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i
h
Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Centro de Tecnologia e Ciências
Faculdade de Engenharia
Eric Watson Netto de Oliveira
Telhados verdes para habitações de interesse social: retenção
das águas pluviais e conforto térmico
Rio de Janeiro
2009
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Eric Watson Netto de Oliveira
Telhados verdes para habitações de interesse social: retenção
das águas pluviais e conforto térmico
Dissertação apresentada como requisito parcial
para a obtenção do título de Mestre, ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Ambiental, da Universidade do Estado do Rio
de Janeiro. Área de concentração: Recursos
Hídricos.
Orientadora: Profª. Drª. Luciene Pimentel da Silva
Coorientador: Prof. Dr. Wellington Mary
Rio de Janeiro
2009
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iii
CATALOGAÇÃO NA FONTE
UERJ/REDE SIRIUS/CTC/B
O48 Oliveira, Eric Watson Netto de.
Telhados verdes para habitações de interesse
social: retenção das águas pluviais e conforto térmico.
/ Eric Watson Netto de Oliveira. – 2009.
87f: il.
Orientador: Profª. Drª. Luciene Pimentel da Silva
Co-orientador: Prof. Dr. Wellington Mary.
Dissertação (mestrado) – Universidade do Estado
do Rio de Janeiro, Faculdade de Engenharia.
Bibliografia: 85-87.
1. Água – Conservação. 2. Habitações populares.
3. Águas pluviais – Retenção. I. Universidade do
Estado do Rio de Janeiro. II. Silva, Luciene Pimentel
da. III. Mary, Wellington. IV. Titulo.
CDU 628.16
Autorizo, apenas para fins acadêmicos e científicos, a reprodução total ou parcial
desta dissertação.
____________________________________ _____________________
Assinatura Data
iv
Eric Watson Netto de Oliveira
TELHADOS VERDES PARA HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL:
RETENÇÃO DAS ÁGUAS PLUVIAIS E CONFORTO TÉRMICO
Dissertação apresentada como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre em Ciências, ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Ambiental, da Universidade do Estado do Rio de
Janeiro. Área de concentração: Recursos Hídricos.
Aprovado em: ___________________________________
Banca Examinadora: ___________________________________
_________________________________________________
Profª. Drª. Luciene Pimentel da Silva (Orientadora)
Faculdade de Engenharia da UERJ
_________________________________________________
Prof. Dr. Wellington Mary (Coorientador)
Instituto de Tecnologia da UFRRJ
_________________________________________________
Prof. Dr. Adacto Benedicto Ottoni
Faculdade de Engenharia da UERJ
_________________________________________________
Prof. Dr. Ubirajara Aluizio de Oliveira Mattos
Faculdade de Engenharia da UERJ
_________________________________________________
Prof. Dr. Paulo Luiz da Fonseca
Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro - RIO-ÁGUAS
Rio de Janeiro
2009
v
AGRADECIMENTOS
À Deus, pela oportunidade de viver esse momento e pela saúde.
A meus pais, pelos valores à vida e a meu irmão, pelo estímulo e ajuda.
À minha esposa Lucia e meus filhos Julia, Guilherme e, em especial, ao
Lucas, que chegou no meio dessa empreitada, renovando-nos de energia. Muito
obrigado, por todo amor, carinho, amizade, compreensão, confiança e
principalmente pela paciência nos momentos decisivos deste mestrado.
À professora Luciene e ao professor Wellington, pela orientação, paciência,
oportunidade, estímulo, comprometimento e credibilidade.
Ao Anderson e ao Gabriel, graduandos da UFRRJ, pela dinâmica, empenho,
interesse e aplicação.
À Secretaria Municipal de Educação, pela liberação do convênio viabilizando
o experimento.
À Escola Municipal Teófilo Moreira da Costa, em especial aos diretores
Sandra e Natalino, pela aposta, acolhimento, confiança e participação desmedida e
compromissada, como também, pelo seu corpo docente que tão bem nos
recepcionou.
Ao (CNPq - CT-HIDRO/CT-AGRO) pelo financiamento do projeto – processo
500.129/2006-1.
Aos integrantes do PROJETO HIDROCIDADES (GRHIP), pela troca de
experiências, enriquecimento cultural, multidisciplinar e técnico-científico.
A todos que de uma forma direta ou indireta participaram, ajudaram e
contribuíram para implantação desse projeto experimental.
vi
RESUMO
OLIVEIRA, Eric Watson Netto de. Telhados verdes para habitações de interesse
social: retenção das águas pluviais e conforto térmico. 2009. 86f. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Ambiental) – Faculdade de Engenharia, Universidade do
Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009.
O crescimento populacional aliado à migração tem aumentado a pressão
sobre o uso do solo urbano perpetuando sucessivos problemas de assentamentos
informais e saneamento ambiental nos grandes centros. Esta situação se agrava
ainda mais em épocas de chuvas intensas devido à ocorrência de enchentes. Este
projeto faz parte de um conjunto de ações integradas de cidadania e inclusão social
na região hidrográfica da baixada de Jacarepaguá, especificamente envolvendo a
Comunidade da Vila Cascatinha, em Vargem Grande, a fim de gerar subsídios para
políticas públicas em áreas de assentamentos informais, integrado ao projeto
HIDROCIDADES (CNPq/CTHIDRO/CTAGRO), que visa a conservação da água em
meios urbanos e periurbanos associado à cidadania, inclusão social e melhoria da
qualidade de vida nas grandes cidades. Este projeto utilizou uma tecnologia
adaptada dos telhados verdes para edificação popular (telhado de fibrocimento),
com o objetivo de verificar aspectos construtivos, possíveis espécies com potencial
de geração de renda, custos, efeitos no retardo do escoamento superficial das
águas pluviais e outros benefícios associados a questões climáticas locais e de
conforto do ambiente interno. Os resultados gerados demonstraram, entre outros, o
estabelecimento de metodologia para implantação dos telhados verdes em
habitações populares, o valor dos custos e resultados preliminares de espécies com
potencial para geração de renda. Ainda, a implantação dos telhados verdes
demonstrou ser promissora no controle do escoamento superficial, na aplicação do
sistema de irrigação. Na simulação das chuvas, observou-se uma retenção de até
56% do volume precipitado. Observou-se o retardo da ocorrência do pico de até
8 minutos no telhado vegetado em relação ao telhado testemunho (convencional
telhas fibrocimento). Foi observada a eficiência tanto no comportamento térmico
interno como também no externo, uma redução da amplitude térmica interna em dia
característico de verão (35,9 °C), sendo capaz de r eduzir a temperatura interna em
cerca de 2,0 °C nos períodos mais quentes do dia e cerca de 4,0 °C no ambiente
vii
externo em comparação com o telhado-testemunha (sem plantio), com potencial de
modificação do microclima local.
Palavras-Chave: Telhados Verdes, Conservação da Água, Medidas de Controle de
Enchentes, Habitações Populares e Comunidades Sustentáveis, Inclusão Social,
Geração de Renda.
viii
ABSTRACT
The population growth and migration has increased the pressure on land use
and urban occupation, increasing the problems of informal occupation (urban
settlements) and environmental sanitation in large cities. This is even worse when
urban floods occur. This project is part of a set of citizenship and social inclusion
integrated actions in Jacarepaguá low-land hydrographic region, involving the
Community of Vila Cascatinha, Vargem Grande, Rio de Janeiro, Brazil, in order to
propose new public policies for informal settlements. This study is part of
HIDROCIDADES project (CNPq / CTHIDRO / CTAGRO), which focus on water
conservation in the urban and peri-urban environment associated to citizenship,
social inclusion and life quality improvements in large cities. This project applied an
adapted technology for green roofs on social interest buildings (fiber-cement tiles), in
order to verify constructive aspects, possible crops to with income raising potential,
costs, the effects on surface flow control and other benefits, such as buildings
thermal comfort improving, microclimate. Results, demonstrated, among others, the
establishment of a methodology for implementing green roofs for social interest
buildings, costs and preliminary crops. In addition, the establishment of the green
roof showed effects on controlling surface runoff. During the application of the
irrigation system for rainfall simulation it was observed up to 56% retention of the
total precipitation. It was observed a delay up to 8 minutes to runoff peak when
comparing to the flow over tiles roof. It was verified the external thermal behavior,
reducing the internal temperature range of typical days in summer (35.9 °C), being
able to reduce internal temperature by 2.0 °C durin g warmer periods of the day and
about 4.0 °C in the external environment, compared with the tiles roof, being efficient
on the local microclimate modification.
Keywords: green roof, water conservation, flood control actions, popular buildings e
sustainable communities, social inclusion, income generation.
ix
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
F
IGURA
1.1
-
L
OCALIZAÇÃO DA
Á
REA DE
E
STUDO
:
C
OMUNIDADE DA
V
ILA
C
ASCATINHA E
B
ACIA
H
IDROGRÁFICA DO
R
IO
M
ORTO
-
B
AIXADA DE
J
ACAREPAGUÁ
,
R
IO DE
J
ANEIRO
.
F
ONTE
:
R
OSA
(2003)
APUD
C
ERQUEIRA ET
.
AL
.,
2008........................................................................................................ 20
F
IGURA
1.2
–
L
OCALIZAÇÃO DOS
P
ONTOS DE
M
ONITORAMENTO
F
ÍSICO
-A
MABIENTAL
DO
P
ROJETO
HIDROCIDADES
(
FONTE
:
PIMENTEL
DA
SILVA
ET
.
AL
.,
2008)............................................................................................................. 21
F
IGURA
1.3
–
P
AISAGEM DA
C
OMUNIDADE DA
V
ILA
C
ASCATINHA
................................ 22
F
IGURA
1.4
–
“C
ONHECER PARA
P
RESERVAR
”
–
E
VENTO DE
M
OBILIZAÇÃO DO
P
ROJETO
HIDROCIDADES
REALIZADO EM JUNHO DE
2008
–
E
SCOLA
P
ROFESSOR
T
EÓFILO
M
OREIRA DA
C
OSTA
–
V
ARGEM
G
RANDE
,
RJ.................... 22
F
IGURA
2.1
-
E
SQUEMA DE UMA ESTRATIFICAÇÃO PADRÃO DE UM SISTEMA
COMPLETO DE COBERTURA VERDE COM SISTEMA DE DRENAGEM PARA LAJES
(
HTTP
://
WWW
.
LID
-
STORMWATER
.
NET
/
IMAGES
/
GREENROOF
1.
JPG
)........................ 29
F
IGURA
2.2
-
T
ELHADO
V
ERDE
E
XTENSIVO
–
M
ORRO DA
B
ABILÔNIA
–
L
EME
(
FONTE
:
R
EVISTA
CREA-RJ,
DEZ
2008(
PAG
.58)
–
I
NSTITUTO
T
IBÁ
). ............................... 31
F
IGURA
2.3
-
T
ELHADO
V
ERDE
I
NTENSIVO
(A
RBÓREO
)
–
P
RAIA DE
B
OA
V
IAGEM
-
N
ITERÓI
(F
ONTE
:
L
ATITUDE
V
ERDE
P
AISAGISMO E
E
NGENHARIA
L
TDA
,
2006)...... 32
F
IGURA
2.4
-
E
SQUEMA GERAL DE EXECUÇÃO DOS TELHADOS VERDES SOBRE
ESTRUTURA DE EDIFICAÇÕES
(
LAJES OU TELHADOS
),
MOSTRANDO
ESTRATIFICAÇÃO BÁSICA PADRÃO DO SISTEMA
(
FONTE
:
C
ORREA
C.B.(2007) ....... 33
F
IGURA
2.5
-
C
OMPARAÇÃO DO COEFICIENTE DE RUNOFF ENTRE UM TELHADO VERDE
COM UMA COBERTURA TRADICIONAL
.
(
FONTE
:
LAAR
2001)................................. 40
F
IGURA
2.6
-
C
HUVA ACUMULADA DURANTE
24
HORAS
(14,6
MM
-A
BRIL DE
2003),
ANALISOU
-
SE O ESCOAMENTO SUPERFICIAL
(
RUNOFF
)
ENTRE UM TELHADO
TRADICIONAL E UM TELHADO VERDE
,
AMBOS COM MESMA INCLINAÇÃO
.
(
FONTE
:
MENTENS
ET AL
,
2005)................................................................................. 41
F
IGURA
2.7
-
A
)
G
RÁFICO REPRESENTATIVO DO EPISÓDIO DE NOTÁVEL CALOR E
TOMADO COMO REFERÊNCIA PARA O ESTUDO DO COMPORTAMENTO E DO
DESEMPENHO TÉRMICO SISTEMA DE COBERTURA VERDE
(CVL),
CONSTRUÍDA
NO
C
AMPUS DA
USP
–
S
ÃO
C
ARLOS
(SP)......................................................... 42
x
F
IGURA
2.8
-
B
)
D
ISPOSTAS AS TEMPERATURAS SUPERFICIAIS INTERNAS DE CINCO
PROTÓTIPOS
:
1.
AÇO GALVANIZADO
;
2.
FIBROCIMENTO ONDULADA
;
3.
LAJE
PREMOLDADA CERÂMICA INCLINADA
(
SEM TELHAS
)
E COM IMPERMEABILIZAÇÃO
DE COR BRANCA COM RESINA DE ÓLEO VEGETAL
(R
ICINUS COMMUNIS
);
4.
C
OBERTURA VERDE LEVE
(CVL)
E
5.
T
ELHAS DE CERÂMICA
.
(
FONTE
:
VECCHIA,
2005) ........................................................................................... 43
F
IGURA
3.1
-
L
OCALIZAÇÃO DA
E
SCOLA
M
UNICIPAL
P
ROFESSOR
T
EÓFILO
M
OREIRA
DA
C
OSTA E DO
E
XPERIMENTO DO
T
ELHADO
V
ERDE
.
F
ONTE
:
G
OOGLE
E
ARTH
–
ACESSO EM
03/02/09) ..................................................................................... 45
F
IGURA
3.2
-
D
ESENHO DO
E
XPERIMENTO DO
T
ELHADO
V
ERDE
.
