CENTRO UNIVERSITÁRIO CESMAC
CLARISSA VILELA BORGES JOANNA KARLA SÁ CALHEIROS
ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA REFORMA SUSTENTÁVEL DE UMA RESIDÊNCIA ATRAVÉS DOS
MÉTODOS PAYBACK E DIAGRAMA DE VENN
MACEIÓ-AL
2017/1
CLARISSA VILELA BORGES JOANNA KARLA SÁ CALHEIROS
ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA REFORMA SUSTENTÁVEL DE UMA RESIDÊNCIA ATRAVÉS DOS
MÉTODOS PAYBACK E DIAGRAMA DE VENN
Trabalho de conclusão de curso apresentado como requisito para conclusão do curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário Cesmac, sob a orientação da professora Dra. Allani Christine Monteiro Alves da Rocha e coorientação do Engenheiro Hugo Santana Campos.
MACEIÓ-AL 2017/1
CLARISSA VILELA BORGES JOANNA KARLA SÁ CALHEIROS
ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA REFORMA SUSTENTÁVEL DE UMA RESIDÊNCIA ATRAVÉS DOS
MÉTODOS PAYBACK E DIAGRAMA DE VENN
Trabalho de conclusão de curso apresentado como requisito para conclusão do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Cesmac, sob a orientação da professora Dra. Allani Christine Monteiro Alves da Rocha e coorientação do Engenheiro Hugo Santana Campos.
EM:22/05/2017
________________________________ Orientadora Allani Christine Monteiro Alves da Rocha
Doutora em Química e Biotecnologia pela Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
________________________________ Coorientador Hugo Santana Campos
Engenheiro Mecânico pela Universidade de Pernambuco (UPE)
BANCA EXAMINADORA
________________________________ Marianny Monteiro Pereira de Lira
________________________________ Renata Torres Sarmento de Castro Cavalcante
AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente a Deus, por nos dar essa oportunidade, por ser
nosso porto seguro, e por sempre nos acalmar, nos dando força, que foi muito
necessário para essa reta final do curso.
Agradecemos também aos nossos pais, que sem eles nada disso seria
possível, onde sempre foram os grandes incentivadores dos nossos estudos, aos
nossos familiares, principalmente nossos irmãos e nossos avós, por todo carinho e
incentivo.
À nossa orientadora, professora Dra. Allani Rocha, pela orientação, pelos
valiosos ensinamentos e pela confiança depositada. Ao nosso coorientador,
Engenheiro Hugo Santana, pela paciência, pelos valiosos ensinamentos, e pela
grande apoio durante o desenvolvimento da pesquisa.
Aos nossos namorados Moésio e Isaac, por partilharem das nossas
angustias, pelo estímulo e compreensão demonstrados.
Aos nossos amigos, pelo companheirismo, por sempre nos apoiar e por
sempre encorajar nos momentos falhos.
E por fim, e não menos importante, nossa dupla, pela grande paciência, por
sonhar um sonho juntas.
ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA REFORMA SUSTENTÁVEL DE UMA RESIDÊNCIA ATRAVÉS DOS MÉTODOS PAYBACK E DIAGRAMA DE
VENN STUDY OF THE ECONOMIC VIABILITY OF THE SUSTAINABLE REFORM OF A
RESIDENCE THROUGH THE PAYBACK AND VENN DIAGRAM METHODS
Clarissa Vilela Borges Graduanda do curso de Engenharia Civil
Joanna Karla de Sá Calheiros Graduanda do curso de Engenharia Civil
Orientadora Allani Christine Monteiro Alves da Rocha Pós-Doutora em Química e Biotecnologia pela Universidade Federal de Alagoas
Coorientador Hugo Santana Campos Engenheiro Mecânico pela Universidade de Pernambuco
RESUMO
O presente trabalho acadêmico tem a finalidade de analisar a viabilidade econômica da integração da geração de energia solar fotovoltaica, aquecimento solar e telhados com cobertura vegetal. A principal justificativa se baseia na melhoria da eficiência dos módulos fotovoltaicos (FV) e dos coletores solares quando aplicados sobre superfícies vegetais por conta do resfriamento da região, principalmente se aplicados em cidades situadas em baixas latitudes, como as da região litorânea do litoral do Nordeste brasileiro. A análise das tecnologias disponíveis no mercado brasileiro de ambos os sistemas e a elaboração de guias orientadores de planejamento e execução foram produtos do estudo da viabilidade técnica, assim como foram explicitados os benefícios da união dos sistemas nas edificações e nos centros urbanos, já o estudo da viabilidade econômica foi feito baseado no método payback, e analisado através do diagrama de venn.
Palavras Chave: Telhado Verde. Energia Fotovoltaica. Eficiência Energética.
Sustentabilidade.
ABSTRACT
The present academic work has the purpose of analyzing the economic viability of the integration of photovoltaic solar energy generation, solar heating and roofs with vegetation cover. The main justification is based on improving the efficiency of photovoltaic (PV) modules and solar collectors when applied to plant surfaces due to the cooling of the region, especially if applied in cities located at low latitudes, such as those in the coastal region of the northeast coast Brazilian. The analysis of the technologies available in the Brazilian market of both systems and the preparation of guidelines for planning and execution were products of the study of technical feasibility, as well as the benefits of joining the systems in buildings and urban centers were explained. Of economic viability was done based on the payback method, and analyzed through the venn diagram.
Keywords: Green Roofs. Solar Photovoltaic. Energy Efficiency. Sustainability.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Posição da Terra e dos Hemisférios Durante a Rotação em Torno do Sol
...................................................................................................................................19 Figura 2 - Mapa de Média Anual de Radiação Solar.................................................20
Figura 3 - Energia Solar para Aquecimento de Água e para Geração Energia
elétrica........................................................................................................................21
Figura 4 - Camadas que compõem o módulo fotovoltaico........................................23
Figura 5 - Instalação do Kit Solar..............................................................................24
Figura 6- Corte de um sistema de distribuição na residência ..................................26
Figura 7 - Telhado verde em morro carioca..............................................................27
Figura 8 - Corte esquemático de telhado verde extensivo........................................29
Figura 9 - Sistema de Captação................................................................................30
Figura 10- Diagrama de Venn...................................................................................34
Figura 11- Planta Baixa da Residência ....................................................................37
Figura 12- Diagrama de Venn...................................................................................46
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Prioridade para construção verde ou sustentável...................................16
Quadro 2 – Cronograma Físico Financeiro do Telhado Verde..................................39
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de consumo diário ..................................................................35
Tabela 2 - Substituição de água potável pela utilização das águas pluviais............35
Tabela 3 - Viabilidade Financeira do Sistema de Aquecimento Solar......................42
Tabela 4 - Viabilidade Financeira do Sistema Fotovoltaico.......................................44
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Payback do sistema de aquecimento solar.............................................42
Gráfico 2 - Payback do sistema Fotovoltaico............................................................44
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
CASAL – Companhia de Abastecimento e Saneamento de Alagoas
FV – Fotovoltaico
IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis
KWH - Quilowatt Hora
KWP - Quilowatt Pico
NBR - Norma Brasileira
PV - Photovoltaic
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 12 1.1 Objetivos ................................................................................................ 14
1.1.1 Objetivo Geral.......................................................................................... 14 1.1.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 14 2 SUSTENTABILIDADE NA CONSTRUÇÃO CIVIL .............................................. 15 2.1 Engenharia Civil na Sustentabilidade .................................................. 15
2.1.1 Exemplos de Construção Sustentáveis ................................................... 17 2.2 Eficiência Solar ...................................................................................... 18
2.2.1 Radiação Solar ........................................................................................ 19 2.2.2 Painéis Solares........................................................................................ 21
2.2.3 Estrutura da Composição do Painel Fotovoltaico .................................... 22 2.2.4 Instalação Dos Aquecedores e dos Painéis Fotovoltaicos ...................... 23 2.3 Uso Alternativo de Água (Sistema Integrado)..................................... 24 2.4 Telhados Verdes .................................................................................... 26
2.4.1 Instalação dos Telhados Verdes ............................................................. 29
2.4.2 Vida Útil da Cobertura ............................................................................. 31 2.4.3 Manutenção ............................................................................................. 31 3 METODOLOGIA .................................................................................................. 33 3.1 Localidade .............................................................................................. 33
3.1.1 Clima Maceió ........................................................................................... 33 3.2 Métodos Utilizados ................................................................................ 34
3.2.1 Payback e Diagrama de Venn ................................................................. 34 3.2.2 Sistema Integrado ................................................................................... 35 3.3 Projeto Arquitetônico ............................................................................ 36 3.4 Orçamento de Implante ......................................................................... 38 3.5 Análise de Dados ................................................................................... 38
4 RESULTADOS E DISCURSÕES ........................................................................ 39 4.1 Orçamento Telhado Verde e Captação de Águas Pluviais ................ 39
4.2 Orçamento de Energias Renováveis ................................................... 40 4.3 Resultados e Discursões Finais ........................................................... 46 5 CONCLUSÃO ...................................................................................................... 48
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 49 ANEXO A – Orçamento Telhado Verde.................................................................. 53
ANEXO B – Orçamento do Sistema Aquecimento Solar e Sistema Fotovoltaico..............................................................................................................59
ANEXO C – Estrutura Tarifária da CASAL ............................................................. 61 APÊNDICE A – Projeto da Reforma Sustentável .................................................. 63 APÊNDICE B – Perspectiva da Reforma da Residência ...................................... 65
12
1 INTRODUÇÃO
Com desenvolvimento econômico, o aumento da população e, principalmente,
o aumento das grandes metrópoles, a aceleração na degradação dos recursos
naturais que ocasionam as grandes mudanças climáticas, foram se tornando cada
vez mais frequentes no dia a dia da população de um mundo globalizado.
