DIMENSIONAMENTO DE TELHADOS VERDES EM UM

DIMENSIONAMENTO DE TELHADOS VERDES EM UM PONTO CRÍTICO DE
SANTA MARIA - RS¹
BINS, Fernando Henrique²; TEIXEIRA, Laís³; TEIXEIRA, Marília 4; RIBEIRO,
Mariana5
1
Trabalho de pesquisa_UNIFRA
² Acadêmico do Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária (UNIFRA), Santa Maria, RS, Brasil
³ Acadêmica do Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária (UNIFRA), Santa Maria, RS, Brasil
4
Acadêmica do Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária (UNIFRA), Santa Maria, RS, Brasil
5
Professora Orientadora do Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária (UNIFRA), Santa Maria, RS,
Brasil
E-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected];
[email protected]
RESUMO
A intensa urbanização ocasionou uma série de problemas ambientais nas cidades,
principalmente o fenômeno das ilhas de calor devido às aglomerações de concreto nos centros
urbanos e a falta de vegetação. Uma das soluções para a minimização dos mesmos são os telhados
verdes. O presente trabalho tem foco no centro de Santa Maria – RS com objetivo o
dimensionamento de telhado verde, para a diminuição da temperatura do micro clima local, das
residências alocadas na área crítica. Na metodologia foram observadas às áreas dos telhados no
local escolhido com auxilio de programas de computador específicos, depois foram feitos os
dimensionamentos dos telhados verdes, das calhas e do sistema de irrigação. No trabalho realizado,
concluíram-se que este sistema é de fácil aplicação e custo elevado, devido ao sistema de irrigação
implantado, telhados com grandes dimensões são que utilizam os maiores volumes de materiais e
conseqüentemente requerem maiores orçamentos.
Palavras-chave: Cobertura verde. Ilhas de calor. Urbanização. Irrigação.
1. INTRODUÇÃO
A intensa urbanização ocorrida no Brasil a partir da década de 50 (MOREIRA e
SENE, 2002) ocasionou uma série de problemas ambientais nas cidades do país como
poluição do ar e dos recursos hídricos, retirada da cobertura vegetal dos solos,
impermeabilização dos solos, ilhas de calor e inversão térmica.
A cidade de Santa Maria, no Rio Grande do Sul, passou de uma taxa de urbanização
de menos de 66% em 1960 para 95% em 2000 (IBGE, 2005). Esse aumento urbano trouxe
consigo um grande número de pessoas para partes centrais da cidade o que proporcionou
um aumento significativo e desordenado de casas e prédios. Significativo, pois grande parte
da população passou a viver no centro de Santa Maria e, desordenado, pois a construção
dessas residências não se preocupou com a vegetação local, retirando – a quase que
completamente.
O surgimento de aglomerações de asfalto, prédios e outros tipos de construções na
região, tiveram como consequência à impermeabilização do solo, o que aumentou o
escoamento superficial, e mais problemático que isso, ocasionou um aumento da
temperatura já que o concreto apresenta alta eficiência na absorção da energia solar e
conseqüentemente libera essa energia na forma de calor, esse fenômeno é conhecido como
Ilha de Calor (LOMBARDO, 1985).
Esse fenômeno cria zonas de baixa pressão no Centro, o que faz com que os ventos
se desloquem para essa região e carreguem grandes quantidades de poluentes
(LOMBARDO, 1985) que também apresentam grande capacidade de retenção de calor.
Também a presença de prédios altos dificulta o deslocamento de ar fazendo com que o
calor junto com os poluentes não se dissipe ficando concentrado nesses locais.
Além do concreto, a falta de cobertura vegetal no centro de Santa Maria contribui
para intensificar esse fenômeno, já que a falta de vegetação diminui a evapotranspiração
que precisa da energia solar e, assim, contribui para a diminuição do calor.
Com isso, uma das soluções para esse problema é a utilização de vegetação rasteiras
cobrindo essa densidade de concreto. Essa ferramenta de cobertura vegetal do concreto,
chamados de telhados verdes, é uma alternativa usada para diminuir a temperatura do
micro clima local e do conforto térmico nas residências.
O presente trabalho teve-se como objetivo geral o dimensionamento de telhado
verde, para a diminuição da temperatura do micro clima local e das residências, alocadas na
área crítica de maior temperatura diária, localizada na região central do município de Santa
Maria – RS. Os objetivos específicos desta pesquisa é caracterizar a área e os tipos de
telhados existentes, estimarem as instalações beneficiadas pelo telhado verde, especificar o
tipo de vegetação a ser cultivado no telhado, escolher o tipo de sistema da empresa
Ecotelhado a ser utilizado, determinar o período de irrigação para as mudas a serem
plantadas, dimensionar os telhados verdes na região delimitada.
