Instalações Prediais de Águas Pluviais - Normas e Objetivos

UNIFEBE Centro Universitário de Brusque Curso Graduação em Engenharia Civil Discipl ina Instalações Hidross anitárias Predais Semestre 202 3 1 Fase 9 ª Águas Pluviais Prof Francisco Odisi Brusque abril202 3 Instalações prediais de águas pluviais As instalações prediais de águas pluviais seguem as preconizações da norma NBR 10844 ABNT1989 Instalações Prediais de Águas Pluviais Os objetivos específicos que se pretende atingir com o projeto de instalações de águas pluviais são os seguintes Permitir recolher e conduzir as águas da chuva até um local adequado e permitido Conseguir uma instalação perfeitamente estanque Permitir facilmente a limpeza e desobstrução da instalação Permitir a absorção de choques mecânicos Permitir a absorção das variações dimensionais causadas por variações térmicas bruscas Ser resistente às intempéries e à agressividade do meio Ex maresia da orla marítima Escoar a água sem provocar ruídos excessivos Resistir aos esforços mecânicos atuantes na tubulação Garantir indeformabilidade através de uma boa fixação da tubulação Segundo CREDER 1995 os códigos de obras dos municípios em geral proíbem o caimento livre da água dos telhados de prédios de mais de um pavimento bem como o caimento em terrenos vizinhos Tal água deve ser conduzida aos condutores de águas pluviais ligados a caixas de areia no térreo daí podendo ser lançada aos coletores públicos de águas pluviais Aplicase a drenagem de águas pluviais em coberturas terraços pátios etc 2 Terminologia Apresentamse abaixo algumas das definições associadas aos conceitos de hidrologia e hidráulica Altura pluviométrica é o volume de água precipitada em mm por unidade de área ou é a altura de água de chuva que se acumula após um certo tempo sobre uma superfície horizontal impermeável e confinada lateralmente desconsiderando a evaporação Intensidade pluviométrica é a altura pluviométrica por unidade de tempo mmh Duração de precipitação é o intervalo de tempo de referência para a determinação de intensidades pluviométricas Período de retorno número médio de anos em que para a mesma duração de precipitação uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez Área de contribuição soma das áreas das superfícies que interceptando chuva conduzem as águas para determinado ponto da instalação Tempo de concentração intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o momento em que toda a área de contribuição passa a contribuir para determinada seção transversal de um condutor ou calha Calha canal que recolhe a água de coberturas terraços e similares e a conduz a um ponto de destino Condutor horizontal canal ou tubulação horizontal destinada a recolher e conduzir águas pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais Condutor vertical tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas cob erturas terraços e similares e conduzílas até a parte inferior do edifício Perímetro molhado linha que limita a seção molhada junta as paredes e ao fundo do condutor ou calha Área molhada área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha Raio hidráulico é a relação entra a área e o perímetro molhado Vazão de projeto vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas Coeficiente de deflúvio superficial quantidade de chuva que escoa superficialmente Componentes da instalação Formato das calhas As calhas apresentam geralmente as seções em forma de V U semicircular quadrada ou retangular Tipos de calhas Diversos tipos de calhas p odem ser instaladas Figura acima Calha de beiral ilustra a calha instalada em beiral a calha instalada em platibanda e a calha instalada no encontro das águas do telhado águafurtada Materiais utilizáveis Segundo a NBR 10844 os seguintes materiais podem ser utilizados para coleta e condução das águas pluviais Calha aço galvanizado folhas de flandres cobre aço inoxidável alumínio fibrocimento pvc rígido fibra de vidro concreto ou alvenaria Condutor vertical ferro fundido fibrocimento pvc rígido aço galvanizado cobre chapas de aço galvanizado folhas de flandres chapas de cobre aço inoxidável