A sustentabilidade tem sido um tema bastante debatido, devido aos grandes
impactos ambientais. O mundo hoje está passando por inúmeros problemas
ambientais, como, aceleração do aquecimento global, mudanças climáticas, falta de
água potável e a falta de recursos naturais. A escassez de recursos naturais é uma
preocupação que está se disseminando e fazendo com que a sociedade se torne
mais consciente que é necessário a preservação desses recursos. Logo é possível
saber que toda a contribuição, seja ela grande ou pequena, pode fazer uma enorme
diferença e consequentemente melhorar as condições de vida da população e frear
os efeitos da globalização.
Construção Sustentável é um sistema construtivo que promove alterações
conscientes no entorno, de forma a atender as necessidades de edificação e uso do
homem moderno, preservando o meio ambiente e os recursos naturais, garantindo
qualidade de vida para as gerações atuais e futuras (SIMAS, s.d).
Assim como na Engenharia, a sustentabilidade é altamente integradora,
permite conciliar diversos tipos de abordagens que visam principalmente respeito ao
meio ambiente, promovendo sempre uma eficiência dos materiais, à viabilidade
econômica, produzindo bens atraentes, com mais qualidade, duradouros do ponto
de vista do investimento. É uma preocupação cada vez maior no ramo da
construção civil, tanto pelo lado empreendedor, pois já é notório que empresas que
empregam sistemas de sustentabilidade, são bem vistas e também a certeza de que
uma vez que diminuindo os impactos ambientais das construções, futuramente
garantirá um equilíbrio ecológico nas cidades.
As casas sustentáveis são de extrema importância para a preservação do
meio ambiente e uso racional e consciente dos recursos naturais. Além de
apresentar benefícios para o meio ambiente, também trazem vantagens para os
moradores como, por exemplo, redução de custos com energia elétrica e água, além
de um ambiente residencial agradável. (VENANCIO, s. d)
13
Além das leis que regem uma cidade também deve existir preocupação nos
dias atuais com relação à sua sustentabilidade, constituindo uma alternativa
encontrada para combater os problemas urbanos, fomentando a criação de um
planejamento urbanístico mais saudável e integrado com o meio natural, pelo qual
pode-se obter a conservação de todos os ecossistemas, garantindo assim a
proteção ambiental e a adequação dos espaços abertos para o crescimento da
cidade (PIPPI, AFONSO, SANTIAGO,2003).
As construções sustentáveis são sistemas que promovem intervenções no
meio ambiente, adaptando, as necessidades de uso, e o consumo humano, com a
finalidade de não esgotar os recursos naturais. Faz o uso de soluções tecnológicas
para promover uso e a economia de recursos finitos, a redução da poluição e não
deixando de lado conforto dos usuários (SIMAS, s.d).
A construção civil tem uma grande participação na sustentabilidade. Uma
obra sustentável leva em conta o processo na qual o projeto é concebido, quem vai
usar os ambientes, quanto tempo terá sua vida útil e se, depois desse tempo todo,
ela poderá ter utilidade para outros propósitos ou não. A auto-suficiência da
edificação deve ser levada em consideração. Alguma parcela da energia, por
exemplo, pode ser produzida no própria edificação, a água pode ser reaproveitada,
fazendo com que no médio prazo se obtenha uma grande economia de energia e
água (FERNANDES, 2009).
Assim, pode-se esclarecer a todos com este projeto que certamente farão a
diferença ao longo da vida de cada cidadão, que visa desde a valorização
imobiliária, a sua baixa manutenção, onde vai ocasionar um melhor retorno do
investimento, integração com o meio ambiente e qualidade de vida aos três
princípios da sustentabilidade: ambiental, social e econômico. Portanto é de grande
importância que profissionais da área da construção civil, não só conheçam os
problemas causados, mas também conheçam e apliquem as soluções existentes. O
trabalho também propõe a conscientização do setor da construção para redução e
reciclagem dos resíduos gerados na obra.
14
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo Geral
Analisar a viabilidade econômica e sustentável da reforma de uma casa em
Maceió, utilizando princípios sustentáveis.
1.1.2 Objetivos Específicos
a) Realizar um projeto de reforma;
b) Levantar orçamentos do projeto referido;
c) Verificar a viabilidade da reforma através dos métodos de Payback e Diagrama
de Venn.
15
2 SUSTENTABILIDADE NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Com desenvolvimento econômico, o aumento da população e, principalmente,
o crescimento das grandes metrópoles, a aceleração na degradação dos recursos
naturais que ocasionam as grandes mudanças climáticas, se tornaram mais
frequentes no dia a dia da população de um mundo globalizado.
O foco do trabalho envolve uma residência região Nordeste do Brasil, na
cidade de Maceió. O clima predominante na região nordeste é o litorâneo úmido,
sofrendo a influência do Oceano Atlântico, com características climáticas que
incluem temperaturas máximas com média de 32ºC e mínimas com média de 23ºC,
altos níveis de radiação solar com ventos provindos do leste. (INMET, 2016).
2.1 Engenharia Civil na Sustentabilidade
O grande aumento da população e os avanços tecnológicos transformaram o
mundo, gerando impactos ambientais prejudiciais ao meio ambiente. A reflexão para
um mundo melhor as futuras gerações se tornou uma necessidade e fez emergir o
conceito de sustentabilidade, que vem sendo, cada vez mais, empregado para
amenizar problemas econômicos, políticos, sociais, culturais e os processos
ambientais (DADALL, 2014)
A Sustentabilidade é uma condição de um sistema que permite a sua
permanência, em certo nível, por um determinado prazo. Este conceito torna um
princípio o qual o uso dos recursos naturais para a satisfação
de necessidades humanas não pode comprometer a satisfação das necessidades
das gerações futuras, como mostra o quadro 1.
O sustentabilidade foi conceituada no ano de 1987, quando a ONU
(Organização das Nações Unidas) elaborou uma pesquisa junto à Comissão Mundial
sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, com o objetivo de entender os impactos
ambientais das atividades humanas na Terra (SEBRAE, 2012).
Dessa forma, Silva apud Boff (2012, p. 110) conceitua o desenvolvimento
sustentável como:
Um processo de transformação que ocorre de forma harmoniosa nas
dimensões espacial, social, ambiental, cultural e econômica a partir
do individual para global; estas dimensões são inter-relacionadas por
16
meio de instituições que estabelecem as regras de interações e que
também influenciam no comportamento da sociedade local.
A economia com o uso racional e cuidadosamente estudada poupa recursos
na geração, transmissão e distribuição onde se reflete, em um consumo menor de
gastos e consequentemente uma economia para os moradores (SHIMIDT, 2009).
Na parte da construção civil vem oferecendo soluções econômicas e práticas.
Ela vem se aproveitando de recursos naturais (como iluminação e ventilação),
racionalizando o uso de energia e utilizando sistemas para reduzir o consumo de
água (MATOS, 2008).
Quadro 1 - Prioridade para construção verde ou sustentável.
Fonte: Adam (2006) apud Sala (2006).
PRIORIDADES PARA A CONSTRUÇÃO VERDE OU SUSTENTÁVEL
Poupar energia por meio de isolamento térmico, janelas de alto desempenho, iluminação natural, recursos renováveis de geração de energia e equipamentos de baixo consumo.
Reciclar construções já existentes aproveitando a sua infraestrutura, em vez de ocupar novos
espaços.
Pensar em termos de comunidade. Considerar o transporte público, facilitar o trânsito de
pedestres e de bicicletas.
Diminuir o consumo de material. Otimizar o projeto para aproveitar espaços reduzidos e utilizar
materiais com mais eficiência. Diminuir o desperdício também reduz o custo.
Preservar ou restaurar o ecossistema e a biodiversidade. Nas áreas ecologicamente
danificadas, procurar reintroduzir as espécies nativas. Proteger as árvores e a camada
superior do solo durante a obra.
Escolher materiais de baixo impacto. Alguns materiais, como os que destroem a camada de
ozônio, continuam poluindo durante o seu uso, enquanto outros têm um forte impacto
ambiental na hora do descarte.
Projetar com durabilidade e adaptabilidade. Quanto mais tempo uma construção dura, maior o
período durante o qual seu impacto ambiental pode ser amortizado. Projetar uma edificação
adaptável, principalmente se ela tiver propósitos comerciais.
