Águas Pluviais Prediais

Prévia do material em texto

Disciplina: Instalações prediais – Hidráulica
Aula 8: Águas pluviais prediais – projeto e dimensionamento
Apresentação
Nos dias de hoje, fala-se muito em sustentabilidade. Um dos itens que contribuem para termos uma edificação sustentável é o reaproveitamento das águas pluviais.
Para isso, precisamos entender como funciona um sistema de captação de águas pluviais, os materiais utilizados e de que forma podemos fazer esse reaproveitamento possível.
Algumas cidades já possuem leis obrigando as novas edificações e suas reformas a se adaptarem a esse novo conceito.
Objetivos
· Mostrar os conceitos básicos. Sustentabilidade: reaproveitamento de água de chuva para diversos fins, com destaque para legislações do Rio de Janeiro e citando outras cidades no Brasil. Materiais das instalações prediais de águas pluviais. NBR 15.575 – água de chuva – aproveitamento de cobertura em áreas urbanas para fins não potáveis – requisitos;
· Destacar a metodologia para o desenvolvimento de projetos e dimensionamento de tubulações conforme as normas da ABNT. NBR 10.844 – instalações prediais de águas pluviais.
Conceito de água pluvial
Sustentabilidade
Veja a seguir as definição de água pluvial de acordo com a NBR 10.844 – instalações prediais de águas pluviais.
Água pluvial é a água proveniente das chuvas coletada pelos sistemas urbanos de saneamento básico nas chamadas galerias de águas pluviais.
As cidades estão cada vez com áreas menos permeáveis. O ciclo natural da chuva é cair sobre o terreno e então se infiltrar na terra. Com a impermeabilização das cidades através da construção de prédios e pavimentação não permeável (asfalto), quando chove, a água de chuva tem de procurar outro caminho; não encontrando solo para se infiltrar, ela é destinada às galerias de águas pluviais que, em uma chuva acima do normal, não suportam o volume de água, ocasionando as enchentes.
Piscinões
Para combater as enchentes, algumas cidades iniciaram a construção de grandes reservatórios (piscinões).
Trata-se de reservatórios gigantescos que a cidades têm construído com a intenção de acumular a água proveniente das chuvas para retardar o descarte nos rios, lagos e afins.
Dessa forma, tem-se o alívio parcial da rede pública, evitando-se os alagamentos.
 Fonte: Prefeitura do Rio de Janeiro
Veja a seguir algumas das vantagens do reaproveitamento de água:
 Ajuda a conter as enchentes, represando parte da água que teria de ser drenada para galerias e rios. Utilização de água de chuva para reaproveitamento (águas cinzas);
 Encoraja a conservação de água, a autossuficiência e uma postura ativa perante os problemas ambientais da cidade;
 Evita a utilização de água potável onde ela não é necessária (na descarga de vasos sanitários, irrigação de jardins, lavagem de pisos etc.).
Reaproveitamento de água da chuva
NBR 15.575 – água de chuva – aproveitamento de cobertura em áreas urbanas para fins não potáveis – requisitos:
O reaproveitamento de água pode ser feito também com o esgoto secundário. Trata-se do esgotamento de lavatórios, chuveiros e drenos de ar-condicionado.
O reaproveitamento de água utilizada na própria edificação é feito através de uma estação compacta de tratamento de água residual (ETAR). Da estação isso será direcionado a reservatórios de águas cinzas através de bombeamento ou, em caso de impossibilidade, através de sistema de pressurização. A água cinza proveniente da ETAR deverá atender ao tratamento adequado de acordo com a utilização a que será destinada.
Se for apenas para atendimento de vasos sanitários e mictórios, ele será mais simplificado. Se for atender a torres de ar condicionado, o projetista (de ar-condicionado) definirá os requisitos químicos para essa água cinza, que deverão ser informados ao projetista da ETAR.
 Estações de tratamento de água compactas
Reaproveitamento de água da chuva
1.Realimentação com água potável.
2.Calhas e tubos.
3.Uso de água aproveitada.
4.Bomba.
5.Saída para rede de esgoto ou fossa.
6.Canos e tubos.
7.Cisterna de água encanada.
8.Cisterna subterrânea.
9.Filtro.
10.Amortecedor.
11.Sifão.
