5.1 Legislação relacionada à captação da água de chuva ......................................................... 37
2.5.2 Legislação relacionada à qualidade da água....................................................................... 39
3 MATERIAIS E MÉTODOS ...............................................................................41
3.1 Descrição do local de estudo.............................................................................41

3.2 Experimento com chuva simulada ...................................................................42
3.2.1 Descrição da instalação experimental................................................................................. 42
3.2.2 Componentes da instalação experimental........................................................................... 42
3.2.3 Funcionamento do sistema................................................................................................. 44
3.2.4 Dimensionamento do dispositivo de desvio.......................................................................... 45
3.2.5 Determinação dos volumes acumulado em um tubo de DN 100 mm e descartados e da
quantidade de tubos a ser utilizada neste experimento............................................................................... 46
3.2.6 Identificação de contaminação bacteriológica .................................................................... 47
3.2.7 Desenvolvimento do experimento........................................................................................ 48
3.3 Parâmetros analisados .....................................................................................52
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES.......................................................................54
4.1 Verificação da eficiência do desvio no experimento de chuva simulada ..........54
4.1.1 Monitoramento do sistema durante o experimento ............................................................. 54
4.1.2 Análises físico-químicas e bacteriológicas para o experimento de simulação de chuva....... 55
4.1.3 Turbidez e cor aparente ...................................................................................................... 56
4.1.4 Sólidos suspensos totais...................................................................................................... 58
4.1.5 Bactérias heterotróficas...................................................................................................... 59
4.1.6 Coliformes totais e termotolerantes..................................................................................... 60
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS..............................................................................63
6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS CIENTÍFICOS FUTUROS ....................64
REFERÊNCIAS .................................................................................................................65

13
1 INTRODUÇÃO
A água é um recurso natural essencial à sobrevivência humana e de outros organismos
vivos, além de ser fundamental a diversos usos como irrigação, lazer, processos industriais,
geração de energia, dentre outros. Porém, a grande maioria das pessoas parece acreditar que a
água é um bem infindável, fazendo o seu uso de forma inconsciente.
Do total de água existente no mundo, aproximadamente, 97,5% é salgada e os outros
2,5% restantes correspondem à água doce. No entanto, 68,9% dessa água doce estão
congeladas em calotas polares do Ártico, Antártica e nas regiões montanhosas, 29,9%
corresponde à água subterrânea e apenas 0,266% representa toda a água disponível em lagos,
rios e reservatórios, o que significa 0,007% do total de água existente no planeta. Ainda assim,
cerca de 0,93% da água doce restante no Planeta está contida na biomassa e em forma de vapor
na atmosfera (OLIVEIRA, 2008 apud TOMAZ1
, 2003). Embora esses valores percentuais se
demonstrem pequenos, estudos mostram que essa quantidade de água doce disponível seria
suficiente para suprir as necessidades da população mundial, se não houvesse uma distribuição
heterogênea do total hídrico disponível para consumo e os impactos causados pelas atividades
poluidoras (CARTAXO, 2006).
Com o crescimento acelerado da população, o contínuo desperdício e a poluição cada vez
mais presente em suas diversas formas, como as contaminações de formas físicas, químicas e
biológicas de um corpo de água, a água com padrões de potabilidade aceitáveis está se tornando
cada vez mais escassa em algumas regiões do mundo.
Embora o Brasil esteja em uma situação confortável, com relação à disponibilidade
hídrica, detendo cerca de 14% das reservas mundiais, essa escassez se faz presente quando
observamos, em especial, algumas áreas do nordeste brasileiro que sofrem bastante com a seca,
como por exemplo a região do semiárido. Contudo, não é específico da região nordeste do
Brasil, em outras regiões do mundo, esse fenômeno também ocorre, e vem comprometendo a
alimentação, a saúde e necessidades gerais das pessoas.
Assim, para minimizar essa situação, nos últimos anos vem-se buscando soluções
alternativas para o abastecimento de água, como, por exemplo, o reúso de águas residuárias
tratadas e a captação e aproveitamento da água da chuva.
1
TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva. Navegar Editora. São Paulo, 2003.

14
Sobre esse tema, a utilização de águas pluviais oferece muitas vantagens, dentre elas o
seu uso para fins menos nobres, como descarga em bacias sanitárias, ornamentação, lavagem de
ruas e calçadas. Além disso, sua captação retém parte do volume precipitado que iria escoar
para as ruas. Desta forma, a prática da utilização de águas pluviais tanto contribui para a
economia de água tratada, como minimiza a ocorrência de enchentes em cidades.
Com relação à definição do uso e o tratamento necessário para tornar a água de chuva da
região de captação própria ao consumo, torna-se imprescindível caracterizá-la, pois as
condições atmosféricas locais e a superfície por onde essa água irá escoar até o seu
armazenamento irão influenciar sua qualidade. Isto por que, embora a água da chuva seja
naturalmente limpa, as áreas de escoamento e captação retêm impurezas que serão carreadas
por essa água, comprometendo sua qualidade e, consequentemente, seu uso para fins potáveis.
1.1 Histórico e Contextualização do Problema
Uma forma simples de captação e armazenamento de água de chuva, que vem sendo
adotada há vários séculos, é a utilização de cisternas, que são reservatórios de água,
normalmente construídos em placas de concreto destinados a armazenar águas de chuva que
escoam por uma superfície de captação.
Esse sistema de captação e armazenamento de água pode ser considerado uma solução
individual de abastecimento de água, porque, mesmo com o baixo índice pluviométrico típico
de regiões semiáridas, é possível estocar uma quantidade de água capaz de suprir as
necessidades básicas (beber e cozinhar) de uma família.
No entanto, vários estudos que examinaram a qualidade de águas de chuva armazenadas
em cisternas concluíram que essas geralmente atendem os padrões de potabilidade da
Organização Mundial de Saúde (OMS) para parâmetros físico-químicos, porém,
frequentemente, não atendem aos padrões de potabilidade da OMS, quanto aos critérios de
qualidade microbiológica (ANDRADE NETO, 2004), o que pode acarretar sérios problemas de
saúde pública. Sobre esse assunto, Zhu et al. (2003) em sua pesquisa realizada em Loess
Plateau, Norte da China, ao analisar a qualidade da água da chuva armazenada em cisternas,
para fins potáveis, coletadas através de diferentes sistemas de captação, concluiu que a água da
chuva coletada através de telhados atendeu aos padrões de qualidade impostos pela OMS para
água potável, em alguns parâmetros, exceto para o parâmetro bacteriológico, por apresentar
coliformes.
No entanto, outros resultados demonstram que a água da chuva captada e armazenada em
equipamentos seguros apresenta qualidade elevada, quando comparada com outras fontes de

15
abastecimento de água tradicionais (LIMA et al., 2011 apud ALBUQUERQUE, 2004; GOULD
E MCPHERSON2
, 1987), uma vez que, a primeira parcela da chuva, geralmente acumula
maior índice de poluição (CIPRIANO, 2004; JAQUES, 2005; OKEREKE et al., 2006), pois
arrasta a sujeira acumulada em superfícies de escoamento contaminadas por fatores externos
como poeiras, folhas de árvores, fezes de aves, de roedores e outros animais de pequeno porte.
Dessa forma, é interessante que esse primeiro milímetro de chuva seja desviado e assim não
entre nos reservatórios (cisternas).
1.2 Objetivos
1.2.1 Geral
Avaliar a influência do descarte das primeiras águas de chuva sobre a qualidade
bacteriológica da água captada em telhado.
1.2.2 Específicos
i. Analisar a influência do descarte individual dos quatro primeiros milímetros de
chuva individualmente sob a qualidade bacteriológica da água utilizando o como
indicadores de contaminação o grupo Coliformes Termotolerantes (Coliformes
Totais e Escherichia coli) e Bactérias Heterotróficas;
ii. Avaliar a influência da intensidade de precipitação sobre a qualidade
bacteriológica da água captada, após o desvio dos quatro primeiros milímetros de
precipitação.
iii. Estudar a influência dos parâmetros físico-químicos sobre os parâmetros
bacteriológicos das águas captadas.
2
GOULD, J. E. AND MCPHERSON, H. J. Bacteriological Quality of Rainwater in Roof and Groundwater
Catchment Systems in Botswana. Water International 12:135-138pp. 1987.

16
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Panorama da Água no Mundo
As águas de rios, lagos e represas, cuja captação é mais acessível, representam muito
pouco do total de água doce disponível para consumo humano. No entanto, essa água doce nem
sempre é potável, ou seja, livre de contaminação.
Acredita-se que menos de 1% de toda a água doce do Planeta está em condições
potáveis. E o problema se agrava, quando essa pequena parcela de água disponível para
consumo está sujeita a múltiplos usos, muitas vezes de forma pouco sustentável (WWF -
BRASIL, 2006).
Dentro do ciclo natural da água na natureza, a parcela do corpo hídrico que captamos
para consumo, muitas vezes após o mesmo, é lançada nos corpos hídricos sem o devido
tratamento, o que prejudica os rios e toda forma de vida que nele habita, impossibilitando o uso
desse recurso para consumo mais restritos ou encarecendo seu tratamento.
Entre as principais causas do comprometimento da qualidade da água, estão o aumento
do consumo, o desperdício, a poluição das águas superficiais e subterrâneas por esgotos
domésticos e resíduos tóxicos provenientes de indústrias e de atividades agrícolas.
A demanda de água por setores pode ser observada na Figura 1, com destaque para o
consumo de água doce na agricultura, que atinge 70%, sendo esta atividade a que maior
demanda água de boa qualidade.
Figura 1 – Consumo de água por setor
Fonte: Consumo Sustentável apud Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação (FAO)
Os efeitos na qualidade e na quantidade da água disponível, relacionados com o rápido
crescimento da população mundial e com a concentração dessa população em grandes cidades,