alumínio ou fibra de vidro Condutor horizontal ferro fundido fibrocimento pvc rígido aço galvanizado cerâmica vidrada concreto cobre canais de concreto ou alvenaria As canalizações enterradas devem ser assentadas em terreno resistente ou sobre base apropriada livre de detritos ou materiais pontiagudos O recobrimento mínimo deve ser de 30cm Caso não seja possível executar esse recobrimento mínimo de 30cm ou onde a canalização estiver sujeita a carga de rodas fortes compressões ou ainda situada em área edificada deverá existir uma proteção adequada com uso de lajes ou canaletas que impeçam a ação desses esforços sobre a canalização Projeto de instalações prediais de águas pluviais Dois casos que se enquadram dentro do âmbito das atribuições de quem elabora projetos de instalações a Esgotamento de águas pluviais de áreas relativamente pequenas e de certo modo isoladas e independentes como telhados terraços pátios áreas de estacionamento etc b Drenagem superficial de áreas maiores de média extensão como loteamentos conjuntos habitacionais complexos fabris e industriais onde existem arruamentos particulares ligados ou incorporados ao sistema viário da municipalidade A NBR 10844 se refere apenas a águas pluviais em coberturas e demais áreas associadas do edifício tais como terraços pátios quintais e similares Não se aplica a casos onde as vazões de projeto e as características da área exijam a utilização de bocas de lobo e galerias Principais prescrições da NBR 10844 a serem observadas e adotadas O sistema de esgotamento das águas pluviais deve ser completamente separado da rede de esgotos sanitários rede de água fria e de quaisquer outras instalações prediais Devese prever dispositivo de proteção contra o acesso de gases no interior da tubulação de águas pluviais quando houver risco de penetração destes Nas junções e no máximo de 20 em 20 metros deve haver uma caixa de inspeção Quando houver risco de obstrução de vese prever mais de uma saída Lajes impermeabilizadas devem ter declividade mínima de 05 Calhas de beiral e platibanda devem ter declividade mínima de 05 Nos casos em que um extravasamento não pode ser tolerado podese prever extravasores de calha que descarregam em locais adequ ados Sempre que possível usar declividade maior que 05 para os condutores horizontais Fatores meteorológicos Para se determinar a intensidade pluviométrica I para fins de projeto deve ser fixada a duração da precipitação e do período de retorno adequado com base em dados pluviométricos locais Duração da precipitação Deve ser fixada em 5 minutos Com base em dados pluviométricos locais procurase conhecer as chamadas chuvas críticas isto e as de pequena duração mas de grande intensidade A experiência tem mostrado que normalmente as chuvas de curta duração são de grande intensidade e ao contrario as chuvas prolongadas são de menor intensidade Como ralos calhas e condutores recebem essa precipitação devem ser dimensionados para as chuvas intensas de modo que integralmente e em espaço de tempo muito pequeno as águas sejam drenadas evitando qur ocorram alagamentos transbordamentos e infiltrações A precipitação é expressa por sua intensidade a qual é medida em milímetros de altura dágua por hora No caso de grandes áreas além de se considerar a infiltração de parte da água pelo solo não pavimentado há que se levar em conta que decorre certo tempo tempo de concentração t c para que as águas cheguem aos ralos e bocas de lobo Macintyre p 209 Período de retorno A NBR 10844 fixa os seguintes períodos de retorno baseados nas características da área a ser drenada T 1 ano pa ra áreas pavimentadas onde emposs amentos possam ser tolerados T 5 anos para coberturas eou terraço T 25 anos par a coberturas e áreas onde emposs amentos ou extravasamentos não possam ser tolerados Intensidade de precipitação Em média a intensidade de precipitação I a ser adotada deve ser de 150 mmh quando a área de projeção horizontal for menor que 100m² Se a área exceder a 100m² utilizar a tabela 5 Chuvas Intensas no Brasil da NBR 108441989 A chuva intensa para a lgumas cidades do Brasil estão represen tadas