2. METODOLOGIA
2.1 Caracterização da área para a instalação dos telhados verdes
A área escolhida para a instalação dos telhados verdes foi caracterizada da seguinte
forma: primeiramente foi realizada uma quantificação das edificações existentes na área de
estudo, localizada e delimitada entre as ruas do Acampamento, Professor Braga, Dr.
Astrogildo Cezar de Azevedo e Tuiuti; na sequência foram identificados os telhados de
maior área para a implantação das coberturas verdes.
O método de quantificação foi realizado pelo programa Google maps, com início no
ponto 1 na rua Dr. Astrogildo Cezar de Azevedo passando pela rua do Acampamento
finalizando no ponto 2 (figura 1), sendo determinados quatro prédios residenciais, um
estacionamento 24h, um casarão de estabelecimento comercial e onze prédios comerciais.
A partir do ponto 2 começou outra quantificação, pegando a rua Tuiuti e Professor Braga e
terminando no ponto 1, fechando assim, a área de caracterização, foram identificados cinco
prédio residenciais, treze prédios comerciais e um estacionamento.
Figura 1: Método da quantificação das edificações.
Na segunda etapa, com o auxilio do programa Google Earth foi identificada a área
escolhida e salva com as suas coordenadas, sendo georreferenciada no programa Autocad
2012 para as delimitações das áreas de cada telhado verde a ser instalado, e assim medido
respectivamente cada área das coberturas. Selecionaram-se aqueles de maior área, sendo
representados pelos números 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12 conforme a figura 2 a
seguir.
Figura 2: Quantificação dos telhados verdes.
2.2 Sistema de irrigação
O sistema de irrigação utilizado foi o de micro aspersão com acionamento manual. O
dimensionamento do sistema se dará da seguinte maneira: na parte inferior dos módulos
que medem 25 mm (representado nas figuras 3), foram postos os tubos de 20 mm utilizados
para a irrigação por aspersão conectados aos pivôs de saída de água instalados na
proporção de 4 para cada 10 m2 de módulos ou telhados, já que estão na mesma proporção.
Cada pivô terá 20 mm de diâmetro e 15 cm de altura desde a base conectada ao cano até a
parte superior e controlará a saída da água.
Figura 3: Corte do telhado verde com sistema de irrigação por aspersão.
O funcionamento do sistema de irrigação se dará por meio de abertura manual do
registro ligado diretamente a rede predial do edifício selecionado para os telhados verdes, e
ocorrerá nos 7 primeiros dias de colocação das mudas e sempre quando houver déficit
hídrico das plantas (perda de sua turgência), ou seja, dias consecutivos sem precipitação
(OLIVEIRA, 2009).
Para o cálculo de intensidade de água utilizada para irrigação, utilizou – se a fórmula
proposta por Belinazo e Paiva (1991), cálculo de intensidade pluviométrica crítica de
precipitação (quociente entre a altura pluviométrica precipitada num intervalo de tempo e
este intervalo):
(Eq. 1); Onde: I = intensidade de chuva (mm/h); Tr = tempo de recorrência
(anos); t = duração da chuva (min); a, b, c e d = constantes determinadas a partir da análise
dos dados históricos de precipitação do município de Santa Maria – RS.
No cálculo da intensidade pluviométrica foi utilizado para o tempo de irrigação um o
período de duração de simulação igual há 5 minutos e tempo de recorrência (Tr) de 5 anos,
baseado em dados da ANA (Associação Nacional das Águas).
O tempo de irrigação foi estipulado pelo intervalo de tempo entre a abertura do
registro e a saída de água pelos pivôs, até a máxima retenção de água pelo substrato e,
consequentemente, o escoamento nas calhas.
2.3 Dimensionamento das calhas
No dimensionamento das calhas, deve-se primeiro determinar a vazão do projeto.
Para isso, utilizaremos a área do telhado já conhecido. A fórmula da vazão do projeto é:
(Eq. 2); Onde: Q = vazão de projeto (L/min); I = intensidade pluviométrica (mm/h);
A = área de contribuição do telhado 8 (m²).
Essa vazão máxima foi baseada como se toda a água irrigada fosse escoada para as
calhas. A partir do cálculo da vazão do projeto se determina o dimensionamento da calhas,
como seu diâmetro e comprimento. Para isso, utiliza – se valores calculados pela fórmula de
Manning-Strickler:
(Eq. 3); Onde: Q = vazão de projeto (L/min); S = área da seção
molhada (m²); n = coeficiente de rugosidade (Tabela 4.3); RH = raio hidráulico (m); i =
declividade da calha (m/m); K = 60.000.