17
já são evidentes em várias partes do mundo. Dados do Fundo das Nações Unidas para a
Infância (UNICEF) e da OMS revelam que quase metade da população mundial (2,6 bilhões de
pessoas) não conta com serviço de saneamento básico e que uma em cada seis pessoas (cerca
de 1,1 bilhão de pessoas) ainda não possui sistema de abastecimento de água adequado. Além
disso, as projeções da Organização das Nações Unidas (ONU) indicam que, se essa tendência
continuar, em 2050 mais de 45% da população mundial estará vivendo em países que não
poderão garantir a cota diária mínima de 50 litros de água por pessoa (IDEC, 2005).
Sobre esse assunto, a Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a
Cultura (UNESCO), relata que na metade do século XXI, pelo menos dois bilhões de pessoas,
em 48 países, sofrerão com a falta de água. Embora os habitantes de Israel e da Palestina já
convivam essa realidade (WWF - BRASIL, 2006).
Outro problema que merece atenção é que a água doce disponível para consumo não está
distribuída uniformemente pelo globo. Sua distribuição depende essencialmente dos
ecossistemas que compõem o território de cada país. Segundo o Programa Hidrológico
Internacional da UNESCO, na América do Sul encontra-se 26% do total de água doce
disponível no planeta e apenas 6% da população mundial, enquanto o continente asiático possui
36% do total de água e abriga 60% da população mundial (IDEC, 2005).
Outro dado importante, é que o consumo médio diário de água é muito variável ao redor
do globo. Esse consumo está fortemente relacionado com o índice de desenvolvimento do país
e o poder aquisitivo das pessoas. De acordo com o Relatório do Desenvolvimento Humano
(PNUD, 2006), o consumo médio de água varia entre 200-300 L.hab-1
.d-1
na maioria dos países
da Europa e 575 L.hab-1
.d-1
nos Estados Unidos, já na África, o consumo médio em países
como Moçambique é inferior a 10 L.hab-1
.d-1
.
Além da variação de consumo, o acesso adequado à água e ao saneamento reflete a
distribuição de riqueza nos países. Em 20% dos países mais ricos, o acesso à rede de
abastecimento de água chega a 85% da população. Ao contrário, em países mais pobres os
números chegam a 25% da população. No entanto, a desigualdade vai além do acesso, em que
grande parte do mundo em desenvolvimento, as pessoas mais pobres não só têm acesso a
menos água potável, como também pagam alguns dos preços mais elevados do mundo por esse
bem. Assim sendo, pessoas que vivem em bairros degradados de Jacarta (Indonésia), Manila
(Filipinas) e Nairobi (Quênia) pagam de 5 a 10 vezes mais por unidade de água do que aquelas
que vivem nas zonas mais nobres dessas cidades, e mais do que pagam os consumidores em
Londres ou Nova Iorque. (PNUD, 2006).

18
Dentro desse contexto que envolve a degradação da qualidade dos recursos hídricos e os
aumentos do consumo de água potável e do custo de sua unidade, as consequências inerentes a
esses assuntos remetem à humanidade perdas irreparáveis de vidas e também grandes prejuízos
financeiros.
2.1.1 No Brasil
O Brasil está incluído entre os países com maior reserva de agua doce no mundo, porém,
devido a sua grande extensão territorial, apresenta elevada heterogeneidade em relação as suas
características demográficas, climáticas e sociais. A região Norte, a menos populosa do país,
possui praticamente 70% dos recursos hídricos disponíveis no Brasil. Já as outras regiões, que
englobam a maior parte da população brasileira, apresentam a seguinte forma de distribuição:
15 % no Centro - Oeste, 12% no Sudeste e Sul e apenas 3% na Região Nordeste. (GONDIM,
2001).
Com relação à desigualdade do consumo de água entre os estados brasileiros, o Rio de
Janeiro é o estado que, em 2002, apresentou o maior registro de consumo médio per capita de
água, aproximadamente 232 L.hab-1
.d-1
. Esse valor é quase três vezes maior que o consumo
registrado no estado de Pernambuco (85 L.hab-1
.d-1
), para o mesmo ano (Tabela 1).

19
Tabela 1 – O consumo médio per capita de água em L.hab-1
.d-1
no Brasil em 2002
Consumo médio per capita de água em L.hab-¹.d-¹ no Brasil em 2002
1° - Rio de Janeiro: 231,87
2° - Espirito Santo: 192,83
3° - Distrito Federal: 188,15
4° - Amapá: 174,93
5° - Roraima: 167,17
6° - São Paulo: 165,67
7° - Minas Gerais: 143,44
8° - Maranhão: 141,88
9° - Santa Catarina: 129,23
10° - Rio Grande do Sul: 128,69
11° - Goiás: 127,03
12° - Paraná: 126,28
13° - Rio Grande do Norte: 115,84
14° - Sergipe: 114,10
15° - Ceará: 113,84
16° - Tocantins: 112,27
17° - Paraíba: 112,08
18° - Bahia: 111,53
19° - Piauí: 107,33
20° - Alagoas: 107,23
21° - Acre: 104, 44
22° - Mato Grosso do Sul: 103,03
23° - Pará: 98,28
24° - Rondônia: 96,45
25° - Pernambuco: 85,14
Fonte: Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD)
Embora o Brasil esteja em uma situação considerada confortável com relação à
disponibilidade hídrica, segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE,
2000), ainda há o problema do acesso da população à água tratada, como é o caso da cidade de
Manaus, localizada na Bacia Amazônica, em que grande parte das moradias não recebe água
potável. Ao considerarmos o território nacional, cerca de 36% das moradias, ou seja,
aproximadamente 20 milhões de residências, não têm acesso a água de boa qualidade.
E não é só isso, o Brasil também registra elevado índices de desperdícios: de 20% a 60%
da água tratada que é destinada ao consumo se perde na distribuição, isto devido às condições
de conservação das redes de abastecimento e, também, ao desperdício provocado por parte da
população e dos empresários dos setores agrícolas e industriais (IDEC, 2005).

20
Quando se trata da degradação dos recursos hídricos provocada pelo despejo de resíduos
domésticos e industriais nos rios e lagos, além do carreamento de produtos tóxicos, adicionados
ao solo, provocado pelo escoamento das águas de chuva, segundo dados do IBGE (2000) o país
lança, sem nenhum tratamento prévio, aos rios e lagoas cerca de 85% das águas residuárias que
produz.
2.1.2 No Nordeste
O Nordeste brasileiro possui uma área de 1.554.388 Km² e vivem nessa região 53.082
habitantes, segundo dados do IBGE (2010).
Segundo dados oficiais do Ministério da Integração (MI) (2005), o Semiárido brasileiro
abrange uma área de 969.589,4 km² o que corresponde a 86,48% da área da região Nordeste,
com exceção do Maranhão (Figura 2). Em 2005 o Ministério da Integração definiu a nova
delimitação do Semiárido Brasileiro, onde essa delimitação tem como critérios o índice
pluviométrico inferior a 800 mm, o índice de aridez até 0,5 (calculado pelo balanço hídrico que
relaciona as precipitações e a evapotranspiração potencial) e o risco de seca maior que 60 %.
Figura 2 – Área de abrangência do Semiárido brasileiro
Fonte: Agencia Nacional das Aguas (ANA) / Ministério da Integração (MI)

21
O Nordeste, especialmente em sua grande área semiárida, apresenta pluviosidade
irregular, tanto espacial como temporal. Em períodos regulares, ao longo do ano, apenas em um
período curto de 3 a 4 meses (fevereiro - maio) ocorrem precipitações, levando a um longo
período de estiagem. Assim como apresenta temperaturas elevadas durante todo o ano e baixas
amplitudes térmicas. E ainda apresenta reservas insuficientes de água em seus mananciais. Esta
situação se torna um fator limitante para o desenvolvimento social e econômico da região.
O Nordeste semiárido se inclui no “Polígono das Secas”, caracterizado como uma região
compreendida pela isoieta de 800 mm como pode ser observado na Figura 3. Além disso, a
quantidade de chuva é menor do que o índice de evaporação, ou seja, a evaporação é maior do
que a de chuva que cai, configurando taxas negativas no balanço hídrico.
Figura 3 – Isoietas anuais no país, entre 1961 e 1990
Fonte: ANA (2005)

22
2.2 Águas Pluviais
2.2.1 Ciclo Hidrológico
Na natureza, a água se encontra em contínua circulação, fenômeno conhecido como ciclo
da água ou ciclo hidrológico. As águas dos oceanos, dos rios, dos lagos, da camada superficial
dos solos e das plantas evaporam por ação da incidência de raios solares. O vapor formado vai
constituir as nuvens que, em condições adequadas, condensam-se e precipitam-se em forma de
chuva, neve ou granizo. Parte da água das chuvas se infiltra no solo, outra parte escorre pela
superfície até os cursos de água ou retorna à atmosfera pela evaporação, formando novas
nuvens. A porção que se infiltra no solo vai abastecer aquíferos, reservatórios de água
subterrânea que, por sua vez, vão alimentar rios e lagos (IDEC, 2005).
A quantidade de água e a velocidade com que ela circula nas diferentes fases do ciclo
hidrológico são influenciadas por diversos fatores como, por exemplo, a cobertura vegetal,
altitude, topografia, temperatura, tipo de solo e geologia.
Embora se considere que a quantidade de água que circula na terra é preservada pelo
ciclo hidrológico, as reservas existentes estão sendo modificadas com a exploração excessiva
dos aquíferos, a construção de barragens e o desmatamento. A qualidade é alterada
constantemente pelas fontes poluidoras pontuais ou difusas, que limitam a capacidade de
autodepuração (TUNDISI, 2003).
Como o consumo de água nas várias atividades humanas é bastante variável, a depender
da concentração da população, economia regional e atividades agrícolas e industriais, os
impactos não são iguais e apresentam diferentes proporções sobre cada componente do ciclo
hidrológico e sobre a qualidade da água (TUNDISI, 2006).
2.2.2 Utilização da água da chuva ao longo da história
A técnica de captar água de chuva é tão antiga e popular que, há dois mil anos, na China,
já existiam cacimbas e tanques coletores de chuva para fornecer água potável. No México,
astecas e maias desenvolveram sua agricultura baseada na captação de água de chuva, fornecida
por cisternas à população que vivia nas encostas dos morros (WWF - BRASIL, 2006). No Sul
da África, há 200.000 anos, o “Homo sapiens” coletava água de chuva em ovos de avestruz, os
enterrava e guardava para tomar a água na estação de seca (FUNDAÇÃO KONRAD
ADENAUER; GTZ, 2006). No deserto de Negev, hoje território de Israel e da Jordânia, há
2.000 anos, existiu um sistema integrado de manejo de água de chuva (GNADLINGER, 2000).