na Tabela 1 Tabela 1 Intensidade Pluviomé trica em algumas cidades em mmh Área de Contribuição O vento deve ser considerado na direção que ocasionar maior quantidade de chuva interceptada pelas superfícies consideradas A área de contribuição deve ser tomada na horizontal e receber um incremento devido à inclinação da chuva Estes incrementos são calculados de acordo com a NBR 10844 Alguns exemplos estão apresentados nas Figura 1 até a Figura 5 Dimensionamento das calhas Podemos calcular as calhas por meio de fórmulas da hidráulica de cais ou usar tabelas e ábacos que evidentemente foram calculados por formulas a partir de hipóteses quanto precipitação pluvial As calhas podem ser dimensionadas pela fórmula de Manning Strickler A vazão de projeto em lmin é determinada pela equação onde a área de captação ou área de contribuição em m 2 e a intensidade I é a razão entre a precipitação e o tempo de duração da chuva em mmh onde Q é a vazão da calha em lmin S é a área molhada em m 2 R H é o raio hidráulico determinado pela razão entre a área molhada e o perímetro molhado em m i é a declividade ou a inclinação da calha n é o coeficiente de rugosidade de manning e K 60000 coeficiente para transformar a vazão em m 3 s para lmin Coeficiente de rugosidade de Manning para materiais empregados na confecção de calhas A Tabela abaixo indica as capacidades de calhas semicirculares usando coeficiente de rugosidade n0011 para alguns valores de declividade Os valores foram calculados utilizando a fórmula de Manning Strickler com lâmina de água igual à metade do diâmetro interno Diâmetro interno mm Vazão lmin Declividade ou inclinação 05 1 2 100 130 183 256 125 236 333 466 150 384 541 757 200 829 1167 1634 Dimensionamento dos condutores verticais Os condutores deverão ser instalados sempre que possível em uma só prumada Quando houver necessidade de desvios devem ser utilizadas curvas de 90º de raio longo ou curvas de 45º sempre com peças de inspeção Dependendo do tipo de edifício e material dos condutores os mesmos poderão ser instalados interna ou externamente ao edifício O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção vertical é de 75 mm e devem ser dimensionados a partir dos seguintes dados Q vazão de projeto lmin H altura d a lâmina de água na calha mm L comprimento do condutor vertical m Costumase designar por condutor os tubos que conduzem as águas pluviais dos telhados terraços e áreas abertas às caixas de areia a partir de onde as águas são conduzidas ao local de lançamento por coletores Esses coletores quando de di âmetro pequeno são chamados de condutores de águas pluviais O local de lançamento pode ser um coletor público uma galeria de águas pluviais uma caixa de ralo na via pública um canal ou rio O condutor vertical pode ser ligado na sua extremidade superior diretamente a uma calha caso de telhados ou receber um ralo quando se trata de terraços ou calhas largas onde se receia a obstrução do condutor por folhas papéis trapos e detritos diversos O condutor normalmente não é nem deve ser calculado como um encanamento à seção plena e o formato dos ralos e suas grelhas determinam uma perda de carga de entrada que só experimentalmente pode ser determinada Por essa razão se justifica o emprego de tabelas consagradas pelo uso e os bons resultados obtidos em função dos diâmetros dos condutores verticais já levando em conta as consequências da obstrução da grelha dos ralos As condições Hidráulicas de funcionamento dos condutores verticais não são perfeitamente conhecidas pois normalmente temse uma mistura de ar e água escoando nesse elemento Podemse usar critérios como os recomendados pelo Eng Garcez onde se tem 1cm 2 de área de condutor para cada m 2 de área de telhado para uma chuva de 150 mmh ou Tabela prática abaixo encontrada na p 212 Macintyre A J A Tabela abaixo mostra o dimensionamento dos dutos de acordo com a área de contribuição e a respectiva inclinaçãodeclividade da calha Macintyre p212 Diâmetro do condutor vertical pol Área máxima de cobertura esgotada por um condutor de águas pluviais em m 2 Declividade 05 1 2 4 2 ou 50 mm 32 46 3 ou 75 