DRENAGEM,AGUAS DA CHUVA

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Águas Pluviais 
ÁGUAS PLUVIAIS
CONSIDERAÇÕES GERAIS
	O estudo da precipitação pluvial visa obter dados para o projeto de meios de coleta e condução das águas de chuva o mais rapidamente possível aos cursos d’água, lagos ou oceano, com o objetivo de evitar inundações em edificações, logradouros públicos ou outras áreas. Constitui um capítulo da hidrotécnica, também chamada de Engenharia de Recursos Hídricos. O esgotamento pluvial é objeto específico da hidrotécnica urbana ou Engenharia de Drenagem Superficial. Esse ramo da hidrotécnica abrange uma ampla faixa de aplicação de estudos hidrológicos e hidrotécnicos, que vão desde a obtenção de dados pluviométricos, o estabelecimento da equação de previsão de chuvas e o estudo das bacias contribuintes até o dimensionamento e projeto das redes de escoamento de águas pluviais (coletores e galerias) e das estruturas hidráulicas singulares (bueiros, pontilhões, bocas-de-lobo etc.).
	Aos interessados em ampliar e desenvolver estudos desse importante campo da hidrotécnica, recomendamos o excelente tratado Engenharia de Drenagem Superficial (1978), de autoria do ilustre Prof. Paulo Sampaio Wilken, nome conhecido por quantos se interessam pela engenharia hidráulica e saneamento ambiental. No presente tópico consideremos 02 casos que enquadram dentro do âmbito das atribuições de quem elabora projetos de instalações :
esgotamento de águas pluviais de áreas relativamente pequenas e de certo modo isoladas e independentes, como telhados, terraços, pátios, áreas de estacionamento etc.
drenagem superficial de áreas maiores, de média extensão, como loteamentos, conjuntos habitacionais, complexos fabris e industrias, onde existem arruamentos particulares ligados ou incorporados ao sistema viário da municipalidade. 
ESGOTAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS (AP) EM PEQUENAS ÁREAS
	É regido pelo projeto NB 611/79 da ABNT : Instalações prediais de águas pluviais. A instalação de esgotamento de AP em prédios de qualquer porte, pátios e áreas limitadas podem abranger 02 casos :
os elementos que constituem a rede de esgotos pluviais em questão acham-se acima da galeria do logradouro público ou de sarjeta, e nesse caso, por gravidade as águas são conduzidas até esses locais.
Os elementos referidos encontram-se em cota inferior à do coletor ou poço de visita pública. Torna-se necessário construir um poço de águas pluviais e bombear a água até uma caixa de passagem, de onde, por gravidade, possa escoar até a galeria pública.
Consideremos o primeiro caso. As águas de telhados, terraços, áreas e terrenos são conduzidos por escoamento natural para o coletor da via pública, caso este exista, para a sarjeta, ou ainda, para alguma vala, canal ou curso d’água que passe próximo do local a esgotar. A fig 3.1 – pág 10 mostra como se executa, em muitos casos, o esgotamento das AP de um prédio cujo alinhamento da fachada se acha no passeio. No caso, vemos 02 condutores AP-1 e AP-2 trazendo a água de uma cobertura e permitindo seu despejo nas caixas de areia (CA) CA-1 e CA-2, de onde é feito o lançamento numa caixa de ralo na sarjeta. A NB 611 se refere apenas à AP em coberturas e demais áreas associadas do edifício, tais como terraços, pátios, quintais e similares. Não se aplicam em casos onde as vazões de projeto e as características da área exijam a utilização de bocas-de-lobo e galerias.
Estimativa da precipitação pluvial