(
FONTE
:
M
ARY
,
2008)............................................................................................................. 47
F
IGURA
3.3
-
D
ISPOSIÇÃO DA LOCALIZAÇÃO DOS SENSORES DE TEMPERATURA
INTERNA E EXTERNA
(P
=
ENCOSTADO PAREDE
/
A
=
A
FASTADO CERCA DE
10
CM DA PAREDE
/
B
S
=
B
ULBO SECO
/
B
U
=
B
ULBO ÚMIDO
)............................... 47
F
IGURA
3.4
-
D
ETALHE DE INSTALAÇÃO DOS SENSORES DENTRO DA EDIFICAÇÃO POR
PAREDE
(1
SENSOR ENCOSTADO PAREDE E
1
AFASTADO DEZ CENTÍMETROS
)..... 48
F
IGURA
3.5
-
I
LUSTRAÇÃO DA TELA DO PROGRAMA
M
EDTEMP
2.06,
ASSOCIADO AO
“
DATALOGGER
”
MULTICANAL
(24)
ONDE SÃO REGISTRADAS AS TEMPERATURAS
INTERNA E EXTERNA DOS AMBIENTES MONITORADOS
........................................... 51
F
IGURA
3.6
-
D
ETALHES CONSTRUTIVOS DO ESTUFIM UTILIZADO PARA GERMINAÇÃO
DAS SEMENTES
................................................................................................ 53
F
IGURA
3.7
-
P
REENCHIMENTO COM SUBSTRATO AGRÍCOLA
(B
IOMIX
)
NAS
CANALETAS DE SEMEADURA E TRANSPORTE DAS MUDAS PARA O TELHADO
VERDE E SEMEADURA COM SEMENTES DE RÚCULA
.............................................. 53
F
IGURA
3.8
-
R
ÚCULA COM
15
DIAS APÓS GERMINAÇÃO
............................................. 54
F
IGURA
3.9
-
S
ISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO UTILIZADO PARA SIMULAR
EFEITOS DA CHUVA NOS TESTES DE CONFORTO TÉRMICO INTERNO E RUNOFF
SUPERFICIAL DOS TELHADOS
............................................................................. 55
F
IGURA
3.10
-
S
ISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR GRAVIDADE COM MICROTUBOS UTILIZADO
PARA IRRIGAR CADA CANALETA DA TELHA DE FIBROCIMENTO
,
CORRESPONDENTE
A LINHA DE PLANTIO DA CULTURA
,
SOBRE O TELHADO VERDE
. .............................. 55
F
IGURA
3.11
-
C
AIXAS DE COLETA DA ÁGUA PROVENIENTE DO RUNOFF NOS DOIS
TELHADOS
–
SISTEMAS INDEPENDENTES
............................................................ 56
xi
F
IGURA
3.12
-
I
NSTALAÇÃO DO FILME PLÁSTICO E COLOCAÇÃO DO SUBSTRATO
;
DETALHE DA CONFECÇÃO DO DRENO
................................................................. 57
F
IGURA
3.13
-
E
NSAIO PRELIMINAR DA UTILIZAÇÃO DO SISTEMA DE PRODUÇÃO DE
MUDAS SEMEADA EM CANAL DE
PVC
PARA POSTERIOR PLANTIO SOBRE A TELHA
... 58
F
IGURA
3.14
-
D
ETALHE DOS TRÊS PSICROMETROS EM SEUS AMBIENTES DE
MONITORAMENTO
,
(A-
T
EHADO TESTEMUNHA
;
B
-
TELHADO VERDE
;
C
-
AMBIENTE EXTERNO
)........................................................................................ 59
F
IGURA
3.15
-
D
ETALHE SEQUENCIAL DO SISTEMA DESENVOLVIDO PARA PLANTIO DA
RÚCULA EM CANALETAS
(
DE DENTRO DO ESTUFIM PARA O TELHADO
). ................... 60
F
IGURA
4.1
-
C
OMPORTAMENTO DO RUNOFF NO TELHADO TESTEMUNHA E NO
TELHADO VERDE DURANTE SIMULAÇÃO DE CHUVA ATRAVÉS DO SISTEMA DE
MICROASPERSÃO COM INTENSIDADE DE
8,77
MM
/
H DURANTE PERÍODO DE
13
MINUTOS DE AVALIAÇÃO
. .................................................................................. 66
F
IGURA
4.2
-
C
OMPORTAMENTO DO RUNOFF NO TELHADO TESTEMUNHA E NO
TELHADO VERDE DURANTE SIMULAÇÃO DE CHUVA ATRAVÉS DO SISTEMA DE
MICROASPERSÃO COM VAZÃO DE
42
MM
/
H DURANTE PERÍODO DE
13
MINUTOS
DE AVALIAÇÃO
. ................................................................................................ 67
F
IGURA
4.3
-
D
ETALHE DA EROSÃO CAUSADA PELA SIMULAÇÃO DE CHUVA SOBRE O
TELHADO VERDE
–
INTENSIDADE PLUVIOMÉTRICA MÁXIMA DE
42
MM
/
H
.................. 69
F
IGURA
4.4
-
R
ESULTADOS DO COMPORTAMENTO TÉRMICO EXTERNO DO TELHADO
SOB EFEITO DA MICROASPERSÃO EM RELAÇÃO AO RESULTADO DA TESTEMUNHA
SEM EFEITO DA ÁGUA ASPERGIDA
(
RESFRIAMENTO EVAPORATIVO
). ...................... 70
F
IGURA
4.5
-
R
ESULTADOS DO COMPORTAMENTO TÉRMICO INTERNO DO TELHADO
SOB EFEITO DA MICROASPERSÃO EM RELAÇÃO AO RESULTADO DA TESTEMUNHA
SEM EFEITO DA ÁGUA ASPERGIDA
(
RESFRIAMENTO EVAPORATIVO
). ...................... 71
F
IGURA
4.6
-
V
ARIAÇÃO DA TEMPERATURA EXTERNA EM FUNÇÃO DA UTILIZAÇÃO DE
CAMADA DE SUBSTRATO SOBRE UM TELHADO EM COMPARAÇÃO COM O
TESTEMUNHA NO PERÍODO DE
29
A
30/12
(24
HORAS
)......................................... 72
F
IGURA
4.7
-
V
ARIAÇÃO DA TEMPERATURA INTERNO EM FUNÇÃO DA UTILIZAÇÃO DE
CAMADA DE SUBSTRATO SOBRE UM TELHADO EM COMPARAÇÃO COM O
TESTEMUNHA NO PERÍODO DE
29
A
30/12
(24
HORAS
)......................................... 73
F
IGURA
4.8
-
C
OMPORTAMENTO TÉRMICO DO AMBIENTE EXTERNO AO LONGO DAS
24
HORAS DO DIA
27/02/09,
COMPARANDO OS TELHADOS VERDE E TESTEMUNHA
EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA AMBIENTE REGISTRADA QUE FOI DE
35,9
º
C. ......... 74
xii
F
IGURA
4.9
-
C
OMPORTAMENTO TÉRMICO DO AMBIENTE INTERNO AO LONGO DAS
24
HORAS DO DIA
27/02/09,
COMPARANDO O TELHADO VERDE E TESTEMUNHA EM
FUNÇÃO DA TEMPERATURA AMBIENTE REGISTRADA QUE FOI DE
35,9
º
C. .............. 75
xiii
LISTA DE TABELAS
T
ABELA
3.1
-R
ELAÇÃO DE MATERIAL
,
QUE FOI EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO
(
ADEQUAÇÃO
)
DA EDIFICAÇÃO PARA RECEBER O EXPERIMENTO
............................ 61
T
ABELA
4.1
-
T
ABELA COM RELAÇÃO DE MATERIAL
,
ONDE OBTIVEMOS UM CUSTO POR
METRO QUADRADO IMPLANTADO DA ORDEM DE
R$
102,59
(
CENTO E DOIS REAIS E CINQUENTA E NOVE CENTAVOS
)/
m²................................ 64
T
ABELA
4.2
-
C
OMPARAÇÃO DA UMIDADE DO SUBSTRATO ANTES DA SIMULAÇÃO DA
RETENÇÃO NOS TELHADOS
. .............................................................................. 65
xiv
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AU Agricultura Urbana
AUP Agricultura Periurbana
BS Termômetro de Bulbo Seco
BU Termômetro de Bulbo Úmido
CRA Capacidade Máxima de Retenção de Água do Substrato
UA Umidade da Amostra
UN Nações Unidas
15
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...................................................................................................17
1.1 Problemática e Justificativa.........................................................................17
1.2 Objetivos Gerais e Específicos ...................................................................23
1.3 Natureza da metodologia e estrutura da dissertação..................................23
2. AGRICULTURA URBANA (AU) E PLANTIO EM COBERTURAS ...................25
2.1 Atividades agrícolas em áreas urbanas e periurbanas ...............................25
2.2 Telhados Verdes.........................................................................................27
2.3 Funções dos Telhados Verdes ...................................................................33
3. MATERIAIS E MÉTODOS.................................................................................44
3.1 Localização do experimento .......................................................................44
3.2 O desenho do experimento.........................................................................45
3.3 Runoff (escoamento superficia)l .................................................................49
3.4 Produção das mudas..................................................................................52
3.5 Sistema de irrigação e drenagem ...............................................................54
3.6 Cultivo da rúcula .........................................................................................59
3.7 Relação dos Materiais Usados para Construção do Telhado Verde...........61
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................62
4.1 Desenvolvimento do Experimento ..............................................................62
4.2 Espécies Cultivadas....................................................................................63
4.3 Custos detalhados da Implantação do Telhado Verde................................64
4.4 Retenção das Águas Pluviais .....................................................................65
4.5 Conforto Térmico ........................................................................................70
4.5.1 Análise preliminar do comportamento térmico da microaspersão
sobre o telhado de fibrocimento (resfriamento evaporativo) em
comparação com o testemunha..................................................... 70
4.5.2. Análise preliminar do comportamento térmico do telhado somente
com o substrato sobre o mesmo em comparação com o telhado
testemunha. ..................................................................................... 72
16
4.5.3 Análise dos resultados de comportamento térmico do telhado verde
(solo-água-planta) em comparação com a testemunha................... 74
5. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ..................76
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................82
17
1. INTRODUÇÃO
1.1 Problemática e Justificativa
Observa-se que o crescimento populacional mundial tem se dado de maneira
heterogênea, de forma que na atualidade, metade da população mundial reside nos
grandes centros urbanos, UN (2005). Grande parcela desse crescimento se
concentra nos países em desenvolvimento. No Brasil, cerca de 80% da população
habita em cidades, Ministério das Cidades (2003). Entre outros, tem aumentado a
demanda pela água e os serviços de infraestrutura relacionados, associados à
própria manutenção da vida e às atividades políticas, sócioeconômicas e ambientais.
Assim, a água pode ser vista como um agente promotor de qualidade de vida. No
entanto, de forma geral, nos países em desenvolvimento, entre eles o Brasil,
observa-se o crescimento da ocupação informal. Nessas áreas verifica-se a
concentração das populações economicamente mais desfavorecidas, que sem
recursos para arcar com os custos das terras e habitações legalizadas, acabam
encontrando nesses locais a solução para o problema da moradia. Esses locais, no
entanto, face à grande pressão por ocupação do solo, estão associados a alguma
fragilidade do ponto de vista da regulamentação das terras e à baixa ou nenhuma
oferta de serviços de infra-estrutura. A cidade do Rio de Janeiro, uma das grandes
metrópoles brasileiras, representa bem, em seu espaço urbano, este cenário.
Além da pressão sobre os recursos naturais, essa ocupação desordenada do
solo tem aumentado as áreas impermeáveis. O aumento da supressão vegetal e
alteração da paisagem natural têm afetado diretamente o ciclo hidrológico, que
aliados ao aumento da área impermeável e a falta de tratamento dos efluentes
gerados têm vitimado toda a população, mas acabam sendo mais impactadas pela
falta de infraestrutura urbana, às populações de baixa renda.
O Projeto HIDROCIDADES, que vem sendo desenvolvido por um conjunto de
pesquisadores da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, da Universidade
Federal do Rio de Janeiro e da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, e que
tem suporte financeiro do CNPq, está associado às questões relacionadas à
conservação da água em meio periurbano (PIMENTEL DA SILVA et. al., 2008).
A Região da Baixada de Jacarepaguá, zona oeste da Cidade do Rio de
Janeiro, foi tomada como objeto de estudo do Projeto HIDROCIDADES que
18
constitui-se na principal área de expansão da Cidade. Embora tenha havido um
planejamento inicial para a sua ocupação, a pressão imobiliária, sem a construção
da infraestrutura necessária, acabou levando a um cenário hoje de assentamento de
condomínios de padrão médio e alto, nem sempre respeitando a legislação
urbanística, verticalização e adensamento, ocupação irregular, que acabou
comprometendo as lagoas da região, a qualidade das águas das praias, ao
desmatamento e ocupação de áreas de proteção. Esse cenário de degradação
ambiental contrasta com áreas remanescentes que retratam a vocação agrícola da
região, sobretudo na olericultura para abastecer a cidade do Rio e, do início da
alteração da ocupação com a implantação de indústrias, sobretudo laboratórios
químicos como WELLA, MERCK, GLAXO, dentre outros.
O problema das ocupações irregulares de terrenos urbanos para moradia da
população de baixa renda em Jacarepaguá, se repete. O Projeto HIDROCIDADES
tomou como estratégia, entre outros, o monitoramento físico-ambiental de uma bacia
hidrográfica representativa e experimental – a bacia do rio Morto. São monitorados
níveis d’água e a qualidade das águas fluviais, assim como características climáticas
como: alturas pluviométricas, velocidade e direção do vento, radiação, temperatura,
umidade relativa e pressão atmosférica. Assim como os níveis d’água, as
informações climatológicas são registradas a cada cinco (5) minutos. A Figura 1.1 e
Figura 1.2 apresentam, respectivamente, a localização da bacia do rio Morto e a
localização dos pontos de monitoramento. A estação climatológica foi posicionada
dentro dos limites do Parque Aquático “Rio Water Planet”. Ainda está inserida na
bacia a Comunidade da Vila Cascatinha, que apoiou a implementação e participa do
HIDROCIDADES (Figura 1.1 e Figura 1.3). CERQUEIRA E PIMENTEL DA SILVA
(2007), apresentaram a caracterização da Comunidade da Vila Cascatinha.
Destacam-se, dentre outras, a vocação agrícola da população local e a queixa da
população às recorrentes enchentes que ocorrem no local e no bairro. Isso motivou
uma outra linha de investigação do Projeto, que envolve a técnica de telhados
verdes. A equipe do Projeto tem ainda interação com a Associação de Moradores de
Vargem Grande e com as Escolas locais como parte das ações sócioambientais.
Durante o desenvolvimento do Projeto HIDROCIDADES têm sido organizados
vários eventos com moradores do bairro e alunos das escolas. Nessas reuniões e
workshops (Figura 1.4) são discutidos os problemas sócioambientais locais,
possíveis soluções para os mesmos, assim como resultados parciais das
19
investigações do Projeto HIDROCIDADES, buscando a participação e envolvimento
dos moradores com as questões do Projeto e, do Projeto com os problemas locais,
de forma a contribuir para o desenvolvimento sustentável de forma mais efetiva.
Neste contexto, esta dissertação trata de uma das linhas de investigação do
Projeto HIDROCIDADES, da utilização da tecnologia dos telhados verdes ou
coberturas vivas em habitações de interesse social. Os telhados verdes podem
representar uma medida de controle no lote (referência – trabalhos do Professor Nilo
da UFMG – Técnicas compensatórias em drenagem urbana) nos estudos de
drenagem, uma vez que retém uma parte, retardando o escoamento superficial das
águas pluviais (tempo de detenção). Trata-se de uma ferramenta sustentável de
drenagem urbana, podendo ser acrescida de outras ferramentas ecoeficientes, como
reservatórios de acumulação ou detenção, para utilização da água pluvial para fins
não potáveis. O plantio nos telhados pode contribuir ainda para a melhoria do
conforto térmico das edificações. Ainda, aumenta ou restitui de alguma forma, a área
verde urbana, reduzindo os efeitos de “ilha de calor” (NIACHOU, 2001).
Adicionalmente, a possibilidade de produção de hortaliças, plantas ornamentais ou
medicinais, com efeito sobre a segurança alimentar e geração de renda e inclusão
social (ISLAM, 2004). Ressalta-se que, eventualmente, a implantação do plantio em
telhados e lajes pode contribuir para o controle do crescimento vertical das áreas de
ocupação informais das cidades e de suas periferias.