 Esquema de reaproveitamento de água de chuva em uma residência
Funcionamento do sistema de aproveitamento de águas pluviais em uma edificação unifamiliar:
a água de chuva é coletada através de calhas no telhado; através de tubulação encaminhada para um filtro, que faz o processo de filtragem, ela é conduzida para uma cisterna de água não potável. Através de uma bomba, essa água não potável é recalcada para um reservatório superior específico para esse fim (em azul). Dele é feita a distribuição por gravidade para os vasos sanitários e as torneiras de lavagem.
Veja a seguir o fluxograma de reaproveitamento de água de chuva e águas servidas em um prédio comercial.
Legislação
Apresentaremos a seguir as legislações das mais importantes cidades do país com relação ao retardo e reaproveitamento das águas pluviais.
 Clique nos botões para ver as informações.
São Paulo (Lei nº 13.276 de 4 de janeiro de 2002)
“Torna obrigatória a execução de reservatório para as águas coletadas por coberturas e pavimentos nos lotes, edificados ou não, que tenham área impermeabilizada superior a 500 m²”.
Curitiba (Lei nº 10.785 de 18 de setembro de 2003 – artigo 7º)
“As águas de chuva captadas na cobertura da edificação serão encaminhadas a uma cisterna ou tanque, para serem utilizadas em atividades que não requeiram o uso de água tratada”.
Rio de Janeiro (Lei nº 4.393 de 16 de setembro de 2004)
Ficam as empresas projetistas e de construção civil no Estado do Rio de Janeiro obrigadas a prover coletores, caixa de armazenamento e distribuidores para água de chuva nos projetos de empreendimentos residenciais que abriguem mais de 50 (cinquenta) famílias ou nos de empreendimentos comerciais com mais de 500 m2 de área construída no Estado do Rio de Janeiro.
As caixas coletoras de água de chuva serão separadas das caixas coletoras de água potável, a utilização da água de chuva será para usos secundários, como lavagem de prédios, lavagem de autos, molhação de jardins, limpeza, banheiros, etc., não podendo ser utilizadas nas canalizações de água potável.
Rio de Janeiro (Decreto nº 23.940 de 30 de janeiro de 2004)
“Torna obrigatória a adoção de reservatórios que permitam o retardo do escoamento das águas pluviais para a rede de drenagem (área impermeabilizada superior a 500 m²)”.
Leia também o texto na íntegra da Lei nº 5.279 de 27 de junho 2011, que criou o Programa de Conservação e Uso Racional da Água nas Edificações na cidade do Rio de Janeiro.
Principais materiais
Tubulações e conexões
PVC reforçado, série R ou Vinilfort: utilização em condutores verticais de águas pluviais, desvios de tubulação. Os tubos de PVC da série R possuem uma espessura de parede maior que o da série normal. A desvantagem deles é não possuir propriedades acústicas.
O Ferro fundido tem como vantagens ser um material incombustível e de excelente grau de isolamento acústico, além de ser compatível com temperaturas elevadas, 80ºC ocasionais e picos de até 95ºC. Como desvantagens, podemos apontar o fato de que a maior parte dos sistemas de canalização de ferro fundido teve pelo menos um vazamento dentro de 20 anos de instalação causado por ferrugem e o gosto metálico que deixam na água, que ocorre devido à lixiviação de ferro na água a partir da oxidação do tubo.
As manilhas de concreto são recomendadas para diâmetros superiores a 300 mm.
Ralos
Nos locais onde se pretende esgotar águas pluviais, utilizam-se também ralos e grelhas que coletam as águas das áreas abertas, sendo em lajes ou no terreno.
 Fonte: Pixabay
Calhas para águas pluviais
Os tipos de calhas para águas pluviais são:
 Calha de beiral;
 Calha de platibanda;
 Calha de água furtada.
As calhas para águas pluviais para telhados podem ser de diversos materiais: aço galvanizado, PVC, cobre, aço inoxidável, fibra de vidro, concreto e alvenaria. Veja a seguir imagens de diferentes tipos de calhas para águas pluviais.
Veja agora calhas para águas pluviais feitas de PVC. Fonte: Catálogo Amanco
1- Perfil para calha pluvial (Bitola: 170)
2- Condutor para calha pluvial (Bitola: 100)
3- Abraçadeira (Bitola: 100)
4- Emenda (Bitola: 170)
5- Joelho 90º (Bitola: 100)
6- Joelho 60º (Bitola: 100)
7- Cabeceira esquerda (Bitola: 170)
8- Cabeceira direita (Bitola: 170)
9- Esquadro interno (Bitola: 170)
10- Esquadro externo (Bitola: 170)
11- Suporte em PVC (Bitola: 170)
12- Suporte dobrado (Bitola: 170)
13- Suporte metálico (Bitola: 170)
14- Acoplamento (Bitola: 100)
15- Bocal (Bitola: 170 x 100)
16- Vedação para calha pluvial (Bitola: 170)
A imagem a seguir apresenta exemplos de calhas de águas pluviais. À esquerda, calha em aço galvanizado; à direita, calhas em PVC.