O material para confeccionar as calhas será de PVC, com valor de n = 0,011, que é
um material mais resistente para diferentes intempéries. Serão postas na parte inferior da
inclinação e em suas laterais de cada prédio, totalizando 3 lados do telhado.
Os condutores verticais serão instalados dos dois cantos inferiores da declividade de
cada prédio e serão ligados na sua extremidade superior a calha dimensionada.
O diâmetro interno dos condutores verticais terá o mesmo valor do diâmetro das
calhas. E seguirá a NBR 10844/89 que apresenta ábacos específicos para o
dimensionamento dos condutores verticais a partir dos seguintes dados: Q = Vazão de
projeto, em L/min; H = altura da lâmina de água na calha, em mm; L = comprimento do
condutor vertical, em m;
Na parte inferior de cada condutor vertical, terá um ralo responsável pela entrada dá
água coletada nas calhas em condutores e coletores da rede de drenagem da cidade.
2.4 Dimensionamento dos telhados verdes
O dimensionamento dos telhados verdes seguirá o padrão do sistema alveolar
simples (modular alveolar) da empresa Ecotelhados, e será a empresa a responsável pela
colocação dos módulos nas coberturas dos prédios selecionados e capacitados para a
instalação. Para a construção do telhado, segue – se os seguintes passos: primeiro é
colocado a Membrana PEAD 200 micras, que é uma membrana anti-raízes desenvolvida
pela empresa, segundo é posta a Membrana Alveolar de 2 cm responsável por reter a água
formando canais drenantes na parte inferior do sistema. Essa membrana também foi
desenvolvida pela Ecotelhados. A seguir, vai a Membrana de Retenção de Nutrientes
Ecotelhados. O substrato Leve com espessura de aproximadamente 1cm (correspondente a
10 litros/m2) é posto acima da membrana de retenção. Após toda construção do módulo e
posto a vegetação. A vegetação será a mesma em todos os telhados.
2.4.1 Área do módulo do sistema alveolar
Fórmula da área conforme a Ecotelhado (2012).
A = Comprimento X Largura (Eq. 4)
Sendo o comprimento e a largura iguais a 1 metro.
2.4.2 Áreas das coberturas selecionadas
Tabela 1- Telhados verdes com as respectivas áreas.
Telhado
Área (m2)
1
527,5903
2
315,0579
3
153,9502
4
121,0535
5
155,7199
6
194,878
7
108,2557
8
627,5578
9
284,593
10
246,1607
11
443,7703
12
562,204
2.4.3 Número de módulos por área de cobertura dos edifícios selecionados
Número Módulos = área do telhados/ área do módulo (Eq. 5)
3. RESULTADOS E DISCUSÕES
3.1 Sistema de irrigação
A intensidade pluviométrica crítica calculada foi de 122 mm/h com a equação 1,
porém essa intensidade excede a necessária pelo sistema. Foi utilizado 1/5 do valor previsto
para a irrigação. Assim, o valor estipulado para a irrigação por asperção foi de 24,4 mm/h.
Esse valor foi o suficiente para atender a necessidade hídrica das plantas e não ocorrer
danos aos módulos (OLIVEIRA, 2009).
O tempo de irrigação estipulado foi de 9 minutos, que foi o tempo necessário para
atender a necessidade de água do sistema, desde o acionamento da irrigação até o
escoamento pelas calhas (capacidade máxima de retenção de água pelo substrato).
Os tubos para irrigação de 20 mm foram utilizados com o comprimento de 10 metros
cada, e estão representados na Tabela a seguir, assim como o número de pivôs e o número
de Ts (responsáveis pelas ligações hidráulicas), por edifício:
Tabela 2 – Materiais utilizados para o sistema de irrigação.
Telhado
Área (m2)
N de Módulos
N de tubos
N de pivôs
N de Ts
1
527,5903
528
211,2
53
53
2
315,0579
315
126
32
32
3
153,9502
154
61,6
16
16
4
121,0535
121
48,4
12
12
5
155,7199
156
62,4
16
16
6
194,878
195
78
20
20
7
108,2557
108
43,2
11
11
8
627,5578
628
251,2
63
63
9
284,593
285
114
29
29
10
246,1607
246
98,4
25
25
11
443,7703
444
177,6
44
44
12
562,204
562
224,8
56
56
3.2 Dimensionamento das calhas
A vazão do projeto (L/mm) foi calculada a partir dos dados de intensidade
pluviométrica, da área de cada telhado conforme a equação 2. Na tabela 3 demonstra as
vazões com os respectivos telhados.
