Dimensionamento do sistema de água pluvial

São necessários diferentes cálculos para dimensionar adequadamente o sistema (Foto: Andy Dean Photography/Shutterstock)

O projeto de sistemas prediais de água pluvial exige conhecimento e cálculos. Eles são constituídos por ralo hemisférico, calha, condutor vertical, ralo, canaleta, condutor horizontal, caixa de areia, sarjeta e caixa coletora de águas pluviais. “O dimensionamento de qualquer sistema requer a determinação de suas solicitações e a caracterização de seus elementos e componentes, para que suporte adequadamente as exigências que lhe são impostas”, comenta a professora doutora Lúcia Helena de Oliveira, chefe do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

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Figura 1 - Sistema de águas pluviais com saída para sarjeta e, em tracejado, com saída para a rede pública de águas pluviais

Dimensionamento da vazão

A vazão de projeto é determinada por meio da equação:

A professora explica que Q é a vazão de projeto medida em litros/minuto. Já o coeficiente de escoamento superficial, C, representa o grau de absorção de água pela superfície que recebe a precipitação. A intensidade pluviométrica, i, é obtida com base em dados pluviométricos locais e deve ser determinada a partir da fixação da duração de precipitação (t=5 min); e do período de retorno (T).

De acordo com a ABNT NBR 10844: 1989, o período de retorno deve ser fixado segundo as características da área a ser drenada, em três níveis de risco:

• T = 1 ano, para áreas pavimentadas, tais como circulação, calçadas, áreas abertas etc., ou seja, onde empoçamentos possam ser tolerados;
• T = 5 anos, para coberturas e/ou terraços;
• T = 25 anos, para áreas e coberturas onde empoçamento ou extravasamento não são tolerados.

A área de contribuição, A, é obtida pela soma das áreas das superfícies que, interceptando chuva, conduzem as águas para determinado elemento do sistema tais como: calha, condutor vertical e condutor horizontal.

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Dimensionamento de calhas

O método proposto pela norma baseia-se no escoamento permanente uniforme verificado em calhas inclinadas. As calhas semicirculares, retangulares, trapezoidais ou de outras formas são dimensionadas por meio da Equação de Manning-Strickler com declividade uniforme e valor mínimo de 0,5%.

Em que:

Q = vazão de projeto, L/min
S = área da seção molhada, m2
I = declividade da calha
n = coeficiente de rugosidade
RH = S/P, o raio hidráulico, m
P = perímetro molhado, m
K = 60000

A professora chama a atenção para a tabela 1, que apresenta o coeficiente de rugosidade, n, da equação de Manning-Strickler para diferentes materiais.

Fonte: NBR 10844:1989

As mudanças de direção ao longo da extensão da calha provocam a redução de sua capacidade. No caso dessa mudança de direção estar a uma distância igual ou inferior a 4 m da saída da calha, a vazão de projeto deve ser majorada pelos coeficientes multiplicativos apresentados na Tabela 2.

Fonte: NBR 10844:1989

“A norma recomenda também que, para os casos em que a saída da calha estiver em uma das extremidades, a vazão de projeto, de calhas de beiral ou platibanda, deve ser aquela correspondente à maior área entre as áreas de contribuição”, acrescenta.

Dimensionamento de condutores verticais

Os condutores verticais de águas pluviais devem ser dimensionados por meio de dois ábacos, apresentados nas Figuras 2 e 3. Esses ábacos resultaram de pesquisa realizada pelo Centre Scientifique et Tecnique de la Construction - CSTC, da Bélgica. O dimensionamento de condutores verticais é realizado a partir dos seguintes dados:

• vazão de projeto, Q (L/min)
• altura máxima da lâmina d’água na saída da calha, H (mm)
• comprimento vertical do condutor até a primeira curva de desvio, L (m)
• geometria de saída da calha, aresta viva ou cônica
• rugosidade do material, f

Os dois ábacos apresentados pela NBR 10844 foram construídos levando em conta dois desvios na base e fator de atrito, f = 0,04, correspondente a condutos rugosos. Dessa forma, considera-se a possibilidade de envelhecimento dos condutores. Esses ábacos não possuem qualquer fator de segurança que esteja implícito.