Embora ainda pouco conhecida e difundida no Brasil, essa técnica foi
aprimorada e estimulada na Europa, onde mostrou sua importante função ecológica,
social e econômica do ponto de vista energético, em função do seu comportamento
térmico. Outro atrativo é a questão econômica para construção de um telhado verde,
onde se equipara ao custo de uma construção com laje e telhas cerâmicas (CUNHA
E MEDIONDO, 2004).
20
Figura 1.1 - Localização da Área de Estudo: Comunidade da Vila Cascatinha e Bacia
Hidrográfica do Rio Morto - Baixada de Jacarepaguá, Rio de Janeiro. Fonte: Rosa
(2003) apud Cerqueira et. al., 2008.
21
Figura 1.2 – Localização dos Pontos de Monitoramento Físico-Amabiental do Projeto
HIDROCIDADES (fonte: PIMENTEL DA SILVA et. al., 2008).
22
Figura 1.3 – Paisagem da Comunidade da Vila Cascatinha
Figura 1.4 – “Conhecer para Preservar” – Evento de Mobilização do Projeto
HIDROCIDADES realizado em junho de 2008 – Escola Professor Teófilo Moreira da
Costa – Vargem Grande, RJ.
23
1.2 Objetivos Gerais e Específicos
Os objetivos gerais da dissertação estão relacionados ao desafio em adaptar
a tecnologia convencional para implantação dos telhados verdes com a finalidade de
atender tecnicamente a estrutura mais simples de uma edificação popular (telhado
de fibrocimento). Adaptar a tecnologia do telhado verde para aplicação em
edificações com cobertura de telhas de fibrocimento, utilizando o cultivo de hortaliças
ou plantas ornamentais como possibilidade de geração de trabalho e renda.
Como objetivos específicos destacam-se:
• avaliar os impactos da implantação do telhado verde no conforto
térmico das habitações;
• avaliar o impacto dos telhados verdes na retenção das águas pluviais;
• avaliar os custos associados à implantação do plantio em telhado de
habitações de interesse social.
• avaliar preliminarmente o desempenho de diferentes espécies para o
plantio sobre telhado;
1.3 Natureza da metodologia e estrutura da dissertação
A metodologia utilizada nesta dissertação é de natureza experimental. O
experimento foi estabelecido em edificação, “tipo habitação popular”, preexistente,
com pequenas adaptações, envolvendo o plantio em telhados. A estratégia envolveu
a divisão do telhado em duas partes simétricas. Uma permaneceu inalterada como
testemunha e na outra foi desenvolvido o plantio. Além da apropriação de todos os
materiais utilizados, foram testadas diferentes espécies para cultivo no telhado. O
experimento envolveu ainda, através de monitoramento remoto, um estudo sobre
conforto ambiental e análise da retenção de águas pluviais. O sistema de irrigação
foi usado para simular a precipitação pluvial sobre os telhados. Finalmente, foram
inferidos os custos para implantação de telhado verde em habitações de interesse
social. O texto é apresentado em cinco capítulos: no capítulo 1 é apresentada a
introdução, onde são discutidas a problemática, justificativa da pesquisa, objetivos
gerais e específicos, assim como a natureza da metodologia adotada na pesquisa.
No capítulo 2 é apresentada a revisão bibliográfica envolvendo aspectos da
agricultura urbana como forma de atividade sócioeconômica e plantio em telhados,
24
representando uma forma de naturação das bacias hidrográficas para o
desenvolvimento sustentável. É apresentada a tecnologia envolvida no plantio dos
telhados, assim como suas funções. No capítulo 3, materiais e métodos, é descrita
a metodologia adotada na pesquisa e os materiais empregados. Apresenta-se ainda
o desenho do experimento desenvolvido. No capítulo 4 são apresentados e
discutidos os resultados. Finalmente, no capítulo 5 são apresentadas as conclusões,
as contribuições e limitações da pesquisa, assim como sugestões para trabalhos
futuros.
25
2. AGRICULTURA URBANA (AU) E PLANTIO EM COBERTURAS
2.1 Atividades agrícolas em áreas urbanas e periurbanas
A iniciativa de utilização de telhados verdes nas áreas urbanas remete não
somente ao esclarecimento da população da necessidade de reversão do processo
de impermeabilização das áreas urbanas, mas também pode ser entendida por um
processo histórico caracterizado pela migração de famílias oriundas de zonas rurais
e que sofreram um processo de erosão de seus saberes e de transformação de seus
costumes alimentares, onde inconvenientemente as cidades e os seus sistemas
econômicos não conseguem torná-las economicamente ativas, desprovendo das
condições apropriadas para satisfação das suas necessidades sócioculturais e de
qualidade de vida (BELTRAN, 1995). Desta forma, assim como no Brasil e outros
países em desenvolvimento, as raízes do homem com a terra não foram totalmente
perdidas e vegetais e animais continuaram a ser produzidos ou criados nas áreas
urbanas (UNDP, 1996), conferindo uma modalidade de produção que é a agricultura
urbana (AU) e periurbana (AUP).
A AU consiste no cultivo de vegetais e criação de animais domésticos
(incluindo a criação de peixes) dentro dos limites (agricultura intraurbana) ou na
imediata periferia (agricultura periurbana) de uma cidade, visando principalmente a
produção de alimentos para os seus habitantes. É uma prática difundida
mundialmente, tanto nas grandes metrópoles quanto nas cidades menores, e que
tem sido apoiada por diversos governos e agências internacionais (MACHADO &
MACHADO, 2004).
O COAG/FAO
1
(1999) define a AU como regiões que se encontram dentro de
uma cidade e destinadas à produção de cultivares e criação de pequenos animais
para consumo próprio ou para a venda em mercados.
A AUP contemporânea vem ganhando destaque no cenário mundial e
nacional, reafirmando-se como um fator permanente nos processos de resgate da
cidadania e da sustentabilidade do ecossistema urbano (ARRUDA, 2006).
De acordo com MADALENO (2002), a AUP não é um fenômeno novo nas
cidades, e atualmente é cada vez mais considerada como parte integral da gestão
1
Committée on Agriculture/ Food and Agriculture Organization of the United Nations
26
urbana, sendo uma ferramenta para a diminuição da pobreza, por meio da geração
de renda e empregos. E também uma forma de trabalhar com o manejo ambiental.
Neste sentido, a AUP no Brasil passa a integrar o rol de opções de políticas públicas
que buscam o resgate da cidadania e da sustentabilidade urbana.
A AUP é citada no PROJETO FOME ZERO (2001), uma vez que a conexão
entre o abastecimento e a produção agroalimentar local é relacionada aos
programas de abastecimento e programas voltados à promoção e apoio às hortas
comunitárias, produzindo alimentos frescos de qualidade, gerando emprego e renda.
Apesar das vantagens da AUP, deve-se atentar para a prevenção de outros
problemas potenciais decorrentes de sua prática que incluem a combinação de
informação, orientação, monitoramento, fiscalização e regulamentação, baseadas
em estruturas legais, administrativas e em cooperação com os produtores urbanos.
Portanto, para que as importantes metas de fornecimento de alimentos saudáveis e
a baixo custo sejam alcançados pela agricultura urbana, os sistemas de produção
devem ser tais que não promovam ou agravem os problemas de contaminação,
tanto do ambiente quanto dos próprios alimentos, constituindo, primordialmente,
métodos bem adaptados às condições locais (MACHADO & MACHADO, 2004).
Em função da aplicação de AUP e suas variadas modalidades de cultivo e do
conceito de “naturação”, atualmente podem-se observar iniciativas em nível mundial
de produção de alimentos em áreas até então inimagináveis de cultivo, como é o
caso de “Telhados Verdes”, em Dhaka, cidade de Bangladesh, onde mais de 60
variedades de frutas e vegetais foram identificadas com potencial de cultivo (ISLAM,
2004).
A idéia de se cultivar hortaliças em telhados, não é nova: “O cultivo de horta
em telhados pode ser um método efetivo para garantir o suprimento de comida e
satisfazer as necessidades nutricionais dos moradores” (Helen Keller International
and Institute of Public Health Nutricion, 1985, in ISLAM, 2004). A utilização de
espécies vegetais em cobertura de edificações e revestimento de paredes não é
uma tecnologia contemporânea e nem mesmo inovadora. Registros históricos
relatam que diferentes povos se utilizaram de diversas espécies vegetais para
melhorar as condições adversas da natureza em suas moradias, obtendo conforto,
bem estar e proteção de suas edificações (OSMUNDSON, 1999).
27
2.2 Telhados Verdes
Telhados verdes vivos, telhados verdes, telhados vivos, coberturas verdes,
coberturas vivas, coberturas vegetais, biotelhas, ecotelhas e outras expressões
podem ser encontradas na literatura para explicar o uso de vegetação plantada
sobre coberturas. Plantio de vegetais sobre certa espessura de “solum” ou substrato
capazes de funcionar como suporte dos mesmos, e estes diretamente sobre
telhados, lajes ou estruturas de cobertura com impermeabilização e drenagem
adequadas, mas sempre se observando se a carga prevista será suportada pela
estrutura disponibilizada (VECCHIA 2005).
Os telhados verdes são compostos por várias camadas, conforme sua
estrutura e necessidade. Para tanto procurou-se apresentar cada qual, com uma
função específica. São elas:
1) Sobrelaje: deve-se buscar o confinamento da área a ser trabalhada,
construção de platibandas mais altas e previsão de instalação de tubos de dreno.
• Laje: Elemento estrutural onde devem ser consideradas as cargas
permanentes e as cargas acidentais; também pode ser utilizado um outro
suporte estrutural.
• Camada de impermeabilização: para impedir a infiltração de água na laje,
utilizando-se filme plástico, mistura de água cimento e látex ou sika, manta
asfáltica e outros produtos comerciais, além de produtos químicos ante
raiz.
• Camada de isolamento térmico: embora alguns trabalhos levem em
consideração o uso desta, a própria composição do telhado verde
completa, pode funcionar eficientemente para o conforto térmico das
construções.
• Camada de proteção mecânica: para impedir danos na impermeabilização,
onde utilizamos argamassa simples (areia + cimento) de traço 6 para 1.
• Camada de drenagem: responsável pela regulagem da retenção de água
e da drenagem rápida e eficiente do excesso desta, onde podemos utilizar
diversos materiais de densidades varáveis de acordo com o projeto.
• Camada de filtragem (facultativo): impede a passagem dos substratos,
para a camada de drenagem, o que prejudicaria o sistema de drenagem e
28
a circulação do ar. Utilizamos normalmente uma manta geotêxtil comercial
e até mesmo areia de diversas granulometrias.
• Camada de substrato: camada onde se encontram os nutrientes que dão
suporte à vegetação, retendo e absorvendo água. O tipo de substrato,
bem como a altura do mesmo, irá variar conforme a vegetação escolhida e
o tipo de telhado. Em se tratando de telhados extensivos, normalmente a
altura do substrato será de 5 a 15 cm e acima deste valor são telhados
intensivos.
• Camada de vegetação: consiste na cobertura vegetal propriamente dita e
que vai depender do tipo de telhado verde proposto, em função da altura
do solo e substrato disponível, calculado pelo projetista. Nos telhados
extensivos as espécies que podem ser utilizadas apresentam maior
resistência ao estresse hídrico e menor taxa de crescimento vegetativo
demandando baixa manutenção.
2) Sobre Telhados: deve-se estar atento, à inclinação do telhado e sua
estrutura, para avaliar a capacidade de carga extra. Podemos optar por sistemas
modulares.
• Camada de impermeabilização: para impedir a infiltração de água na telha,
utiliza-se filme plástico, aditivado com proteção contra raios UV.
• Camada de substrato: camada onde se encontram os nutrientes que dão
suporte à vegetação, retendo e absorvendo água. O tipo de substrato,
bem como a altura do mesmo, irá variar conforme a vegetação escolhida e
o tipo de telhado. Em se tratando de telhados extensivos, normalmente a
altura do substrato será de 5 a 10 cm e acima dessa espessura aumenta o
risco de erosão do solo e substrato.
• Camada de vegetação: consiste na cobertura vegetal propriamente dita;
as espécies que podem ser utilizadas devem apresentar grande
resistência ao estresse hídrico e baixa taxa de crescimento vegetativo, não
necessitando de maiores cuidados com manutenção.
29
Figura 2.1 - Esquema de uma estratificação padrão de um sistema completo de
cobertura verde com sistema de drenagem para lajes (http://www.lid-
stormwater.net/images/greenroof1.jpg).
Os telhados verdes podem ser definidos ainda como acessíveis e
inacessíveis, sendo o primeiro uma área aberta ao uso de pessoas, como um jardim
suspenso ou um terraço, proporcionando benefícios sociais aos seus usuários e
agregando valor comercial ao edifício e os inacessíveis, que não permitem a
circulação de pessoas, podendo ser planos, curvos e com inclinações. A freqüência
da manutenção, irrigação, fertilização e poda de raízes dependerá das espécies
escolhidas no projeto e os objetivos do mesmo, segundo concluiu Araujo (2007).
Estudos em telhados verdes extensivos
2
, também conhecidos como
Coberturas Verdes Leves (CVL’s), identificaram espécies de plantas que resistiram
bem em clima tropical, como Portulaca grandiflora (Onze-horas) (se é nome
científico deve ser em itálico), Tradescantia pallida (Coração roxo), Asparagus
2
telhados verdes extensivos são os que não necessitam de manutenção ou necessitam de pouquíssima
manutenção, pois as plantas que dele fazem parte, são eficientes no uso da água e em função disto possuem um
crescimento vegetativo menor.
30
densiflorus (Aspargo rabo de gato), Senico confusos (Margaridão) apresentaram
melhores condições de adequação, segundo Laar (2001), podendo também ser em
cultivadas dezenas de espécies como: Cebolinha, Louro, Jasmim amarelo, Magnolia,
Azaleia, Amor-perfeito, Begônia entre outras. Por outro lado, a empresa Ecotelhados
também utiliza plantas em telhados extensivos como Onze horas, musgos e
crassuláceas em geral, nos seus trabalhos pelo Brasil, obtendo boas referências de
seus clientes, desenvolvendo inclusive um sistema patenteado de implantação em
módulos prontos, que reduz em muito o tempo de preparo e instalação de um
sistema de telhados verdes e de tão prática podem ser executados cerca de 200
metros quadrados de cobertura verde por dia.
.
Em reportagem da revista CREA-RJ publicada em dezembro de 2008, na
seção de meio ambiente, comenta o sucesso de implantação de um telhado verde
numa comunidade carente no alto de um morro de uma favela carioca, cujos
moradores sofriam com a falta d’água. O projeto do telhado verde teve como função
recolher e armazenar água da chuva (reservatórios de detenção ou acumulação),
para ser utilizada na creche (para fins não potáveis). Foi patrocinado pelo
Massachussets Institute of Technology (MIT), sendo o principal objetivo acabar com
os problemas de abastecimento de água, tendo como executores os técnicos do
Instituto Tibá – RJ. Ressalta ainda, que além dos inúmeros benefícios ambientais
possui um benefício do bem estar (psicológico e estético).