mm 69 97 139 4 ou 100 mm 144 199 288 5 ou 125 mm 167 255 334 502 6 ou 150 mm 278 390 557 780 8 ou 200 mm 548 808 1105 1816 10 ou 250 mm 910 1412 1807 2824 Dimensionamento de condutores horizontais ou Esgotamento de Águas Pluviais de Pequenas áreas È regido pela NBR 108441989 da ABNT Instalações Prediais de Águas Pluviais A instalação de esgotamento de águas pluviais em prédios de qualquer porte pátios e áreas limitadas pode abranger dois casos a Os elementos que constituem a rede de esgotos pluviais em questão achamse acima da galeria do logradouro público ou da sarjeta e nesse caso por gravidade as águas são conduzidas até esses cocais b Os elementos referidos encontramse em cota inferior à do coletor u do poço de visit a pública Tornase necessário construir um poço de águas pluviais e bombear a água até uma caixa de passagem de o nde por gravidade possa escoa r ate a galeria pluvial Os condutores de terra ços áreas abertas pátios etc são denominados horizontais quando sua declividade é pequena Em geral são dimensionados para trabalhar à seção plena com a declividade necessária e suficiente para escoar com velocidade aconselhável vencendo a perda de carga Podemos calcular a área máxima drenada pelo condutor considerando a seção plena e usando a fórmula de Manning Caixa de areia Devem ser previstas inspeções nas tubulações aparentes nos seguintes casos conexão com outra tubulação mudança de declividade eou de direção a cada trecho de 20 metros nos percursos retilíneos Em ambos os casos em cada descida condutor vertical ou no pé do tubo condutor vertical deverá ser instalada uma caixa de areia De acordo com a 10844 a ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo com inspeção caixa de areia A Figura 4 8 indica um modelo desta caixa Figura 7 Exemplo de caixa de areia planta baixa e corte Utilizandose a fórmula de Manning Strickler e considerando uma altura de lâmina igual a 23 do diâmet ro confeccionouse a seguinte Tabela Nesta tabela o diâmetro é determinado a partir da rugosidade da declividade adotada e da vazão necessária Exercícios X Qual a área que poderá ser esgotada por uma calha semicircular de 15 cm de diâmetro sendo a declividade da calha de 1 o coeficiente de rugosidade igual a 0013 e a precipitação de 0042 lsm 2 Uma área é drenada por uma calha retangular de 200 mm de base e altura igual a 145 mm O coeficiente de rugosidade do material é 002 prevendose uma vazão de 0042 lmin m 2 Calcular a área máxima de contribuição para declividade igual a 1 e 05 Uma calha de seção retangular confeccionada com chapa de ao destinada a coletar as águas de chuva de 210 mmh incidentes em um telhado com área igual a 200 m 2 Determinar as dimensões da calha que deverá apresentar o menor perímetro molhado ou seja aquela em que a dimensão da base é o dobro da altura da lâmina líquida A declividade deverá ser 05 Qual o diâmetro da tubulação de descida X Dimensionar a vazã o da calha ao lado O material a ser utilizado é o plástico e a inclinação é de 05 Verificar a vazão de calhas retangulares de concreto alisado com lâmina de água a meia altura para base igual a 15 cm e altura lateral da calha de 10 cm para declividade de 1 Obs erve a cobertura na Figura ao lado com a 10 m b 15 m e h 14 m localizada em Florianópolis e chuva de retorno de 25 anos Calcular a a área de contribuição e a vazão em lmin b Dimensionar as calhas com formato retangular e formato semicircular com inclinação de 1 e em PVC c Dimensionar o conduto vertical pelo método do Eng Garcez d Dimensionar o diâmetro do conduto horizontal de PVC e declividade de 05 Seja a 4m b 30m c 20 m e d b e uma chuva de 5 anos em Belo Horizonte calcule a área de contribuição e a vazão na calha em lmin Dimensionar as calhas com formato retangular e formato semicircular de PVC inclinação 05 Dimensionar o conduto vertical considerar 1m 2 de área de telhado para 1 cm 2 do condutoDimensionar o conduto horizontal Considere chapa galvanizada o material das calhas plástico os condutos verticais e tubos de concreto na condução horizontal Declividade de 05 na calha e tubulação de concreto com 2 de inclinação 1 2