 Fonte: UNEMAT e Catálogo Amanco
Esquema de ligação das águas pluviais
As colunas de águas pluviais provenientes dos telhados ou lajes de cobertura são destinadas sempre a caixas de areia próximas às prumadas.
Faz-se uma rede de tubulações e caixas até a saída da edificação. Na caixa de saída, conecta-se a rede pública. Pode ser na caixa de ralo da rua, como no exemplo ao lado, ou diretamente na galeria de águas pluviais do logradouro.
 Esquema de ligação de águas pluviais | Fonte: Macintyre
Veja a seguir duas imagens com esquema de ligação das águas pluviais com saídas na sarjeta e no coletor público.
Esquema de ligação das águas pluviais – saída na sarjeta
Esquema de ligação das águas pluviais – saída no coletor público
As caixas de areia podem ter vários tamanhos dependendo das tubulações a ela conectadas. A dimensão mínima é de 40 x 40 cm. Veja o detalhe a seguir.
 Caixa de areia | Fonte: prof. Enedir Ghisi - UFSC
Para profundidades acima de um metro, a caixa passa a se denominar poço de visita (PV), similar ao poço de visita de esgoto. Nas tubulações enterradas, devem ser previstas caixas de areia sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção e ainda a cada 20 metros de trecho retilíneo.
Atividade
1. Pelo Decreto 23.940/2004 da cidade do Rio de Janeiro e pelas leis de várias cidades, a partir de quantos metros quadrados de área impermeabilizada torna-se obrigatória a construção de reservatórios para o retardo das águas pluviais até a rede pública?
Parte superior do formulário
Metodologia para desenvolvimento de projetos
Simbologia e convenções
O projeto de águas pluviais usualmente é projetado junto com o projeto de esgoto sanitário. Veja o exemplo de uma tubulação de águas pluviais em trechos de laje sob telhado. Observe que na planta aparecem as ventilações do esgoto sanitário.
 Fonte: Autoria própria
O mesmo exemplo anterior com detalhe para a área do reservatório.
Tubulação de águas pluviais em trechos de laje, inclusive sob reservatório superior. Observe que na planta aparecem as ventilações do esgoto sanitário.
.
Terminologia
 Altura pluviométrica – volume de água precipitada (em mm) por unidade de área;
 Intensidade pluviométrica – altura pluviométrica por unidade de tempo (mm/h);
 Período de retorno – números médios de anos em que, para a mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez;
 Área de contribuição;
 Vazão de projeto.
Principais prescrições da NBR 10.844 a serem observadas
 Sistema independente e completamente separado das outras instalações prediais (esgoto, água, gás etc.);
 Nas junções e no máximo a cada 20 metros, uma caixa de águas pluviais;
 Lajes impermeabilizadas, calhas de beiral e platibanda, declividade mínima igual a 0,5 %;
 Sempre que possível, usar declividade maior que 0,5% para condutores horizontais.
Cálculos
Item 5.1 da NBR 10.844 – Fatores meteorológicos:
 Item 5.1.1 - A determinação pluviométrica “I”, para fins de projeto, deve ser feita a partir da fixação de valores adequados para a duração da precipitação e o período de retorno. Tomam-se como base dados pluviométricos locais.
 Item 5.1.12 – o período de retorno deve ser fixado segundo as características da área a ser drenada, obedecendo ao estabelecido a seguir:
 T = 1 ano, para áreas pavimentadas, onde empoçamentos possam ser tolerados.
 T = 5 anos, para coberturas ou terraços.
 T = 25 anos, para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado.
 Item 5.1.13 – A duração de precipitação deve ser fixada em t = 5 min.
Para calcularmos as tubulações de águas pluviais, temos de consultar as tabelas da NBR 10.844.
Os índices pluviométricos encontram-se na tabela 5 do anexo.
 Tabela 5 do anexo – parte/chuvas intensas no Brasil – duração – 5 minutos| Fonte: NBR 10844
 Indicações para cálculos de área de contribuição (parte): figura 2 – NBR 10.844:| Fonte: NBR 10844
Área de contribuição: devido à inclinação da chuva, há incrementos na área.