	No caso que estamos considerando, procura-se simplificar a questão do estabelecimento da intensidade da chuva, que deverá ser prevista para o dimensionamento de calhas e condutores. Para áreas maiores como as de loteamentos, devem ser feitas considerações que conduzam a uma maior exatidão no projeto, o que faremos oportunamente. 
	Com base em dados pluviométricos locais, procura-se conhecer as chamadas chuvas críticas, isto é, de pequenas duração e grande intensidade. A experiência tem mostrado que , normalmente, as chuvas de pequena duração são de grande intensidade e, ao contrário, as chuvas prolongadas são de intensidade menor. Como ralos, calhas e condutores recebem essa precipitação, devem ser dimensionados para chuvas intensas, de modo que, integralmente e em espaço de tempo muito limitado, as águas sejam drenadas, evitando que ocorram alagamentos, transbordamentos e infiltrações. A precipitação é expressa por sua intensidade, a qual é medida em milímetros da altura d’água por hora. No caso de grandes áreas, como veremos mais adiante, além de se considerar a infiltração de parte da água pelo solo não pavimentado, há que se levar em consideração que decorre certo tempo para que as cheguem aos ralos e bocas-de-lobo. Costuma-se considerar como chuva crítica para esse gênero de estimativa prudente, a chuva de 150 mm/h. É evidente que, para achar a vazão a esgotar, temos apenas que multiplicar a área sobre a qual cai a chuva por esse valor de intensidade da mesma.
	Chamando (S) de área em m², (p) de precipitação em mm/h, (Q) de vazão em l/s teremos :
Q = S x p / (3600) ( Vazão de projeto
Para 1 m² e p = 150 mm/h teremos :
Q = 0,0042 l/s por m² ou 2,52 l/min por m².
Essa taxa é geralmente a que se considera , pelo menos para áreas de até 100 m². Para locais em que os índices pluviométricos são extraordinariamente elevados para chuvas de curta duração, tem-se adotado 170 mm/h, e onde a extrema segurança é necessária, como no caso dos acessos às estações subterrâneas do metrô, adota-se no cálculo de drenagem 3,6 l/min por m², o que corresponde a 216 mm/h.
Calhas e canaletas
Nos telhados empregam-se calhas que, conforme o detalhe arquitetônico, podem ser de cobre, cimento amianto, PVC rígido, chapa galvanizada, fiberglass e concreto. Em áreas e pátios, recorrem-se, às vezes, a canaletas abertas ou recobertas com grelhas, tampas de concreto armado ou FF. As calhas de cobre são usadas mais em residências com telhados cujo estilo recusa outro tipo de material. As curvas, derivações, bocais, esquadros e luvas são fabricados geralmente no próprio local da obra, por funileiro. A fixação é feita com braçadeiras de ferro ou “cambotas” de madeira. Calhas de chapa de ferro galvanizado são desaconselhadas por serem rapidamente destruídas em locais de ar salitrado. Em instalações industriais são largamente usadas as de cimento amianto. Encontram muita aceitação as calhas de PVC rígido e de fiberglass, pelas conhecidas propriedades que esses materiais possuem e pelo bom aspecto estético que oferecem. 
DIMENSIONAMENTO DAS CALHAS 
	Podemos calcular as calhas por meio de fórmulas da hidráulica de canais, ou usar tabelas e ábacos que, evidentemente, foram calculados por fórmulas a partir de hipóteses quanto à precipitação pluvial.
Emprego das equações clássicas de hidráulica de canais
	O cálculo pode ser realizado tal como vimos no tópico Esgotos Sanitários, com as equações de continuidade ( de Castelli) Q = A x v (área multiplicado pela velocidade) e de Chevy, V = C 
, ou então com a de Manning-Strickler
 