23
Segundo Weiner3
(1987, apud SOUZA, 2009) o uso de sistemas de captação de águas de
chuva para consumo humano foi inventado, independentemente, em várias partes do mundo e
em diversos continentes há milhares de anos. Esses sistemas de captação eram usados
principalmente em regiões semiáridas, onde havia chuvas apenas em poucos meses do ano. Em
Jerusalém, por exemplo, cisternas eram muito comuns. A cidade era abastecida por grandes
reservatórios de pedra construídos abaixo dela. A água que abastecia esses reservatórios
provinha de telhados inclinados, ruas e pátios. Até os anos 50, modernos apartamentos eram
construídos sobre estes tipos de cisternas onde se podia armazenar água para o caso de falha no
sistema de abastecimento convencional, secas ou combate a incêndio.
Os romanos eram famosos por transportarem água as suas cidades, por meio de
aquedutos, mas também usavam a captação de água de chuva em larga escala, especialmente na
África do Norte e na Ásia Menor. Deles, os árabes herdaram essas tecnologias, as quais
novamente serviram de exemplo para espanhóis e portugueses. O nome ‘cisterna’, de origem
latina, e o termo ‘algibe’, de origem árabe, para tanques de água de chuva são alguns dos
legados linguísticos deixados por esses povos (INSA, 2011).
A captação e o manejo da água de chuva pela sociedade perdeu força devido à
implantação de novas tecnologias de abastecimento, como a construção de grandes barragens,
no desenvolvimento do aproveitamento de águas subterrâneas, no projeto de irrigação encanada
e na implantação de sistemas de tratamento e abastecimento integrados que fornecem água
diretamente para a população.
Entretanto, atualmente a utilização da água da chuva voltou a ser realidade, fazendo parte
da gestão moderna de grandes cidades em países desenvolvidos. E, buscando atenuar o
problema ambiental de escassez de água, vários países europeus e asiáticos estão utilizando
amplamente a água da chuva em residências, indústrias e atividades agrícolas; até mesmo os
Estados Unidos e alguns países da África e da Índia estão seriamente empenhados e
comprometidos com o aproveitamento da água da chuva e com o desenvolvimento de pesquisas
e tecnologias que facilitem e garantam o uso seguro desta fonte alternativa de água
(ANNECCHINI, 2005).
A Austrália, que pertence ao chamado grupo dos países desenvolvidos, cujo clima é
predominantemente semiárido, desde o século XIX, quando era uma ilha para os prisioneiros
do Reino Unido, tem usado a água de chuva sem preconceitos. Hoje, cerca de 20% da
3
WEINER L. (1987). Rain water cisterns in Israel`s Negev desert: past and present development. In:
Proceedings Of The III Internacional Raiwater Catchment Systems, janeiro, Tailândia.

24
população (4,0 milhões) utilizam a água de cisternas para beber. Na área rural as residências
possuem cisternas de todos os tipos e tamanhos fazendo parte da paisagem. (INSA, 2011).
A água de chuva já pode ser encontrada engarrafada na Europa, Tasmânia, e EUA. A
empresa Tank Town instalada no Texas, região com índices pluviométricos médios de 320 mm,
capta água de chuva através de uma área de proveito de 20.000 m2
para armazenamento em 13
tanques de fibra de vidro com capacidade de 300.000 l. Essa empresa usa sistemas de
tratamento como filtração de osmose reversa e desinfecção por ultravioleta, mas sem uso de
tratamento químico, sendo a primeira empresa dos EUA a utilizar esse tipo de serviço
(XAVIER, 2010 apud KRUG4
, 2004; TANK TOWN5
, 2009; VARA6
, 1995).
Na Califórnia (EUA), Alemanha e Japão, são oferecidos financiamentos para a
construção de estruturas para captação de água da chuva. Em Hamburgo, na Alemanha, é
concedido cerca de US$ 1.500,00 a US$ 2.000,00 a quem aproveitar a água da chuva, que
também servirá para conter picos de enchentes. Na Alemanha, o aproveitamento da água da
chuva é destinado à irrigação de jardins, descarga de bacias sanitárias, máquinas de lavar roupa
e uso comercial e industrial e vem sendo feito desde o ano de 1980 (ROGGIA, 2007 apud
TOMAZ7
, 2003).
No Brasil, existe o Programa de Formação e Mobilização Social para a Convivência no
Semiárido: Um Milhão de Cisternas Rurais – P1MC, cujo objetivo é fornecer cisternas para
armazenamento da água da chuva a 1.000.000 de famílias rurais do semiárido brasileiro,
juntamente com a mobilização social e educação ambiental da população. O Programa é
concebido, executado e gerido pela ASA - Articulação no Semiárido Brasileiro, com parcerias
com outros setores, como por exemplo, o governo federal, empresas e ONGs.
O P1MC abrange os estados da região Nordeste onde o clima semiárido possui maior
intensidade: Bahia, Sergipe, Alagoas, Pernambuco, Rio Grande do Norte, Paraíba, Ceará e
Piauí, e mais o Norte de Minas Gerais e o Nordeste do Espírito Santo. Desde que surgiu, em
2003, até os dias de hoje, o P1MC construiu mais de 300 mil cisternas, beneficiando mais de
1,5 milhões de pessoas (Figura 4).
4
KRUG. N. Each life, some rain must fall. why not bottle it? New York Times - January 8, 2004.
5
TANK TOWN. Rainwater. Disponível online em https://rainwatercollection.com. 2009.
6
VARA. C. Tank Town content to keep rainwater local, personal. Oak Hill Gazette. 1995.
7
TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva. Navegar Editora. São Paulo, 2003.

25
Figura 4 – Cisterna em construção no Semiárido do Nordeste Brasileiro
Fonte: Blog Sustentabilidade em foco (http://focosustentavel.blogspot.com.br) (acessado em 10/06/12)
2.2.3 Qualidade da água de chuva
A qualidade da água de chuva varia de acordo com a localização geográfica (proximidade
do oceano), com as condições meteorológicas (intensidade, duração e tipo de chuva, regime de
ventos, estações do ano, etc.), com a presença ou não de vegetação e também com a presença
de carga poluidora.
Devido à necessidade e ao crescente interesse do aproveitamento da água da chuva como
alternativa para mitigar a escassez hídrica, para usos potáveis e não potáveis, surgem os
questionamentos a cerca da sua qualidade, principalmente nos centros urbanos onde a poluição
é mais presente.
Segundo Andrade Neto (2004), a água das chuvas é geralmente excelente para vários
usos, inclusive para beber, exceto em locais com forte poluição atmosférica, densamente
povoados ou industrializados. Metais pesados, especialmente chumbo, são potencialmente
perigosos em áreas com intensidade alta de tráfico ou próximas a indústrias. Substâncias
químicas orgânicas, como organoclorados e organofosfatados, usadas em venenos, praguicidas
e herbicidas, quando em altas concentrações na atmosfera, também podem contaminar a água
da chuva. Contudo, a contaminação atmosférica da água das chuvas normalmente é limitada a
zonas urbanas e industriais fortemente poluídas e, mesmo nestes locais, a água de chuva quase

26
sempre tem uma boa qualidade química (dureza, salinidade, alcalinidade, dentre outros) para
vários usos, inclusive para diluir águas duras ou salobras. Com relação à contaminação
microbiológica na atmosfera, esta é ainda mais rara que a contaminação química.
Na maioria dos locais do mundo, especialmente em áreas rurais e em pequenas cidades,
os níveis de poluição e contaminação da atmosfera são baixos e não atingem concentrações
capazes de comprometer significativamente a qualidade da água das chuvas, que é geralmente a
água natural disponível de melhor qualidade.
2.2.4 Qualidade da água da chuva armazenada em cisternas
A água da chuva, dependendo da região onde for coletada, pode ter diversas substâncias
químicas dissolvidas e material particulado, em maior ou menor proporção; entretanto a
eliminação dos primeiros milímetros de precipitação, geralmente a qualidade da água melhora
significativamente (ANDRADE NETO, 2003).
Cisternas são tanques construídos para armazenar a água de chuva captada em uma
superfície próxima. As superfícies que são utilizadas como área de captação e escoamento da
água da chuva, geralmente, são os telhados das casas, os quais, provavelmente, apresentaram,
após um determinado período de estiagem, impurezas, como, fezes de aves, de roedores e de
outros animais de pequeno e médio porte, poeiras, folhas de árvores, além de resíduos de
revestimentos (fibrocimento e tintas, por exemplo). Desta forma, para garantir uma captação
segura da água da chuva, é necessário descartar os primeiros milímetros de chuva que lavaram
a atmosfera e o telhado.
Segundo Andrade Neto (2004), quando a água da chuva escoa sobre a superfície de
captação, lava essa superfície carreando a sujeira acumulada no intervalo entre duas chuvas.
Quanto maior o tempo entre a última chuva e a próxima, maior a quantidade de sujeira
acumulada, no entanto, essa quantidade depende também do local onde a superfície de captação
está construída (telhados são geralmente muito mais limpos em zonas rurais, do que em locais
com trânsito de veículos, pessoas ou animais) e das condições de exposição à sujeira (locais
remotos e isolados são mais seguros).
A qualidade da água da chuva também depende da calha e da tubulação que a transporta
até a cisterna, e, consequentemente, da proteção sanitária da mesma. Esses sistemas são de
suma importância, não apenas como estruturas físicas para coleta e armazenamento da água de
chuva, mas também como barreiras sanitárias, uma vez que quando manuseados de forma
adequada, minimizam a contaminação microbiana da água armazenada na cisterna. Por outro

27
lado, quando não manejados corretamente, ou seja, sem manutenção periódica, podem-se tornar
um ambiente propício à proliferação de agentes de contaminação.
A cisterna também é um ambiente vulnerável, sua estrutura física deve ser mantida
íntegra: tampa fechada e seu interior deve ser lavado a cada período de estiagem. Além disso, o
manejo da água armazenada na cisterna pelos moradores também pode ser fonte de
contaminação. Fatores como a introdução de baldes contaminados para a retirada de água e o
abastecimento com água de barreiros, de açude ou outras fontes de água sem qualidade
sanitária comprovada pode levar à depreciação da qualidade da água armazenada.
Sobre esse assunto, um estudo no Médio Jequitinhonha (MG) apresentado no 5º Caderno
de pesquisa em engenharia de saúde pública da Fundação Nacional de Saúde (FUNASA,
2010), cuja região está localizada no semiárido brasileiro que abrange as zonas rurais das
cidades de Araçuaí e Itinga (MG), foi realizado pela Universidade Federal de Minas Gerais
(UFMG) com o apoio da Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva
(ABCMAC), com o objetivo de monitorar a qualidade físico-química e bacteriológica da água
armazenada em cisternas, divulgou que, com o sistema implantado (Figura 5), nas cisternas
construídas em Araçuaí (MG), verificou-se a presença de Escherichia coli em
aproximadamente 70% das amostras. Destes, 40% eram de água de chuva armazenada em
cisternas mais antigas, com mais de um ano de construção, o que pode estar relacionado a não
desinfecção da água e ao abandono da prática de desvio das primeiras chuvas e da falta de
limpeza anual das cisternas. No que diz respeito à contagem de bactérias heterotróficas, 10%
dos resultados relativos às cisternas novas foram superiores ao estabelecido pela Portaria MS
Nº 518/2004. Já nas cisternas antigas, 32% dos resultados apresentaram-se inadequados,
principalmente no período chuvoso e logo após o mesmo.