Os reservatórios de detenção ou acumulação são obrigatórios para
empreendimentos novos, públicos ou privados que tenham área impermeabilizada
(piso) ou área de telhado maior que 500 m2, onde a Resolução Conjunta
SMG/SMO/SMU nº 1 de 27 de janeiro 2005, disciplina os procedimentos do Decreto
nº 23940 de janeiro de 2004, para posterior descarga na rede de drenagem (piso),
bem como para uso (telhados), para fins não potáveis.
Segundo Tucci (1995), o objetivo dos reservatórios de detenção é minimizar o
impacto hidrológico da redução da capacidade de armazenamento natural da bacia
hidrográfica, e podem ser denominadas de controle a jusante (downstream control).
31
Figura 2.2 - Telhado Verde Extensivo – Morro da Babilônia – Leme (fonte : Revista
CREA-RJ, dez 2008(pag.58) – Instituto Tibá).
32
Figura 2.3 - Telhado Verde Intensivo (Arbóreo) – Praia de Boa Viagem - Niterói
(Fonte: Latitude Verde Paisagismo e Engenharia Ltda, 2006).
A boa implantação de um telhado verde depende do domínio técnico de seu
executor, pois vários cuidados precisam ser tomados e elementos constituintes
precisam ser calculados como sobrecarga na estrutura, bem como etapas de
impermeabilização da cobertura que será a base do telhado. Outras informações são
de suma importância como a ventilação do ambiente que será tratado e o nível de
insolação e sua posição em relação ao movimento do sol sobre a edificação.
Os telhados verdes agregam em sua composição no mínimo duas camadas
distintas de elementos minerais e orgânicos: solo ou substrato e vegetação. De
acordo com a espessura do substrato e do tipo da camada de vegetação, são
classificados como telhados verdes extensivos ou intensivos, segundo Laar (2001):
• Telhados intensivos caracterizam-se pela espessura ser maior que 20 cm
de solo ou substrato. Tal espessura requer o uso de plantas que
demandam maior consumo de água, adubo e manutenção em geral. As
espécies mais comumente utilizadas são muitas vezes gramíneas,
floríferas e pequenos arbustos (plantas de mecanismo fotossintético C3 ou
33
C4), neste caso não existe fator limitante, a não ser o porte da planta que
deve ser compatível com altura de solo e substrato disponível.
• Telhados extensivos caracterizam-se por utilizarem plantas resistentes á
seca e pela espessura de solo menor que 20 cm. Apresentam alta
resistência às variações pluviais, tornando praticamente desnecessária a
sua manutenção com o plantio de crassuláceas (cactáceas, bromeliaceas
e outras suculentas) eficientes no uso da água e por isso baixa taxa de
crescimento vegetativo (plantas com mecanismo fotossintético CAM). O
uso de camadas mais estreitas e leves de substratos minimizam os custos
com a estrutura.
Figura 2.4 - Esquema geral de execução dos telhados verdes sobre estrutura de
edificações (lajes ou telhados), mostrando estratificação básica padrão do sistema
fonte: Correa (2007)
2.3 Funções dos Telhados Verdes
O planejamento urbanístico sustentável de uma cidade pode ser beneficiado
quando da utilização, pelos profissionais habilitados, da bioarquitetura - uma série de
soluções pautadas na economia de energia, racionalidade do consumo, redução das
emissões de poluentes e na manutenção do ciclo hidrológico local. Dentre várias
34
alternativas, a tecnologia dos “Telhados Verdes” é excelente, pois influi na retenção
das águas pluviais, na insolação, no clima urbano, na biodiversidade e diminui a
poluição do ar, conforme observado por Brenneisen (2004), na cidade de Basel,
Suiça.
Em países como Alemanha, Áustria e Noruega, o conceito de telhado verde já
é amplamente difundido, havendo, inclusive, empresas especializadas no assunto,
sobretudo, devido ao antigo interesse desses países em combater a degradação
ambiental e a rápida devastação dos espaços verdes em áreas de desenvolvimento
urbano acelerado (ARAÚJO, 2007).
Em 1300 a.C na Mesopotâmia - clima essencialmente desértico com invernos
suaves a frios e verões quentes, secos e sem nuvens - região correspondente ao
Iraque e Kuwait, os sumérios, babilônicos e os assírios utilizaram-se de diferentes
gramíneas, crucíferas, leguminosas e outras espécies vegetais para revestimento
dos muitos terraços de seus templos religiosos, os chamados Zigurates ou pirâmides
com degraus e rampas laterais em forma de torre (OSMUNDSON, 1999). Na Europa
e na Índia, durante o Império Romano e Renascença e nos séculos XVI, XVII e XVIII
respectivamente, foi comum o uso de trepadeiras e árvores em coberturas de
varandas e mausoléus na Itália, França e Espanha. Na Escandinávia, os Vikings
usavam nas paredes e coberturas de suas casas, camadas de grama para se
protegerem das chuvas e ventos (OSMUNDSON, 1999).
Atualmente na Alemanha existem dez milhões de metros quadrados de
telhados verdes, segundo informações de Peck (2002). Trata-se do resultado
proveniente da pesquisa de desenvolvimento de tecnologia que selecionou espécies
vegetais e diferentes tipos de substratos e ainda estímulos provenientes de leis
municipais, estaduais e federais, através de subsídios governamentais (40
marcos/m
2
) para financiar e incentivar a construção de novos telhados verdes. Na
Áustria, segundo Johnston (1996), o subsídio divide-se em três fases, sendo na
preimplantação, na implantação e após três anos, a fim de garantir a manutenção do
sistema e garantir seu pleno funcionamento, pois o maior interesse destes governos
está no benefício qualitativo e quantitativo do gerenciamento das águas pluviais
urbanas.
Segundo Correa & Gonzalez (2002), recuperar o meio consiste em reabilitar
edifícios e espaços para as novas funções urbanas e ambientais. De acordo com
Rivero (1998), a vegetação é um elemento rico em possibilidades, capaz de
35
promover a harmonia dos recursos, como a forma e a orientação dos edifícios, além
das características de serem elementos arquitetônicos fixos ou móveis, que tem
como finalidade principal o controle da radiação solar, procurando minimizá-la no
verão e otimizá-la no inverno.
A vegetação contribui de forma significativa para a reabilitação do meso-clima
urbano, pelo processo de fotossíntese que auxilia na umidificação do ar; o
resfriamento evaporativo diminui a temperatura e aumenta a umidade do ar em dias
quentes de verão, concluem Romero (2000) e Akbari (apud ARAÚJO, 2007). A
vegetação contribui para estabilizar o meso-clima ao seu entorno, reduzindo a
amplitude térmica, absorvendo energia e favorecendo a manutenção do ciclo de
carbono que é essencial para a oxigenação do ar atmosférico (DIMOUDI &
NIKOLOPOULOU, 2003).
Segundo Castanheira (2008), podemos definir, as variáveis de conforto
térmico como a temperatura do ar, a temperatura média radiante, a umidade relativa,
a velocidade do ar, a vestimenta e o metabolismo. Os índices de conforto térmico
são parâmetros que tentam englobar todas essas variáveis em um só número,
permitindo caracterizar, de forma rápida, uma situação de conforto ou desconforto
térmico.
De acordo com Givoni (1976), as coberturas são os elementos que mais
sofrem com as amplitudes térmicas devido a sua grande exposição aos efeitos
climáticos. O impacto da radiação solar em dias de verão, as perdas de calor
durante a noite e as chuvas afetam as coberturas mais do que qualquer outra parte
da edificação, por isso sofrem grandes impactos de variações de temperaturas.
Segundo Velazquez (apud ARAÚJO, 2007), o desempenho térmico de uma
cobertura com telhado verde em comparação com uma tradicional pode ser
analisado através das medições do fluxo de energia nos dois sistemas de cobertura,
considerando a temperatura do ar, temperatura de superfície do telhado, velocidade
e sentido do vento e a umidade relativa do ar.
Atualmente o índice mais utilizado é o proposto por Fanger na Dinamarca em
1979. Denominado de Voto Médio Predito (predicted mean vote – PMV), utiliza uma
complexa equação empírica para estimar as sensações de conforto, combinando as
variáveis de conforto térmico. O PMV é um valor numérico que representa as
respostas subjetivas para a sensação de desconforto, seja por frio, ou por calor.
Para a situação de conforto, o valor do PMV é zero, para a sensações de
36
desconforto por frio é negativo e para as sensações de desconforto provocadas por
calor é positivo (CASTANHEIRA, 2008). Conclui também, que os limites da zona de
conforto são baseados nas temperaturas internas de edificações sem
condicionamento artificial. Estes limites foram baseados em pesquisas conduzidas
nos Estados Unidos, Europa e Israel por Givoni. É importante ressaltar que os limites
superiores de temperatura e umidade aceitáveis são mais altos para pessoas
vivendo em países em desenvolvimento e aclimatadas às condições quentes e
úmidas. Assume-se que pessoas de países quentes em desenvolvimento, vivendo
em edifícios não condicionados, estão mais aclimatadas e toleram temperaturas e/ou
umidades mais elevadas. As zonas de conforto podem ser definidas como:
• temperatura limite inferior para o inverno de 18°C ;
• limite superior para o verão igual a 29°C.
Este limite só pode ser alcançado por ventilação natural durante o dia, vestimenta
leve, com velocidade do ar interna de 2 m/s (leve brisa) e com um nível de atividade
física considerado leve.
Em centros urbanos as superfícies verdes nas coberturas são de estimável
beneficio para o conforto ambiental e térmico dos usuários dessas edificações, além
da economia de energia para climatização de ambientes internos e da redução do
efeito urbano denominado “ilhas de calor”, causado devido ao crescimento urbano
desordenado e sem comprometimento com o meio ambiente. Portanto, essas áreas
verdes estão se tornando cada vez mais escassas, contudo, a composição de
vegetação nas superfícies dos telhados urbanos tem sido uma opção eficiente na
manutenção e no aumento das áreas verdes (NIACHOU, 2001).
Nas cidades, as coberturas verdes funcionam como um filtro contra a poluição
e na manutenção da umidade relativa do ar, não tendo somente um caráter estético
e ornamental (GOMEZ, 1998). No projeto urbanístico das cidades deve-se levar em
consideração, não ser apenas uma edificação segura, adequada ao uso, confortável,
durável e principalmente econômica, como também as contribuições hídricas para a
bacia hidrográfica, tendo o urbanista a responsabilidade de adequar a sua cidade
dentro da bacia de modo a evitar possíveis problemas em relação à drenagem
natural do terreno, adequando às vias rodoviárias e as áreas residenciais, ás linhas
naturais de drenagem da bacia hidrográfica.
O ambiente oferece condições que permitem avaliar o nível de conforto,
sendo condições isotérmicas, eletrodinâmicas e acústicas, da pureza do ar e do
37
conforto visual. As trocas térmicas são fatores que dependem dos materiais usados
para acabamentos e vedações do ambiente interior e exterior, e o telhado verde tem
um ótimo desempenho em relação ao conforto ambiental proporcionado em relação
a outros materiais utilizados para a execução de coberturas tradicionais (GOMEZ,
1998).
Atualmente constata-se nas lojas de matérias de construção uma maior
procura por materiais do tipo isolantes térmicos, tanto em regiões de clima quente,
quanto em regiões de clima frio e isso se deve a uma exigência de mercado atual
que é o conforto térmico, o que em consequência vem aumentar a demanda de
energia nas grandes cidades, tanto para usuários residenciais, como comerciais e
industriais. O projeto de desempenho térmico de edifícios urbanos depende da
exigência térmica interna requerida, das condições climáticas externas e dos
materiais de construção utilizados nas vedações do meio interno para o meio
externo. Os raios emitidos pelo sol exercem grande influência nas estruturas dos
edifícios, principalmente aqueles que não possuem uma proteção térmica adequada
à região, sendo os telhados responsáveis pela maior área de incidência de raios
solares nos edifícios e consequentemente o maior contribuinte para o fluxo de calor
transferido ao ambiente interno. As variações que os telhados sofrem no decorrer do
dia são de altas temperaturas, devido á insolação direta e, à noite em virtude do
rápido resfriamento ocasionado pelas trocas de radiação de onda longa com a
atmosfera (RIVERO, 1998).
O Rio de Janeiro possui, na maior parte do ano, regiões onde existe uma
intensa insolação, sendo assim, os telhados, que sofrem as maiores variações
térmicas diárias e anuais, deveriam ser o elemento com maior proteção térmica.
Neste sentido, uma opção considerável, é a adequação da cobertura dos edifícios. A
vegetação aplicada à cobertura pode protegê-la da radiação solar direta, assim
como resfriá-la, por intermédio do efeito de refrigeração evaporativa (ARAUJO,
2007).
Segundo vários pesquisadores, as coberturas verdes têm comprovado
eficiência nas questões relacionadas à resistência mecânica de impermeabilizantes
e estruturas de proteção, segurança contra incêndios, isolamento acústico, proteção
térmica e economia de energia, em relação a outros tipos de materiais utilizados em
coberturas residenciais, industriais e comerciais, também contribuindo para o
desenvolvimento racional e sustentável, utilizando práticas ecologicamente eficientes
38
e de preservação do meio ambiente, e em consequência melhorando a qualidade de
vida em ambientes urbanos.
Quando a vegetação é utilizada estrategicamente em coberturas, é uma
contrapartida natural (naturação) considerada como um complemento ecológico aos
espaços verdes das selvas de concreto das cidades, além de contribuir para o
beneficio térmico interno da construção, tendo capacidade de alterar o seu entorno.
Do ponto de vista térmico, os benefícios são inquestionáveis e ainda ajudam na
manutenção de microclimas e mesoclimas (WONG, 2003).
Outra forma de intervenção verde, segundo Rola & Ugalde (2007) é a
“naturação”, uma tecnologia de aplicação de vegetação sobre superfícies
construídas que busca amenizar os impactos do desenvolvimento urbano, através
da integração entre espaço urbano, cidadão e natureza. A proposta tecnológica da
naturação é a difusão do conceito de utilização da vegetação em telhados verdes
aplicados em superfícies de telhados, lajes, como também nas fachadas das
construções e os muros verdes. A metodologia preconiza o aumento e ampliação de
áreas verdes em áreas edificadas. As vantagens de sua aplicabilidade citadas pelos
mesmos autores são as seguintes:
• Atuação positiva no clima de uma determinada localidade, propiciada
pela retenção de poeira e substâncias contaminantes em suspensão;
• Aumento da área verde útil;
• Influência sobre o ambiente interior;
• Esfriamento dos espaços abaixo da coberta, no verão, provocado pela
evapotranspiração das plantas, eventual economia de energia nos
países tropicais;
• Diminuição das perdas de calor no inverno o que pressupõe economia
de energia nos países mais frios;
• Aumento do isolamento térmico;
• Absorção do ruído;
• Prolongamento do tempo da cobertura em relação às coberturas
somente impermeabilizadas;
• Melhora do grau de umidade do ar;
• Redução da carga de água que suportam as canalizações urbanas;
• Redução do efeito da ilha de calor.
39
Os telhados verdes possuem características positivas no que diz respeito ao
conforto e bem estar dos seus usuários, pois a cor verde atua de forma positiva no
organismo humano, passando sensações de espaço, liberdade, harmonia e
equilíbrio. Várias pesquisas em ambiência demonstram os resultados positivos ao se
utilizarem coberturas verdes, refletindo no estado psicoemocional dos seus usuários.
Proporciona também atividade terapêutica, como a jardinagem em si, envolvida na
manutenção dos telhados verdes e a sensação de bem estar por amenizar o
ambiente urbano com a utilização de vegetação (LAAR, 2001).