Poupar água. Instalar tubulações e equipamentos de baixo consumo. Coletar e utilizar a água
da chuva. Separar a água de pias e chuveiros e reutilizar na irrigação de jardins.
Criar um ambiente interno seguro e confortável, garantindo a saúde dos seus ocupantes.
Permitir que a luz do dia penetre no maior número possível de ambientes, providenciar
ventilação contínua.
Minimizar o desperdício da construção e demolição. A separação e a reciclagem compensam
economicamente
Minimizar o impacto ambiental do seu negócio. Utilizar papel reciclável, usar o projeto para
educar clientes, colegas, prestadores de serviço e o público em geral sobre o impacto
ambiental das edificações e como diminuí-lo.
17
Todos os conceitos são importantes, e de certa forma se complementam,
permitem uma compreensão do que vem a ser a sustentabilidade através de uma
aproximação ao tema da Construção Civil.
2.1.1 Exemplos de Construção Sustentáveis
Atualmente a construção utilizando princípios sustentáveis, um país que
apresenta grande quantidade dessas casas é a Alemanha. O governo Alemão
investe na construção dessas edificação, onde apresentam projetos de casas, que a
energia produzida é 100% solar.
No Brasil, essa pratica não é tão comum, porém o governo vem incentivando
cada vez mais, como por exemplo, no programa “minha casa minha vida”, onde as
residência já apresentam coletores solar.
A obras sustentáveis na cidades brasileiras enfrentam várias questões
desafiadoras, como a concentração de renda e a enorme desigualdade econômica e
social, o saneamento ambiental, o déficit habitacional e a situação de risco de
grandes assentamento (SANTOS, 2007).
A sustentabilidade de uma obra é avaliada pela sua capacidade de responder
aos desafios ambientais de sua sociedade, sendo ela mesma um modelo de
solução. Um bom modelo de Casa Sustentável deve usar:
a) recursos naturais para promover conforto e integração na habitação;
b) resolver os problemas e necessidades gerados pela sua implantação
(consumo de água e energia);
c) prover saúde e bem-estar aos seus ocupantes e moradores e preservar ou
melhorar o meio ambiente.
A construção da casa sustentável pode ter um custo maior, mas o retorno
financeiro virá com o tempo. O material utilizado na melhoria da edificação tem um
custo maior em relação ao utilizados em construções comuns, mas a economia com
os custos de funcionamento e manutenção da residência, garante um custo
benefício maior, diminuindo consequentemente os danos ao meio ambiente. Gasta-
se aproximadamente 30% a mais do que em uma obra comum, mas o seu retorno
chega a uma economia de aproximadamente 30% do consumo diário (LOPEZ,
CALIFICE, MAESTRI, 2012).
18
Com o uso de materiais e buscando sempre soluções tecnológicas para gerar
conforto e economia dos recursos finitos como água e energia elétrica. Esse tipo de
interação, com o bom aproveitamento das construções e uso de materiais de baixo
impacto ambiental gera o que se pode chamar de uma construção sustentável.
2.2 Eficiência Solar
O Sol é a fonte de energia e responsável pela origem da maioria das fontes
de energia renováveis, e as que mesmo não se utilizam diretamente da radiação
solar, tem sua origem neste. O aproveitamento da energia solar é inesgotável
(BIGGI, 2013).
Se tornou necessário gerar energia com o mínimo possível de impacto
ambiental, utilizando um processo mais sustentável. Uma das alternativas é a
geração de energia elétrica a partir da radiação solar (MATAVELLI, 2013).
A energia solar é uma excelente opção na busca por alternativas que não
agridam o meio ambiente, pois é uma fonte não poluente e inesgotável. No Brasil
essa forma de energia está aumentando de forma muito significante.
Para saber se a energia solar é um investimento economicamente viável, é
necessário recorrer ao uso de modelos de análise que avaliem tanto os custos do
investimento quanto os benefícios decorrentes do mesmo (BIGGI, 2013). Dentre os
métodos econômicos disponíveis, podem-se citar os mais comuns, que são: o da
taxa de retorno, o da relação custo/benefício, o do tempo de retorno e o do custo da
vida útil.
A energia solar pode fornecer basicamente três tipos de processos: térmicos,
elétricos e químicos. O primeiro deles possui processos em diferentes temperaturas,
alguns exemplos são: aquecimento de ambientes e de água (utilizando coletores
planos), evaporação, destilação, fornos solares e fornos solares parabólicos. Já o
segundo, é a transformação direta em energia elétrica como no processos
fotovoltaicos. Por fim, os processos químicos consistem na utilização da energia
solar para realizar processos químicos, como exemplos desse tipo são a fotólise
(quebra pela ação da luz solar) e a fotossíntese (MATAVELLI, 2013).
A energia elétrica é obtida da conversão direta da luz por meio do efeito
fotovoltaico. Esse efeito, é o aparecimento de uma diferença de potencial nos
extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da
19
luz O primeiro aparato fotovoltaico foi montado em 1876 e apenas em 1956, iniciou-
se a produção industrial (MATAVELLI, 2013).
2.2.1 Radiação Solar
Anualmente, a energia solar incidente sobre a superfície do planeta terra
chega a 1,5x1018 kWh/ano. Esse valor representa aproximadamente 1% de todo o
consumo energético do planeta ao longo do ano. Este fato ilustra a dimensão do sol
como fonte energética, mostrando a importância dessa fonte para geração de
energia elétrica e térmica (MIRANDA, 2014).
Em seu movimento de translação, o planeta terra descreve em relação à linha
do equador, uma trajetória elíptica inclinada em 23,5°. Essa inclinação provoca
variações na posição do sol no horizonte no mesmo horário ao longo do ano, e que
por consequência origina as diferentes estações (MIRANDA, 2014).
No Brasil, o sol nasce no Leste e se põe no Oeste, no Verão os raios solares
vão incidir diretamente sob o telhado da residência, já no inverno, eles vão incidir de
forma inclinada.
Figura 1: Posição da Terra e dos Hemisférios Durante a Rotação em Torno do Sol.
Fonte: Portal Solar, 2015.
Como pode ser observado na figura 2, o valor máximo de irradiação global -
6,5kWh/m².dia - ocorre no norte do estado da Bahia. Essa área apresenta um clima
semiárido com baixa precipitação ao longo do ano e a baixa média anual de
cobertura de nuvens. A menor radiação solar global – 4,25kWh/m².dia – ocorre em
20
Santa Catarina, caracterizado pela ocorrência de precipitação bem distribuída ao
longo do ano (MIRANDA, 2014).
No Brasil, a radiação média anual varia entre 1.200 e 2.400kWh/m².ano,
valores que são significativamente superior à maioria dos países europeus, que
giram em torno de 900 e 1.250kWh/m².ano (MIRANDA, 2014).
Figura 2: Mapa de Média Anual de Radiação Solar.
Fonte: América do Sol, 2014
21
2.2.2 Painéis Solares
A Energia Solar poderá ser aproveitada de três formas, porém as mais
utilizadas são como fonte de calor para o aquecimento de água para banho, e a
outra, para geração de energia elétrica, por meio de um efeito fotoelétrico,
demonstradas na figura 3. São elas:
a) Coletores solares térmicos: São responsáveis por transformar em calor a
energia captada do sol, captam a energia do Sol e a transformam em calor,
poupando até 70% da energia necessária para o aquecimento de água (ECYCLE,
2013).
b) Painéis solares foto voltaicos: Por meio do efeito fotovoltaico a energia do Sol
é convertida em energia elétrica. Podem ser utilizados inclusive em locais isolados,
com ou sem rede de eletricidade ou como sistemas ligados à rede. Deve-se
observar quais aparelhos eletrodomésticos serão utilizados para melhor escolha dos
painéis solares fotovoltaicos (ECYCLE, 2013).
Figura 3: Energia Solar para Aquecimento de Água e para Geração Energia
elétrica.
Fonte: Ame Agência de Arquitetura, 2014.
Um sistema fotovoltaico, conectado à rede é um gerador de eletricidade que
tem como seu combustível a energia solar. O painel fotovoltaico gera eletricidade em
corrente contínua, e o inversor de frequência converte em corrente alternada e
'injeta' na rede elétrica. Antes de 'injetar' a energia, o inversor 'lê' os valores de
voltagem e frequência da rede, para que não ocorra nenhuma 'modificação' na
energia. Toda energia gerada é aproveitada pelo consumidor, e quando o sistema
22
fotovoltaico está gerando mais potência, a energia excedente sai pela rede. (BIGGI,
2013).
Dentro do sistema fotovoltaico, existem dois sistemas, o sistema fotovoltaico
conectado à rede e o sistema fotovoltaico isolado da rede. O sistema isolado da rede
requer cálculos mais específicos sobre a quantidade de energia que é consumida na
residência e sobre a quantidade de energia necessária para que a edificação não
fique sem energia, uma vez que não está conectada à rede (GUIA, 2015).
