Trabalho Hidrologia Boca de Lobo

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Sumario: 
1- Introdução........................................................................................................1
 1.1- Localização da área de estudo...................................................................2
2- Objetivos..........................................................................................................2
3- Principais dados para o projeto do sistema de drenagem................................
4- Memorial técnico de procedimento..................................................................4
4.1-Boca de lobo..................................................................................................4
4.2- Poços de visitas
4.3- Sarjetas
4.4- Meio - Fio
4.5- Galerias de águas pluviais
4.6- Condutores forçados e estações de bombeamento
4.7-Sarjetões
5-Metodo racional
5.1-Coeficiente de escoamento
5.2- Tempo de retorno
5.3. Tempo de duração
5.4. Tempo de concentração
5.5. Tempo de Permanência
5.6. Intensidade média da chuva
6. Cálculos
7. Conclusão
8. Anexos
1- Introdução:
	O ciclo hidrológico da drenagem urbana sofre fortes alterações nas áreas urbanas devido, principalmente, à alteração da superfície e a canalização do escoamento, aumento de poluição devido à contaminação do ar, das superfícies urbanas e do material sólido disposto pela população. Esse processo apresenta grave impacto nos países em desenvolvimento, onde a urbanização e as obras de drenagem são realizadas de forma totalmente insustentável, abandonada pelos países desenvolvidos já há trinta anos.
	A drenagem tem como objetivo minimizar os riscos que a população está sujeita, diminuir os prejuízos causados por inundações e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulada e sustentável. Ou seja, a drenagem nada mais é do que o gerenciamento da água da chuva que escoa no meio urbano.
	O aumento da população, principalmente em pólos regionais de crescimento e a expansão irregular da periferia tem produzido impactos significativos na infraestrutura de recursos hídricos. E um dos principais impactos que tem ocorrido na drenagem urbana é a forma de aumento da frequência e magnitude das inundações e consequentemente a degradação ambiental.
	A visão antiga da drenagem urbana tinha como princípios: remover as águas pluviais para jusante executar projetos e obras, como medida estrutural para resolver os problemas e a base de analise era somente econômica. Já a visão moderna busca a compreensão integrada do meio ambiente: social, legal, institucional e tecnológica, visando resolver os problemas gerenciais através de componentes políticos.
Dentre os principais impactos das inundações sobre a população estão: os prejuízos de perdas materiais e humanos, a interrupção da atividade econômica das áreas inundadas, a contaminação por doenças de veiculação hídrica como leptospirose, cólera, entre outros e a contaminação da água pela inundação de depósito de materiais tóxicos, estações de tratamento, entre outros. Com o aumento da urbanização, o despejo de esgotos, o uso de produtos químicos pela agricultura, indústria e no ambiente em geral, os recursos hídricos retornam a sua origem (rio) totalmente contaminados
Os fundamentos da drenagem urbana moderna estão basicamente em não transferir os impactos à jusante, evitando a ampliação das cheias naturais, recuperar os corpos hídricos, buscando o reequilibro dos ciclos naturais (hidrólogos, biológicos e ecológicos) e considerar a bacia hidrográfica como unidade espacial de ação.
Os sistemas de drenagem pluvial são classificados da seguinte forma: Microdrenagem: este sistema inclui a coleta das águas superficiais ou subterrâneas através de pequenas e médias galerias. Macrodrenagem: já este sistema engloba, além da rede de microdrenagem, galerias de grande porte e os corpos receptores destas águas (rios ou canais).
1.1- Localização da área de estudo:
O lote se localiza na cidade de Sertanópolis – PR nas coordenadas de 23.13°S, 51.15°W. Trata-se de uma área privada chamada “Ecovillas do Lago”.
Figura 01- localização da área do projeto
2-Objetivos:
Facilitar a aprendizagem na disciplina envolvendo a teoria e a prática. Por meio dos devidos cálculos, elaborar uma tabela com valores de intensidade, vazões, áreas, tempos de concentrações, tempos de retorno e coeficientes de escoamento, através do software Excel. E por meio do AutoCAD, dimensionar estruturas de captações pluviais e afins.