Nos países escandinavos, e em especial na Alemanha, vários projetos
residenciais, comerciais e até industriais de arquitetura que compõem coberturas
verdes, vêm obtendo sucesso e grande aceitação pelos usuários, favorecendo
esteticamente o projeto final da edificação, até por se tratar de uma técnica de
tradição nestes países (PECK, 2002). Conclui também, que os interessados
recebem incentivos fiscais por adotar a cobertura verde em sua residência, obtendo
créditos por área verde (m
2
). Se as cidades possuirem metade de seus imóveis com
as coberturas verdes, a sensação térmica irá melhorar em até cinquenta por cento,
com a diminuição da temperatura e o aumento da umidade relativa do ar.
No caso do Brasil, um país de clima tropical, em especial o Rio de Janeiro,
onde se verificam temperaturas médias altas, as coberturas verdes podem ser
exploradas de maneira bastante positiva. Os projetos de arquitetura cada vez mais
enfatizam o paisagismo das edificações sendo os telhados são ainda poucos
explorados. Em geral ficam como elemento a ser trabalhado no projeto final, conclui
Araujo (2007).
De acordo com Givoni (1976), o aspecto estético do telhado verde talvez seja
uma das questões mais compensadoras contribuindo para a arquitetura. Paisagistas
acrescentam que as plantas emolduram e realçam um projeto arquitetônico,
tornando-o mais receptivo tanto para o futuro morador quanto para os vizinhos,
concorrendo para um equilíbrio estético local e o conforto visual dos moradores.
Ainda, como já mencionado anteriormente, têm também relação o aspecto
psicológico, tendo em vista que áreas verdes tendem a trazer um certo equilíbrio
emocional, gerando assim indivíduos mais tranquilos na sociedade. Vários
psicólogos recomendam a jardinagem como atividade para terapias, tendo a certeza
40
que o cultivo de plantas bem como trabalhar a sua manutenção, para a saúde das
mesmas, fazem bem ao ser humano.
A jardinagem praticada para a manutenção dos telhados verdes também é
uma atividade que representa o lazer dos seus usuários podendo cultivar espécies
florísticas e até medicinais, podendo também essas espécies serem para fins
culinários, como temperos, por exemplo. A possibilidade, inovadora, aqui
apresentada, de agregar valor a essas espécies, é uma proposta bastante
interessante, podendo o cultivo tornar-se lucrativo. Ressalta-se, no entanto, que
nesse caso, será necessária mais atenção por parte do responsável pelo plantio,
para garantir a integridade das plantas ali cultivadas, para a segurança alimentar, e
a comercialização das mesmas (GOMEZ, 1998).
Segundo Mendiondo e Cunha (2004), um telhado verde leve (cobertura verde
leve - CVL) com cerca de 15cm de espessura de solo é capaz de retardar o runoff
proveniente de uma preciptação pluvial em cerca de 14mm, no momento de pico,
isto significa, redução do volume inicial de escoamento. Os autores também
concluíram que os custos tradicionais do telhado de barro sobre laje comparado ao
do telhado verde é cerca de 10% maior.
Figura 2.5 - Comparação do coeficiente de runoff entre um telhado verde com uma
cobertura tradicional. (fonte: LAAR 2001).
41
Figura 2.6 - Chuva acumulada durante 24 horas (14,6mm-Abril de 2003), analisou-se
o escoamento superficial (runoff) entre um telhado tradicional e um telhado verde,
ambos com mesma inclinação. (fonte: MENTENS et al, 2005)
Como de conhecimento de técnicos e cientistas, a altura do solo ou substrato
tem relação direta com a capacidade de retenção de água sobre o mesmo,
reduzindo o escoamento. Porém Uhl e Schiedt (2008) concluíram em experimento
realizado durante dois anos (Muenster University of Applied Sciences - Alemanha),
em construções de grande escala e em condições reais de clima, que baixos
coeficientes de escoamento superficial eram verificados no verão, em relação aos
resultados dos meses frios que registravam índices mais elevados. A
evapotranspiração influencia a capacidade de retenção dos solos nos períodos mais
quentes do ano, promovendo uma redução mais acentuada da umidade do solo,
aumentando a capacidade de retenção de água e reduzindo, consequentemente o
coeficiente de escoamento superficial.
Segundo Palla et al. (2008), a influência da cobertura de vegetação nos
telhados reduz significativamente o pico de escoamento responsável pelas
enchentes em áreas urbanas, bem como um efeito de retardo no escoamento
superficial. Em seus estudos de modelagem, o mesmo autor determinou que na hora
do pico da enchente, o telhado verde contribuiu com um tempo de defasagem (efeito
de detenção) entre 7 e 15 minutos após o pico de enxurrada, para diferentes
tratamentos, com modelagens de conversão de cenários de 10%, 20% e 100% das
42
áreas impermeáveis dos telhados. O mesmo autor pode verificar a ação da
evapotranspiração das culturas na redução da umidade do solo entre eventos de
precipitação, fazendo com que em dias mais quentes, o solo seja capaz de reter
maior quantidade de água, em função do seu ressecamento mais rápido (evapo-
transpiração).
O benefício do conforto térmico realizado pela camada isolante promovida
pelo telhado verde foi comprovada por Onmura (2000), que registrou diferença de 30
°C na temperatura na superfície interna de uma laje nua comparada com telhado
verde, quando exposta a uma temperatura ambiente de 38°C durante o verão no
Japão.
Os efeitos térmicos da água no substrato (solo) e na planta, para redução da
temperatura nos ambientes, podem ser explicados, segundo Ottoni (1996), pelo seu
calor específico, fazendo com que possa absorver ou liberar muito mais calor que
qualquer outro material, com menor mudança de sua temperatura, caracterizado
pelo processo de homeostasia da água.
O mesmo efeito de redução da temperatura interna foi comprovado por
Vecchia (2005), utilizando uma cobertura com característica leve como telhado
verde, registrando diferenças de até 8,0°C em relaç ão à temperatura ambiente
(34°C), como pode ser verificado na Figura 2.7 e Fi gura 2.8, sendo que a amplitude
térmica média foi de 9,2°C e no ambiente externo 21 ,4°C.
Figura 2.7 - a) Gráfico representativo do episódio de notável calor e tomado como
referência para o estudo do comportamento e do desempenho térmico sistema de
cobertura verde (CVL), construída no Campus da USP – São Carlos (SP)
a
43
Figura 2.8 - b) Dispostas as temperaturas superficiais internas de cinco protótipos: 1.
aço galvanizado; 2. fibrocimento ondulada; 3. laje premoldada cerâmica inclinada
(sem telhas) e com impermeabilização de cor branca com resina de óleo vegetal
(Ricinus communis); 4. Cobertura verde leve (CVL) e 5. Telhas de cerâmica. (fonte:
VECCHIA, 2005)
b
44
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Localização do experimento
O experimento foi realizado na Escola Municipal Professor Teófilo Moreira da
Costa (Figura 3.1) localizada na rua Esperança, s/n, Vargem Grande. A rua
Esperança é transversal à Estrada dos Bandeirantes, dista cerca de 100 metros do
Parque Aquático “Rio Water Planet”, onde foi locada a estação climatológica.
O experimento foi estabelecido em uma edificação existente onde funcionava
anteriormente um vestiário (masculino e feminino) para serviços de apoio do bairro e
atualmente fica ali localizado o almoxarifado da Escola. A construção é em alvenaria
(tijolo e cimento) com dimensões de 6,0 x 4,0 metros de área, porém a área do
telhado (cobertura) tem 7,0 x 4,5 metros, pé direito de 3,20 metros e telhado de
fibrocimento (onduline 6,0mm) sem a presença de laje, porém com colunas e vigas
em concreto, característica de uma construção simples e representativa da região. A
inclinação do telhado é de 6%. Está dividida ao meio por uma parede, gerando
assim dois ambientes de iguais dimensões. As portas de acesso são independentes
(Figura 3.2). Todas as paredes internas e externas foram pintadas na cor branca.
Essa construção não possui janelas, nos fundos em ambos ambientes encontramos
tijolos vazados, para exaustão, com mesma dimensão e formato.
Antes do estabelecimento do experimento na Escola, foram investigados
outros locais, até mesmo habitações existentes na Comunidade da Vila Cascatinha.
Contribuiu para escolha do espaço do experimento em uma Escola, sua
neutralidade, o caráter de espaço público e efeito multiplicador das escolas. Ainda,
são nas escolas que se verificam os primeiros passos para o desenvolvimento do
espírito científico (experimentação). Foram visitadas várias escolas na área de
Vargem Grande, que entre outros, contribuíram para o estabelecimento do
experimento na Escola Teófilo:
• Receptividade e apoio por parte da direção da Escola;
• O fato da escola no passado ter sido uma escola agrotécnica, atuando
como polo de difusão de conhecimentos técnicos;
• Disponibilidade de espaço construído para realização do experimento,
com características semelhantes às construções de interesse social
45
locais com cobertura de telhas de fibrocimento, infraestrutura de
abastecimento de água e energia próprias;
• Localização da Escola;
• Público da Escola de ensinos fundamental e médio;
• Escola Municipal durante o turno diurno e Estadual no noturno;
• Atendimento a moradores da Vila Cascatinha, assim como referencial
dos moradores da Vila Cascatinha com a escola Teófilo.
Figura 3.1 - Localização da Escola Municipal Professor Teófilo Moreira da Costa e
do Experimento do Telhado Verde. Fonte: Google Earth – acesso em 03/02/09)
3.2 O desenho do experimento
A Figura 3.2 apresenta o desenho experimental adotado. O telhado da
construção preexistente foi dividido em duas partes de forma simétrica. O lado direito
foi destinado ao plantio e o outro permaneceu sem alteração (testemunha). Sob o
lado a ser plantado foi feito reforço no madeiramento do telhado. Foram instalados
46
dois caibros (7,5 x 3,5 cm) além dos existentes, perfazendo um espaçamento de
0,60 m no sentido longitudinal, a fim de garantir a sobrecarga devido ao plantio
sobre o telhado.
Foram instaladas calhas coletoras independentes em ambos os lados. Cada
uma drenando de forma independente para um reservatório, cada um com
capacidade de 250 litros . Os reservatórios coletam a água proveniente do
escoamento superficial da água precipitada sobre o telhado. Os dois sistemas
funcionam isoladamente, isto é, o telhado verde tem um sistema de captação de
água separado do lado testemunha, que permite por comparação de dados
quantitativos, avaliar os volumes retidos no sistema (telhado verde).
Em ambos os reservatórios foram instalados sistemas simples com mangueira
transparente para monitoramento dos níveis d’água. Foi instalado sistema de
irrigação em ambos os lados, conforme
Figura 3.3. O abastecimento de água desse sistema é feito por um pequeno
reservatório d’água preexistente, que é abastecida pela rede pública, de forma
independente do restante da Escola. Foram, no entanto, instalados um terceiro e
quarto reservatórios (Figura 3.2) que recebem os excessos dos reservatórios 1 e 2.
Através de bombeamento, os excedentes, armazenados nos reservatórios 3 e 4 são
também, eventualmente, usados na irrigação do telhado. O sistema de irrigação é
descrito em maiores detalhes na seção 3.4.
Na parede que separa os ambientes foi instalado um filme aluminizado para
evitar a transferência de calor por radiação entre os espaços. O monitoramento
ambiental das temperaturas foi realizado com a instalação de 24 sensores
associados a um datalogger
3
(Figura 3.5). Em cada um dos locais foram instalados
nove sensores. Sendo quatro pares de sensores, dois a dois em cada uma das
quatro paredes, e outro no centro de cada ambiente, a uma altura de 1,80 metros,
sendo que este último é a referência para a temperatura interna que permite verificar
a influência da radiação no ambiente interno. Os dois sensores, em cada uma das
paredes, foram afastados 10 centímetros um do outro (sendo um deles encostado na
parede), a fim de inferir as variações de transferência de calor, Os dados do
ambiente externo e sobre os telhados foram coletados por 3 (três) psicrômetros
3
O sistema de monitoramento inclui um software que permite o registro das temperaturas em
intervalos de tempo constantes que podem ser ajustados pelo usuário.
47
ventilados, dois deles instalados sobre as coberturas (telhado verde e testemunha) e
outro distante 2,5 metros à direita da edificação.
Figura 3.2 - Desenho do Experimento do Telhado Verde. (fonte: Mary, 2008)
Figura 3.3 - Disposição da localização dos sensores de temperatura interna e
externa (P = encostado parede / A = Afastado cerca de 10cm da parede / Bs = Bulbo
seco / Bu = Bulbo úmido)
1
2
3
4
48
Figura 3.4 - Detalhe de instalação dos sensores dentro da edificação por parede
(1 sensor encostado parede e 1 afastado dez centímetros).
Inicialmente, as temperaturas foram registradas a cada minuto durante 24
horas. Ao longo desse período, que foi dividido em função de coletas específicas
para avaliar o efeito na temperatura externa e interna, em 3 etapas específicas:
• O efeito da microaspersão (irrigação) sobre o telhado.
• O efeito da cobertura do telhado com substrato agrícola.
• O efeito do plantio sobre o telhado (solo-água-planta).
A primeira etapa previa comprovar o efeito da microaspersão sobre o telhado
em um dia de calor (céu aberto), sobre a possível redução da temperatura interna
(conforto ambiente) e externa (impacto sobre o meio ambiente). Neste teste o
sistema de microaspersão possuía uma intermitência de trinta segundos ligada,
tempo esse suficiente para molhar todo o telhado e dez minutos desligado, tempo
esse suficiente para evaporação da água livre.
Na segunda etapa, mais um teste preliminar foi realizado para verificar
apenas o efeito do substrato (sem a presença de vegetação) sobre o telhado,
49
avaliando o conforto térmico interno e externo e suas componentes de inércia e
amortecimento térmico.
Na ultima etapa de monitoramento, os mesmos componentes térmicos foram
avaliados para o sistema telhado verde (solo-água-planta), em comparação com o
telhado testemunha. Nesta etapa também foi simulada a ocorrência de duas
intensidades pluviométricas uma de 42mm/h e outra de 8,77mm/h, para verificar qual
o coeficiente de runoff e a capacidade de retenção e retardo (detenção).
3.3 Runoff (escoamento superficia)l
Para o teste do runoff, tomou-se como base o mesmo parâmetro que a RIO-
ÁGUAS adota para estudos de microdrenagem, o qual se baseia num período de
duração de simulação igual a 10 minutos e calcular a intensidade pluviométrica
crítica de precipitação para tempo de recorrência de 10 anos, conforme equação
geral abaixo:
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.