V = (R)2/3 . (I)1/2 / (n) 	 , Q = K . S (V)
Onde,
V = velocidade de escoamento em m/s
R = raio hidráulico ou raio médio ( razão entre a área transversal de escoamento molhada e o perímetro molhado
I = declividade em m/km ou mm/m ( altura disponível / comprimento da calha
n = coeficiente de rugosidade, considerado como igual a 0,012 para calhas de material liso
K = 60000
S = seção molhada (m²)
Calhas e canaletas de seção semicircular. Considerando a calha semicircular de raio r trabalhando a plena seção, o raio hidráulico R é dado por 
R = (π r²/2) / (2πr/2) = r/2
Com o valor de (r) se calcula o raio hidráulico R. Tendo-se r e conhecendo-se o n e I, determina-se V. Pela equação da continuidade obtém-se o valor de Q. Dividindo Q pela precipitação acha-se a área de cobertura ou terreno drenada pela calha.
Exemplo :
Qual a área que poderá ser esgotada por uma calha semicircular de cimento amianto de 15 cm de diâmetro,sendo a declividade da calha de 1%, o n = 0,013 e p = 0,042 l/s/m² ?
r = 0,15/2 = 0,075 m, I = 0,01, n = 0,013 e Q = 0,000042 m³/s/m²
Raio hidráulico : R = r/2 = 0,0375 m
Velocidade pela fórmula de Manning : 
V = (R)2/3 . (I)1/2 / (n)
Substituindo os valores encontraremos p/ V = 0,862 m/s
Descarga : 				Q = S (V)
(π. 0,075²)/2 . (0,862) = 0,007614706 m³/s
Área drenada : A = 0,007614706 / 0,000042 = 181,30 m²
A tab 3.1 – pág 06 foi calculada pela fórmula de Manning, tal como fizemos para calha de 6” de diâmetro. É aplicável a calhas de cimento amianto. O coeficiente de rugosidade adotado foi um pouco menor que o adotado no exemplo anterior.
Obs.: Para calhas de beiral ou platibanda, é conveniente aumentar a vazão estimada de projeto, de 15 a 20%, para levar em conta as mudanças de direção do condutor vertical ligado à calha e a localização de sua inserção na calha.
Calhas ou canaletas de seção retangular
As calhas de concreto fundidas no local em geral são de seção retangular, por serem de execução mais simples. Da fig 3.2 – pág 10 podemos escrever :
Perímetro molhado : p = b + 2 a
Raio hidráulico : R = (a . b) / p
Exemplo :
Sejam b = 200 mm 		i = 1%		Q = 0,042 l/s/m²
a = 145 mm		n = 0,02
Perímetro molhado : p = 0,2 + (2.0,145) = 0,49 m
Raio hidráulico : (0,2 . 0,145) / 0,49 = 0,0592 m
Velocidade pela fórmula de Manning : V = 0,76 m/s
Descarga : Q = a . b . V = 0,2 . 0,145 . 0,76 = 0,022 m³/s ou 1322 l/min
Obs.: O valor de K = 60000
1 m³/s ( 60000 l/min
Área drenada : 0,022/0,000042 = 524 m²
Conclusão :
V = (R)2/3 . (I)1/2 / (n)
Q = S (V)
Quanto maior a inclinação (I) maior a velocidade. Quanto maior a velocidade maior a vazão. Quanto maior a vazão maior a área drenada.
Condutores de águas pluviais (fig 3.3 – pág 10)
	Costuma-se designar por condutores os tubos que conduzem as AP 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 diâmetro pequeno, são chamados de AP. O local de lançamento pode ser um coletor público, uma galeria de AP, uma caixa de ralo na via pública, um canal ou rio.
Condutores verticais
	O condutor vertical pode ser ligado na extremidade superior diretamente a uma calha (caso de telhados), ou receber um ralo quando se trata de terraços ou calhas largos, onde se receia a obstrução do condutor por folhas, papéis, trapos e detritos diversos. O condutor normalmente não é, e nem deve ser calculado como um encanamento à plena seção, e o formato dos ralos e suas grelhas determinam uma perda de carga de entrada que só experimentalmente pode ser determinada. Por esta razão se justificam o emprego de tabelas consagradas pelo uso e os bons resultados obtidos em função dos diâmetros dos condutores verticais, já levando em conta as conseqüências da obstrução da grelha e dos ralos. Pode-se usar a tab 3.2 – pág 05, que permite o dimensionamento dos condutores verticais, com caixa de ralo de boca afuniladas baseada numa precipitação pluvial de 150 mm/h ou 2,50 l/min e por m² de área sobre a qual cai a chuva.
Nota : 1 mm/h ( 0,01666666666 l/min p/ 1 m² de área
 Tab 3.2 Condutores verticais de águas pluviais
	Diâmetro do condutor
	Área máx. da cobertura
	(pol)
	cm
	Uso
	Considerando
	Recomendação
	