Já o sistema conectado à rede de distribuição quando não gera energia por
meio do sistema fotovoltaico, e quando produz energia excedente, esta parcela é
devolvida à rede de distribuição, gerando um grande estimulo. (GUIA, 2015).
As conhecidas placas solares, são mais utilizadas no Brasil, e exigidas em
programas de habitação do Governo Federal.
Quanto as vantagens a energia apresenta diversas, é uma energia limpa,
requer uma mínima manutenção, não gera poluição, maior economia na conta de
energia elétrica, e mesmo em dia nublados ela gera energia.
2.2.3 Estrutura da Composição do Painel Fotovoltaico
O módulo fotovoltaico não é composto somente pelas células, tendo a sua
composição feita de diversas camadas dispostas conforme a figura 4. Essas
camadas são vidros de alta resistência, para proteger o modulo de impactos, uma
cobertura anti reflexo, que maximiza a captação da luz do sol, uma malha de contato
bem fina, responsável por fazer o contato elétrico, duas camadas de silício que
formam a junção p-n, e uma armação de metal, que é responsável pela sustentação
do aparelho (RIBEIRO, 2012).
23
Figura 4: Camadas que compõem o módulo fotovoltaico. Fonte: Portal Solar, s.d.
2.2.4 Instalação Dos Aquecedores e dos Painéis Fotovoltaicos
Depois de dimensionado todo os sistemas de acordo com a empresa
especializada, é separado o Kit de Energia solar (figura 5), que é composto por
Placa Fotovoltaicas, Coletores Solares, Boiler, Inversor Solar, Estrutura de Fixação
das placas solares, cabeamentos e conectores específicos, e também outros
materiais elétricos como disjuntores.
Vale também lembrar, que a inclinação dos painéis se dá de acordo com a
latitude do local, por exemplo, Maceió tem latitude de -9.66625, então a inclinação
no painel vai ser de 9° graus.
Para a instalação é necessário preparar o local de instalação das placas
solares, onde a equipe de instalação, sobe no telhado da residência e desenha onde
será alocado cada painel solar.
Instalar os “suportes” dos painéis solares, nos telhados cerâmicos, as telhas
são removidas nos lugares certos, onde os “suportes” são aparafusados nestes
pontos provendo a base da fixação do sistema. Já nas telhas de metais, a instalação
é mais simples e o suporte é aparafusado através da própria telha metálica
provendo segurança e também proteção contra infiltrações.
É feita a instalação dos “trilhos” onde os painéis solares serão fixados (as
estruturas de fixação são todas pré-fabricadas, normalmente em alumínio. Os trilhos
são feitos para encaixar perfeitamente nos suportes e prover um local perfeito para
prender os painéis solares.
Instalar as placas solares sobre os trilhos e conectar os cabos
24
Conectar os painéis solares no inversor solar e instalar o inversor na rede
elétrica da casa (parte final da instalação, onde quem trabalha é somente o
eletricista). Já os coletores solares, são instalados depois conectados ao cabos
solares e em seguida distribuídos pela casa nas tubulações de água.
Figura 5: Instalação do Kit Solar Fonte: Portal Solar, 2015.
A instalação é rápida e limpa, pode ser feita tranquilamente com pessoas
morando na casa. A manutenção é de baixo custo, porém indicado a limpeza das
placas uma vez a cada ano, esguichando um pouco de água ou passando um pano.
2.3 Uso Alternativo de Água (Sistema Integrado)
A água é um dos recursos naturais mais abundantes no planeta, com um
volume estimado em 1.386 milhões km³. Esse gigantesco volume está distribuído da
seguinte forma:97,5% de toda água na Terra estão nos mares e oceanos, 1,7% nas
geleiras e calotas polares,0,7% está nos aquíferos subterrâneos, menos que 0,01%
formam os rios, lagos e reservatórios e, ainda, uma porcentagem ínfima da água
está distribuída em forma de vapor na atmosfera. (FERNANDES, 2009).
Infelizmente, essa abundância de água no Planeta não pode ser utilizada para
consumo humano. Apenas 0,006% da água doce do mundo, cerca de 21.200 km3,
são de fácil acesso. Ainda, deve-se lembrar que esses valores apresentados em
porcentagens demonstram apenas uma distribuição estatística, uma vez que a água
está sempre em transformações e movimento (FERNANDES, 2009).
O Brasil é o país que apresenta maior disponibilidade de água, representando
12% dos recursos hídricos mundiais, sendo a vazão média anual dos rios em
25
território nacional estimada em 180m³/s. Se for considerar os países vizinhos, que
ingressam no Brasil transportados pelos rios como Amazonas, Paraguai e Uruguai a
média de vazão totaliza 18% (FERNANDES, 2009).
Segundo o IBAMA, no Brasil as regiões norte e centro-oeste possuem grande
abundância de água, com 89% da potencialidade das águas superficiais do país,
mas nestas regiões vivem apenas 14,5% dos brasileiros, que possuem uma
demanda hídrica de9,2% do total nacional. Enquanto isso, os restantes 11% do
potencial hídrico estão espalhados nas regiões nordeste, sul e sudeste, onde estão
localizados 85,5% da população e 90,8% (má distribuição) da demanda de água do
país (HAFNER, 2007).
A água constitui mais da metade do peso do corpo humano, porem o homem
também utiliza ela diversas atividades, e atendendo a inúmeras necessidades. A
água é um recurso essencial em todos os setores da sociedade, na vida doméstica.
Para ser utilizada no meio antrópico precisa ter uma certa qualidade a qual é
determinada por parâmetros químicos, físicos, e biológicos. Além de garantir a
qualidade correta, esses parâmetros também servem para evitar que águas de
melhor qualidade sejam utilizadas em usos menos nobres (FERNANDES, 2009).
O aproveitamento da água de chuva para abastecer algumas áreas de uma
residência gera economia e consequentemente contribui para a preservação do
recurso que já está tão escasso em boa parte do mundo, é uma ação de já adotada
por boa parte das construtoras e por cidadãos comuns na Europa, mas que,
infelizmente, ainda é rara no Brasil (FERNANDES, 2009).
A água captada e levada aos reservatórios, depois de passar por um
tratamento primário, pode ser utilizada para irrigação de jardins, descargas de
banheiros e lavações de piso, demonstrado na figura 6.
26
Figura 6:Corte de um sistema de distribuição na residência.
Fonte: Ideal Verde, 2013.
2.4 Telhados Verdes
Telhados verdes são soluções que consistem na aplicação de uma camada
vegetal sobre uma base impermeável, podendo ser uma laje impermeabilizada ou
mesmo um telhado convencional. Geralmente são instalados no telhados/coberturas
(figura 7) de fabricas, residências, escritórios e outras edificações.
O telhado verde proporciona também um ambiente muito mais fresco do que
outros telhados, mantendo o edifício protegido de temperaturas extremas,
especialmente no verão, reduzindo a temperatura em até 3°C, minimizando assim,
os gastos energéticos com o aquecimento ou com a refrigeração,
consequentemente economizando energia. Em ambientes extremamente artificiais
como o urbano, promovem o reequilíbrio ambiental, trazendo os benefícios da
vegetação para a saúde pública e a biodiversidade, quando utilizados plantas
nativas do local. Às vezes, telhados verdes contam com painéis solares que
reduzem ainda mais o consumo de energia elétrica (NASCIMENTO, 2010).
27
Ao instalar uma cobertura verde é importante fornecer às espécies vegetais
um ambiente de avanço tão próximo quanto possível do ambiente natural, onde o
fator mais importante é compensar a ausência de subsolo.
Figura 7: Telhado verde em morro carioca.
Fonte: http://ecotelhado.blog.br/ (2011).
Como um ponto negativo, os custos de implantação dos telhados verdes
inicialmente são mais caros se forem comparados às cobertas tradicionais, porém,
vem o custo benefício, pois os ganhos se mostram na manutenção e vida útil da
edificação. As vantagens proporcionadas pela presença de uma cobertura vegetal
são elencadas abaixo (FERNANDES, 2009):
a) Diminui a temperatura da edificação, consequentemente diminui o consumo
gerado pela necessidade de refrigeração ou aquecimento artificiais (que em
uma edificação, representa um dos maiores consumidores de energia) no
pavimento localizado abaixo da superfície coberta pelo telhado verde;
b) Diminuição do volume de água pluvial redirecionado para o sistema coletor
público, contribuindo para a redução dos alagamentos das cidades;
c) Diminuição das ilhas de calor¹ urbanas;
d) Aumento da durabilidade da impermeabilização das lajes pré-existentes.
28
Percebe-se, que a implantação de telhados verdes, principalmente em
centros urbanos, demonstra-se uma solução de desenvolvimento sustentável eficaz.
¹ Nome que se dá a um fenômeno climático que ocorre principalmente nas cidades com elevado grau
de urbanização. Nestas cidades, a temperatura média costuma ser mais elevada do que nas regiões
rurais próximas.