Cálculos - calhas
Vazão de projeto
Q=I.A
60
Em que:
Q = vazão de projeto (i/min)
I = intensidade pluviométrica(mm/h)
A = área de contribuição(m2)
Vazão de calhas: as calhas podem ser dimensionadas pela fórmula de Manning-Strickler ou com uso de tabelas.
Q=K×SRH2−−−−√×i √/nQ=K×SRH2×i /n
Em que: Q = vazão da calha - i/min
RH = raio hidráulico - m
n = coeficiente de rugosidade (ver tabela 2)
k = 60.000
S = área molhada - m2
i = declividade de calha - m/m
	Tabela 2 – coeficientes de rugosidade
	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
 Fonte: NBR 10844
	Tabela 3 – capacidades de calhas semicirculares com coeficientes de rugosidade n = 0,011 (vazão em L/min)
	Diâmetro interno (mm)
	Declividades
	
	0,5%
	1%
	2%
	100
	130
	183
	256
	125
	236
	333
	466
	150
	384
	541
	757
	200
	829
	1.167
	1.634
 Fonte: NBR 10844
Vejamos a seguir exemplos de calhas.
À esquerda superior, uma cobertura com calha com escoamento vertical em uma única coluna lateral. Abaixo, uma cobertura com calha e escoamento vertical em uma coluna central. À direita, um corte de um telhado mostrando o detalhe da calha.
 Fonte: prof. Diogo Buarque - UFES
Cálculos de calhas retangulares de concreto liso. Lâmina d’água a meia altura.
 Fonte: ECV - UFSC
Vazão dos condutores verticais das calhas
Os condutores verticais são dimensionados (obtenção de D) a partir de:
Q = vazão de projeto – l/min
H = altura da lâmina d’água na calha – mm
L = comprimento do condutor vertical – m
Existem ábacos de aresta viva ou funil baseados na fórmula de Manning-Strickler.
Procedimento: levantar uma vertical a partir de Q até interceptar as curvas H e L. Transportar a interseção mais alta até o eixo D.
Veja exemplo abaixo para calha com aresta viva.
Vazão de projeto = 1820 l/min
Comprimento do condutor = 2 m
Diâmetro interno = 112 mm
Vazão de projeto = 1.820 l/min
Comprimento do condutor = 2 m
Diâmetro interno = 112 mm
Um condutor com diâmetro interno de 100 mm, com 2 m de comprimento, vaza em 1 minuto 1.500 litros com altura de H = 90 mm.
Nesse caso, adota-se D = 110 mm.
 Fonte: NBR 10884
Veja agora um exemplo com funil de saída.
 Ábaco de condutores verticais para calha com funil de saída │ Fonte: NBR 10884
Vazão de projeto = 1.500 l/min
Comprimento do condutor = 3 m
Diâmetro interno = 92 mm
Um condutor com diâmetro interno de 92 mm, com 3 m de comprimento, vaza em 1 minuto 1.500 litros com altura de H = 80 mm.
Nesse caso, adota-se D = 90 mm.
Dimensionamento dos condutores verticais
O diâmetro dos condutores verticais, em geral, pode ser feito também por tabelas que fornecem o diâmetro do tubo e o valor da área máxima drenada pelo tubo de seção circular. Abaixo, apresentamos duas tabelas úteis que encontramos na literatura para facilitar o dimensionamento.
	Área de cobertura para condutores verticais de seção circular
	Diâmetro (mm)
	Vazão (L/s)
	Área de cobertura (m²)
	50
	0,57
	17
	75
	1,76
	53
	100
	3,78
	114
	125
	7,00
	212
	150
	11,53
	348
	200
	25,18
	760
	Condutores verticais de águas pluviais
	Diâmetro da tubulação
	Área máxima de cobertura(m²)
	pol
	mm
	Uso corrente no RJ
	Considerando 1 cm² por m² a esgotar
	Recomendação
norte-americana
	2
	50
	46
	20
	39
	2.½
	63
	89
	31
	62
	3
	75
	130
	44
	88
	4
	100
	288
	78
	156
	5
	127
	501
	128
	256
	6
	150
	780
	176
	342
	8
	203
	1616
	323
	646
 Fonte: (MACINTYRE)
Dimensionamento dos condutores horizontais
Os condutores horizontais devem ser projetados com declividade uniforme com valor mínimo de 0,5%. A tabela 4 da NBR 10.844 fornece os valores em litros/min para os caimentos de 0,5%, 1%, 2% e 4% para os diferentes tipos de índice de rugosidade n.
 Fonte: NBR 10884