3- Principais dados para o projeto do sistema de drenagem:
	Conseguimos obter os dados para a conclusão do projeto através do ensino passado em aula pelo Prof . Dr. Rigoberto Cainzos. Os dados foram extraídos de tabelas, mapas e gráficos onde aplicamos os mesmo em certos programas para gerar o material tais como : AutoCad, Surfer, excel e Anexos.
	O Surfer nos proporcionou a planta hipsométrica (altitude) onde podemos observar as curvas de níveis presente no nosso lote, para poder diferenciar a parte mais alta da mais baixa.
4- Memorial técnico de procedimento:
	O memorial técnico de procedimento visa descrever os componentes presentes em um projeto de micro drenagem.
4.1-Boca de lobo:
Bocas de lobo são dispositivos em forma de caixas coletoras construídas em alvenaria. Sua função é receber as águas pluviais que correm pelas sarjetas e direcioná-las à rede coletora. De acordo com a necessidade de drenagem, podem ser simples, múltiplas e equipadas com grelhas pré-moldadas de concreto ou de ferro fundido dúctil. Os projetos são geralmente normatizados pelos municípios. Porém, as dimensões da boca de lobo e seu tipo são determinados pela vazão de chegada definida por projeto de cálculo, conforme índice pluviométrico da região e período de retorno da chuva de maior intensidade. 
Figura 2 – posicionamento correto das bocas de lobo
Um aspecto importante do projeto de drenagem é o posicionamento das bocas de lobo, que devem estar nos pontos mais baixos do sistema para impedir alagamentos e águas paradas em zonas mortas. As bocas de lobo devem ser posicionadas em ambos os lados da rua quando a saturação da sarjeta exigir ou quando forem ultrapassadas suas capacidades de engolimento. O espaçamento entre as bocas de lobo também deve ser dimensionado em projeto, mas recomenda-se adotar uma distância máxima de 60 m entre os dispositivos caso não seja analisada a capacidade de descarga da sarjeta.
Em geral, há quatro tipologias de bocas de lobo. Lateral: indicada para instalação em pontos intermediários em sarjetas com pequena declividade longitudinal (1% a 5%); quando há presença de materiais obstrutivos nas sarjetas; em vias de tráfego intenso e rápido; e em montante dos cruzamentos. Com grelha: indicada para sarjetas com limitação de depressão; quando não há materiais obstrutivos; para instalação em pontos intermediários em ruas com alta declividade longitudinal (1% a 10%). Combinada: adequada para pontos baixos de ruas e pontos intermediários da sarjeta com declividade média entre 5% e 10%. Múltipla: também recomendada para pontos baixos e para sarjetas com grandes vazões.
As aberturas das bocas de lobo e das grelhas não devem ultrapassar um certo limite pois cria riscos às pessoas. Imaginem uma situação em que uma criança seja, acidentalmente, arrastada pela enxurrada. Se a abertura da boca de lobo for maior que 20 centímetros irá permitir a passagem de uma criança. Ao contrário, se a abertura for muito pequena, irá entupir com facilidade pois a rua tem todo tipo de detritos como pedaços de papel, embalagens, palito de sorvete e latas de refrigerantes. 
A rede de águas pluviais deve ser dimensionada para permitir o transporte desses materiais pela água da chuva. A chuva lava e limpa a rua. Detritos comuns como excrementos de animais, pequenas embalagens, latas de refrigerante devem ser transportados pela água da chuva (ou pela água da lavagem da rua) para dentro das Galerias de Drenagem. Uma lata de refrigerante tem um diâmetro de 7 cm, uma garrafa de vinho ou cerveja de 8 cm. Então aabertura mínima para uma boca de lobo deverá ser de 8,5 centímetros.
Figura 3- Dimensionamento exato para boca de lobo
4.2- Poços de visitas:
Poço de visita é uma câmara visitável através de uma abertura existente na sua parte superior, ao nível do terreno, destinado a permitir a reunião de dois ou mais trechos consecutivos e a execução dos trabalhos de manutenção nos trechos a ele ligados. Um poço de visita convencional possui dois compartimentos distintos que são a chaminé e o balão, construídos de tal forma a permitir fácil entrada e saída do operador e espaço suficiente para este operador executar as manobras necessárias ao desempenho das funções para as quais a câmara foi projetada.