28
Figura 5 – Sistema de Captação de água de chuva
Fonte: Funasa (2010)
Brito et al. (2005), em estudo com 46 cisternas dos semiáridos baiano e pernambucano,
observaram que as variáveis físicas e químicas atendiam aos padrões de qualidade para água
potável da Portaria MS Nº 518/2004, porém, as análises bacteriológicas indicavam presença de
coliformes fecais na maioria das cisternas. Já Amorim & Porto (2001), em trabalho com 14
cisternas em Petrolina-PE, observaram que todas apresentaram contaminação com Coliformes
Totais, com valores de NMP/100 mL variando de 40 a 16 000 NMP/100 mL.
2.3 Sistema de Captação, Dispositivo de Desvio e Cisterna
O sistema de captação, desvio e armazenamento das águas de chuva geralmente é composto
pelos componentes:
 Área de captação/telhado, a superfície onde a chuva cai;
 Calhas e tubulações, os canais de transporte entre a superfície de coleta e o
reservatório de armazenamento;
 Dispositivo de desvio das primeiras águas;
 Cisterna ou reservatório de armazenamento, onde a chuva coletada é armazenada.

29
2.3.1 Área de Captação
As superfícies de captação da água da chuva são geralmente telhados ou áreas
impermeáveis sobre a superfície do solo como estacionamentos, calçadas e pátios. A captação
da água é mais comum nos telhados, por apresentar melhor qualidade, e também possibilita que
na maioria dos casos a água atinja o reservatório de armazenamento por gravidade, o que
facilita o projeto, e como a estrutura de captação é o próprio telhado da residência, o custo da
implantação do sistema de aproveitamento de água de chuva diminui (HAGEMANN, 2009).
É importante destacar que é preciso fazer uma limpeza frequente da área de captação, a
fim de efetivar a remoção de materiais, como folhas, galhos e fezes de animais, que possam
obstruir a passagem das águas para a calha, a fim de minimizar a contaminação e assegurar a
qualidade da água que será coletada.
2.3.2 Calhas e Condutores Verticais
As calhas e condutores verticais correspondem ao subsistema de condução que são
responsáveis por levar a água da superfície de captação até o dispositivo de descarte da
primeira chuva, quando este existir, ou direto ao reservatório de armazenamento (Figura 6). Os
materiais mais comumente utilizados são Policloreto de vinila (PVC), plástico ou outro
material que seja inerte.
A manutenção desse sistema é importante para a conservação da qualidade da água, uma
vez que as calhas acumulam sujeiras, folhas, dejetos de pequenos animais e os dutos por serem
fechados e com aberturas nas extremidades são um ambiente agradável para pequenos animais
e insetos.

30
Figura 6 – Sistema de condução da água de chuva a cisterna
Fonte: Tavares (2009)
2.3.3 Dispositivos de descarte das primeiras águas
As primeiras chuvas carreiam a maior parte das impurezas que estão depositadas no
telhado, lavando-o. Essas impurezas são "arrastadas" juntamente com as primeiras águas para
as tubulações de condução; assim, para evitar que alcancem o reservatório, devem ser
separadas e posteriormente descartadas.
Com o propósito de evitar que a primeira parcela da chuva interfira na qualidade da água
que será coletada, o dispositivo de descarte das primeiras águas de chuva desvia essas águas,
armazenando-as temporariamente, seja num pequeno reservatório ou em tubos verticais de
PVC. Esse processo de armazenamento se define pelo sistema utilizado. Os dispositivos de
descarte armazenam um volume determinado de água, e quando cheios fazem com que a água
passe para a cisterna e, assim, funcionam como barreiras sanitárias.
Existem várias técnicas de descarte da primeira chuva. O sistema de desvio pode ser
manual, cujo funcionamento consiste na retirada da conexão do tubo da calha pelo proprietário
do sistema de captação, ou automático, com a construção do aparato de desvio.
O dispositivo apresentado por Lima et al. (2011) (Figura 7) baseia-se nos princípios
físicos dos vasos comunicantes e do fecho hídrico, em que à medida que o telhado é lavado,

31
processa-se o acúmulo de água nos tubos verticais e só após estes estarem completamente
cheios, é que a água é direcionada para a cisterna.
Em qualquer caso de funcionamento do dispositivo, é fundamental que depois de cada
evento chuvoso, o mesmo seja esvaziado, através de uma tubulação de descarga, a qual deve
ser novamente fechada permitindo o funcionamento do desvio automático das primeiras águas
do próximo evento.
Figura 7 – Sistema de desvio de vasos comunicantes e fecho hídrico
Fonte: Lima et al. (2011)
Andrade Neto (2004) apresenta um dispositivo (Figura 8) visto como um pequeno tanque
para onde são desviadas automaticamente as primeiras águas de chuva, através de uma conexão
em tê intercalada na tubulação de entrada da cisterna, que deriva para este pequeno tanque as
águas de lavagem da superfície de captação. Como o tanque de desvio permanece totalmente
fechado, quando o telhado está lavado ele enche e só então é que a água de melhor qualidade
vai para a cisterna. O fecho hídrico dispensa boias ou outros artifícios. Depois da chuva, e antes
que se acumule sujeira na superfície de captação, o tanque de desvio deve ser esvaziado,
através de uma tubulação de descarga, que quando é novamente fechada, deixa o dispositivo
pronto para o desvio automático das primeiras águas da próxima chuva. O tanque de desvio é

32
pequeno (cerca de 0,001 m3
por m2
de área de captação) e, portanto, perde-se muito pouco da
água, já que essa água pode ser empregada em usos menos exigentes.
Figura 8 – Dispositivo para desvio automático das primeiras águas
Fonte: Andrade Neto (2004)
2.3.4 Reservatório de armazenamento
O reservatório de armazenamento é considerado um dos componentes mais importantes
de um sistema de aproveitamento de água pluvial, pois, além de ter o maior custo, é onde a
água ficará guardada para uso posterior.
O reservatório pode estar apoiado sobre o solo ou enterrado e sempre que possível deve
estar localizado perto dos pontos de consumo, para diminuir a distância de transporte da água.
Os materiais mais comumente utilizados são concreto, alvenaria, ferro-cimento, metal
galvanizado, fibra de vidro e polipropileno (HAGEMANN, 2009).
Segundo Gnadlinger (1997), os tipos de cisternas que atualmente estão sendo construídas,
sobretudo nas comunidades rurais do Nordeste, são as seguintes: Cisterna de placas de cimento;
Cisterna de tela e arame; Cisterna de tijolos; Cisterna de ferro cimento; Cisterna de cal.

33
Cisterna de placas de cimento
Esse tipo de cisterna fica enterrado no chão até mais ou menos dois terços da sua altura.
Sua construção é feita a partir da instalação de placas de concreto. Essas placas são curvadas de
acordo com o raio projetado da parede da cisterna, a depender da capacidade prevista. A parede
da cisterna é levantada com essas placas finas, a partir do chão já cimentado. Depois disso, um
arame de aço galvanizado (N° 12 ou 2,77 mm) é enrolado no lado externo da parede e essa é
rebocada (Figura 9a) (GNADLINGER, 1997).
Cisternas de tela e arame
Essas cisternas são construídas com tela e cimento, mas para isso necessitam de uma
fôrma que é uma chapa de aço enrolada (Figura 9b). O teto pode ser feito usando tela, ou com
o uso da mesma técnica do sistema de placas pré-moldadas. A chapa de aço, após a construção,
pode ser retirada e usada várias vezes. Essas cisternas são construídas, em geral, acima do solo
(GNADLINGER, 1997).
Figura 9 – Cisternas construídas com placas de cimento e com tela e arame.
Fonte: Gnadlinger (1997)
(b) Tela e arame(a) Placas de cimento

34
Cisterna de tijolos
Essa cisterna é construída com, aproximadamente, dois terços da sua altura abaixo do
solo. A parede circular de tijolos (ver Figura 10) é levantada em uma base concretada e tem
espessura de 20 cm. A parede é rebocada pelo lado interior e exterior, o teto da cisterna é
nivelado, e confeccionado com concreto de armação simples ou até com vigas de madeira e
uma laje fina de concreto (GNADLINGER, 1997).
Figura 10 – Cisterna construída com tijolo
Fonte: Blog Jorcy Aguiar (http://jorcyaguiar.blogspot.com.br) (acessado em 19/03/13)
Cisterna de ferro cimento
A cisterna de ferro-cimento é adequada especialmente para a construção individual. Em
cima de um fundo cimentado é construído uma armação de arame de aço (com diâmetro de até
5 mm). Esta armação é enrolada varias vezes com telas de arame (GNADLINGER, 1997).
Cisterna de cal
A cisterna de cal fica praticamente enterrada. Muitas vezes, só uma pequena parte da
cúpula superior aparece na superfície (Figura 11). O solo é escavado na medida exata do
tamanho da cisterna. As paredes de tijolos têm 20 cm espessura e são diretamente encostadas

35
na terra. O reboco interno das paredes é aplicado em duas ou três camadas de argamassa de cal
com pouco cimento e coberto com nata de cimento (GNADLINGER, 1997).
Figura 11 – Cisterna de tijolos e argamassa de cal enterrada
Fonte: Gnadlinger (1997)
2.4 Doenças de veiculação hídrica e organismos patogênicos
A água constitui fator essencial para todo o ser vivo, mas também pode ser um veículo
de doenças parasitárias e infecciosas. Os microrganismos patogênicos atingem a água através
de excretas de pessoas ou animais infectados, causando problemas para a saúde do homem,
especialmente no seu aparelho intestinal. Tais doenças atingem, em maior ou em menor grau,
diversas classes sociais, porém torna-se mais preocupante para os grupos populacionais
desassistidos.
Essas doenças são típicas de lugares onde não há saneamento básico (água e esgoto
tratados), assistência médica regular e também onde há um alto índice de desnutrição
(PIMENTEL).
A contaminação da água por microrganismos patogênicos mais comuns são a febre
tifoide, a febre paratifoide, cólera, disenteria bacilar, diarreias, hepatites, dentre outras. A
determinação de microrganismos patogênicos na água, para detecção de contaminação, requer
procedimentos complexos e longos, sendo necessária a utilização de organismos indicadores de
contaminação fecal para avaliar a qualidade bacteriológica da água. Dentre os principais
organismos indicadores, estão os Coliformes Totais e o Grupo de Coliformes Termotolerantes
(Escherichia coli) além de Estreptococos fecais. No entanto os padrões bacteriológicos de