( )
:e
ct
d
T
b
a
I
GERAL
EQUAÇÃO
R
x
+
=
50
Equações IDF - Coeficientes para a Equação Geral
Pluviômetro a b c d Fonte
Santa Cruz 711,30 0,186
7,00 0,687 PCRJ- Cohidro -1992
Campo Grande 891,67 0,187
14,00
0,689 PCRJ- Cohidro -1992
Mendanha 843,78 0,177
12,00
0,698 PCRJ- Cohidro -1992
Bangu 1208,96
0,177
14,00
0,788 PCRJ- Cohidro -1992
Jardim Botânico 1239,00
0,150
20,00
0,740 Ulysses Alcântara (1960)
Capela Mayrink 921,39 0,162
15,46
0,673
Rio-Águas/´CTO (2003), atual
GPST
Via11
(Jacarepaguá)
1423,20
0,196
14,58
0,796
Rio-Águas-SUBAM/CPA –
2005,
atual GPST
Sabóia Lima 1782,78
0,178
16,60
0,841
Rio-Águas-SUBAM/CPA –
2006,
atual GPST
Benfica 7032,07
0,150
29,68
1,141
Rio-Águas-SUBAM/CPA –
2006,
atual GPST
Realengo 1164,04
0,148
6,96 0,769
Rio-Águas-SUBAM/CPA –
2006,
atual GPST
Irajá 5986,27
0,157
29,70
1,050
Rio-Águas-SUBAM/CPA –
2007,
atual GPST
Taquara
(Eletrobrás)
1660,34
0,156
14,79
0,841 Rio-Águas/GPST – 2009
Foram utilizados os parâmetros do posto Via 11 (Jacarepaguá) para a região
de Vargem Grande, por questões de proximidade com o local do experimento. A
intensidade pluviométrica crítica a ser aplicada, definida pela equação, é de 174,4
mm/h, porém as instalações do projeto para simulação de chuva não atendiam tais
51
necessidades. Foi utilizado o sistema de irrigação com uma capacidade de vazão
para simular uma intensidade pluviométrica com cerca de 1/5 da prevista pela
equação. A simulação da chuva foi realizada em duas condições básicas, com
intensidade máxima do sistema de microaspersão disponível que era de 42 mm/h, a
fim de simular uma chuva característica desta época do ano e com intensidade
mínima 8,77 mm/h como parâmetro para análise do comportamento da capacidade
de retenção e o tempo de retardo nos tratamentos.
Após a irrigação ter sido acionada, mediu-se a vazão efluente do telhado a
cada minuto pela leitura nos níveis das caixas coletoras da água de cada um dos
telhados. Esta simulação teve a duração de treze minutos, momento em que ambos
telhados equilibraram suas respectivas lâminas de drenagem da água aspergida
sobre o telhado verde.
Figura 3.5 - Ilustração da tela do programa Medtemp 2.06, associado ao “datalogger”
multicanal (24) onde são registradas as temperaturas interna e externa dos
ambientes monitorados.
52
A Figura 3.5 apresenta uma ilustração da tela do software para registro de
temperaturas no “datalogger”, permitindo acessar os registros em tempo real.
Após estes estudos, o intervalo de tempo para registro das temperaturas no
datalogger foi ajustado para 5 minutos, associado ao intervalo de tempo de registros
da estação climatológica do Projeto HIDROCIDADES, localizada no Parque de
Águas “Rio Water Planet”.
O intervalo de acionamento da microaspersão sobre o telhado foi em função
da evaporação da água irrigada sobre o mesmo, no dia de coleta de dados.
No telhado verde, foram utilizados materiais comerciais, de forma a ser de
fácil aquisição, já que o objetivo é a implantação da técnica dos telhados verdes em
habitações de interesse social. Sobre a telha (fibrocimento) foi aplicado um filme
plástico de 150 micra de espessura e aditivado contra raios “UV”, para cumprir a
função de impermeabilizante e, sobre esta, uma camada de 10 centímetros de
substrato agrícola comercial BIOMIX (composto orgânico, casca de pinus
compostada, vermiculita expandida, enriquecida e neutralizada quimicamente).
3.4 Produção das mudas
Foi construído um estufim, (estufa em túnel baixo), usado para germinação
das sementes e crescimento das mudas utilizadas para cobertura do telhado. Esse
estufim foi apoiado e nivelado sobre estrutura de metal com 1,00 metro de altura.
Sua estrutura foi toda feita com materiais em tábuas, filme plástico, PVC, filme
incolor e areia. Foi construída uma caixa de madeira com dimensões de 8,00 x 1,20
x 0,20 metros, toda forrada com filme plástico (impermeabilização). Colocou-se areia
no fundo todo, cerca de 10 centímetros. Um sistema de alimentação de água com
boia regula a altura da lâmina de água dentro do estufim ao nível da areia. Uma
canaleta formada pelo corte longitudinal em três partes iguais de um tubo PVC de 40
milímetros, formando canaletas e perfurada com fendas de 3 á 5 centímetros um do
outro alternadamente. Foi utilizada para garantir suporte hídrico ao substrato,
ascendência de água por capilaridade. A manutenção da umidade através deste,
garantiu a germinação e o desenvolvimento das plântulas. O substrato agrícola
utilizado foi BIOMIX® pela sua baixa densidade (leve) e sua boa capacidade de
53
retenção de água (características em anexo) e semeada com rúcula (Figura 3.6,
Figura 3.7 e Figura 3.8).
Figura 3.6 - Detalhes construtivos do estufim utilizado para germinação das
sementes.
Figura 3.7 - Preenchimento com substrato agrícola (Biomix) nas canaletas de
semeadura e transporte das mudas para o telhado verde e semeadura com
sementes de rúcula.
54
Figura 3.8 - Rúcula com 15 dias após germinação.
3.5 Sistema de irrigação e drenagem
Os sistemas de irrigação foram projetados e instalados sobre o telhado para
realização dos testes de resfriamento evaporativo, runoff e a complementação das
necessidades hídricas da cultura. Conforme, análise das normais climatológicas, da
região, nos últimos 10 anos (Erro! Fonte de referência não encontrada. e Figura
3.10). Foram instalados dois sistemas de irrigação: um sistema por microaspersão
com acionamento manual utilizado para monitoramento e ensaio dos testes de
conforto térmico e ensaios de runoff superficial nos dois telhados e um sistema de
irrigação por gravidade em canais, com utilização de microtubos, um em cada
canaleta da telha, ligados a um timer programado em função das necessidades da
cultura.
55
Figura 3.9 - Sistema de irrigação por aspersão utilizado para simular efeitos da
chuva nos testes de conforto térmico interno e runoff superficial dos telhados.
Figura 3.10 - Sistema de irrigação por gravidade com microtubos utilizado para
irrigar cada canaleta da telha de fibrocimento, correspondente a linha de plantio da
cultura, sobre o telhado verde.
56
A retenção de escoamento superficial de água da chuva (“runoff”) foi
mensurada com a realização de um ensaio com microaspersão sobre substrato
comercial, por meio de um sensor de nível/tempo. O ensaio foi feito comparando-se
as duas metades do telhado, uma com substrato comercial e outra sem nenhum
revestimento.
O sistema de drenagem foi construído para coleta de água proveniente do
runoff superficial dos dois sistemas separadamente, conforme Figura 3.11. Com isso
podemos avaliar e comparar, através do volume recolhido de cada sistema, os
resultados de eficiência de retenção e de retardo do escoamento do telhado verde
(detenção). Outro fator importante foi o de regularizar a disponibilidade hídrica
proveniente das precipitações, armazenadas ao longo do período chuvoso e
distribuida de acordo com as necessidades hídricas da cultura ao longo do seu
desenvolvimento. Foi utilizada somente a água armazenada, proveniente do runoff
dos dois sistemas estudados (Figura 3.11).
Figura 3.11 - Caixas de coleta da água proveniente do runoff nos dois telhados –
sistemas independentes.
1
2
3
4
57
O substrato foi colocado sobre um filme plástico que reveste externamente as
telhas, a fim de evitar infiltração, utilizando um dreno sobre a parte inferior do
telhado, para controlar a perda do substrato em caso de chuvas intensas (Figura
3.12). O dreno foi feito com argila expandida envolta por tela de sombreamento,
formando uma espécie de bolsa, que por ser moldável, possibilitou o fechamento
das ondulações das telhas.
Figura 3.12 - Instalação do filme plástico e colocação do substrato; detalhe da
confecção do dreno
Inicialmente foi semeada rúcula no estufim e após 20 dias de germinada foi
transferida para o telhado. Porém ocorreram imprevistos de clima que não
favoreceram o desenvolvimento desta cultura na época do ano em que se iniciou o
monitoramento e o ensaio das componentes envolvidas no escopo do projeto.
Baseado neste fato, optou-se por utilizar outras hortaliças e plantas ornamentais de
crescimento rápido (ciclo curto), que pudessem ocupar o espaço deixado pela rúcula
no telhado. Ainda, foi realizado um plantio de cebolinha, alface roxa, tomate cereja
anão e liríope (ornamental). As sementes de rúcula foram semeadas em linha
58
diretamente no sistema de canal de cultivo que elimina o risco de acidentes oriundos
da necessidade de presença humana sobre o telhado leve, uma vez que o plantio
será realizado com auxílio de uma escada convencional externa.
Figura 3.13 - Ensaio preliminar da utilização do sistema de produção de mudas
semeada em canal de PVC para posterior plantio sobre a telha.
Canal de semeadura
em PVC
59
Figura 3.14 - Detalhe dos três psicrometros em seus ambientes de monitoramento,
(A- Tehado testemunha; B - telhado verde; C - ambiente externo).
Foram coletados dados de temperatura de bulbo seco e de bulbo úmido
armazenados em um DataLogger, através de 3 psicrômetros - dois sobre o telhado e
um na área externa para mensuração das condições ambientais (
Figura 3.14) .
3.6 Cultivo da rúcula
A rúcula (Eruca sativa) é uma hortaliça herbácea anual de porte baixo, com
folhas verdes e recortadas, normalmente com altura de 15-20 cm. Caracteriza-se por
ser uma hortaliça de fácil adaptação ao clima ameno (tropical de altitude). Apresenta
características favoráveis em âmbito nutricional e medicinal (rica em proteínas e
vitaminas A e C), além de possuir maior valor econômico dentre outras hortaliças de
tratos culturais semelhantes. Nos últimos anos seu cultivo vem se destacando,
devido a um aumento de demanda do mercado consumidor (REGHIN et al., 2005).
A B
C
60
Gusmão et al. (2002) relatam que a rúcula produzida nas condições de clima tropical
(Belém do Pará) se adaptou muito bem, não observando diferenças entre épocas de
cultivo, bem como em relação a sabor e aroma. Uma das características desejada
da rúcula pode ser acentuada quando exposta a alta temperatura, que são o grau de
pungência, aroma e sabor acentuados (CAMARGO,1992). A possibilidade de
semeadura direta (NARDIN, et al., 2002b; SANTOS et al., 2002) é muito importante,
uma vez que minimiza a mão de obra e promove maior uniformidade do dossel, que
será importante para a colheita de cada linha de cultivo.
Figura 3.15 - Detalhe sequencial do sistema desenvolvido para plantio da rúcula em
canaletas (de dentro do estufim para o telhado).
A fim de se obter resultados da cobertura verde sobre o telhado e, que da
mesma forma, pudessem ser comercializadas ou mesmo introduzidas na dieta
alimentar diária. Optou-se pelas espécies; Allium cepa (cebolinha), Liriopsis spicata
(liríope), Lactuca sativa (alface roxa) e Lycopersicom esculentum (tomate cereja
anão). Todas foram plantadas em linha da mesma forma que o plantio da rúcula,
porém respeitando o crescimento de cada espécie, manutenção do espaço para
desenvolvimento vegetativo, e consequente fechamento do solo. Avaliou-se
61
crescimento e resposta fisiológica das espécies consorciadas e sua influência sobre
ambiente interno e externo.
3.7 Relação dos Materiais Usados para Construção do Telhado Verde
Tabela 3.1 -Relação de material, que foi empregado na construção (adequação) da
edificação para receber o experimento.
62
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Desenvolvimento do Experimento
A construção utilizada para realização do experimento cumpriu sua função
como suporte estrutural do telhado verde sem ressalvas, porém a localização
espacial do imóvel, em relação ao movimento do sol (pontos cardeais), e em relação
a obstáculos próximos (muros e árvores). O reforço estrutural sob telhado, com
colocação de caibros extras, diminuindo o espaçamento entre eles, funcionou
perfeitamente, sem apresentar nenhum sinal de selamento ou fissura.
Tanto os termômetros (sensores) como o programa gerenciador (logger) foi
por diversas vezes testados antes da coleta de cada dia experimental de
monitoramento específico. Os psicrômetros, sim, apresentaram problemas nos
sensores úmidos, apenas por falta d’água; foram de ordem física, entupimentos dos
microtubos que abastecem os mesmos. Já o logger que estava ligado a um
computador apresentou problemas de perda de dados, em função de falta de luz.
Corrigiu-se esse problema com a colocação de um nobreak.
Os sistemas de irrigação gravimétrico com microtubos funcionou a contento e
supriu as demandas de acordo com o objetivo do experimento. Embora o
gerenciador do sistema tenha sido substiuído, por um atuador mais específico, estes
funcionaram sempre de acordo com a demanda da cultura, sem apresentar
problemas. O sistema de irrigação por microaspersão foi utilizado para simular uma
intensidade pluviométrica mínima de 8,77 mm/h e máxima de 42 mm/h para ambos
os telhados. A princípio foi utilizado para avaliações preliminares de influência de
água sobre um telhado, gerando informações sobre possível redução da
temperatura nos ambientes interno e externo (resfriamento evaporativo). A coleta de
dados reais de chuva na hora do evento não foi possível, levando à utilização do
sistema de irrigação por micro-aspersão para simulação nos ensaios de chuva. O
sistema de irrigação por gravidade foi utilizado para suprir a demanda hídrica da
cultura. No início utilizou-se um timer, porém esse equipamento não avalia as
condições de umidade do substrato e funcionam mesmo durante a ocorrência de um
evento de chuva. Foi substituído por um pressostato de máquina de lavar, que ligado
a um filtro poroso de cerâmica enterrado no substrato. É acionado sempre que o
solo diminui sua umidade (tensiômetro), permitindo assim um contato elétrico que
63
abre as válvulas (três) de máquina de lavar liberando a água. Quando o solo
umedece, a tendência da água por capilaridade é entrar pelo tubo poroso, desta
forma, desliga o pressostato, que fecha as válvulas e a entrada de água no sistema.
O filme plástico, que cobre toda a área do telhado tratado, funciona como uma
camada impermeabilizante do sistema, mas apresentou um problema de vazamento,
quando o sistema de irrigação por gravidade era acionado por um timer.
O substrato agrícola é comercializado ensacado (sacos de 40 litros), o que
facilitou o transporte até o telhado e seu espalhamento. Apresentou boa fertilidade
inicial, porém uma necessidade de correção nutricional para as mudas de hortaliça
com cerca de trinta dias de plantadas no local (telhado). Apresentou também pouca
resistência ao arraste de partículas, favorecendo um processo erosivo preocupante,
pelo motivo dele ter ocorrido com uma intensidade de chuva média (42 mm/h),
ocorrência natural durante a época de verão.
4.2 Espécies Cultivadas
As espécies escolhidas foram Allium cepa (cebolinha), Liriopsis spicata
(liríope), Lactuca sativa (alface roxa) e Lycopersicom esculentum (tomate cereja).,
onde todas tiveram ótimo desenvolvimento exceto a alface, que também não
suportou a insolação direta do verão sem nenhum tipo de proteção. O tomate cereja
obteve seu desenvolvimento pleno, apesar do ataque de insetos. Não foi aplicado
nenhum defensivo para controle, para poder se avaliar a resistência das plantas sem
tal manejo. Não foi possível nesse curto espaço de tempo, colher a produção.