29
2.4.1 Instalação dos Telhados Verdes
Os telhados verdes (figura 8) exigem a instalação do sistema em uma
cobertura impermeabilizada, e também a estrutura da edificação onde será instalado
deve suportar o sistema dimensionado para ela. Normalmente, o ângulo de
inclinação da cobertura é baixo ou nulo - esse fator determina a forma de drenagem
ou a necessidade de barreiras para conter o fluxo de água. Após o preparo da
cobertura e a instalação das camadas do sistema, deve-se aplicar a terra e plantar
as espécies vegetais adequadas (TOMAZ, 2011).
Passo a passo para a instalação do telhado verde:
a. Uma laje de concreto com uma inclinação de mais ou menos 1,0% para escoar
bem a água da chuva por um ralo;
b. Para a impermeabilização foi aplicada nessa laje uma manta asfáltica que vira e
sobe nas bordas até 40 cm de altura. Depois, o local foi coberto com concreto;
c. Espalha (com um rodo) a argila expandida sobre a laje, criando uma camada
uniforme de mais ou menos 7 cm de espessura;
d. Estica uma manta de Bidim, sobrepondo uns 10cm um sobre o outro;
e. Em cima da manta de Bidim, é espalhada uma camada de substrato de mais ou
menos 7cm;
f. Sobre o substrato foram dispostas placas de grama esmeralda, de forma que
não encostem nas paredes, preenchendo esse espaço com argila expandida
para facilitar o escoamento e evitar a infiltração;
g. Durante as primeiras semanas a grama deve receber bastante água para a sua
melhor adaptação.
Figura 8: Corte esquemático de telhado verde extensivo. Fonte: http://www.ecoeficientes.com.br/o-que-e-e-como-fazer-um-telhado-verde/, 2016.
30
Na parte de vegetação são indicadas plantas locais, mais resistentes onde
exijam ser pouco regadas e poda, a manutenção pode ser realizada uma ou duas
vezes no ano, dependendo do tipo de vegetação.
Figura 9: Sistema de Captação.
Fonte: http://www.acquastier.com.br/captador-de-agua-da-chuva, 2016.
Os principais materiais utilizados foram calhas de PVC, os tubos também de
PVC, que servem para distribuição da água, uma caixa d’agua, menor para reservar
a água da chuva, um filtro, um reservatório inferior com capacidade maior que a
caixa d’agua superior, e uma bomba de 220 volts (de acordo com a voltagem da
cidade).
31
2.4.2 Vida Útil da Cobertura
A cobertura é o principal elemento de exposição ao processo de trocas
térmicas entre o interior e o exterior da construção. São submetidos aos efeitos do
clima, que com a radiação solar, as perdas de calor à noite e as chuvas sofrem mais
do que qualquer outra parte da edificação. Materiais usados na construção civil
armazenam radiação solar e reemitem essa radiação na forma de calor, tornando as
cidades até 17º C mais quentes (SILVA, 2011).
O acúmulo desse calor durante o dia devido às propriedades de absorção dos
materiais utilizados na construção comprometem a durabilidade e desgaste dos
mesmos reduzindo consequentemente a vida útil da edificação. A exposição ao sol
pode acelerar o envelhecimento de materiais betuminosos e a radiação solar muda a
composição química e consequente degradação das propriedades mecânicas
desses materiais. Com a aplicação de telhado verde sobre o telhado convencional, a
vida útil da cobertura é melhorada. “Os telhados verdes reduzem também os efeitos
danosos dos raios ultravioletas, extremos de temperatura e os efeitos do vento, uma
vez que nesses telhados a temperatura não passa de 25º C contra 60º C dos
telhados convencionais” e...“ tem um ciclo de vida de 2 a 3 vezes mais longo do que
as telhas utilizadas em telhados convencionais”(SILVA, 2011).
2.4.3 Manutenção
Mais difícil do que fazer um jardim, é conseguir mantê-lo. Dessa forma, o
jardim deverá ser planejado detalhando quais os tipos de planta que deverão ser
cultivados, a melhor forma de impermeabilização a ser aplicada e a devida vazão
para escoamento das águas da rega e chuva.
Os principais cuidados de manutenção são as regas e podas, que devem ser
mais frequentes de acordo com o tipo de jardim escolhido (DINIZ, 2013).
Cuidados devem ser tomados desde a escolha das plantas até às doenças
que podem contaminar o jardim (DINIZ, 2013).
O mesmo cuidado deve-se tomar com a poda. Escolher plantas com
crescimento semelhante diminui a manutenção do jardim. O controle de ervas
daninha é outra preocupação relevante. Embora cresçam espontaneamente sendo
levadas pelo vento ou por pássaros, elas tiram os nutrientes do solo e prejudicam a
32
luz do sol no jardim. Por isso, a melhor opção ainda é arrancá-las e de preferência
manualmente (DINIZ, 2013).
Insetos e pragas são comuns em jardins, mas a presença deles não significa
que devam ser mortos, em sua maioria, trazem benefícios às plantas (DINIZ, 2013).
Após o estudo na revisão bibliográfica, dá-se início a metodologia do trabalho,
de acordo com as NBR 15527/17 e NBR 12269/91, NBR 5626/98, levantamento dos
resultados obtidos com a pesquisa de campo e realizado um estudo sobre o real
benefício da reforma sustentável de uma residência.
33
3 METODOLOGIA
A metodologia empregada visando alcançar os objetivos do trabalho foi
estruturada da seguinte forma: o tema foi pesquisado através de pesquisas na
internet, trabalhos de conclusão de curso, artigos publicados e livros.
Esse estudo é dividido em três etapas citadas na breve descrição a seguir:
A primeira etapa será foi feito um projeto de reforma sustentável de uma
residência em Maceió. A segunda etapa foi levantado os orçamento, onde obteve-se
muita dificuldade, pois em Maceió, não existe empresa especializada em telhados
verdes, sistema Fotovoltaico e coletores solar, então foi constatado um Arquiteto
especializado para o levantamento do telhado verde e o sistema Fotovoltaico e
Coletor Solar, foi de uma empresa especializada em Recife. Por fim, na terceira
etapa foi feito uma a avaliação de viabilidade, através do diagrama de Venn (figura
10), e através do método de Payback, para verificar se é viável ou não a reforma da
residência.
3.1 Localidade
A residência para o estudo desse projeto é uma casa padrão para uma família
de quatro pessoas, e está localizada em Ipioca, Maceió, Alagoas. Na Rua José
Rodrigues Calazans, Loteamento Park Rio Sauaçuhy, Quadra O, Lote 11.
Apresentando uma área de terreno de 995,61 m² e área de construção de 145,04m².
Foi escolhida essa residência, pois ela tem uma área de construção não muito
grande, onde reside quatro pessoas atualmente. Ela está localizada em uma região
litorânea, próximo a uma praia, em uma ótima posição geográfica para instalação
dos sistema apresentados.
3.1.1 Clima Maceió
O clima em Maceió é tropical. Em Maceió na maioria dos meses do ano existe
uma pluviosidade significativa. Só existe uma curta época seca e não é muito eficaz.
Em Maceió a temperatura média é 24.7 °C. Tem uma pluviosidade média anual de
1726 mm (CLIMATE, 2016).
34
Novembro é o mês mais seco com 39 mm. Com uma média de 286 mm o
mês de Maio é o mês de maior precipitação. Janeiro é o mês mais quente do ano
com uma temperatura média de 25.9 °C. Com uma temperatura média de 23.1 °C,
Julho é o mês com a mais baixa temperatura ao longo do ano (CLIMATE, 2016).
3.2 Métodos Utilizados
3.2.1 Payback e Diagrama de Venn
O sistema de Payback, trata-se de uma estratégia adotada por empresas pra
calcular o tempo de retorno do investimento de um projeto.
Já o diagrama de Venn (figura 10), são círculos matemáticos, eles possuem
um papel fundamental na organização de dados obtidos em pesquisas,
principalmente nas situações em que o entrevistado opta por duas ou mais opções.
Figura 10: Diagrama de Venn. Fonte: Eco D, 2008.
35
3.2.2 Sistema Integrado
Na NBR 5626/98, consta a tabela 1, onde foi feita uma média do consumo
diário da agua e será utilizado para o cálculo do consumo de mensal dessa
residência.
TIPO DE RESIDENCIA UNIDADE CONSUMO l/dia
Residência de Luxo Per Capita 200
Residência médio valor Per Capita 15
Residência Popular Per Capita 120 a 150
Garagem P/vaga 50
Jardim P/m² 1,5
Tabela 1: Estimativa de consumo diário Fonte: NBR 5626/98.
A Tabela 2 a seguir, apresenta os parâmetros do consumo de água potável
que pode ser substituída pelo aproveitamento dessa água, para uso interno ou
externo, segundo Tomaz, 2003.
USO INTERNO PARAMETROS DE CONSUMO - m³/mês
Descarga em Bacia Sanitária 6,75
Total Interno: 6,75
USO EXTERNO PARAMETROS DE CONSUMO - m³/mês
Gramado ou Jardim 12,00
Lavagem de Carro 1,20
Mangueira de Jardim 1,00
Total Externo: 14,20
Tabela 2: Substituição de água potável pela utilização das águas pluviais. Fonte: Tomaz, 2003.