O balão ou câmara de trabalho é o compartimento principal da estrutura, de seção circular, quadrada ou retangular, onde se realizam todas as manobras internas, manuais ou mecânicas, por ocasião dos serviços de manutenção nos trechos conectados. Em seu piso encontram-se moldadas as calhas de concordância entre as seções de entrada dos trechos a montante e da saída para jusante. Estas calhas são dispostas de modo a guiar as correntes líquidas, desde as entradas no poço, até o início do trecho de jusante do coletor principal que atravessa o poço. Desta maneira, assegura-se um mínimo de turbilhonamento e retenção do material em suspensão, devendo suas arestas superiores serem niveladas, no mínimo, com a geratriz superior do trecho de saída.
A chaminé, pescoço ou tubo de descida, consiste em um conduto de ligação entre o balão e a superfície, ou seja, o exterior. Convencionalmente é iniciada num furo excêntrico feito na laje de cobertura do balão e indo até a superfície do terreno, onde é fechada por um tampão de ferro fundido. A partir da chaminé, o movimento de entrada e saída dos operadores é possibilitado através de uma escada de ligas metálicas inoxidáveis, tipo marinheiro, afixada de degrau em degrau na parede do poço ou, opcionalmente, através de escadas móveis para poços de pequenas profundidades.  
Figura 4 – Descrição de poço de visita
4.3- Sarjetas:
 	Sarjeta é aquela parte entre a guia e o leito carroçável por onde corre a água até chegar a uma boca de lobo. A sarjeta deve ter uma inclinação transversal para acomodar a água da chuva. Quanto maior a inclinação e a largura da sarjeta maior será a capacidade de transportar água. A inclinação mais usada é de 20%. A inclinação não deve passar dos 25% pois resultará numa sarjeta muito inclinada podendo oferecer risco aos transeuntes.
Não há limites para a largura da sarjeta mas a largura mais utilizada é a de 40 centímetros. Larguras maiores oferecem uma capacidade maior de condução das águas, porém devemos lembrar que crianças e pessoas idosas têm dificuldade de passar por cima da sarjeta em dias de chuva. Se, em dias de chuva, a água que escoa vier a transbordar para fora da sarjeta invadindo parte do leito carroçável, é sinal de que a sarjeta foi mal calculada ou mal construída e então deve ser refeita.
A espessura da sarjeta deve suportar com tranquilidade o peso de um caminhão carregado, visto que ao estacionar os veículos saem do leito carroçável e colocam as rodas sobre a sarjeta.
Figura 5 – corte esquemático
Com essas dimensões, podemos calcular a capacidade máxima de escoamento sem transbordamento. Vamos calcular a vazão em duas situações: Primeiro em uma rua com pouca declividade, isto é, uma rua com declividade mínima e em segundo uma rua com grande declividade, isto é, 10%.
Q = 0,375 x I 1/2 x Z / n x Y8/3
I é a declividade longitudinal da rua;
Z é a tangente do ângulo que a sarjeta faz com a guia;
n é o Coeficiente de Manning para a rugosidade que no caso de sarjeta de concreto alisado à mão é 0,016;
Y é a altura da lâmina d´água.
4.4- Meio-fio:
Meio-fio é a borda da calçada, que marca o desnível entre a calçada de pedestres e o pavimento onde passam os carros.
É uma construção normalmente formada por uma fileira de blocos de concreto ou de pedras. A legislação de trânsito brasileira também chama de guia da calçada.
Não há uma origem oficial para o termo, mas há indícios na origem das ruas nas cidades modernas. Anteriormente, as ruas contavam com um caminho central, uma canaleta onde corria a água. Ao que a urbanização moderna criou o conceito de rua com uma leve inclinação a partir do centro, fazendo com que aquele único fio de água central fosse distribuído em dois fios laterais, formando de cada lado um meio-fio. Hoje as ruas ainda contam com construções chamadas de sarjetas, que ficam ao lado do meio-fio, e servem para escoar a água represada.