36
qualidade da água em nível nacional e internacional estão baseados na detecção e enumeração
de coliformes totais. (Amorim & Porto, 2001 apud Conselho Nacional do Meio Ambiente –
CONAMA8
, 1986; World Health Organization – WHO9
, 1987).
O grupo de bactérias coliformes totais está constituído por vários gêneros da família
Enterobacteriaceae (Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter e Escherichia) e são definidos como
bastonetes Gram negativos, não formadores de esporos, anaeróbios facultativos e
fermentadores da lactose em 24-48 horas com produção de ácido e gás (Amorim & Porto, 2001
apud APHA10
, 1995).
A razão da escolha da escolha do grupo das bactérias coliformes como indicador de
contaminação da água deve-se aos seguintes fatores (FUNASA, 2009):
 Estão presentes nas fezes de animais de sangue quente, inclusive os seres humanos;
 Sua presença na água possui uma relação direta com o grau de contaminação fecal;
 São facilmente detectáveis e quantificáveis por técnicas simples e economicamente
viáveis, em qualquer tipo de água;
 Possuem maior tempo de vida na água que as bactérias patogênicas intestinais, por
serem menos exigentes em termos nutricionais e incapazes de se multiplicarem no
ambiente aquático;
 São mais resistentes à ação dos agentes desinfetantes do que os germes patogênicos.
2.4.1 Coliformes Totais
Os Coliformes Totais são um grupo de bactérias que possui representantes de vida livre
capazes de se reproduzir no meio ambiente. Portanto, isoladamente, não são bons indicadores
de contaminação fecal (SILVA, 2006). Geralmente não são patogênicas, mas indicam a
possibilidade da presença de organismos patogênicos. Os coliformes totais indicam as
condições higiênicas e podem estar presentes inclusive em águas e solos não contaminados. A
Escherichia coli, por sua vez, é a principal bactéria do grupo dos coliformes termotolerantes
(grupo predominante dentre os Coliformes Totais) que possui origem exclusivamente intestinal
8
CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução n° 20 de 18 de janeiro de 1986.
IN: Legislação de Conservação da Natureza, 4 ed., São Paulo, FBCN/CESP. 1986, 720p.
9
WORLD HEALTH ORGANIZATION. The international drinking water supply and sanitation
decade: review of mid-decade progress (as at December, 1985). Geneva, WHO, 1987. 25p.
10
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the Examination of Water
and Wastewater. 19 th. Ed. Washington, APHA, 1995. 1100p.

37
proveniente de animais de sangue quente, como o homem. A presença de Escherichia coli em
águas armazenadas em cisternas sugere que a mesma foi contaminada recentemente por
bactérias de origem intestinal e possivelmente patogênicas. A Escherichia coli, por sua vez, não
é boa indicadora de organismos mais resistentes como vírus e protozoários. Para isso os
Coliformes Totais são mais eficazes (SOUZA, 2009).
2.4.2 Bactérias heterotróficas
A denominação bactérias heterotróficas compreende todas as bactérias que usam
nutrientes orgânicos para o seu crescimento. A contagem de bactérias heterotróficas representa
diversos microrganismos isolados a partir de um método particular, que incluem algumas
variáveis como meio de cultura, tempo e temperatura de incubação, e a forma de inoculação no
meio (ALLEN, 2004).
São bactérias capazes de se desenvolverem em água parada na ausência de desinfetante.
A quantidade total de bactérias heterotróficas em água de cisternas, por exemplo, em geral,
indica a presença de matéria orgânica na água (SOUZA, 2009).
2.5 Legislação
2.5.1 Legislação relacionada à captação da água de chuva
Atualmente no Brasil não há uma legislação específica com relação à captação e o
manejo da água de chuva com armazenamento em cisternas para fins potáveis.
A Lei Federal n° 9.433/97, que institui a Política Nacional dos Recursos Hídricos,
estabelece no parágrafo primeiro do artigo 12° que:
§ 1º Independem de outorga pelo Poder Público, conforme definido em regulamento:
I - o uso de recursos hídricos para a satisfação das necessidades de pequenos núcleos
populacionais, distribuídos no meio rural;
II - as derivações, captações e lançamentos considerados insignificantes;
III - as acumulações de volumes de água consideradas insignificantes.
Sendo assim, por serem captações em volumes considerados pequenos e para usos individuais,
as captações da água de chuva não necessitam de outorga do Poder Público para usufruir desse
recurso.

38
Por outro lado, alguns estados já instituíram legislações sobre a coleta da água da chuva
com o objetivo de controlar enchentes, conservar a água e fazer o uso racional da mesma. Em
São Paulo (Lei Nº 13.276/02) e no Rio de Janeiro (Decreto Municipal Nº 23.940/04), a coleta
da água da chuva é obrigatória para os empreendimentos com área impermeabilizada superior a
500 m², com o objetivo de evitar inundações. A chuva coletada deve ser encaminhada a um
reservatório de retenção para posterior infiltração no solo ou para ser despejada na rede de
drenagem após uma hora de chuva, ou ainda para ser conduzida a outro reservatório, para ser
utilizada para fins não potáveis.
Com relação ao uso da água de chuva para fins não potáveis, o Decreto Municipal Nº
23.940/04 do Rio de Janeiro menciona que:
Art. 3° - No caso de novas edificações residenciais multifamiliares, industriais,
comerciais ou mistas que apresentem área do pavimento de telhado superior a quinhentos
metros quadrados e, no caso de residenciais multifamiliares, cinquenta ou mais unidades, será
obrigatória a existência do reservatório objetivando o reúso da água pluvial para finalidades
não potáveis e, pelo menos, um ponto de água destinado a esse reúso, sendo a capacidade
mínima do reservatório de reúso calculada somente em relação às águas captadas do telhado.
Art. 4° - Sempre que houver reúso das águas pluviais para finalidades não potáveis,
inclusive quando destinado à lavagem de veículos ou de áreas externas, deverão ser atendidas
as normas sanitárias vigentes e as condições técnicas específicas estabelecidas pelo órgão
municipal responsável pela Vigilância Sanitária.
A Norma Brasileira (NBR) 15527/07 surgiu como a primeira diretriz brasileira
específica, que fornece os requisitos ao aproveitamento de água de chuva em coberturas de
áreas urbanas, para fins não potáveis tais como descargas em bacias sanitárias, irrigação de
plantas ornamentais, lavagem de veículos e calçadas, limpezas de pátios, espelhos de água e
usos industriais. Em resumo, essa norma trata das condições gerais que devem ser satisfeitas
pelo sistema de aproveitamento, principalmente no que se refere a calhas e condutores,
reservatórios, instalações prediais e manutenção. A norma se aplica a usos não potáveis, em
que a água de chuva possa ser utilizada após tratamento adequado (HAGEMANN, 2009).
Segundo Annecchini (2005), em países como a Austrália, a Alemanha, os Estados Unidos
e a Índia, existem manuais e guias de orientação para a utilização da água da chuva de forma
segura, que descrevem desde a implantação e escolha do material até as atividades de
conservação da qualidade da água e manutenção dos reservatórios. São exemplos desses
manuais o Texas Guide to Rainwater Harvesting (1997), EUA e o Water Safety (2005) da
Austrália.

39
Além disso, existem instituições internacionais e nacionais que promovem congressos,
reunindo estudos sobre o aproveitamento da água da chuva realizados pelo mundo como a
International Rainwater Catchment Systems Association (IRCSA), a American Rainwater
Catchment Systems Association (ARCSA) e a Associação Brasileira de Captação e Manejo de
Água de Chuva (ABCMAC).
2.5.2 Legislação relacionada à qualidade da água
Para definir os padrões de qualidade para a água de chuva armazenada em cisternas são
utilizados os parâmetros estipulados pela Portaria MS N°2.914/11 do Ministério da Saúde e a
resolução CONAMA N° 357/05.
A Portaria MS N°2.914/11 trata dos padrões de potabilidade da água para o consumo
humano. E com relação às disposições gerais pode-se destacar dois artigos.
Art. 2º. Esta Portaria se aplica à água destinada ao consumo humano proveniente de
sistema e solução alternativa de abastecimento de água.
Art. 4º. Toda água destinada ao consumo humano proveniente de solução alternativa
individual de abastecimento de água, independentemente da forma de acesso da população, está
sujeita à vigilância da qualidade da água.
Essa portaria estabelece os limites de vários parâmetros, que afetam a qualidade
microbiológica (Quadro 1) da água e os limites para algumas substâncias químicas que
representam riscos à saúde. Para as bactérias heterotróficas recomenda-se que não se ultrapasse o
limite de 500 UFC/ml. Além disso, a Portaria trata das medidas de controle e monitoramento
para garantir a qualidade da água.
Quadro 1 – Parâmetros para a qualidade bacteriológica de água para consumo humano
Fonte: Portaria do Ministério da Saúde N° 2.914/12

40
A Resolução CONAMA N°357/05 dispõe sobre a classificação dos corpos d’água, sobre
as diretrizes do enquadramento e sobre os padrões de lançamento de efluentes nos corpos
d’água. Para as águas doces, essa Resolução estabelece 5 classes de uso sendo elas: Classe
Especial e Classes I, II, III e IV. A classe I denominada classe especial, é a classe destinada, ao
abastecimento para consumo humano e apresenta os parâmetros necessários para tal finalidade
(Tabela 2).
Tabela 2 – Padrões de qualidade estabelecidos pela Resolução CONAMA N°357/05 para
água doce de Classe I
PARÂMETRO CLASSE I
Coliformes Termotolerantes ou Escherichia coli 200 NMP/100 ml
OD 6 mg/L
DBO5 3 mg/L
pH 6 a 9
Cor Verdadeira Nível de cor natural do corpo de água em mg Pt/L
Turbidez 40 UNT
Fonte: Resolução CONAMA N°357/05

41
3 Materiais e Métodos
A pesquisa objetiva estudar o descarte do primeiro ao quarto milímetro de água de chuva
sob duas intensidades distintas. Para se obter um controle maior sob o experimento decidiu-se
por fazer uma simulação de chuva, onde é possível controlar a vazão e a intensidade da chuva
simulada.
3.1 Descrição do local de estudo
A presente pesquisa foi desenvolvida na região Agreste do Estado de Pernambuco, no
município de Caruaru (Figura 12). O município está incluído na área geográfica de abrangência
do Semiárido Brasileiro e na Microrregião do Vale do Ipojuca.
Caruaru dista aproximadamente 140 km da capital do estado, Recife. Segundo o
Diagnóstico do Município de Caruaru (MME, 2005) o município está inserido na unidade
geoambiental do Planalto da Borborema, formada por maciços e outeiros altos, com altitude
variando entre 650 a 1.000 metros, e a vegetação de dominância é a caatinga. Apresenta clima
tropical do tipo semiárido, com chuvas escassas e mal distribuídas, chovendo durante os meses
de maio a agosto. Segundo dados disponibilizados pela Secretária de Agricultura e Reforma
Agrária, a precipitação pluviométrica média do município de Caruaru é de 484,8 mm (cálculo
baseado nos dados de precipitação anual do período de 1992 - 2007). A temperatura média
anual é de 22,5ºC. De acordo com informações do IBGE (2010), a população do município de
Caruaru é de aproximadamente 314.912 habitantes.
Figura 12 – Localização de Caruaru em Pernambuco
Fonte: O autor (2013)

