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INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS Eliane Conterato Lélis Espartel Vinicius Simionato Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 C761i Conterato, Eliane. Instalações hidráulicas / Eliane Conterato, Lélis Espartel, Vinicius Simionato. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 237 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-096-2 1. Instalação hidráulica – Engenharia hidráulica. I. Espartel, Lélis. II. Simionato, Vinicius. III. Título. CDU 696.1 Revisão técnica: Shanna Trichês Lucchesi Mestre em Engenharia de Produção (UFRGS) Professora do curso de Engenharia Civil (FSG) Iniciais_Instalações hidráulicas.indd 2 12/07/2017 11:39:45 Águas pluviais: componentes e dimensionamentos Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Nomear a terminologia dos componentes utilizados nos sistemas de águas pluviais. Explicar a metodologia de dimensionamento. Listar os materiais utilizados e os arranjos sugeridos. Introdução Uma vez determinada a vazão que o telhado da edificação recebe, agora é preciso dimensionar os elementos que vão escoar esta água da cobertura até o correto local de escoamento no sistema de drenagem pluvial. São vários os elementos que compõem o sistema, que precisam ser devida- mente projetados para evitar patologias na construção. Neste capítulo, você vai estudar a terminologia dos componentes, a metodologia para o seu dimensionamento, bem como os materiais utilizados e os arranjos sugeridos. Terminologia dos componentes Alguns dispositivos empregados para a condução da água da chuva das co- berturas até seu ponto fi nal possuem nomenclatura bastante específi ca. Para nivelar os conhecimentos, você vai ver agora os principais elementos utilizados neste sistema. U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 145 12/07/2017 08:19:05 Figura 1. Calha (A) e condutor vertical (B): os principais elementos das instalações de águas pluviais. Fonte: Meryll / Shutterstock.com. Buzinote: tubulação utilizada para o escoamento de águas pluviais em queda livre. Calha: canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares, e a conduz a um ponto de destino. A principal função da calha é escoar a água do telhado, evitando que ela percole pelas superfícies verticais ou se acumule em planos horizontais. As calhas podem ser classificadas de acordo com seu formato, conforme a Figura 2. Figura 2. Nomenclatura e formato das calhas. V U Semicircular RetangularQuadrada Instalações hidráulicas 146 U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 146 12/07/2017 08:19:07 Quanto a sua localização, temos os seguintes tipos: Calha de água-furtada: calha instalada na linha de água-furtada da cobertura. Calha de beiral: instalada na linha de beiral da cobertura. Calha de platibanda: instalada na linha de encontro da cobertura com a platibanda. Figura 3. Tipos de calha de acordo com sua localização. Coletor público: tubulação que opera em regime de escoamento livre, integra a rede pública de águas pluviais. É colocado sob a via transitável ou calçada, e enterrado em profundidade conveniente. Condutor horizontal: canal ou tubulação horizontal destinado a recolher e conduzir águas pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais. Condutor vertical: tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas, coberturas, terraços e similares e conduzi-las até a parte inferior do edifício. Perímetro molhado: linha que limita a seção molhada junto às paredes e ao fundo do condutor ou calha. Ralo: caixa dotada de grelha na parte superior, destinada a receber águas pluviais. (ASSOCIAÇÃO BRASILIERA DE NORMASTÉCNICAS, 1989) Rufo: Elemento, em geral metálico, destinado a proteger os encontros de coberturas e paredes, impedindo a ocorrência de infiltrações das águas das chuvas nas juntas entre telhados e paredes, ou infiltrações por capilaridade na face horizontal de paredes de cobertura. Saída: orifício na calha, na cobertura, no terraço e similares, para onde as águas pluviais convergem. Seção molhada: área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha. (ASSOCIAÇÃO BRASILIERA DE NORMASTÉCNICAS, 1989) 147Águas pluviais: componentes e dimensionamentos U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 147 12/07/2017 08:19:07 Metodologia de dimensionamento Calhas Para o dimensionamento, sugere-se a utilização da fórmula de Manning- -Strickler para o cálculo da vazão de projeto. Lembre-se: esta vazão calculada deve ser maior que a vazão de contribuição. Q = K x x R x i½Sn H 2 3 Onde: Q = vazão do projeto, em L/min; S = área da seção molhada, em m²; n = coeficiente de rugosidade; R = raio hidráulico, em m, = P/S perímetro molhado, em m; I = declividade da calha, em m/m; k = 60.000. O coeficiente de rugosidade varia de acordo com o material utilizado, e seus valores são estabelecidos em norma (veja a Tabela 1). Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (1989). Tabela 1. Coeficientes de rugosidade para alguns tipos de materiais. Material n Plástico, fibrocimento, aço, metais não-ferrosos 0.011 Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida 0,012 Cerâmica, concreto não-alisado 0,013 Alvenaria de tijolos não-revestida 0,015 Instalações hidráulicas 148 U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 148 12/07/2017 08:19:08 Sobre a instalação e localização das calhas, a ABNT NBR 10844:1989 apresenta os seguintes comentários: Calhas de beiral e platibanda devem, sempre que possível, ser fixadas centralmente sob a extremidade da cobertura e o mais próximo desta. A inclinação das calhas de beiral e platibanda deve ser uniforme, com valor mínimo de 0,5%. As calhas de água-furtada têm inclinação de acordo com o projeto da cobertura. Quando a saída não estiver colocada em uma das extremidades, a vazão de projeto para o dimensionamento das calhas de beiral ou plati- banda deve ser aquela correspondente à maior das áreas de contribuição. Quando não se pode tolerar nenhum transbordamento ao longo da calha, extravasores podem ser previstos como medida adicional de segurança. A posição das calhas e a localização dos condutores de saída são itens importantes no dimensionamento, uma vez que a norma recomenda que, em calhas de beiral ou platibanda, quando a saída estiver a menos de 4 m de uma mudança de direção, a vazão de projeto deve ser multiplicada pelos coeficientes apresentados na Tabela 2, evitando, assim, o acúmulo de água na calha e possíveis transbordamentos. (ASSOCIAÇÃO BRASILIERA DE NORMASTÉCNICAS, 1989) Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (1989). Tabela 2. Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto. Tipo de curva Curva a menos de 2 m da saída da calha Curva entre 2 e 4 m da saída da calha Canto reto 1,2 1,1 Canto arredondado 1,1 1,05 149Águas pluviais: componentes e dimensionamentos U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 149 12/07/2017 08:19:08 Condutores verticais Para os condutores verticais, a norma prevê o seguinte: Devem ser projetados, sempre que possível, em uma só prumada. Quando houver necessidade de desvio, devem ser usadas curvas de 90º de raio longo ou curvas de 45º e devem ser previstas peças de inspeção. Os condutores verticais podem ser colocados externa e internamente ao edifício, dependendo de considerações de projeto, do uso e da ocu- pação do edifício e do material dos condutores. O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circular é 70 mm. O dimensionamento dos condutores horizontais de seção circular deve ser feito pelo escoamento com lâmina de altura igual a 2/3 do diâmetro interno (D) do tubo. Nas tubulações aparentes, devem ser previstas inspeções sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mu- dança de direção e ainda a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos. Nas tubulações enterradas, devem ser previstas caixas de areia sem- pre que houver conexões com outras tubulações, mudança de declivi- dade,mudança de direção e ainda a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos. A ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo, com inspeção ou caixa de areia, estando o condutor horizontal aparente ou enterrado (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1989). O dimensionamento dos condutores verticais é feito a partir dos ábacos dispostos na norma, que possuem como dados de entrada: Q = vazão do projeto, em L/min; H = altura da lâmina de água na calha, em mm; L = comprimento do condutor vertical, em m. A partir disso, é possível levantar uma reta vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes. No caso de não haver curvas dos valores de H e L, interpole entre as curvas existentes. Em seguida, transporte a interseção mais alta até o eixo D. Adote o diâmetro nominal, cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor encontrado. Instalações hidráulicas 150 U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 150 12/07/2017 08:19:08 Figura 5. Ábaco para o cálculo do diâmetro de condutores com calha com funil de saída. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (1989) Figura 4. Ábaco para o cálculo do diâmetro de condutores com calha com saída em aresta viva. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (1989) 151Águas pluviais: componentes e dimensionamentos U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 151 12/07/2017 08:19:09 Dimensionamento de condutores horizontais A norma estipula que, para o dimensionamento dos condutores horizontais, seja adotada uma declividade uniforme com valor mínimo de 0,5%, para evitar acúmulos de água no interior da tubulação. Outra orientação da norma é que nas tubulações enterradas sejam previstas caixas de areia sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção e ainda a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos. A ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo, com inspeção ou caixa de areia, estando o condutor horizontal aparente ou enterrado (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1989). O dimensionamento dos condutores horizontais de seção circular deve ser feito para escoamento com lâmina de altura igual a 2/3 do diâmetro interno (D) do tubo. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA D ENORMAS TÉCNICAS, 1989). As vazões para tubos de vários materiais, bem como as inclinações usuais são tabeladas na ABNT NBR 10844:1989, facilitando, assim, o seu dimensionamento. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (1989) . Tabela 3. Tabela para o dimensionamento dos condutores horizontais. Instalações hidráulicas 152 U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 152 12/07/2017 08:19:09 Materiais utilizados e arranjos sugeridos Existem normas específi cas que regulamentam a utilização de materiais para os elementos de águas pluviais. Segundo elas, as calhas precisam ser feitas de aço galvanizado (NBR 7005), folhas de fl andres (NBR 6665), chapas de cobre (ABNT NBR ISO 6184:2007), aço inoxidável, alumínio, fi brocimento, PVC rígido, fi bra de vidro, concreto ou alvenaria. Por sua vez, os condutores verticais têm de ser constituídos de tubos e conexões de ferro fundido (NBR 9651:2013), fibrocimento, PVC rígido (ABNT NBR 5688:2010, ABNT NBR 5680:1977), aço galvanizado (ABNT NBR 5580:2015,, cobre, chapas de aço galvanizado (ABNT NBR 11888:2015) folhas de flandres (NBR 9651:2013), chapas de cobre (ABNT NBR ISO 6184:2007), aço inoxidável, alumínio ou fibra de vidro. Nos condutores horizontais, devem ser empregados tubos e conexões de ferro fundido (NBR 9651:2013), fibrocimento, PVC rígido (ABNT NBR 5688:2010, ABNT NBR 5680:1977), aço galvanizado (ABNT NBR 5580:2015), cerâmica vidrada (ABNT NBR 5645:1990), concreto (ABNT NBR 8890:2007), cobre, canais de concreto ou alvenaria. Lembre-se de seguir adequadamente as orientações apresentadas nas normas, pois isso certamente ajudará a garantir a qualidade dos materiais utilizados na obra. 153Águas pluviais: componentes e dimensionamentos U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 153 12/07/2017 08:19:09 1. Sobre as calhas e a terminologia associada, assinale a alternativa correta: a) Os formatos de calha utilizados são os em V e retangular. b) A calha é o canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares, e a conduz a um ponto de destino. c) A função da calha é conduzir a água verticalmente. d) A calha de água-furtada é aquela situada entre o telhado e a platibanda. e) A nomenclatura das calhas é baseada exclusivamente no material utilizado. 2. “Tubulação que opera em regime de escoamento livre, integra a rede pública de águas pluviais. É colocada sob a via transitável ou calçada, enterrada a profundidade conveniente”. Esta definição corresponde a: a) coletor público. b) condutor horizontal. c) condutor vertical. d) ralo. e) rufo. 3. Sobre a instalação e localização das calhas, assinale o comentário correto: a) Calhas de beiral e platibanda devem, sempre que possível, ser fixadas centralmente sob a extremidade da cobertura e o mais distante desta. b) Não deve existir caimento nas calhas. c) O formato do funil de saída não influencia o dimensionamento dos demais elementos. d) As curvas das calhas não são importantes no dimensionamento desta. e) As calhas de água-furtada devem ter inclinação de acordo com o projeto da cobertura. 4. A fórmula de Manning-Strickler Q = K x x R x i ½S n H 2 3 é utilizada para: a) Calcular a área de contribuição do telhado. b) Calcular a vazão de projeto. c) Verificar se o dimensionamento estipulado para a calha atende a vazão de projeto e a altura máxima da lâmina d’água. d) Calcular o coeficiente de rugosidade da calha. e) Avaliar a necessidade da instalação da calha. 5. Sobre o dimensionamento de condutores verticais, assinale a alternativa correta: a) Depende apenas da vazão de projeto. b) Deve-se adotar o diâmetro nominal, cujo diâmetro interno seja inferior ou igual ao valor encontrado. c) O tipo de funil de saída não interfere no dimensionamento. Instalações hidráulicas 154 U3_C10_Instalações hidráulicas.indd 154 12/07/2017 08:19:10 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5580:2015. Tubos de aço-carbono para usos comuns na condução de fluidos – Especificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5645:1990. Versão Corrigida: 1991. Tubo cerâmico para canalizações. Rio de Janeiro: ABNT, 1990. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR ISO 6184:2007. Sistemas de proteção contra explosão. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5680:1977. Dimensões de tubos de PVC rígido. Rio de Janeiro: ABNT, 1977. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 10844:1989. Instalações prediais de águas pluviais – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1989. ENGENHARIACIVIL.COM. Rufo. [S.l.]: Engranhariacivil.com, [2017]. Disponível em: <ht- tps://www.engenhariacivil.com/dicionario/rufo>. Acesso em: 23 maio 2017 Leituras recomendadas SLACK, N. et al. Gerenciamento de operações e de processos: princípios e práticas de impacto estratégico. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. SOUZA, T. J. F. et al. Proposta de melhoria do processo de uma fábrica de polpas por meio da metodologia de análise e solução de problemas. In: ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO, 35., 2015, Fortaleza. Anais... Fortaleza: [s.n.], 2015. Disponível em: <http://www.abepro.org.br/biblioteca/TN_STP_207_228_27341. pdf>. Acesso em: 04 nov. 2016. d) A rugosidade do material e a inclinação não interferem no dimensionamento de condutores verticais. e) É feito a partir dos ábacos dispostos na norma, que possuem como dados de entrada: Q = vazão do projeto, em L/min; H = altura da lâmina de água na calha, em mm; e L = comprimento do condutor vertical, em m. 155Águas pluviais: componentes e dimensionamentos U3_C10_Instalaçõeshidráulicas.indd 155 12/07/2017 08:19:10 http://engenhariacivil.com/ tps://www.engenhariacivil.com/dicionario/rufo http://www.abepro.org.br/biblioteca/TN_STP_207_228_27341. Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo:
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