Figura 6 – Meio-fio
4.5- Galerias de águas pluviais:
É o sistema de tubulações subterrâneas destinados à captação e escoamento de água pluvial coletada pelas bocas coletoras, encaminhando-as para seu destino final. O primeiro passa para qualquer projeto de galeria pluvial é o levantamento de dados sobre as condições do local de implantação desse sistema.
Geralmente, são feitas de concreto centrifugado e armado, com seção circular nos diâmetros 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1200 e 1500 mm. Seções com diâmetros acima de 1500 mm geralmente são utilizadas células construídas em concreto armado moldadas no local.
Figura 7 – Galeria pluvial
4.6- Condutores forçados e estações de bombeamento:
Denominam-se condutos forçados ou condutos sob pressão, as tubulações onde o líquido escoa sob uma pressão diferente da atmosférica. As seções desses condutos são sempre fechadas e o líquido escoa enchendo-as totalmente; são em geral de seção circular, porém, em casos especiais, como nas galerias das centrais hidrelétricas ou nos grandes aquedutos, são utilizadas outras formas.
Figura 8 – Condutores forçados
A estação de bombeamento serve para filtrar a agua pluvial separando todo material (lixo) que é levado junto as aguas da chuva até rios e mares Desta forma elas evitam que garrafas pet, lixo, que são lançados em galerias, poluam o meio ambiente, pois todo o material recolhido pelas estações é recolhido e jogado no lixo. A função das estações é bombear as águas da chuva das galerias para a maré, minimizando o alagamento das ruas.
Figura 9 – Estação de bombeamento
4.7-Sarjetões:
Os sarjetões são canais de seção triangular longitudinais executados geralmente nas cotas mais baixas das vias públicas e nos encontros dos leitos viários; são construídos de modo a coletar e conduzir as águas superficiais até elementos de drenagem, como bocas de lobo, além de conectar sarjetas ou encaminhar efluentes para o sistema de águas pluviais. Se sua execução não for realizada com eficiência - ou se for dispensada, as águas podem ficar mais tempo na superfície, causando erosão na terra ou mesmo pontos de alagamento. Por isso, o projeto de um sarjetão não se limita a uma boa estrutura. Também é fundamental que o elemento tenha capacidade hidráulica e de tráfego adequadas para aquele local. Veja as especificações para o serviço.
O terreno deve ser regularizado, sem partículas soltas ou sulcos. Também é importante que o solo não seja turfoso, úmido ou tenha substâncias orgânicas ou infiltrações. Sobre ele, deve ser executado o lastro de base (camada de concreto - de 15 MPa - para garantir perfeito assentamento da estrutura em si) seguindo as dimensões especificadas no projeto.
Os sarjetões devem ter concreto com resistência mínima de 20 MPa, seguindo as NBRs 6118 (projeto e execução de obras de concreto armado), 12654 (controle tecnológico de materiais componentes do concreto) e 12655 (concreto - preparo, controle e recebimento). A especificação depende também das cargas que a estrutura suportará durante sua vida útil. O material deve ser moldado in loco, com espessura de cerca de 10 cm e juntas de argamassa de 1 cm de largura a cada 3 m.
Figura 10 – exemple de sarjetões
5-Metodo racional:
O método racional é um método indireto e foi apresentado pela primeira vez em 1851 por Mulvaney e usado nos Estados Unidos por Emil Kuichling em 1889 e estabelece uma relação entre a chuva eo escoamento superficial (deflúvio). O nome método Racional é para contrapor os métodos antigos que eram empíricos e não eram racionais. É usado para calcular a vazão de pico de uma determinada bacia, considerando uma seção de estudo. Na Inglaterra Lloyd-Davies fez método semelhante em 1850 e muitas vezes o método Racional é chamado de Método de Lloyd-Davies. A chamada fórmula racional é a seguinte: 
Q= C . I . A /360
Q= vazão de pico (m3 /s); C= coeficiente de escoamento superficial varia de 0 a 1. C= volume de runoff/ volume total de chuva I= intensidade média da chuva (mm/h); A= área da bacia (ha). 1He= 10.000m2.