Estima-se uma produção média para comercialização de liríope com cerca de 25
mudas / m².
64
4.3 Custos detalhados da Implantação do Telhado Verde
Material Quantidade R$ Unitário
R$ Total
"T" 40mm
1 1,9
1,90
Adaptador 3/4"x32mm
6 1,3
7,80
Bóia automática de nível
1 29,9
29,90
Bóia caixa d´agua
1 4,8
4,80
Caibro (metros)
14 4,6
64,40
Calha completa em PVC marca tigre ou similar
(metros)
7 35,43
248,01
Caps 40mm
2 1,1
2,20
Escada articulada de 8 graus
1 350
350,00
Filtro de vela (caseiro)
1 5,9
5,90
Filme Agrícola
35 m
2
1,8
63,00
Filtro de linha 1"
2 60
120,00
fio elétrico 2,0mm
2
(metros)
20 1
20,00
fio elétrico paralelo 1,0mm
2
(metros)
20 1,4
28,00
Flange 32mm
1 17,8
17,80
Flange 40mm
1 19,8
19,80
Joelho 32mm
4 1,9
7,60
joelho 45ºesgoto 50mm
2 2,6
5,20
joelho 90º esgoto 50mm
1 2,1
2,10
Mangueira PVC 1/2" (metros)
2 5
10,00
Motobomba elétrica 1/4 CV
1 341
341,00
Pressostato máquina de lavar
1 22,5
22,50
Quadro de energia com disjuntor 15
1 15
15,00
Reservatório 1000L
2 530
1060,00
Tela de sombreamento 7,2x0,40m
3 2
6,00
tubo de esgoto 50mm (6,0m)
2 14,4
28,80
Tubo PVC 32mm (6m)
2 31,4
62,80
Tubo PVC 40mm (m)
9 2,6
23,40
Válvula simples LAV.CWC 22 de máquina de
lavar roupa
2 20
40,00
Muda de ornamental - hortaliça
750 0,5
375,00
Substrato Agrícola (saco 25 kg)
10 10,5
105,00
TOTAL
R$ 3.087,91
ÁREA TELHADO 30,1 m2
R$102,59/m2
Tabela 4.1 - Tabela com relação de material, onde obtivemos um custo por metro
quadrado implantado da ordem
de R$ 102,59
(cento e dois reais e cinquenta e nove centavos)/ m2.
65
4.4 Retenção das Águas Pluviais
Os dias para realização da simulação e avaliação do comportamento da
retenção das águas pluviais em ambos telhados (testemunha e verde) apresentaram
condições climáticas de céu aberto e baixa incidência de ventos. Antes do início da
realização dos dois testes foi retirada uma amostra do substrato para análise de
umidade em laboratório. A Tabela 4.2 demonstra que a umidade em ambas
amostras está com cerca de 50% de umidade e a CRA
4
(capacidade de retenção
máxima de água) do substrato comercial é de 60%, sendo assim são capazes de
reter apenas cerca de 10% (POTmáx%), de acordo com informações técnicas do
produto.
Amostra de substrato
antes da simulação
Umidade amostra de
substrato (%)
Biomix (substrato agrícola
comercial )
Solo dia 16/02 UA = 50,65% CRA = 60%
Solo dia 22/02 49,45% CRA = 60%
Tabela 4.2 - Comparação da umidade do substrato antes da simulação da retenção
nos telhados.
O potencial máximo de retenção de água do substrato no momento da
simulação pode ser expresso por:
POTmáx.% = CRA% - UA%
Onde temos: 1. POTmáx% = Potencial máximo de retenção de água pelo
substrato ou solo num dado instante
2. CRA% = capacidade de retenção de água do substrato
comercial (valor tabelado)
3. UA% = Umidade da amostra do substrato antes da
simulação de chuva (num dado instante).
4
CRA – Capacidade máxima de retenção de água pelo substrato (valor tabelado e fornecido pelo
fabricante).
66
Chuva x Escoamento(runoff) i = 8,77 mm/h
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
0,040
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Tempo (minutos)
Defluvios (l/s)
Telhado Testemunha
Telhado Verde
Figura 4.1 - Comportamento do runoff no telhado testemunha e no telhado verde
durante simulação de chuva através do sistema de microaspersão com intensidade
de 8,77 mm/h durante período de 13 minutos de avaliação.
No dia 22 de fevereiro de 2009 foi feita a simulação de chuva com intensidade
de 8,77mm/h realizado o fechamento do registro geral na tubulação de recalque do
sistema de microaspersão em cerca de 45º, sem que comprometesse a distribuição
da água aspergida. Em seguida foi medida a vazão para determinação da
intensidade pluviométrica simulada. Conforme pode ser examinado na Figura 4.1, foi
possível observar o comportamento e retardo do escoamento (runoff) do telhado
verde em comparação ao telhado testemunha (fibrocimento). Enquanto o pico de
runoff na testemunha ocorre aos 5 minutos do início da simulação, o do telhado
verde ocorre aos 13 minutos do início, ou seja, ocorreu um retardo no pico de 8
minutos, se comparado ao telhado testemunha. Esse volume retido inclui toda
diferença de água escoada entre o telhado testemunha e o telhado verde até a hora
em que este alcança o pico de runoff (estabiliza a lâmina do efluente drenado) Essa
capacidade de retenção e de retardo varia em função da altura da camada de
substrato, da inclinação do telhado e do grau de umidade do substrato no momento
em que ocorre a simulação. Neste caso, o potencial de retenção de água era de
apenas 10,55% (CRA% –UA%), segundo especificações técnicas do produto
comercial e de acordo com análise de umidade da amostra de solo que foi
67
submetida ao teste de laboratório
5
. Esses resultados se assemelham aos obtidos em
pesquisa realizada por Palla et al.(2008), que observou valores entre 7 e 15 minutos
para diferentes tratamentos. Esse tempo de retardo se refere à diferença de tempo
entre o pico de escoamento do telhado testemunha e o do telhado verde.
Observou-se no ensaio que o telhado verde foi capaz de reter 13,48 litros de
água até o tempo de pico do runoff, ou seja reteve 55% da chuva simulada até o fim
do ensaio (0,9mm/m2 de telhado verde).
Chuva x Escoamento(runoff) i = 42 mm/h
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Tempo (minutos)
Defluvios (l/s)
TelhadoTestemunha Telhado Verde
Figura 4.2 - Comportamento do runoff no telhado testemunha e no telhado verde
durante simulação de chuva através do sistema de microaspersão com vazão de 42
mm/h durante período de 13 minutos de avaliação.
A simulação de chuva com intensidade de 42 mm/h (Figura 4.2), equivalente
à máxima intensidade pluviométrica possível do sistema de micro-irrigação.
Possibilitou avaliar o comportamento de retenção e retardo do escoamento (runoff)
do telhado verde em comparação ao telhado testemunha (convencional). Enquanto
o pico de runoff na testemunha ocorre aos 5 minutos após o início da simulação, o
do telhado verde ocorreu aos 11 minutos, ou seja, ocorreu um retardo no pico de 6
5
Processo gravimétrico: de análise de umidade em amostras de solo: 10g amostra e cadinho
pesados antes de irem ao forno a 105 ºC por 24 horas, após esse período esfriar em um dessecador
e novamente pesar o conjunto amostra e cadinho. Por diferença de peso determina-se o teor de
umidade% (UA%).
68
minutos. O potencial de retenção de água foi de apenas 9,35% (CRA% – UA%),
segundo especificações técnicas do produto comercial e de acordo com análise de
umidade da amostra de solo que foi submetida ao teste de laboratório.
O telhado verde foi capaz de reter um volume de 52,22 litros, ou seja, cerca
de 56% de capacidade retenção/retardo até o pico de escoamento (runoff), cerca de
3,00mm por metro quadrado de telhado verde.
A Tabela 4.2 resume os valores encontrados de umidade do solo para estudo
da capacidade de retenção das águas pluviais pelos telhado verde e testemunha
(convencional), em ambas simulações, e suas capacidades máximas de retenção de
água.
Observa-se que nos dois ensaios não foi possível registrar o ramo
descendente do hidrograma de vazões efluentes (runoff) dos telhados, verificando-
se assim uma incerteza na observação do tempo para o pico. A retenção estudada
corresponde apenas ao ramo ascendente do hidrograma. Ainda assim,
especulando-se sobre os efeitos da implantação do telhado verde como medida de
controle no lote para efeitos de controle de enchentes, observa-se uma contribuição
razoável do telhado verde, demonstrando sua eficiência nesse sentido. Ressalta-se,
no entanto, que foram observadas no período de desenvolvimento do experimento
chuvas com durações mais longas e maiores intensidades do que as simuladas.
O substrato comercial apresentou erosão superficial em virtude de sua
densidade e granulometria (Figura 4.3), mesmo em função da baixa declividade do
telhado (6%) e da baixa vazão dos microaspersores, podendo-se detectar a arrasto
de partículas provocando erosão do substrato, principalmente onde a cobertura
vegetal era menor. Desta forma, justifica-se a necessidade de adição de algum
material mais fibroso ou utilização de um material mineral com melhor drenagem e
maior densidade (atenção ao sobrepeso), para que a sua contenção sobre o telhado
se torne mais eficaz. Podemos pensar também na possibilidade de cultivo de mudas
com maior área foliar, o que dificulte o impacto de gota direto sobre o substrato,
responsável pela erosão pluvial, desagregando a camada mais superficial e
carreando pela declividade, partículas mais finas e leves.
69
Figura 4.3 - Detalhe da erosão causada pela simulação de chuva sobre o telhado
verde – intensidade pluviométrica máxima de 42 mm/h.
Os estudos foram realizados, segundo os critérios da Rio Águas que adota
um procedimento de calculo para microdrenagem urbana baseado em informações
de intensidades pluviométricas críticas com tempo de recorrência de 10 anos. No
caso do local do experimento a lâmina de chuva calculada com tempo de duração
de 10 minutos era de cerca 174 mm/h de chuva. Nosso sistema possui uma
intensidade pluviométrica máxima que possibilita simulação de chuva de 42 mm/h.
Um dos objetos de estudo do Projeto HIDROCIDADES foi o de avaliar a contribuição
dos telhados verdes como ferramenta de drenagem urbana sustentável, limitada
pela capacidade de vazão imposta pelo sistema implantado. Através dos valores
preliminares encontrados pela simulação, pode-se estimar a contribuição
6
.
6
A RIO-ÁGUAS adota critérios padronizados com base em informações de séries longas de chuvas,
para avaliar intensidade pluviométrica crítica para diferentes regiões e assim estimar um projeto de
microdrenagem urbana personalizado que atenda às reais necessidades do local estudado.
7
Microdrenagem Urbana é definida pelo sistema de condutos pluviais à nível de loteamento ou de
rede primária urbana.
70
4.5 Conforto Térmico
4.5.1 Análise preliminar do comportamento térmico da microaspersão sobre o
telhado de fibrocimento (resfriamento evaporativo) em comparação com o
testemunha.
Variação da temperatura externa da edificação durante a
aplicação de microaspersão (10/12/2008)
20
22
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30
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10:
4
6
11:59
12:
30
13:02
13:
34
14:
05
14:37
15:
09
15:40
1
6:
12
16:
44
Tempo (h)
Temperatura (ºC)
Testemunha Telhado Verde Ambiente
Figura 4.4 - Resultados do comportamento térmico externo do telhado sob efeito da
microaspersão em relação ao resultado da testemunha sem efeito da água
aspergida (resfriamento evaporativo).
Durante o período de teste, como vemos no gráfico da Figura 4.4, apresentou
no dia 10, dia da simulação, uma resposta de redução da temperatura externa
(sobre o telhado irrigado) em cerca de 4,0°C em rel ação à temperatura ambiente,
durante a simulação (intermitência de 30 segundos ligado, por 10 minutos
desligado). No período da manhã essa redução foi mais expressiva, ficando em
torno de 2,5 °C. A partir das 14 horas esta diferen ça diminui e não ultrapassa 1,0 °C
de redução, devido provavelmente ao acúmulo de energia no ambiente interno e do
próprio material da telha.
71
20
22
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30
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1
0:4
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12:04
12:41
13:18
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3
:
5
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1
4:3
2
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5:09
15:46
16:23
1
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:41
0
4
:
5
6
1
4:1
1
23:26
Tempo (h)
Temperatura (ºC)
Testemunha Telhado Verde Ambiente
Variação da temperatura interna da edificação durante a aplicação de
microaspersão (10 e 11/12/2008)
Figura 4.5 - Resultados do comportamento térmico interno do telhado sob efeito da
microaspersão em relação ao resultado da testemunha sem efeito da água
aspergida (resfriamento evaporativo).
Com relação ao desempenho térmico interno, nota-se uma inércia térmica do
ambiente com elevação crescente da temperatura ao longo do dia, porém entre os
ambientes, durante a simulação, verifica-se que a resposta do telhado com micro-
aspersão foi cerca de 0,7°C menor que o telhado sem tratamento. Essa diferença de
temperatura interna entre os tratamentos mostrou que o sistema de micro-aspersão
funcionou para reduzir a temperatura interna durante a simulação. Porém essa
redução não é expressiva, levando-se em consideração os custos fixos para
instalação de tal sistema, o consumo de água e energia, implicando em uma
inviabilidade econômica, em detrimento ao resultado para o conforto térmico gerado
pelo processo. Nos dias subsequentes não houve o tratamento, dessa forma pôde-
se avaliar o comportamento térmico interno e também avaliar suas componentes de
inércia térmica e de amortecimento.
Pode-se observar também que a elevação da temperatura interna está sendo
influenciada, também, pelo acúmulo da radiação solar nas paredes, gerando um
efeito de inércia térmica observado durante o final da tarde e início da noite.
72
4.5.2. Análise preliminar do comportamento térmico do telhado somente com o
substrato sobre o mesmo em comparação com o telhado testemunha.
Figura 4.6 - Variação da temperatura externa em função da utilização de camada de
substrato sobre um telhado em comparação com o testemunha no período de 29 a
30/12 (24horas)
A presença de substrato sobre o telhado durante o dia (efeito da radiação) fez
com que a temperatura deste fosse mais elevada que em comparação a testemunha
e ao próprio ambiente. Observou-se ao longo da tarde, uma menor variação da
temperatura externa, em relação ao período da manhã. O comportamento da
temperatura externa da testemunha ficou mais próximo da variação do ambiente do
que com o substrato, porém a partir das 15:40 h, observa-se o aumento da
temperatura sobre o telhado testemunha, provavelmente devido ao acúmulo de
energia no ambiente sob este telhado (Figura 4.6). Durante o período noturno,
conforme esperado, houve uma redução das temperaturas externas dos dois
telhados. Na parte externa, porém, esta diferença de temperatura em relação à
testemunha foi pouco expressiva, em torno de 0,5°C. Por sua vez, a troca de calor
da testemunha com o ambiente, durante as primeiras horas do período noturno,
obteve diferença de até 1,5 °C menor em relação ao telhado com substrato, devido
às características de ausência do efeito de amortecimento e inércia térmica que
ocorreu no substrato. houve uma tendência de elevação da temperatura externa,
nos diferentes ambientes (testemunha, telhado com substrato e ambiente). A
Influência do substrato sobre o conforto térmico
externo 29 e 30/12
21
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:
0
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:
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:
2
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:
3
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:
4
2
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7:52
1
9:02
2
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22:32
23:42
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:
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:
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0
6:42
0
7:52
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1
0:11
11
:
21
Tempo (h)
Temperatura (ºC)
Testemunha Ambiente Telhado Verde
73
temperatura sobre telhado com substrato foi maior do que a testemunha, devido
provavelmente ao maior acúmulo de energia oriundo da radiação sobre o substrato
de matiz escura e troca de calor sobre a água retido na estrutura do mesmo.