	
	corrente
	1 cm² por m² de
	norte -
	
	
	no RJ
	Área a esgotar
	americana
	2 
	5,1
	46
	20
	39
	2 1/2
	6,4
	89
	31
	62
	3 
	7,6
	130
	44
	88
	4 
	10,2
	288
	78
	156
	5 
	12,7
	501
	128
	256
	6 
	15,2
	780
	176
	342
	8 
	20,3
	1616
	323
	646
Alguns projetistas, adotando o critério de supor, arbitrariamente, que a velocidade de escoamento no condutor vertical é a mesma que a do coletor horizontal a plena seção e com velocidade da ordem de 0,5 m/s, adotam 1 cm² de seção de condutor para cada metro quadrado de área drenada, o que conduz a diâmetros exagerados. Certas especificações
norte-americanas prevêem 0,50 cm² de condutor por m² de área drenada, considerando chuvas de 200 mm/h. A tab 3.2 – pág 05 mostram enorme discrepância entre os valores das áreas drenadas pelos condutores segundo os três critérios.
	Os valores de uso corrente no RJ correspondem praticamente aos do escoamento de tubo circular a plena seção com declividade de 4%, como se comprova cotejando as tab 3.2 e 3.3 – págs 05 e 07. O dimensionamento rigoroso deveria levar em conta a altura da lâmina d’água acima do ralo e os desvios da coluna até a caixa de areia.
Condutores horizontais
	Os condutores de terraços, áreas abertas, pátios etc., são denominados horizontais, quando sua declividade é pequena. Em geral, são dimensionados para trabalhar a plena seção, com a declividade necessária e suficiente para escoar com velocidade aconselhável, vencendo a perda de carga. A tab 3.3 – pág 07 permite determinar a área drenada para vários diâmetros do condutor e diversas declividades, supondo uma precipitação de 150 mm/h e trabalhando a plena seção. Podemos calcular a área máxima drenada pelo condutor considerando a plena seção. Suponhamos, por exemplo, o condutor de 4”, uma declividade de 1% e n = 0,02, plena seção e 0,042 l/m² de precipitação.
O raio hidráulico é R = πr² / 2πr = r/2 = 0,025 m
Na tab 2.20 obtemos para declividade de 1/1000 (um por mil) os valores :
V = 0,22 m/s
Q = 1,70 l/s
Tab 2.20 Diâmetro do coletor da área transversa de escoamento
	Diâmetros
	Plena seção
	Seção 3/4 D
	Seção 1/2 D
	mm
	pol.
	V (m/s)
	Q (l/s)
	V (m/s)
	Q (l/s)
	V (m/s)
	Q (l/s)
	100
	4
	0,22
	1,7
	0,24
	1,54
	0,22
	0,85
	125
	5
	0,26
	3,13
	0,29
	2,83
	0,26
	1,56
	150
	6
	0,29
	5,16
	0,33
	4,66
	0,29
	2,58
	200
	8
	0,37
	11,03
	0,41
	10,36
	0,35
	5,51
	250
	10
	0,42
	20,5
	0,47
	18,6
	0,42
	10,25
	300
	12
	0,48
	33,6
	0,53
	30,4
	0,48
	16,8
Tab 3.3 Relação área da cobertura esgotada com o diâmetro do condutor
	Diâmetro
	Área máx. em m² de cobertura esgotada 
	do
	por um condutor de águas pluviais
	condutor
	Declividade (%)
	(pol.)
	0,5
	1
	2
	4
	2
	 
