Retenção e detenção: o que acrescenta a camada azul
Uma cobertura verde e uma cobertura de retenção parecem iguais vistas de cima. A diferença está por baixo do substrato: uma camada que guarda a água da chuva durante horas e a liberta devagar para a rede. Chama-se camada azul, e a cobertura que a tem chama-se cobertura azul-verde.
Para perceber o que ela acrescenta, convém separar duas palavras que se usam muitas vezes como sinónimos.
Reter e deter
- Retenção é a água que fica na cobertura e não chega à rede: é usada pelas plantas ou evapora. Reduz o volume total escoado.
- Detenção é a água guardada durante algum tempo e libertada depois, com um caudal menor. Não reduz o volume, mas reduz a ponta e atrasa-a.
Uma cobertura verde faz sobretudo retenção, no substrato e na camada drenante. Funciona bem nas chuvadas pequenas e médias, mas, quando o substrato já está húmido, deixa passar a água ao fim de poucos minutos, como mostraram as coberturas-piloto de Lisboa e se explica no artigo sobre a humidade do substrato.
A camada azul acrescenta detenção com volume conhecido: um espaço vazio, sob o substrato, que se enche durante a chuvada e se esvazia a seguir através de um regulador de caudal.
Como é feita a camada azul
A camada azul é formada por elementos de retenção de plástico, com um volume de vazios elevado, assentes sobre a impermeabilização de uma cobertura sem pendente. Por cima ficam um geotêxtil filtrante, o substrato e a vegetação. A saída de água passa por um regulador de caudal, que limita a descarga para a rede, e por um descarregador de emergência, que garante a drenagem quando os elementos estão cheios.
Para devolver água às plantas, podem juntar-se mechas ou geotêxteis capilares, que fazem subir a água dos elementos para o substrato. Num estudo com lisímetros em Amesterdão, as coberturas com armazenamento e rega capilar passiva mantiveram taxas de evaporação muito altas em períodos quentes e secos, e os dias de secura do substrato diminuíram muito.
Regulador de caudal antes da colocação dos elementos de retenção. De Gebroeders, Eindhoven, Países Baixos. Imagem: Nophadrain.
Nos sistemas da Nophadrain, os elementos ND WSE guardam cerca de 45, 72 ou 95 l/m², consoante a altura e a gama, e o regulador ND AFC-100 tem 27 posições, com caudais de 0,09 a 3,08 l/s por saída, segundo as fichas técnicas do fabricante. A página da cobertura de retenção descreve o sistema.
O que se mediu: Amesterdão
O projeto RESILIO, em Amesterdão, instalou coberturas azul-verdes em vários edifícios entre 2018 e 2022. Nas coberturas-piloto, a camada azul tinha 85 mm de altura e 71 l/m² de capacidade, sob um substrato de sedum com 60 mm, que guardava em média cerca de 12 mm de água. A água subia ao substrato por cilindros de fibra capilar. Uma válvula comandada à distância fechava quando chovia mais de 5 mm em 6 horas e esvaziava a camada antecipadamente, com base na previsão meteorológica a 36 horas. No inverno, a camada ficava vazia, para evitar danos pelo gelo.
Os resultados medidos foram estes:
- captura média de 92 % da chuva nas coberturas-piloto, com um mínimo de 81 %;
- captura de 97 % nas chuvadas intensas, acima de 20 mm/h;
- evapotranspiração de 83 % da potencial, em média, e de 68 % nos dias acima de 25 °C.
O modelo calibrado do projeto comparou três soluções no mesmo período. A cobertura verde convencional guardou cerca de 30 % da chuva; a cobertura com camada azul e sem controlo, cerca de 50 %; a cobertura com válvula comandada, mais de 90 %.
O projeto também mostrou o limite físico do sistema. Uma chuvada de 131 mm em 4 horas, registada nos Países Baixos em julho de 2014, excede os 71 mm da camada azul e teria sido captada apenas em cerca de 30 %.
Outro estudo, sobre o mesmo tipo de cobertura em Amesterdão, simulou a captura da chuva intensa, acima de 20 mm/h:
| Solução | Captura da chuva intensa |
|---|---|
| Cobertura verde convencional | 12 % |
| Camada azul com a saída sempre fechada | 59 % |
| Camada azul operada por previsão meteorológica | 70 a 97 % |
A camada azul fechada guarda muito, mas fica cheia depois de uma chuvada e não tem espaço para a seguinte. A operação por previsão esvazia-a a tempo. As previsões falsas de chuva, porém, fazem perder água que serviria para as plantas e para o arrefecimento.