36
3.3 Projeto Arquitetônico
Para que haja qualidade no projeto sustentável é necessário a observância de
fatores, são eles:
a) Uso de placas solares e painéis fotovoltaicos;
b) Sistema de canalização e tanques d’água para reaproveitamento das águas
da chuva;
c) Sistema de telhados verdes para captação da água da chuva e seu reuso.
O projeto dessa reforma que encontra-se no Apêndice A, foi escolhido por ser
uma casa padrão mostrada na figura 11, para quatro pessoas, onde foi seguido as
normas NBR 15527/17, NBR 12269/91, apresenta uma área de 995,61 m², com
bastante espaço para a execução da reforma.
38
3.4 Orçamento de Implante
O orçamento é uma das primeiras informações que o empreendedor deseja
conhecer ao estudar determinado projeto.
Foi feito um orçamento na empresa especializada HUgreen, com sede em
Recife, Pernambuco, para o sistema fotovoltaico para geração de energia elétrica, e
do sistema de aquecimento solar para uso de agua quente no banho.
Foi feito orçamentos para o telhado verde e aproveitamento da água da chuva
que utiliza o aproveitamento da água a chuva, com o Arquiteto e Urbanista
especializado, Cicero Borges, que reside em Maceió, Alagoas, no qual fez todos os
levantamentos necessários para a implantação do telhado na residência.
Cada pequeno item foi feito com uma composição planejada, respeitando
assim a cultura da empresa, sua capacidade financeira e organizacional para tornar
esse orçamento executável, toda construção se tem gastos significativos e dessa
forma foram explícitos, já que, baseado em seu valor, o empreendimento será viável
ou não, através dos métodos de Payback e Diagrama de Venn Também foi feita
uma análise de custo obtida através de estimativa de quantidades de materiais e
serviços, pesquisa de preços e aplicação de percentagens estimativas ou
coeficientes de correlação, além dos cálculos dos custos. Foi avaliado o projeto de
maneira geral, os projetos específicos de arquitetura, instalações.
3.5 Análise de Dados
Depois do projeto pronto, foi analisado junto com a empresa e arquiteto
especializados dessa reforma os valores para conferir a viabilidade da obra através
dos métodos de Payback e Diagrama de Venn, e demonstrar se é ou não viável o
investimento tanto na parte sustentável quanto na parte econômica.
39
4 RESULTADOS E DISCURSÕES
4.1 Orçamento Telhado Verde e Captação de Águas Pluviais
Na tabela A está descrito o cronograma físico e financeiro da reforma do
sistema integrado do telhado verde e captação de aguas pluviais, orçada pelo
arquiteto e Urbanista Cicero Nascimento Borges. Onde o detalhamento de cada item
está descrito no Anexo A.
Quadro 2: Cronograma Físico Financeiro do Telhado Verde. OBRA: REFORMA DO TELHADO VERDE
ÁREA DE CONSTRUÇÃO = 145,04m²
LOTEAMENTO PARK RIO SAUAÇUHY, QD. O, LT. 11, IPIOCA, MACEIÓ, ALAGOAS
ALUNAS: CLARISSA E JOANNA
ITEM SERVIÇO 30
DIAS VALOR
1 SERVIÇOS TÉCNICOS R$ 3.600,00
2 ADMINISTRAÇÃO DA OBRA R$ 13.722,81
3 LEGALIZAÇÃO DA OBRA NOS ÓRGÃOS PÚBLICOS R$ 1.000,00
4 EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA R$ 906,90
5 CANTEIRO DE OBRAS - NR 18 R$ 752,50
6 EQUIPAMENTOS (ALUGUEL) R$ 706,41
7 RESERVATÓRIO INFERIOR R$ 2.076,31
8 RESERVATÓRIO SUPERIOR R$ 506,03
9 EXTRAVASOR E LIMPEZA R$ 133,21
10 TELHADO VERDE R$ 5.377,71
11 SERVIÇOS FINAIS R$ 250,00
TOTAL GERAL R$ 29.031,88
Fonte: Arquiteto Cicero Borges, 2017.
Nota-se na tabela 1, que o total do orçamento do telhado verde custou R$:
29.031,88 e o tempo gasto para essa reforma é de 30 dias. Esse valor é o
investimento inicial para o telhado verde, sendo que a manutenção é de um valor
aproximadamente R$: 200,00 por mês, para um jardineiro fazer toda a manutenção
necessária.
Será economizado água para meios não potáveis, através da captação da
agua da chuva para torneira do jardim, onde se utiliza para a irrigação de plantas
todos os dias, e lavagem de automóveis, de piso, animais e etc., e também para a
descarga do vaso sanitário.
A população aferida foi de 4 pessoas, tendo em vista 438,7053 m² só de
jardim e dois veículos. Fazendo os cálculos abaixo, usando como referência a tabela
1:
40
População: 4 x 135 = 540 l/dia
Jardim: 438,7053 x 1,5 = 658,05795 l/dia
Lavagem do carro: 2 x 50= 100 l/dia.
Total de consumo diário = 1298,05 litros/dia;
Consumo mensal = 38.941,50 litros/mês ou 38,9415 m³/mês
A cobrança tarifária (Anexo C) da CASAL, para essa residência de 4 pessoas
levando em consideração o tamanho do terreno e quantidade de cômodos, seria de
mais ou menos 31-40m³ por dia, onde o cálculo de consumo segundo a tabela 1 deu
aproximadamente 38,95m³/mês, ou seja, o máximo valor que pode-se chegar é de
R$: 382,50, onde o gasto total no reaproveitamento através do telhado verde
segundo a tabela 2, é de 20,95 m³, assim:
20,95m³*9,82m=205,729 (R$/m³)
382,50-205,729 = 176,771 (Economia por mês)
176,771*12= 2.121,25
29.031,88/2.121,25 = 13,68 anos
O retorno do investimento seria de quase 14 anos, porém, o gasto com a
manutenção de um jardineiro por ano seria de R$ 2.400,00, maior que a economia
do telhado, então isso prova a não viabilidade econômica do telhado verde para
essa residência popular.
4.2 Orçamento de Energias Renováveis
Para calcular o dimensionamento do sistema de aquecimento solar e
fotovoltaico, adotou-se uma residência para quatro pessoas, de acordo com a
necessidade dos moradores.
Para o dimensionamento dos coletores solares considerou-se a temperatura
ambiente de 24 °C. Para chegar a temperatura esperada de 50 °C deve-se elevar 26
°C a temperatura da água.
Para calcular o dimensionamento do reservatório, foi considerado a vazão
total do chuveiro de 12 litros/minuto, adotando 1/3 desse valor de água quente e 2/3
de água fria, foi obtido uma vazão de 4 litros/minuto de água para cada chuveiro e
41
com um tempo médio de 10 minutos cada banho, tem-se uma vazão de 40 litros.
Como na residência tem quatro pessoas:
Vazão = 4 Pessoas x 40 litros
Vazão = 160 litros.
Segundo o orçamento passado pela empresa HUgreen (Anexo B), a
quantidade de coletores será de três, cada um com uma área de 1,99 m², utilizando
uma área total de 7m² com uma eficiência de 57,6%.
Para se fazer esse cálculo neste cenário será considerado um consumo de
420 kw/mês.
O Preço do kW/h que a Eletrobrás cobra em 2017 já adicionando os impostos
está mais ou menos em R$ 0,64. Multiplicando o kWh/mês pelo preço do kW da
concessionária tem-se: 420 x R$ 0,64 = R$ 268,8. O valor de R$ 268,8 é referente
ao que o consumidor pagará para a Eletrobrás durante um mês, consumindo 420
kw/mês. Onde consta o orçamento no Anexo B.
Economia anual em energia = R$ 268,8 x 12 = R$ 3225,6
Utilizando o payback, que é o tempo necessário para que se possa obter o retorno
do que se foi investido, foi analisado a viabilidade econômica do projeto. Analisando
também estudos estatísticos, segundo a Eletrobrás, a variação tarifaria da energia
nos últimos anos foi de 10,86%. A residência possui uma boa área de telhado, com
facilidade para fixação dos módulos solares, além de boa irradiação solar, livre de
sombreamentos ao longo de todo o dia. Dessa forma, em termos técnicos, o sistema
de aquecimento solar é viável, já em termos econômicos, em um curto prazo, foi
adquirido o retorno do investimento, como demonstrado no gráfico 1.
42
ANO ECONOMIA
ANUAL EM KWH TARIFA
ECONOMIA ANUAL EM R$
FLUXO DE CAIXA
2017 5040 0,64 3225,60 -1934,41
2018 5040 0,71 3575,90 1641,49
2019 5040 0,79 3964,24 5605,73
2020 5040 0,87 4394,76 10000,49
2021 5040 0,97 4872,03 14872,52
2022 5040 1,07 5401,13 20273,66
2023 5040 1,19 5987,70 26261,35
2024 5040 1,32 6637,96 32899,31
2025 5040 1,46 7358,84 40258,16
2026 5040 1,62 8158,01 48416,17 Tabela 3: Viabilidade Financeira do Sistema de Aquecimento Solar.