42
3.2 Experimento com chuva simulada
3.2.1 Descrição da instalação experimental
O módulo para estudo (Figura 13) encontra-se instalado na Universidade Federal de
Pernambuco (UFPE), Campus do Centro Acadêmico do Agreste (CAA), situada no município
de Caruaru-PE. Esse módulo consiste de uma instalação de aspersão de água para simulação de
chuva, cujo objetivo foi determinar o volume de água necessário a ser descartado para a
limpeza da superfície de captação (telhado).
3.2.2 Componentes da instalação experimental
Os elementos que compõe a instalação experimental (Figura 13):
 Superfície de captação, representada por um telhado em telhas cerâmicas, com 59
m2
de área;
 Sistema de captação das águas da chuva, representado por calhas de PVC
instaladas com inclinação de 0,5 % e diâmetro nominal (DN) de 100 mm;
 Dispositivo de desvio em tubos de PVC, instalado na saída da calha, destinado a
fazer o descarte das primeiras águas de chuva;
 Cisterna em placas de concreto com capacidade de 16.000 L;
 Reservatório auxiliar, em polipropileno, com capacidade de 1.000 L, para
armazenamento da água a ser utilizada na simulação de chuva;
 Sistema de aspersores fixos, distribuídos uniformemente sobre a superfície de
captação como pode ser observado na Figura 14;
 Sistema de bombeamento com utilização de bomba centrífuga, da marca
Schneider, de potência de 1 CV e diâmetro de 1” (25,4 mm);
 Equipamento de medição de volume de água aduzida para simulação de chuva,
composto por 01 (um) hidrômetro volumétrico de DN de 25 mm, Classe C;
 Manômetro analógico, de DN de 100 mm e escala de 0-20 metros de coluna
d’agua (mca), para aferição da pressão manométrica do barrilete de recalque, a ser
destinado ao controle da vazão e intensidade da chuva.

43
Figura 13 – Esquema da instalação experimental: módulo para estudo
Figura 14 – Detalhe do sistema de distribuição dos aspersores sobre a superfície de captação

44
3.2.3 Funcionamento do sistema
Na simulação de uma chuva, a água é aspergida no telhado, via equipamentos mecânicos,
aspersores, dispostos uniformemente em toda a área de captação (telhado). Os aspersores
lançam a água em ângulos pré-definidos; desta forma, neste experimento, foram utilizados
aspersores formando ângulos de 360° na parte central, 180° nas bordas do telhado e 90° nas
quinas. Para diminuir as perdas de água pelo sistema, os aspersores foram instalados a 40 cm
acima da área de captação. O total de equipamentos instalados somaram 16 unidades.
A água usada na simulação foi armazenada em um reservatório auxiliar, com capacidade
para 1.000 L, funcionando como um poço de sucção para a elevatória. Desse reservatório, a
água era recalcada para os aspersores que simulariam uma chuva, através de uma bomba
centrífuga.
Para controle da vazão e aferição do volume de água utilizado na simulação
pluviométrica, instalou-se na tubulação de recalque um hidrômetro volumétrico, e, a montante
desse medidor de vazão, instalou-se um medidor de pressão (manômetro analógico), com a
finalidade de monitorar e controlar a intensidade da chuva simulada.
As águas escoadas, decorrentes da simulação da chuva artificial, percorriam o telhado,
cuja inclinação corresponde a 14,8° em relação a horizontal. Em seguida, as águas escoadas
alcançavam as calhas coletoras, para então serem direcionadas ao sistema de desvio, no qual
ficará retido um volume referente ao primeiro milímetro de chuva. Neste sistema, somente após
as tubulações do desvio estiverem completamente preenchidas com uma parcela do escoamento
da água de chuva é que as próximas parcelas serão direcionadas ao interior da cisterna.
Finalmente para controle e operação de todo o sistema, as válvulas, registros, hidrômetro,
manômetro e botoeira de liga/desliga foram instalados em um único painel como pode ser visto
na Figura 15.

45
Figura 15 – Painel de controle das operações da instalação experimental
3.2.4 Dimensionamento do dispositivo de desvio
O desvio, em tubos e conexões de PVC, foi instalado para armazenar o primeiro
milímetro de chuva simulada, para posterior descarte.
O funcionamento do dispositivo utilizado para armazenamento e descarte dos primeiros
milímetros de chuva (Figura 16), construído e instalado no módulo de estudo, baseia-se no
princípio físico dos vasos comunicantes e do fecho hídrico, em que à medida que o telhado é
lavado, processa-se o acúmulo de água nos tubos verticais e só após estes estarem
completamente cheios, é que a água é direcionada para a cisterna.
Para o perfeito funcionamento do desvio por mais de um período de chuvas, é
fundamental que depois de cada período, o dispositivo seja esvaziado, através da abertura do
desvio para descarte, o qual deve ser novamente fechado após esvaziamento, permitindo o
funcionamento do dispositivo para o desvio automático das primeiras águas do próximo evento
chuvoso.

46
Figura 16 – Esquema de funcionamento do dispositivo de desvio
Fonte: Lima et al. (2011)
3.2.5 Determinação dos volumes acumulado em um tubo de DN 100 mm e descartados e da
quantidade de tubos a ser utilizada neste experimento
Utilizando um diâmetro de 100 mm, o volume de acumulação em 1m de tubulação será
obtido através da Equação (1).
= Á × Equação 1
Em que:
Á =
4
Substituindo a equivalência e os valores na Equação 1, teremos,
=
4
×
=
(0,1)
4
× 1
= 7,85
Assim, em cada metro de tubo com diâmetro de 100 mm, serão acumulados 7,85 litros.

47
Para obter o volume de descarte para essa a área de captação deste experimento, utilizou-
se a Equação 2. No cálculo foram consideradas uma altura de precipitação de 1 mm (1litro.m-
²)
e uma área do telhado de 59 m².
= Á × çã Equação 2
= 59 × 1 ( )
= 59
Quantidade necessária em metros de tubos de PVC.
= Equação 3
=
59
7,85
= 7,5
3.2.6 Identificação de contaminação bacteriológica
Antes da execução do experimento foi preciso realizar análises bacteriológicas na água,
após seu contato com a superfície de captação, para caracterizá-la quanto aos seus parâmetros
bacteriológicos. Isto foi realizado a fim de conhecer as características bacteriológicas da
amostra antes do início do experimento, porque é necessário haver certo índice de
contaminação para que se possa avaliar a influência do descarte de cada milímetro de chuva.
Essa necessidade surgiu após ser observado que na área onde o módulo de estudo está
localizado, há poucos meios de contaminação do telhado (arborização e animais nas
proximidades, principalmente pássaros e roedores).
Feitas as primeiras análises na água que entrou em contato com a superfície de
captação, constatou-se que não havia contaminação por grupo dos coliformes, e que a maior
parcela da contaminação observada era por micro poluentes inorgânicos, ou seja, areia e poeira,
em sua maioria, advindos dos arredores do terreno. Desta forma, como não foi detectada
contaminação bacteriológica na área de captação, optou-se por fazer uma contaminação
artificial, utilizando lodo anaeróbio coletado da estação de tratamento de esgoto (ETE)
Mangueira, localizada no município do Recife, a qual é operada pela Companhia
Pernambucana de Saneamento (COMPESA).

48
Para tal atividade, foram utilizados 400 ml de lodo, sem diluição, em dois experimentos,
nos quais o lodo foi distribuído sobre o telhado de maneira uniforme. Foi utilizado dessa
medida, pois o lodo possui contaminantes, entre os quais, organismos patogênicos que irão
simular uma contaminação bacteriológica no telhado.
3.2.7 Desenvolvimento do experimento
Antes da execução do experimento propriamente dito, foi preciso determinar as
intensidades pluviométricas mínima e máxima possíveis de serem simuladas a partir do sistema
existente, para finalmente definir-se as intensidades que seriam utilizadas para a realização do
experimento.
Para a obtenção das intensidades máxima e mínima do sistema, foi necessário realizar
medições de volumes aduzidos para o telhado. Como as pressões possíveis para o conjunto
motor bomba variavam entre 5 mca e 17,5 mca, optou-se por aferir os volumes aduzidos em 06
(seis) pressões diferentes com intervalos de 2,5 mca, para obter a curva do sistema. Na Tabela 3
estão descritas as leituras obtidas no hidrômetro, ou seja, o volume aduzido, para cada pressão
aplicada. O intervalo de tempo considerado para aferir os volumes aduzidos no experimento foi
de 1 minuto.
Munidos desses valores dos volumes e com a área do telhado conhecida (59 m²),
obteve-se as intensidades trabalháveis para esse sistema (Tabela 4). Por fim plotou-se o gráfico
que representa a faixa de intensidade disponível no sistema (Figura 17).
Tabela 3 – Valores dos volumes inicial e final obtidos para as pressões aplicadas
Leitura no hidrômetro para as pressões correspondentes
Pressão (mca) Volume Inicial (L) Volume Final (L)
5 5791 5814,5
7,5 5749 5781
10 5690 5729
12,5 5600 5645
15 5530 5580
17,5 5450 5505

49
Tabela 4 – Intensidades obtidas para as pressões aplicadas
Pressão (mca) Volume (m³) Intensidade (mm/h)
5 0,024 23,74
7,5 0,032 32,32
10 0,039 39,39
12,5 0,045 45,45
15 0,050 50,51
17,5 0,055 55,56
Figura 17 – Curva do sistema
Observou-se que, para a pressão mínima do sistema (5 mca) a intensidade de
precipitação obtida foi de 23,74 mm/h, enquanto que, para a pressão máxima possível (17,5
mca) a intensidade foi de 55,56 mm/h. A partir desses valores, foram adotadas duas
intensidades distintas a serem utilizadas no experimento: 23,74 mm/h e 46 mm/h, cujas
pressões no barrilete equivalem a 5 mca e 13,5 mca, respectivamente. A intensidade de 23,74
mm/h foi escolhida por ser o valor trabalhável pelo sistema que mais se aproxima da faixa de
precipitação mais comum da região de Caruaru (INPE, 2010), e a intensidade de 46 mm/h,
embora ocorra com menos frequência, foi estabelecida para avaliar uma condição mais extrema
de precipitação e também para avaliar a influência da variação da intensidade na qualidade
bacteriológica da água encaminhada à cisterna.
De forma a assegurar que as intensidades escolhidas estavam sendo corretamente
simuladas, durante os experimentos foram acompanhados, além da pressão no barrilete, o