Tabela 3 – Vazões máximas dos telhados.
Telhado
Área (m2)
Q (L/min)
1
527,5903
214,554
2
315,0579
128,124
3
153,9502
62,606
4
121,0535
49,228
5
155,7199
63,326
6
194,878
79,25
7
108,2557
44,024
8
627,5578
255,2
9
284,593
115,734
10
246,1607
100,105
11
443,7703
177,508
12
562,204
224,882
Esse valor para o dimensionamento da calha corresponde à vazão máxima do
telhado se toda a água irrigada fosse escoada para as calhas. Caso que não ocorrer e com
os telhados verdes, porém, para segurança, as calhas devem ser calculadas a partir da
vazão máxima.
Para se determinar o diâmetro de cada calha, primeiramente foi analisada a
inclinação do telhado que é de 0,08 m, esse valor corresponde a 0,44% de inclinação para
cada telhado verde de cada edifício. Cruzando esse valor de inclinação com a vazão de
projeto de cada telhado e baseando - se na tabela de Capacidades de Calhas Horizontais
Semicirculares de PVC com n = 0,011, calculados a partir da fórmula de Manning-Strickler:
Tabela 4 – Diâmetros dos tubos de acordo com a declividade do telhado.
Diâmetro
(mm)
Interno
Vazões
(L/min)
Declividade
0,50%
1,00%
2,00%
100
130
183
256
125
236
333
466
150
384
541
757
200
829
1167
1634
Determinou - se que os valores de diâmetros das calhas horizontais semicirculares
serão de, 100 mm para os telhados 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 e 10, e de 125 mm para os telhados 1,
8, 11 e 12.
O comprimento dos telhados, correspondente ao comprimento das calhas de PVC,
para cada 3 lados dos telhados está representado na Tabela a seguir:
Tabela 5 – Comprimento das calhas de acordo com as áreas dos telhados e vazão.
Telhado
Área (m2)
Q
(L/min)
Comp. De Calhas (m)
1
527,5903
214,554
73
2
315,0579
128,124
58
3
153,9502
62,606
34
4
121,0535
49,228
37
5
155,7199
63,326
50
6
194,878
79,25
53
7
108,2557
44,024
45
8
627,5578
255,2
89
9
284,593
115,734
54
10
246,1607
100,105
60
11
443,7703
177,508
65
12
562,204
224,882
82
Os telhados que apresentam os valores com maior vazão de escoamento (1, 8, 11 e
12) são os que apresentam o maior diâmetro de calha e de maior comprimento.
3.3 Número de módulos por telhados
O número de módulos utilizados em cada telhado está representado na tabela a
seguir:
Tabela 6 – Número de módulos por telhado.
Número de
Telhado
Área (m2)
Módulos
1
527,5903
528
2
315,0579
315
3
153,9502
154
4
121,0535
121
5
155,7199
156
6
194,878
195
7
108,2557
108
8
627,5578
628
9
284,593
285
10
246,1607
246
11
443,7703
444
12
562,204
562
Os telhados de maior área (1, 2, 8, 11 e 12) são os que vão necessitar mais
módulos.
4. CONCLUSÃO
Os telhados verdes apresentam uma boa alternativa para a diminuição das
temperaturas altas nos centros urbanos, mais em foco, no centro da cidade de Santa Maria
– RS. Nesse trabalho realizamos o dimensionamento de um telhado verde, não
necessariamente sua efetividade. Apresenta um sistema de fácil aplicação e custo elevado,
devido ao sistema de irrigação implantado, telhados com grandes dimensões são que
utilizam os maiores volumes de materiais e consequentemente requerem maiores
orçamentos. Essa alternativa deveria ser mais explorada pelos governantes de grandes
centros populacionais, pois além de solucionar o problema do desconforto térmico ainda,
resolve o problema da falta de vegetação e melhora a qualidade de vida das pessoas.
REFERÊNCIAS
LOMBARDO, M. A. Ilha de calor nas metrópoles: O exemplo de São Paulo. São Paulo:
Editora Hucitec, 1985.
MOREIRA, J. C.; SENE, E. Geografia geral e do Brasil: Espaço geográfico e
globalização. São Paulo: Editora Scipione, cap. 3, p. 318 – 326, 2002.
OLIVEIRA, Erick Watson Netto. Telhados verdes para habitações de interesse social:
retenção das águas pluviais e conforto térmico. 2009. Dissertação (Mestrado), Faculdade de
Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009.