	 
	32
	46
	3
	 
	69
	97
	139
	4
	 
	144
	199
	288
	5
	167
	255
	334
	502
	6
	278
	390
	557
	780
	8
	548
	808
	1105
	1816
	10
	910
	1412
	1807
	2824
Ralos
	Nos locais onde se pretende esgotar águas pluviais usam-se ralos que coletam a água de áreas cobertas ou de calhas, canaletas e sarjetas, permitindo sua entrada em condutores e coletores.
O ralo compreende 02 partes :
Caixa ;
Grelha, que é o ralo propriamente dito.
Caixa de ralo
	Para terraços e calhas de telhados usa-se geralmente caixa de FF contendo 02 partes : uma que se liga ao tubo da coluna de queda de AP e outra que se sobrepõe e se ajusta à primeira, intercalando-se entre ambas, conforme o tipo de impermeabilização : camadas de feltro de amianto em base asfáltica ou lençol de Pb ou de neoprene. Quando se trata de esgotamento de água de áreas de estacionamento ou grandes pátios, a caixa de ralo é de alvenaria de tijolo maciço revestido com argamassa de traço forte.
	A fig 3.4 – pág 11 mostra uma caixa de ralo para via pública ou rua particular com ralo de FF do tipo pesado. Vê-se que a caixa não possibilita a coleta de areia e evita que a água possa acumular-se , dando lugar a inconvenientes de ordem sanitária. Em algumas municipalidades, porém,e em zona altamente urbanizadas, é usada a caixa de ralo também como caixa de areia e , portanto, a saída do coletor se faz 60 cm acima do fundo da caixa, como mostra a fig 3.5 – pág 12 . No tipo indicado existe uma boca-de-lobo, que é uma abertura no meio-fio por onde a água , vindo pela sarjeta, escoa diretamente na caixa. Na fig 3.5 – pág 12 a caixa não contém ralo, mas tampão deFF.
	É mais comuns fazer-se boca-de-lobo com um ralo colocado na sarjeta (fig 3.6 – pág 12) ou no passeio, debaixo de uma tampa que pode ser de concreto (fig 3.7 – pág 13) ou de FF (fig 3.6 – pág 12). Quando se usa boca-de-lobo e ralo, as dimensões da caixa são maiores e esta se estende sob o passeio. Em alguns tipos de boca-de-lobo, o chanfro no meio-fio é substituído por uma placa de FF na altura do meio-fio (fig 3.6). A fig 3.7 mostra um tipo de boca-de-lobo com grelha e tampa de concreto. A entrada de água faz-se por uma abertura no meio-fio ou no anel de apoio da tampa. O projetista da infra-estrutura de um loteamento deverá levar em conta que a declividade mínima dos logradouros (calçadas) deve ser de 3%. São aceitáveis logradouros com trechos em patamar, sendo obrigatório, nestes trechos, que as sarjetas sejam projetadas com 60 cm de largura e lançadas com greide ondulante, com a “gola” (espelho) do meio-fio variando, em cada 15 m de extensão, de 0,12 a 0,17 m. Nos pontos mais baixos das sarjetas devem ser projetados ralos com bocas-de-lobo. (fig 3.8 – pág 14)
 
Grelhas
	As grelhas sobrepõem-se à caixa e visam impedir o acesso de corpos estranhos ao condutor. Existem 02 tipos de grelhas : as planas e as hemisféricas.
Grelhas planas
	São usadas em sarjetas, áreas de estacionamento de veículos e terraços, onde possa haver movimentação de pessoas. As grelhas de caixa de ralo, quando nas sarjetas de ruas, são de FF pesado, usando-se também o concreto. Para drenagem de pequenas áreas, empregam-se grelhas de FF de (10 x 10), (15 x15), (20 x20), (30 x 30), (40 x 40) cm etc., podendo-se encomendar às fundições grelhas em outras dimensões.
Grelhas hemisféricas
	Também chamadas de “cogumelo” ou “abacaxi” (pelo que suas formas sugerem), são usadas de preferência nos terraços, nas calhas de concreto de telhados e áreas abertas de edifícios, por proporcionarem maior seção de escoamento e reterem papéis, trapos e detritos sem ficarem totalmente recobertas, obstruindo a passagem da água. A fig 3.10 – pág 14 mostra vários tipos de ralos “abacaxi”, além de alguns tipos de ralos planos. Costuma-se fazer caixa de ralo com dimensões tais que a grelha tenha uma área de orifícios iguais, pelo menos uma vez e meia à área do condutor ao qual o ralo serve.
Poços de visita (PV)
Os PV devem estar localizados nas seguintes partes da rede de AP :
nas cabeceiras dos coletores ;
nas mudanças de direção ;
nas mudanças de declividades ;
nas mudanças de seção ;
na confluência de coletores ;
nos alinhamentos retos em intervalos não superiores a 60 m.
A fig 3.11 – pág 15 mostra um PV de alvenaria e a fig 3.12 – pág 16 , um PV de anéis de concreto pré-moldados.
A fig 3.35 – pág 11 mostra as áreas de contribuição para cálculo de vazão em calhas, coletores e condutores verticais.
Não abordaremos o esgotamento de águas pluviais de áreas de média extensão.
 
 
 
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