50
volume aduzido para a superfície de captação e o tempo necessário para o desvio de cada
milímetro.
Como o dispositivo de desvio instalado no módulo de estudo foi dimensionado para
desviar apenas o primeiro milímetro de chuva foi necessário substituí-lo por quatro baldes
plásticos, destinados a acumular individualmente cada milímetro de chuva simulado, visto que,
para a execução do experimento, era preciso o desvio de quatro milímetros. Os baldes foram
graduados para acumular 59 litros, ou seja, a representação de um milímetro, de acordo com a
área do telhado. Para auxiliar no direcionamento da água aos baldes foi utilizada uma
mangueira flexível (Figura 18). O momento em que a água estava sendo direcionada para os
respectivos baldes durante o experimento pode ser observado na Figura 19.
Figura 18 – Mangueira utilizada para direcionamento das águas para os baldes

51
Figura 19 – Água sendo direcionada para os respectivos baldes durante o experimento
É importante ressaltar que os quatro baldes utilizados, assim como todo o material
necessário para coleta, foram devidamente esterilizados. Os baldes e a mangueira foram
lavados e esterilizados com álcool etílico 70%, e os recipientes (frascos de polietileno)
utilizados para a coleta das amostras foram esterilizados em autoclave a 120°C e 1atm por 15
minutos.
Com relação à quantidade de amostras analisadas foram retiradas num total de dez, em
cada experimento, como descrito na Tabela 5. Antes do início do experimento, a primeira
amostra coletada foi àquela referente ao reservatório auxiliar, construído em polipropileno, que
corresponde à água utilizada para simular a chuva.
Tabela 5 – Amostras coletadas em campo
Amostras Pontos de Coleta
01 Interior do reservatório auxiliar (água utilizada para a simulação da chuva)
02 Antes do desvio - primeira água ao chegar no balde "A"
03 Após desviar o primeiro milímetro - primeira água ao chegar no balde "B"
04 Após desviar o segundo milímetro - primeira água ao chegar no balde "C"
05 Após desviar o terceiro milímetro - primeira água ao chegar no balde "D"
06 Após desviar o quarto milímetro - primeira água após encher o balde "D"
07 Interior do balde "A"
08 Interior do balde "B"
09 Interior do balde "C"
10 Interior do balde "D"

52
Durante o experimento foi feita à retirada das amostras do interior de cada balde
imediatamente após o seu enchimento, para evitar o comprometimento das características reais
das amostras, em função de uma possível decantação de materiais sedimentáveis no interior do
balde.
Para obtenção das amostras que representam a água armazenada no interior dos desvios
foi necessário misturar, em proporção de 1:1, as amostras coletadas do interior dos baldes, que
receberam os milímetros de chuva desviados, a partir da coleta do segundo milímetro de chuva.
Desta forma, para representar a amostra do primeiro milímetro, recolheu-se a água contida no
balde A; para representar a amostra do segundo milímetro, foram misturadas as amostras dos
baldes A e B; para representar o terceiro milímetro, foram misturadas as amostras dos baldes A,
B e C e para representar a água armazenada no interior do desvio dos quatro primeiros
milímetros, fez-se uma mistura das amostras contidas em todos os baldes (A, B, C e D).
3.3 Parâmetros analisados
Foram analisados parâmetros físico-químicos e bacteriológicos. Os parâmetros físico-
químicos realizados foram escolhidos objetivando visualizar a relação que os mesmos têm com
os parâmetros bacteriológicos
Segundo Von Sperling (2005) a presença de sólidos em suspensão pode conferir proteção
a patógenos. Os sólidos em suspensão são forma do constituinte responsável pela turbidez, que
representa o grau de interferência com a passagem da luz através da água. As matérias
particuladas podem ser utilizadas como indicativo da provável presença de microrganismos.
Com base nesta observação, fez-se necessário realizar a análise da turbidez e de sólidos
suspensos nas amostras. Sabendo que a turbidez pode estar incluída numa parcela responsável
pelo valor da cor aparente, optou-se também por realizar a análise de cor.
Os parâmetros analisados estão apresentados na Tabela 6 e foram avaliados conforme a
metodologia recomendada pelo Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater (APHA, 2005). As amostras coletadas foram encaminhadas ao Laboratório de
Engenharia Ambiental (LEA), do Centro Acadêmico do Agreste (CAA), da Universidade
Federal de Pernambuco (UFPE), onde foram feitas as análises de qualidade da água.
A contagem de bactérias heterotróficas totais foi realizada através do método Pour
Plate. O meio utilizado foi o ágar nutriente para contagem em placas, sendo as amostras

53
incubadas em estufa bacteriológica a 35°C, por 48 horas (APHA, 2005). Após o tempo de
incubação, foi utilizado um contador manual de colônias para a contagem de Unidades
Formadoras de Colônias (UFC). Para a detecção de Coliformes totais e E. Coli foi utilizado o
método Colilert, que consiste num processo enzimático fundamentado no substrato
cromogênico definido (ONPG-MUG).
A medição para cor aparente foi realizada de forma direta em um espectrofotômetro,
sem a necessidade de centrifugação. Porém, para a cor verdadeira verificou-se a necessidade de
se fazer uma centrifugação da amostra, seguida por leitura direta em um espectrofotômetro. A
medição da turbidez é feita de forma direta em um turbidímetro, após calibração do mesmo.
Tabela 6 – Parâmetros analisados e metodologia utilizada
Parâmetro Método
Coliformes totais Colilert® (9223B.)
E.Coli Colilert® (9223B.)
Bactérias heterotróficas Contagem em placas – “Pour plate” (9215B.)
Cor aparente e cor real Espectrofotométrico (2120 C.)
Sólidos suspensos totais – SST Gravimétrico (2540D.)
Turbidez Espectrofotométrico (2130B.)

54
4 Resultados e discussões
4.1 Verificação da eficiência do desvio no experimento de chuva simulada
4.1.1 Monitoramento do sistema durante o experimento
Para certificar que as intensidades escolhidas para a realização do experimento (23,74
mm/h e 46 mm/h) estavam sendo corretamente simuladas foram observados o volume aduzido
para a área de captação e o tempo necessário para desviar cada milímetro. Os resultados obtidos
durante o monitoramento da simulação de chuva estão apresentados nas Tabelas 7 e 8.
As intensidades mostradas nessas tabelas sofreram baixas variações. No primeiro
experimento, apenas o valor correspondente para ao desvio do 3º milímetro foi diferente dos
demais (I = 22 mm/h). Já no segundo experimento, os valores variaram de 46 mm/h (após os 3º
e 4º mm) a 48 mm/h (após o 1º mm). Essas variações ocorrem devido às perdas existentes
durante o percurso percorrido pela água, devido à ação dos ventos e imprecisões toleráveis de
aferição por parte do sistema e dos operadores. No entanto, essas perdas estiveram de acordo
com os valores previstos, com uma variação máxima de 6% identificada durante a realização
dos experimentos, o que não comprometendo a análise dos resultados.
Tabela 7 – Volumes obtidos na leitura do hidrômetro durante o 1° experimento
1° experimento
(5 mca)
Tempo decorrido
(s)
Volume
(m³)
Intensidade
(mm/h)
Inicio 0 8,002 -
Após 1° milímetro 264 8,100 23
Tabela 8 – Volumes obtidos na leitura do hidrômetro durante o 2° experimento
2° experimento
(13,5 mca)
Tempo decorrido
(s)
Volume
(m³)
Intensidade
(mm/h)
Inicio 0 8,354 -

55
4.1.2 Análises físico-químicas e bacteriológicas para o experimento de simulação de chuva
Além da aferição da intensidade de chuva simulada, foram realizadas análises físico-
químicas e bacteriológicas de todas as amostras para os dois experimentos, conforme
apresentado nas Tabelas 9 e 10.
Resultados do experimento de chuva com a 1ª intensidade (23,74 mm/h)
Cor Aparente
(mg Pt-Co/L)
Cor Real
(mg Pt-Co/L)
Turbidez
(UNT)
SST
(mg/L)
Bactérias
Heterotróficas
(UFC/mL)
E-Coli
(NMP/mL)
Coliformes
Totais
(NMP/mL)
Água da Caixa 3 2 0,77 6 915 0 2050
Antes do desvio 489 33 386 1573 62550 15050 193500
Após 1º mm 18 4 22,4 215 2897 200 2030
Após 2º mm 14 3 15,66 123 2153 0 1480
Após 3º mm 9 3 13,77 85 1250 0 750
Após 4º mm 5 3 9,34 63 1078 0 510
Desvio 1 mm 78 7 94,1 516 29700 3100 20700
Desvio 2 mm 39 6 39,3 328 17178 740 14735
Desvio 3 mm 28 4 31,1 231 3220 520 14510
Desvio 4º mm 23 4 27,8 142 1045 520 9815
Resultados do experimento de chuva com a 2ª intensidade (46 mm/h)
Cor Aparente
(mg Pt-Co/L)
Cor Real
(mg Pt-Co/L)
Turbidez
(UNT)
SST
(mg/L)
Bactérias
Heterotróficas
(UFC/mL)
E-Coli
(NMP/mL)
Coliformes
Totais
(NMP/mL)
Água da Caixa 3 2 0,84 7 830 0 860
Antes do desvio 323 26 241 989 11515 14250 728300
Após 1º mm 9 5 33,26 184 3150 0 13400
Após 2º mm 7 3 14,58 96 1480 0 4960
Após 3º mm 5 3 11,19 77 810 0 4280
Após 4º mm 4 2 7,12 69 460 0 3310
Desvio 1mm 41 8 83,77 432 7355 3100 50400
Desvio 2 mm 33 6 41,21 394 2220 940 9200
Desvio 3 mm 24 4 29,55 151 2010 615 7100
Desvio 4º mm 17 4 19,11 112 710 200 4200

56
4.1.3 Turbidez e cor aparente
Ao analisar os resultados obtidos para o parâmetro turbidez (Figura 20, a e b), pode-se
verificar que os maiores valores observados foram registrados após a passagem da água pela
área de captação, ou seja, no ponto de coleta antes do desvio. O maior valor encontrado dentre
os experimentos foi de 386 UNT (1° experimento, ponto de coleta antes do desvio (Figura
20a)).
Na pesquisa desenvolvida no município de Santa Maria - RS, por Hagemann (2009), que
analisou a qualidade da água da chuva, foram selecionadas duas áreas de estudo para análise,
onde em uma delas foi instalado um amostrador de coleta de água de chuva no telhado de um
dos prédios da Universidade. E os maiores valores de turbidez foram encontrados nas amostras
coletadas na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), onde a mesma oscilou de 7 a 89
UNT. No município de Pesqueira – PE, Souza (2009), também encontrou valores elevados
(65,79 UNT) no interior dos dispositivos para descarte das primeiras águas de chuva. Embora
esses autores tenham encontrados valores altos para o parâmetro turbidez, na presente pesquisa
foram obtidos valores superiores, devido à maior área de solo exposto na região (pouca
vegetação), à grande movimentação de carros em estrada não pavimentada, localizada próxima
à área de estudo, e a grande época de estiagem, acarretando uma maior acumulação de
partículas no telhado. Durante o período de estiagem, normalmente, ocorre deposição de
sólidos em suspensão e restos de animais e plantas no telhado e nas calhas, sendo esses os
principais fatores responsáveis pela presença de cor e turbidez, além de possíveis
contaminações de origem bacteriológica.
Mendez et. al (2011) em estudos realizados em Austin, Texas, onde a média de
precipitação anual é 856 mm (precipitações similares as encontradas no semiárido nordestino),
obtiveram resultados análogos aos encontrados nesta pesquisa. Os autores avaliaram o efeito do
material da área de captação sobre a qualidade da água de chuva coletada, e, ao analisar os
valores de turbidez, obtiveram, após o desvio das primeiras águas de chuva, para a área coberta
com telha, um valor máximo de 23 UNT.