Influência do substrato sobre o conforto térmico
interno 29 e 30/12
21
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13:02
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15:02
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:
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:02
18:02
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:02
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:
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01:02
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:
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07:02
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:
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:01
10:01
11
:01
Tempo (h)
Temperatura (ºC)
Testemunha Ambiente Telhado Verde
Figura 4.7 - Variação da temperatura interno em função da utilização de camada de
substrato sobre um telhado em comparação com o testemunha no período de 29 a
30/12 (24horas)
Conforme o esperado, houve inversão das temperaturas internas entre os
tratamentos, em função da inércia térmica e conseqüente amortecimento térmico
pelo isolamento do substrato, quando comparado ao testemunha, entre o dia e a
noite. Observa-se pequena variação entre as temperaturas ambientes (interna),
como esperado, demonstrando que no ambiente interno as temperaturas se mantém
mais elevadas no período noturno e início da madrugada em função da inércia
térmica causada pela edificação, com influência mínima do substrato sobre o telhado
tratado. Ao longo da manhã, por outro lado a testemunha absorveu radiação solar e
transmitiu parte desta para o ambiente interior, como pode ser observado pela
avaliação e resposta das temperaturas internas, que obtiveram resultados inversos,
ou seja, o substrato acumulou energia sem transferir esta para o ambiente interno.
74
4.5.3 Análise dos resultados de comportamento térmico do telhado verde (solo-
água-planta) em comparação com a testemunha.
27/02/09 - Comportamento Térmico Externo
22
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8:4
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00
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2
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30
2
3:
45
Tempo (h)
Temperatura (ºC)
Testemunha Ambiente Telhado Verde
Figura 4.8 - Comportamento térmico do ambiente externo ao longo das 24 horas do
dia 27/02/09, comparando os telhados verde e testemunha em função da
temperatura ambiente registrada que foi de 35,9 ºC.
O comportamento térmico sobre o telhado verde também se mostrou muito
eficiente para a redução da temperatura, quando comparado ao ambiente e a
testemunha. Durante o horário de pico de radiação solar entre 10 h e 15 h, foram
registradas diferenças de até 4°C (amortecimento té rmico). Isto comprova a
alteração do microclima e mesoclima da região, pois o uso dos telhados verdes
reduz a emissão de calor, contribuindo para redução da temperatura local
(microclima). Este fator pode ser e explicado pela absorção da radiação solar pelas
plantas e evapotranspiração, uma vez que absorvem parte da radiação para seu
metabolismo perdem água via estômatos, gerando o aumento da umidade relativa e
reduzindo a temperatura, segundo Romero (2000), Akbari (apud ARAÚJO, 2007) e
Velazquez (apud ARAÚJO, 2007).
75
27/02/09 - Comportamento Térmico Interno
22
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37
00:
0
0
01:
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4
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00
0
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:15
07:30
08:
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10:
00
11:15
12:
30
13:
45
15:00
16:15
17:
30
18:45
20:00
21:
15
22
:30
23:45
Tempo (h)
Temperatura
(ºC)
Testemunha Ambiente Telhado Verde
Figura 4.9 - Comportamento térmico do ambiente interno ao longo das 24 horas do
dia 27/02/09, comparando o telhado verde e testemunha em função da temperatura
ambiente registrada que foi de 35,9 ºC.
Pode–se verificar uma amplitude térmica interna do ambiente com telhado
verde menor que a testemunha e também em relação à temperatura ambiente,
ficando a primeira em cerca de 5,5 °C quando se com parado com os 14 °C do
ambiente e 8 °C registrados no testemunha. A temper atura ambiente máxima
registrada no dia foi de 35,9 °C às 12:15h. No telh ado verde a temperatura interna
máxima registrada foi de 31,5 °C às 17:20h, demonst rando um efeito de atraso
térmico de 5 horas e amortecimento térmico durante o período mais quente do dia
de 4,4ºC, conforme observado por Vecchia et. al. (2004). Em função do
posicionamento em relação aos eixos cardiais do protótipo do experimento, duas
paredes pegam todo o sol da tarde, contra apenas uma parede da testemunha. Até
às 17h, a diferença de temperatura interna entre o telhado verde e testemunha foi de
no mínimo 2 ºC (de diferença).
76
5. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Esta dissertação de mestrado foi desenvolvida no contexto do Projeto de
Pesquisa HIDROCIDADES (CNPq/CTHIDRO/CTAGRO) que está relacionado às
questões associadas à conservação da água em meios urbanos e periurbanos
através de ações de cidadania e inclusão social. Esta dissertação abordou um
experimento sobre telhados verdes em habitações de intresse social e suas funções
na melhoria do conforto ambiental e retenção das águas pluviais. Observa-se a
aplicação desta pesquisa como ferramenta importante na gestão dos recursos
hídricos entre outras tecnologias também ecoeficientes. As principais conclusões
desta dissertação são:
a) A técnica construtiva adotada mostrou-se adequada e possibilitou a
implantação do plantio em telhado sobre telhas de fibrocimento. O sistema
de canaletas adotado para implantação das muda no telhado, evitando a
necessidade de caminhar sobre o telhado, minimizando os riscos de
acidente, mostrou-se interessante, mas necessita de adaptações. O
plantio de certa forma foi facilitado, porém na manutenção da cultura e na
colheita, essa prática não se mostrou eficiente e viável para uso ao longo
do ciclo da cultura, sendo necessário subir no telhado.
b) Com relação ao estudo preliminar sobre a adaptação e desenvolvimento
de espécies com potencial de geração de renda, foi baseado somente na
vocação da região e possibilidade de expansão comercial já preexistente
(paisagismo e polo gastronômico)
c) Com relação aos custos de implantação do telhado verde, chegou-se ao
valor de R$102,59 / m². Um valor relativamente alto quando se fala numa
estratégia de utilização sobre coberturas de casas populares. O nosso
experimento foi capaz de preliminarmente compor uma renda estimada, na
densidade de plantio adotada, de cerca de R$ 50,00/ m² (plantio de
Liríope) após um ciclo de 6 meses de cultivo. Ou seja, uma recuperação
do capital investido em cerca de 2 anos de trabalho. Podemos julgar como
um investimento alto, principalmente quando se quer possibilitar a geração
de renda através dos telhados verdes. Outro fator importante, é que esse
valor encontrado, preliminarmente, não está levando em conta a
durabilidade do material. O tempo curto de experimentação não foi capaz
77
de avaliar a durabilidade dos materiais utilizados, e determinar sua vida
útil. Também não foram contabilizados custos de manutenção.
d) Com relação à capacidade de retenção das águas pluviais nos telhados
verdes pôde-se observar através de dois ensaios em que o sistema de
irrigação foi usado para simular chuva sobre os telhados verde e
testemunha (convencional – telha de fibrocimento) em carga plena e carga
parcial, pode-se constatar através do hidrograma resultante a eficiência do
telhado verde no retardo do tempo para o pico e no volume retido, o
potencial do telhado verde como medida de controle no lote, nos projetos
de drenagem sustentável e controle de enchentes urbanas. Observou-se
uma retenção de até 56% do volume precipitado. Observou-se o retardo
da ocorrência do pico de até 8 minutos no telhado vegetado em relação ao
telhado testemunho (convencional de fibrocimento). Mostrou-se uma
importante ferramenta na gestão das águas pluviais, principalmente em
áreas urbanas, onde esta pode ser uma forma de controle no lote. Os
reservatórios 3 e 4 do experimento (reservatórios de detenção) tem a
capacidade de minimizarem o impacto hidrológico da redução da
capacidade de armazenamento natural da bacia hidrográfica, também se
mostra de acordo com o Decreto Municipal do Rio de Janeiro nº 23940 de
30 de janeiro de 2004. O volume armazenado pelo sistema de drenagem
(reservatórios de detenção), pode reduzir a pressão pelo uso de águas
superficiais de abastecimento, e até mesmo reduzir a pressão pelo uso da
água subterrânea, em função de seu uso para fins não potáveis.
e) Nas investigações sobre conforto ambiental observou-se o efeito da
irrigação (microaspersao) sobre o telhado de fibrocimento como
ferramenta para redução da temperatura. Efeito do substrato sem
presença de vegetação e sua contribuição para redução da temperatura.
Efeito do telhado verde (solo-água-planta) para redução da temperatura. A
microaspersão sobre o telhado de fibrocimento.como técnica de redução
de temperatura interna, não se mostrou eficiente. Foi observada apenas
uma redução de cerca 0,5°C, não sendo viável o cust o de aquisição do
equipamento e os custos com água e energia elétrica para o efeito obtido.
O efeito da utilização de substrato sobre o telhado de fibrocimento, sem
cultivo, aumentou a temperatura sobre o telhado em 1,5°C em relação ao
78
testemunho em função da inércia térmica pela presença do substrato, e
cerca de 0,5°C em relação ao ambiente. Na parte int erna, a redução da
temperatura ocorreu nas horas mais quentes do dia ficando cerca de
0,3°C menor que a testemunha. O efeito do telhado verde se mostrou
muito eficiente tanto no comportamento térmico interno como também no
externo, reduzindo a amplitude térmica interna em dia característico de
verão (temperatura ambiente de 35,9 °C) que foi de apenas 5,5 °C . Foi
capaz de reduzir a temperatura interna em cerca de, 4,4 °C nos períodos
mais quentes do dia em relação à testemunha e redução em cerca de 4,0
°C no ambiente externo em comparação com a testemun ha, sendo
eficiente sobre a modificação do micro-clima local. Outro dado importante
se refere ao atraso térmico da temperatura interna que ficou em cerca de 5
horas. Embora essa redução seja expressiva, esses valores estão acima
dos valores considerados como ótimo para conforto térmico interno que
seria de 29 ºC, para o verão de acordo com índices da zona de conforto
utilizados.
f) Os resultados encontrados são novos e a pesquisa pioneira. Muitos outros
testes e investigações deverão ser feitos para se inferir novos resultados.
De qualquer forma a contribuição desta pesquisa é um ponto de partida
para novas investigações.
g) A utilização do telhado verde para cultivo de hortaliças e ornamentais,
embora possuam uma razão social nobre e real, em função dos tratos
culturais necessários no desenvolvimento e na colheita, pressupõem um
aumento no risco da atividade sobre o telhado, que merece atenção dos
pesquisadores no desenvolvimento de técnicas mais seguras.
A pesquisa foi desenvolvida sobre o telhado de fibrocimento (amianto), pelo
motivo de ser representativo seu uso nas comunidades em questão, além de ser de
conhecimento da sociedade e das autoridades competentes que sua
comercialização, embora proibida, ainda ocorra. A pesquisa em questão não tem a
pretensão de incentivar seu uso, mas sim mitigar os efeitos térmicos das
construções já existentes e que o usam como cobertura, bem como auxiliar e reduzir
os efeitos das enchentes nas áreas urbanas, além de outras vantagens. Mas a
79
técnica desenvolvida na pesquisa não se limita a este tipo de cobertura, podendo
eventualmente ser desenvolvida sobre outros tipos de cobertura ou telhas.
O uso de coberturas verdes em residências deve ser muito bem elaborado,
principalmente no reforço estrutural bem como na impermeabilização, para evitar
acidentes e garantir que não ocorram infiltrações em função do desenvolvimento de
fungos e mofos nas paredes e na parte interna das telhas, pois isso afeta a saúde de
seus usuários, e certamente a saúde pública da população. Outro dado importante
se refere á inclinação do telhado. A decividade pode dificultar a implantação da
cobertura verde.
No desenvolvimento desta pesquisa foram, no entanto, observadas algumas
limitações destacadas a seguir.
a) O local do experimento, pelo fato de não estar orientado em relação
aos eixos cardinais influenciou o ambiente tratado (telhado verde) no
final de tarde ao incidir maior quantidade de radiação solar sobre duas
paredes, em comparação a testemunha, onde apenas uma parede
recebeu essa radiação.
b) O local do experimento possuía uma árvore que sombreava parte do
telhado testemunha em alguns momentos. Embora tenha sido feita a
poda da árvore, eventualmente alguns resultados podem ter sido
influenciados pela mesma.
c) A área de parede influenciou o comportamento térmico, uma vez que
sua área é maior que a área do telhado verde.
d) O sistema de aspersão (microaspersão) não foi projetado para simular
a intensidade pluviométrica de projeto estabelecida pela Rio–Águas
para cálculos de microdrenagem urbana, associada a 10 anos de
tempo de recorrência.
e) O cultivo da rúcula, que foi estabelecido inicialmente como objeto
destes estudos, em virtude de contratempos na definição do local e dos
requisitos mínimos para instalação acabou por adiar o inicio do plantio,
culminando no final da primavera o inicio da semeadura. Esta cultura,
como também várias hortaliças, não produz bem durante os meses
mais quentes do ano (desde que não protegidas adequadamente).
Com este inconveniente optou-se por um conjunto de plantas
80
(comestíveis e ornamentais) de modo a garantir produção e cobertura
do telhado para avaliação das condicionantes ambientais propostas
neste experimento.
A seguir são apresentadas algumas sugestões para futuras investigações:
a) Análise da qualidade da água efluente do telhado testemunha e do
telhado verde, inclusive estudar diferentes tipos de solo e substrato e a
drenagem de nutrientes essenciais a plantas.
b) .Avaliar outras combinações de declividade de telhados e substratos
diferentes e sua influência na capacidade de retenção e de retardo
determinando um hidrograma completo para cada tratamento e
comparar resistência ao processo erosivo.
c) Avaliar as plantas cultivadas que possuem maior valor agregado e
mercado potencial, para determinar a vocação agrícola (AU/AUP) da
região.
d) Avaliar crescimento vegetativo e reprodutivo das plantas cultivadas em
telhados verdes para comercialização levando-se em conta critérios
fisiológicos e morfológicos das culturas.
e) Estudos de simulação para avaliação do impacto da implementação de
telhados verdes na bacia hidrográfica como um todo;
f) Modelagem da capacidade de retenção e retardo de águas pluviais dos
telhados verdes para intensidades pluviométricas mais críticas.
g) Desenvolvimento de novas políticas públicas (Planos Diretores), onde
o telhado verde seja uma proposta para contribuição aos problemas de
drenagem juntamente com outras técnicas capazes de reduzir o
consumo de energia e água e, que utilizem conhecimentos técnicos
ecoeficientes, como melhoria da luminosidade interna dos ambientes,
reservatórios de detenção de águas pluviais (telhados), reservatórios
de acumulação de águas pluviais (pisos), aproveitamento das
correntes de ar predominantes, aproveitamento da radiação solar para
aquecimento de água e geração de energia, aproveitamento do relevo
para abastecimento e escoamento dos efluentes e tratamento de
efluentes com polimento e zona de raízes entre outras.
81
O período de experimentação não foi suficiente para observação do
desgaste dos materiais. Sugere-se, portanto que essa questão seja
acompanhada na continuidade dos estudos experimentais.
82
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