O procedimento para a determinação do diâmetro interno, D (mm), de um condutor vertical, a partir dos dados Q (L/min), H (mm) e L (mm) e por meio dos ábacos das Figuras 2 e 3, é o seguinte:

• a partir do valor de Q, levantar uma vertical até interceptar as curvas de H e L. No caso de inexistir as curvas de H e L, interpolar entre as curvas existentes;
• traçar horizontais ligando as intersecções Q x H e Q x L sobre o eixo do diâmetro. O maior valor encontrado será o diâmetro procurado.

O diâmetro nominal a ser adotado é aquele cujo diâmetro interno seja maior ou igual ao valor encontrado. Observar também que, segundo a NBR 10844, o diâmetro interno mínimo de condutores verticais de seção circular é de 70 mm.

Dimensionamento do sistema de água pluvial

Figura 2 – Dimensionamento de condutores verticais - Saída da calha em aresta viva. Fonte: NBR 10844 (ABNT, 1989)

Dimensionamento do sistema de água pluvial

Figura 3 – Dimensionamento de condutores verticais - Saída da calha em funil. Fonte: NBR 10844 (ABNT, 1989)

Dimensionamento de condutores horizontais

Os condutores horizontais são dimensionados utilizando-se as equações da hidráulica para condutos livres, supondo-se o escoamento em regime uniforme.

A NBR-10844 recomenda o dimensionamento de condutores horizontais com uma declividade uniforme e mínima de 0,5%, por meio da equação de Manning-Strickler. Neste caso, considera-se o escoamento com a altura da lâmina d‘água igual 2/3 do diâmetro interno do condutor horizontal, D.

Na Tabela 3, está apresentado o dimensionamento de condutores horizontais de seção circular para diferentes tipos de materiais e declividades.

Fonte: NBR 10844 (ABNT, 1989)

Drenagem de laje impermeabilizada

As superfícies horizontais de lajes devem ter uma declividade mínima de 0,5%, que garanta o escoamento das águas pluviais até os pontos de drenagem previstos. “Considerando-se que a norma técnica brasileira não apresenta o dimensionamento de condutores verticais para áreas em projeção horizontal, como em lajes, recomenda-se o emprego do Uniform Plumbing Code (1973)”, diz a professora, que destaca a Tabela 4 onde estão os diâmetros para condutores verticais em função da área de contribuição de lajes, terraços e sacadas em metros quadrados.

Fonte: (UNIFORM PLUMBING CODE, 1973)

Segundo Lúcia Helena de Oliveira, não há diferenças no desempenho entre ralos pontuais e ralos lineares, pois para ambos o dimensionamento é feito em função da vazão de projeto. “O procedimento para evitar entupimentos dos ralos está no adequado uso, operação e manutenção do sistema. Ou seja, é preciso limpar as calhas, a cada período de chuvas, porque qualquer resíduo, como folhas de árvores, pode obstruir os ralos”, reforça.

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Colaboração técnica

: Lúcia Helena de Oliveira - Engenheira Civil pela Universidade Federal de Goiás (1981), Mestre em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (1991), Doutora em Engenharia Civil, também pela Universidade de São Paulo (1999) e Livre docente pela Universidade de São Paulo (2010). Atualmente é Professora Associada e chefe do Departamento de Engenharia de Construção Civil da EPUSP. Ministra disciplinas de graduação (Sistemas Prediais I e II, Projeto do Edifício e Conservação e Uso Racional da Água) e de pós-graduação (Desempenho e Inovação de Sistemas Prediais Hidráulicos). Tem experiência na área de Engenharia de Construção Civil, com ênfase em sistemas prediais, atuando principalmente nos seguintes temas: sistemas prediais de água fria e quente, sistemas prediais de esgotos sanitários, sistemas prediais de águas pluviais e conservação da água em edifícios. È membro do Conselho Brasileiro de Construção Sustentável e coordenadora associada do Grupo de Trabalho Sistemas Prediais da ANTAC.

Como fazer o correto dimensionamento do sistema de água pluvial?