Fonte: HUgreen, 2017.
Gráfico 1: Payback do sistema de aquecimento solar. Fonte: HUgreen, 2017.
Os cálculos do dimensionamento e orçamento do sistema de energia solar
foram feitos pela empresa HUgreen, levando em conta os painéis da empresa
Canadian, onde apresentam uma garantia de 25 anos, na qual foi dimensionado a
-10000,00
0,00
10000,00
20000,00
30000,00
40000,00
50000,00
60000,00
2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028
R$
Ano
43
partir desse 25 anos as doze placas fotovoltaicas para geração da energia dessa
residência.
O primeiro passo, foi fazer uma média das últimas doze contas de energia
elétrica, depois coletar as informações básicas para a elaboração do projeto, como a
cidade, consumo médio do cliente na residência, e depois foi feito os cálculos para o
dimensionamento.
Segundo Raphael Pintão, o retorno do investimento ocorre no longo prazo,
Como exemplo, simulou os custos para uma residência com consumo mensal médio
de 420 kWh, em Maceió, cidade que tem boa insolação durante o ano. O sistema
completo, incluindo projeto, equipamentos (12 placas de 240 Wp ou 3,18 kWp),
regularização junto à distribuidora e instalação, sairia por volta de R$ 27.350,00,
onde consta o orçamento no Anexo B. Para verificação da viabilidade foi utilizado o
indicador econômico payback descontado. Analisando também estudos estatísticos,
a variação tarifaria da energia nos últimos anos foi de 10,86%, segundo a Eletrobrás,
e não considerando o adicional sazonal de bandeiras tarifárias. Foi levado em
consideração o cálculo de depreciação dos painéis ao longo dos anos, que é de
10% em 25 anos, segundo a garantia do fabricante, sendo demonstrado no gráfico
2.
44
ANO ECONOMIA
ANUAL (KWH) TARIFA
ECONOMIA ANUAL
FLUXO DE CAIXA
2017 5.040 0,64 3225,60 -24124,40
2018 5.020 0,71 3561,60 -20562,80
2019 5.000 0,79 3932,59 -16630,21
2020 4.980 0,87 4342,23 -12287,98
2021 4.960 0,97 4794,54 -7493,43
2022 4.940 1,07 5293,97 -2199,46
2023 4.920 1,19 5845,42 3645,96
2024 4.901 1,32 6454,31 10100,27
2025 4.881 1,46 7126,63 17226,90
2026 4.861 1,62 7868,98 25095,88
2027 4.842 1,79 8688,66 33784,54
2028 4.823 1,99 9593,72 43378,25
2029 4.803 2,21 10593,05 53971,30
2030 4.784 2,44 11696,48 65667,79
2031 4.765 2,71 12914,85 78582,64
2032 4.746 3,00 14260,14 92842,78
2033 4.727 3,33 15745,55 108588,33
2034 4.708 3,69 17385,70 125974,03
2035 4.689 4,09 19196,69 145170,72
2036 4.670 4,54 21196,32 166367,04
2037 4.652 5,03 23404,25 189771,29
2038 4.633 5,58 25842,17 215613,46
2039 4.615 6,18 28534,03 244147,50
2040 4.596 6,85 31506,30 275653,80
2041 4.578 7,60 34788,17 310441,97 Tabela 4: Viabilidade Financeira do Sistema Fotovoltaico.
Fonte: HUgreen, 2017.
Gráfico 2: Payback do sistema Fotovoltaico.
Fonte: HUgreen, 2017.
-50000,00
0,00
50000,00
100000,00
150000,00
200000,00
250000,00
300000,00
350000,00
2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045
R$
Ano
45
Nos Coletores solares pode-se observar o retorno do dinheiro a curto prazo,
em apenas quase dois anos, já no sistema fotovoltaico o retorno virá a médio prazo,
em quase 7 anos.
Apesar de serem sistemas caros, é comprovada a viabilidade pois o dinheiro
do investimento retornará.
46
4.3 Resultados e Discursões Finais
Levando em consideração todos os fatores apontados nessa pesquisa, pode-
se afirmar que os benefícios da instalação integrada dos sistemas de geração de
energia fotovoltaica com telhados verdes são somatizados, amplificando a eficiência
individual dos sistemas e refletindo positivamente para a eficiência energética da
edificação.
Primeiramente, a integração dos sistemas permite que uma mesma área seja
utilizada para, pelo menos, duas funções simultâneas. Ponto positivo, uma vez que
nos centros urbanos a demanda por espaços livres é bastante elevada.
Apesar dos custos mais elevados pela instalação de tais sistemas, com a
produção de energia aumentada e a demanda energética da edificação reduzida, o
tempo de ‘payback’ da implantação dos sistemas solares é abatido, na medida que
os valores que seriam gastos com contas de energia serão subtraídos, isso já não
acontece com o telhado verde, pois o maior ganho será o conforto térmico.
Considerando os benefícios para as cidades, as edificações com os sistemas
integrados dependem menos do setor público para a obtenção de energia elétrica,
gerando maior autonomia das edificações.
A utilização dos telhados verdes que acumulam as águas das chuvas também
contribui para a diminuição dos alagamentos causados, na medida em que resgata,
em um segundo plano, parte da permeabilidade do solo que foi ocupado pela
edificação.
A presença das áreas verdes nas coberturas também contribui para a
diminuição das ilhas de calor e proporcionam a criação de ambientes mais
agradáveis ao convívio dos usuários, podendo ter diversos usos como a geração de
áreas de cultivo urbanas, sem deixar de lado a tecnologia disponível e a relação das
novas edificações com um meio urbano mais transigente e habitável.
Assim sendo observado pelo Diagrama de Venn, (Figura 12), os telhados
verdes eles seriam ‘suportáveis’, pois ele é bom para a sociedade e também para o
meio ambiente, já os sistemas de aquecimento de água e o sistema fotovoltaico são
‘sustentáveis’, pois englobam todas as características do diagrama, são ótimos para
a sociedade, são viáveis, e são bons para o meio ambiente.
48
5 CONCLUSÃO
Como grande responsável por parte dos problemas ambientais, a construção
civil está buscando cada vez mais soluções para minimizar efeitos danosos ao meio
ambiente.
Alguns estudos apontam a construção civil como a atividade humana que
mais impacta o meio ambiente, consumindo cerca de 75% dos insumos do planeta e
mais de 30% dos gases do efeito estufa são resultado dessa atividade (IBF,2017).
O presente estudo analisou a viabilidade econômica da integração dos
sistemas de geração de energia fotovoltaica aplicados também com telhados com
coberturas vegetais (telhados verdes). A compilação das técnicas existentes no
mercado brasileiro de ambos os sistemas, unidas à escolha correta dos vegetais
aplicados nos telhados, com a preferência por espécies nativas, adaptadas à
realidade do litoral do Nordeste brasileiro, comprovando que os dois sistemas
podem coexistir, aumentando as eficiências de cada tecnologia e contribuindo para o
aumento da eficiência energética das edificações onde estão aplicados.
Observando criteriosamente todos os pontos destacados neste estudo, o
telhado verde como sistema construtivo é uma opção eficaz para o problema
ambiental mundial.
Buscar soluções para ajudar na recuperação do meio ambiente não está
somente nas mãos das grandes construtoras e incorporadoras. Todos podem fazer
algo para contribuir com essa melhora.
Logo, a solução eficaz apresentada neste estudo, a aplicação de telhados
verdes, placas solares e placas fotovoltaicas, como forma de minimizar os impactos
ambientais, de início seja um acréscimo no custo obra, a economia de energia
gerada pós construção, a retenção e o aproveitamento das águas de chuva
prevenindo enchentes, os benefícios psicológicos e sociais entre outros, justificam o
investimento inicial, porém não é viável a reforma do telhado verde, pois seria um
investimento muito alto, para um retorno financeiro. A viabilidade das placas solares
são comprovadas, pois o retorno é logo compensado.