O que se mediu: Palermo
Em Palermo, na Sicília, com clima mediterrânico semiárido, um protótipo de cobertura azul-verde multicamada, com camada de armazenamento e válvula de saída, foi comparado durante um ano com uma cobertura convencional. A retenção média foi de 77 % à escala diária e de 61 % por chuvada. Cerca de metade das chuvadas foi totalmente retida; nas restantes, a ponta foi muito reduzida e o hidrograma atrasado.
Três fatores pesaram no resultado: a chuva, a humidade inicial do solo e a água já armazenada na camada azul no início da chuvada. Segundo os autores, o desempenho pode melhorar com a gestão da válvula.
O que isto significa no clima de Portugal
O clima mediterrânico cria um dilema próprio. Guardar água na camada azul no fim da primavera dá uma reserva para o verão, que a capilaridade devolve às plantas. Mas a água que lá estiver no outono ocupa o espaço de que a cobertura precisa para as primeiras chuvadas grandes.
No projeto, isto traduz-se em três decisões:
- o volume da camada azul dimensiona-se para a chuvada de projeto do local, com as curvas de precipitação do Decreto Regulamentar n.º 23/95;
- o caudal do regulador escolhe-se pelo caudal máximo admitido para a rede e define o tempo de esvaziamento, isto é, a rapidez com que o volume volta a estar disponível;
- a ocupação inicial da camada, no início da época das chuvas, entra no cálculo como volume indisponível.
A calculadora de retenção da archiroof faz estas três verificações com os elementos ND WSE e o regulador ND AFC-100, e gera a memória de cálculo em Word.
Próximo passo
A archiroof dá apoio ao projeto no pré-dimensionamento de coberturas azul-verdes e na escolha da posição do regulador de caudal.
Fontes
- Busker, T., de Moel, H., Haer, T., Schmeits, M., van den Hurk, B., Myers, K., Cirkel, D. G., Aerts, J. (2022). Blue-green roofs with forecast-based operation to reduce the impact of weather extremes. Journal of Environmental Management, 301, 113750. doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113750
- RESILIO (2022). Final report O6.3.1: impact on roof level. Amsterdam. openresearch.amsterdam
- Pumo, D., Francipane, A., Alongi, F., Noto, L. V. (2023). The potential of multilayer green roofs for stormwater management in urban area under semi-arid Mediterranean climate conditions. Journal of Environmental Management, 326, 116643. doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116643
- Cirkel, D. G., Voortman, B. R., van Veen, T., Bartholomeus, R. P. (2018). Evaporation from (blue-)green roofs: assessing the benefits of a storage and capillary irrigation system based on measurements and modeling. Water, 10(9), 1253. doi.org/10.3390/w10091253
- Nophadrain. Fichas técnicas dos elementos de retenção ND WSE e do regulador de caudal ND AFC-100. nophadrain.com
- Decreto Regulamentar n.º 23/95, de 23 de agosto, Anexo IX. diariodarepublica.pt
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre retenção e detenção numa cobertura?
A retenção é a água que fica na cobertura e não chega à rede: é usada pelas plantas ou evapora. A detenção é a água guardada durante algum tempo e libertada depois, com um caudal menor. Uma cobertura verde faz sobretudo retenção, no substrato; uma cobertura azul-verde acrescenta detenção numa camada própria, com saída regulada.
O que é uma cobertura azul-verde?
É uma cobertura verde com uma camada de armazenamento de água por baixo do substrato, a camada azul, formada por elementos de retenção com volume de vazios elevado, e uma saída com regulador de caudal. A água da chuva enche os elementos e sai para a rede de forma lenta e controlada. Com mechas ou geotêxteis capilares, parte dessa água volta ao substrato e às plantas.
Quanta chuva capta uma cobertura azul-verde?
Depende do volume, do caudal de saída e da forma de operação. Nas coberturas-piloto do projeto RESILIO, em Amesterdão, com 71 l/m² de armazenamento e válvula comandada por previsão meteorológica, a captura medida foi de 92 % da chuva em média e de 97 % nas chuvadas acima de 20 mm/h. Uma chuvada de 131 mm em 4 horas, que excede esse volume, foi captada apenas em cerca de 30 %.