57
Figura 20 – Variação da turbidez nos pontos de amostragem
Como se pode observar na Figura 20 (a e b), após os desvios das primeiras águas, houve
uma redução na turbidez, o que demonstra a eficiência dos dispositivos de descarte em reter,
em seu interior, as partículas carreadas do telhado (após o 1° mm). A eficiência de redução da
turbidez alcançada pelo dispositivo de descarte foi bastante eficaz, uma vez que foram
atingidos valores de 22,4 UNT, indicando uma redução de 94%, quando comparada ao valor de
386 UNT, no primeiro experimento, e 33,26 UNT, redução de 86%, em comparação com o
valor de 241 UNT, para no segundo experimento.
Com relação à cor, pode-se destacar que a cor aparente reduziu bastante seus valores
(Figura 21), principalmente entre os pontos de coleta antes do desvio e após o 1° milímetro.
Assim, após o 1° milímetro, a cor aparente reduziu de 489 mg Pt-Co/L para 18 mg Pt-Co/L, o
que representa uma queda de 96%, no primeiro experimento, e de 323 mg Pt-Co/L para 9 mg
Pt-Co/L, redução de 97%, no segundo experimento.

58
Figura 21 – Variação da cor aparente nos pontos de amostragem
Os altos valores da cor aparente são justificáveis pelos mesmos motivos expostos
anteriormente para a turbidez. Pode-se observar que a maior eficiência de remoção desses
parâmetros ocorreu após o descarte do primeiro milímetro.
Analisando os resultados obtidos após o quarto milímetro para a turbidez, pode-se
verificar que os mesmos se apresentaram superiores ao permitido pela Portaria 2.914/2011 que
é de 5,00 UNT, em todos os pontos coletados, com exceção da água da caixa. Porém os valores
obtidos após o quarto milímetro para e a cor aparente estiveram abaixo do permitido, que é de
até 15 mg Pt-Co/L, segundo a mesma portaria (Portaria 2.914/2011), para as águas destinadas
ao consumo humano.
4.1.4 Sólidos suspensos totais
Com relação aos sólidos suspensos totais (SST), a taxa de remoção no primeiro milímetro
foi semelhante ao comportamento observado para a turbidez. No primeiro experimento, houve
uma redução de 86% (de 1573 mg/L para 215 mg/L) e uma redução de 81% (de 989 mg/L para
184 mg/L), para o segundo experimento (Figuras 22 a e b).
Da mesma forma, Annecchini (2005) em Vitória – ES, avaliando as variações das
características físico-químicas e bacteriológicas da água da chuva ao longo de um sistema de
aproveitamento, verificou uma redução considerável no teor de SST, a partir da eliminação do
primeiro milímetro de chuva. Da mesma forma, Mendez et. al (2011) obtiveram valor máximo
de SST de 150 mg/l, após o desvio das primeiras águas de chuva, o que concorda com a

59
concentração detectada nesta pesquisa (215 mg/l para o 1° experimento e 184 mg/l para o 2°
experimento).
Figura 22 – Variação dos sólidos suspensos totais (SST) nos pontos de amostragem
4.1.5 Bactérias heterotróficas
Os maiores valores para as bactérias heterotróficas (Figura 23, a e b) foram identificados
logo após o contato da água com a superfície de captação (ponto de coleta antes do desvio),
destacando o valor de 62.550 UFC/mL, registrado no primeiro experimento (Figura 23a).
A respeito desse parâmetro, Crabtree et al. (1996) analisando a qualidade da água
armazenada em cisternas, nas Ilhas Virgens, Estados Unidos, também obtiveram altos valores
de bactérias heterotróficas, em torna de 9,9 x 105
UFC/ml, porém, superior ao maior valor
encontrado (6,25 x 104
UFC/ mL) nessa pesquisa.
A maior eficiência de remoção foi observada após o desvio do 4º mm, no primeiro
experimento (Figura 23a), registrando uma remoção, no primeiro experimento, de 98% (de
62550 UFC/ mL para 1078 UFC/ mL), enquanto que no segundo essa redução foi de 96% (de
11515 UFC/ mL para 460 UFC/ mL).

60
Figura 23 – Valores obtidos de bactérias heterotróficas nos pontos de amostragem
A Portaria do Ministério da Saúde (N° 2914/2011) vigente preconiza que para bactérias
heterotróficas a tolerância é de 500 UFC/mL. Dessa forma, os resultados obtidos para bactérias
heterotróficas, após o 4º mm, mostram que a exigência foi cumprida para o experimento com a
simulação de maior intensidade (460 UFC/mL, registrado no segundo experimento, Figura
23b). No experimento no qual foi feita uma simulação de chuva com menor intensidade (Figura
23b), o resultado obtido foi de aproximadamente 2,2 vezes maior do que o valor máximo
permitido.
4.1.6 Coliformes totais e termotolerantes
Os resultados das análises de coliformes totais encontram-se registrados na Figura 24 (a e
b). Como se pode observar, a água da caixa utilizada para a realização do experimento estava
inicialmente contaminada de coliformes totais, porém ao passar pelo telhado e pelas calhas,
houve um grande aumento na contaminação dessa água, passando de 2050 NMP/100 mL para
193500 NMP/100 mL, no primeiro experimento (Figura 24a) e de 860 NMP/100 mL para
728300 NMP/100 mL, no segundo experimento (Figura 24b). O maior valor (728300 NMP/100
mL) foi identificado no ponto antes do desvio, no experimento com a maior intensidade (Figura
24b). A remoção de coliformes totais após o desvio do 1º mm foi aproximadamente 99%, com
a menor intensidade de chuva simulada (Figura 24a), e de 98% quando foi simulada uma chuva
com maior intensidade (Figura 24b).

61
Figura 24 – Valores obtidos de coliformes totais nos pontos de amostragem
Em relação à bactéria Eschechia coli., foi detectada uma contaminação na água coletada
após passagem pelo telhado (antes do desvio) (Figura 25a). Annecchini (2005) também obteve
resultados indicativos de contaminação, tanto para E. coli quanto para coliformes totais, em seu
trabalho, atribuindo esse resultado à presença de fezes de animais na superfície de captação da
chuva.
Sazakli et. al (2007) analisaram a qualidade da água da chuva armazenada em cisternas,
para consumo doméstico e para beber, em pesquisa realizada no Norte da ilha de Kefalonia,
Grécia. Os autores verificaram que ao analisar 156 amostras, em três anos, foram detectados
coliformes totais e E. coli em 80,3 % e 40,9 % das amostras, respectivamente, mesmo que em
baixas concentrações. A pesquisa ainda revelou que os parâmetros microbiológicos foram
afetados principalmente pelo nível de limpeza das áreas de captação. Isso também pode ser
comprovado na presente pesquisa, visto que foi necessária a contaminação da área de captação
para elevar os valores obtidos para os parâmetros bacteriológicos, já que a área de captação não
apresentava padrões de contaminação adequados à realização da pesquisa.
Com relação à eficiência de remoção de E. coli, o desempenho foi o melhor, com relação
aos outros parâmetros bacteriológicos. Houve redução de 99% no experimento 1 (Figura 25a) e
de 100% no experimento 2 (Figura 25b), após o desvio do 1º mm da precipitação simulada.
A legislação brasileira não exige ausência destes parâmetros para classificar as águas
como próprias para consumo humano em casos onde não é feito tratamento em estações
convencionais.

62
Figura 25 – Valores obtidos de E. Coli nos pontos de amostragem

63
5 Considerações finais
Embora considerando as limitações operacionais para a realização dessa pesquisa, os
resultados obtidos contribuem para estudos futuros mais detalhados acerca do tema. Assim,
visto os objetivos desse estudo, podemos concluir que:
i. O desvio do primeiro milímetro de água de chuva foi o mais importante para melhorar a
qualidade das águas encaminhadas a cisterna. Pois, mesmo com o decaimento da
contaminação no descarte dos outros três milímetros de chuva, o primeiro milímetro
mostrou uma excelente eficiência na remoção dos contaminantes. Visto que, em relação
aos parâmetros bacteriológicos, houve redução de coliformes totais e E.coli de 99% e
100%, respectivamente, somente para o primeiro milímetro descartado.
ii. Com relação à influência da intensidade de precipitação sobre a qualidade da água, não
foi observada significativa influência para os valores de intensidades analisados. Isso se
deve ao fato do material contaminante existente no telhado (superfície de captação) ser
composto, em sua maioria, por partículas de fina granulometria (poeira e material
argilo-arenoso) advindas dos arredores da instalação experimental. Assim, esse material
pode ser carreado com facilidade mesmo em baixas intensidades de chuva.
iii. Com relação aos parâmetros físico-químicos, as reduções de cor, turbidez e nos teores
de sólidos suspensos atingiu eficiência similares (em porcentagens) aquelas atingidas
pelos parâmetros bacteriológicos, após o desvio do primeiro milímetro.
iv. Observa-se ainda que a contaminação aconteceu exclusivamente no contato da água
com a superfície de captação e as calhas que, assim como o telhado, ficam expostas as
contaminações externas.
v. Os parâmetros cor aparente, E.coli e bactérias heterotróficas (no segundo experimento)
atenderam aos valores exigidos pela Portaria do Ministério da Saúde (N°2.914/2011),
após o desvio dos quatro milímetros.

64
6 Sugestões para trabalhos científicos futuros
O autor do trabalho recomenda que, em trabalhos futuros, haja um maior número de
unidades experimentais de estudo (cisternas e equipamentos de desvios), número este coberto
pelos princípios da ciência estatística, além de um maior período de experimento.
Faz, também, necessário estudar o melhoramento do modelo, a fim de que o mesmo
possa desviar uma quantidade de águas de chuva capaz de assegurar a qualidade dessas, quando
armazenadas.

65
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