49
REFERÊNCIAS
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54
PLANILHA ORÇAMENTÁRIA
OBRA: REFORMA DO TELHADO VERDE
ÁREA DE CONSTRUÇÃO = 145,04m²
LOTEAMENTO PARK RIO SAUAÇUHY, QD. O, LT. 11, IPIOCA, MACEIÓ, ALAGOAS
ALUNAS: CLARISSA E JOANNA
01 - SERVIÇOS TÉCNICOS
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
1.1 PROJETOS ARQUITETÔNICO vb 1,00 R$ 1.500,00
R$ 1.500,00
1.2 PROJETO HIDROSANITÁRIO vb 1,00 R$ 1.000,00
R$ 1.000,00
1.3 PROJETO ELÉTRICO vb 1,00 R$ 1.100,00
R$ 1.100,00
TOTAL DO ITEM R$ 3.600,00
02 - ADMINISTRAÇÃO DA OBRA - 01 MÊS
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
2.1 ARQUITETO E URBANISTA mês 1,00 R$ 5.900,00
R$ 5.900,00
2.2 PEDREIRO mês 2,00 R$ 1.905,21
R$ 3.810,42
2.3 MESTRE DE OBRAS mês 1,00 R$ 4.012,39
R$ 4.012,39
TOTAL DO ITEM R$ 13.722,81
03 - LEGALIZAÇÃO DA OBRA NOS ÓRGÃOS PÚBLICOS
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
3.1 CREA - ART vb 1,00 R$ 250,00
R$ 250,00
3.2 PREFEITURA - ALVARÁ E HABITE-SE vb 1,00
R$ 750,00
R$ 750,00
TOTAL DO ITEM R$ 1.000,00
04 - EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
4.1 CAPACETE EM PVC un. 6,00 R$ 12,20
R$ 73,20
4.2
PROTETOR AUDITIVO TIPO PLUG DE INSERCAO COM CORDAO, ATENUACAO SUPERIOR A 15DB un.
12,00
R$ 1,83
R$ 21,96
55
4.3 LUVA DE COURO par 6,00 R$ 10,98
R$ 65,88
4.4 ÓCULOS DE SEGURANÇA un. 6,00 R$ 4,75
R$ 28,50
4.5
MASCARA DE SEGURANCA PARA SOLDA COM ESCUDO DE CELERON E CARNEIRA DE PLASTICO COM REGULAGEM un. 4,00
R$ 32,94
R$ 131,76
4.6
CINTURAO DE SEGURANCA TIPO PARAQUEDISTA, FIVELA EM ACO, AJUSTE NO SUSPENSARIO, CINTURA E PERNAS un. 4,00
R$ 58,56
R$ 234,24
4.8
BOTA DE SEGURANCA COM BIQUEIRA DE ACO E COLARINHO ACOLCHOADO par 6,00
R$ 58,56
R$ 351,36
TOTAL DO ITEM R$ 906,90
05 - CANTEIRO DE OBRAS - NR 18
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
5.2 PLACA DA OBRA vb. 1,00 R$ 212,50
R$ 212,50
5.3 BANHEIRO PROVISÓRIO (QUÍMICO) mês 1,00 R$ 540,00
R$ 540,00
TOTAL DO ITEM R$ 752,50
06 - EQUIPAMENTOS (ALUGUEL)
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
6.1 BETONEIRA mês 1,00 R$ 321,60
R$ 321,60
6.2 MAQUITA mês 1,00 R$ 65,00
R$ 65,00
6.3 FURADEIRA ELÉTRICA mês 1,00 R$ 90,00
R$ 90,00
6.4 ANDAIME TUBULAR un. 10,00
R$ 10,50
R$ 105,00
6.5
LOCACAO DE ESCORA METALICA TELESCOPICA, COM ALTURA REGULAVEL DE *1,80* A *3,20*M, COM CAPACIDADE DE CARGA DE NO MINIMO 1000 KGF (10 KN), INCLUSO TRIPE E FORCADO mês 1,00
R$ 4,81
R$ 4,81
6.7 CONTEINER DE LIXO mês 1,00 R$ 120,00
R$ 120,00
TOTAL DO ITEM R$ 706,41
56
07 - RESERVATÓRIO INFERIOR
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
7.1 CAIXA D'AGUA EM POLIETILENO 2000 LITROS, COM TAMPA un. 1,00
R$ 695,80
R$ 695,80
7.2 FILTRO COLETOR DE JARDIM REGENSAMMLER (GRS) un. 1,00
R$ 498,00
R$ 498,00
7.3 BOMBA DANCOR CP-6R 3/4CV - 127/220 VOLTS MONOFASICA un. 1,00
R$ 691,00
R$ 691,00
7.4 VÁLVULA DE PÉ E CRIVO un. 1,00 R$ 49,64
R$ 49,64
7.5 TUBO PVC, SOLDAVEL, DN 25 MM, AGUA FRIA (NBR-5648) m.
32,00
R$ 2,63
R$ 84,16
7.6 REGISTRO DE GAVETA 25 mm un. 2,00 R$ 27,28
R$ 54,56
7.7
JOELHO PVC, SOLDAVEL, 90 GRAUS, 25 MM, PARA AGUA FRIA PREDIAL un. 5,00
R$ 0,63
R$ 3,15
TOTAL DO ITEM R$ 2.076,31
08 - RESERVATÓRIO SUPERIOR
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
8.1 FLANGES 25mm un. 2,00 R$ 9,51
R$ 19,02
8.2 BÓIA ELÉTRICA un. 1,00 R$ 39,90
R$ 39,90
8.3 TUBO PVC, SOLDAVEL, DN 25 MM, AGUA FRIA (NBR-5648) m.
30,00
R$ 2,63
R$ 78,90
8.4 REGISTRO DE GAVETA 25 mm un. 2,00 R$ 27,28
R$ 54,56
8.5
JOELHO PVC, SOLDAVEL, 90 GRAUS, 25 MM, PARA AGUA FRIA PREDIAL un. 7,00
R$ 0,63
R$ 4,41
8,4 CAIXA D'AGUA EM POLIETILENO 1000 LITROS, COM TAMPA un. 1,00
R$ 305,00
R$ 305,00
8.6
TE SOLDAVEL, PVC, 90 GRAUS, 25 MM, PARA AGUA FRIA PREDIAL (NBR 5648) un. 4,00
R$ 1,06
R$ 4,24
TOTAL DO ITEM R$ 506,03
09 - EXTRAVASOR E LIMPEZA
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
9.1 REGISTRO DE GAVETA P/ EXTRAVASOR un. 1,00
R$ 27,28
R$ 27,28
57
9.2 TUBO PVC, SOLDAVEL, DN 32 MM, AGUA FRIA (NBR-5648) m 6,00
R$ 5,64
R$ 33,84
9.3 FLANGE 32mm un. 2,00 R$ 11,75
R$ 23,50
9.4 TORNEIRA DE JARDIM un. 1,00 R$ 48,59
R$ 48,59
TOTAL DO ITEM R$ 133,21
10 - TELHADO VERDE
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
10.1 MANTA ASFALTICA PARA LAJE GLASS - VIAPOL m² 157,49 R$ 16,90 R$ 2.661,58
10.2 ARGILA EXPANDIDA 5kg saco 40,00 R$ 19,90 R$ 796,00
10.3 MANTA BIDIM m² 76,45 R$ 14,50 R$ 1.108,53
10.4 SUBSTRATO 40kg saco 20,00 R$ 10,00 R$ 200,00
10.5 GRAMA ESMERALDA m² 76,45 R$ 8,00 R$ 611,60
TOTAL DO ITEM R$ 5.377,71
11 - SERVIÇOS FINAIS
ITEM DESCRIÇÃO UNID. QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
11.1 LIMPEZA DA OBRA vb 1,00 R$ 250,00 R$ 250,00
TOTAL DO ITEM R$ 250,00
TOTAL GERAL R$ 29.031,88
OBS.: no cálculo dos insumos já estão previstos: mão-de-obra, encargos sociais de 127,70%
e B.D.I. de 38%
Cícero Nascimento Borges Arquiteto e Urbanista
CAU n°: 106864-4 [email protected]
58
CALCULO DO B. D. I. ITEM DISCRIMINAÇÃO %
1 DESPESAS DE CONTRATO 0,4
2 ADMINISTRAÇÃO DA OBRA 8
3 CANTEIRO DE OBRAS 0,1
4 IMPOSTOS 14
5 TAXAS 0,5
6 DESPESAS FINANCEIRAS 3
7 SEGUROS 2
8 LUCRO 10
TOTAL 38
Cícero Nascimento Borges
Arquiteto e Urbanista
CAU n°: 106864-4 [email protected]
60
PLACAS SOLARES - SISTEMA FORÇADO
ITEM DESCRIÇÃO QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
1.1
RESERVATORIO 400l BAIXA PRESSÃO FECHADO 1,00 R$ 2.170,00 R$ 2.170,00
1.2 COLETORES 2mx1m 3,00 R$ 686,67 R$ 2.060,01
1.3
CONTROLADOR DIFERENCIAL DE TEMPERATURA TIC17i 1,00 R$ 110,00 R$ 110,00
1.4
BOMBA EM BRONZE TEXIUS100w 1,00 R$ 820,00 R$ 820,00
TOTAL DO ITEM R$ 5.160,01
Hugo Santana Campos Engenheiro Mecânico CREA n°: 1814863907
SISTEMA FOTOVOLTAICO 3,18 kWp
ITEM DESCRIÇÃO QUANT. PREÇO UNIT. SUBTOTAL
1.1
GERADOS SOLAR FOTOVOLTAICO (KIT SOLAR) 1,00 R$ 16.000,00 R$ 16.000,00
1.2
PROJETO, LIBERAÇÃO NA CONCESSIONARIA, MATERIAIS E INSTALAÇÃO 1,00 R$ 11.350,00 R$ 11.350,00
TOTAL DO ITEM R$ 27.350,00