5.1-Coeficiente de escoamento:
O Coeficiente de escoamento ou escoamento superficial é o segmento do ciclo hidrológico que estuda o deslocamento das águas na superfície da Terra. O estudo considera o movimento da água a partir da menor porção de chuva que, caindo sobre um solo saturado de umidade ou impermeável, escoa pela sua superfície, formando sucessivamente: enxurradas ou torrentes, córregos, ribeirões, rios e lagos ou reservatórios de acumulação.
Tabela 1
Sendo assim, neste projeto foi atribuído um coeficiente de escoamento de 0,6 visto que as áreas em estudo representam a zona residencial urbana.
5.2- Tempo de retorno:
Tempo de Retorno (Tr) [anos]; Tempo de retorno (Tr), também conhecido como período de recorrência ou tempo de recorrência, é o intervalo de tempo estimado de ocorrência de um determinado evento. É um termo bastante utilizado em hidrologia e é definido como o inverso da probabilidade de um evento ser igualado ou ultrapassado.
Tabela 2
Analisando a Tabela 2 acima proposta, pôde-se identificar que efetuar o cálculo de período de retorno, foi utilizado o Tr máximo de 10 anos para este projeto.
5.3. Tempo de duração:
O tempo de duração inicial depende do tempo de duração estimado, e do tempo concentração, observe a formula: 
Td = td + Tc
O tempo de concentração Tc, será tratado em seguida, e o valor de td estimado retiramos da tabela 03, presente abaixo:
Tabela 3
5.4. Tempo de concentração:
O tempo de concentração é dado pelo td estimado anteriormente em 10 min, e pelo tempo de permanência o Tp. A formula do Tc é dada por:
Tc = td + (Td/10)
5.5. Tempo de Permanência:
O tempo de permanência depende do comprimento L, o maior presente, do coeficiente C, já apresentado no caso 0,60, e a declividade i, que depende da diferença de nível dividida pelo comprimento, o Tp é dado pela formula:
Tp = (16xL/1000)/((0,85xC)x(100xi)0,04)
5.6. Intensidade média da chuva:
A intensidade média da chuva I, é dada pela formula para Londrina:
I = (3132,56 x (Tr)0,093)/(Td+30)0,939
Após este cálculo calcula-se a vazão e define-se os itens do projeto.
6. Cálculos:
 Tabelas quadras 1, 2 e 3 – Fonte: Próprio autor
7. Conclusão:
Esse projeto nos permitiu compreender melhor como funciona o sistema de saneamento das nossas cidades. E nos mostrou também a quão importante é não jogar lixo nas bocas de lobo, enfrentamos muitas dificuldades quando não executamos o projeto de microdrenagem de maneira correta, podendo causar alagamentos, erosões e etc.
O trabalho foi de estrema importância para associar a matéria passada em sala de aula com a pratica. Tais como calcular a vazão da água, tempo de retorno, tempo de duração, tempo de concentração, tempo de permanência intensidade media da chuva.
Bibliografia:
- MOHAVE COUNTY. Drainage design manual for Mohave County. 1a edição 24 de agosto de 2009, 354 páginas.
- Hidrologia Básica - N. L. S. Pinto et Allii, Editora Edgar Blücher Ltda, São Paulo, 1976.
- Hidrologia - L. N. Garcez & G. A. Alvarez, Editora Edgar Blücher Ltda, São Paulo, 1988.
- Engenharia Hidrológica - Fábio Ramos et al, Coleção ABRH de Recursos Hídricos, vol. 2, ABRH/Ed. UFRJ, 1989.
- Hidrologia - Carlos E. M. Tucci (organizador). ABRH/ EDUSP, 1993.
- Tundisi, J., 2000. Limnologia e Gerenciamento Integrado de Recursos Hídricos. Revista Ciência e Ambiente, n. 21, Universidade Federal de Santa Maria (RS).
- Tucci, C., 1998. Modelos Hidrológicos. Editora da Universidade, ABRH, Porto Alegre.
- Studart, T. Apostila da Disciplina de Hidrologia Aplicada, Universidade Federal do Ceará.
8-ANEXOS