Engenharia Civil Disciplina: Hidráulica / Instalações Hidráulicas

Transcrição

1 INTRODUÇÃO A instalação predial de águas pluviais se destina exclusivamente ao recolhimento e condução das águas pluviais, não se admitindo quaisquer interligações com outras instalações prediais.

2 O destino das águas pluviais pode ser: escoamento superficial; infiltração no solo por meio de poço absorvente; disposição na sarjeta da rua ou por tubulação enterrada no passeio; pelo sistema público, as águas pluviais chegam a um córrego ou rio. cisterna (reservatório inferior) de acumulação de água, para uso posterior.

3 Terminologia (NBR 10844/1989) Altura pluviométrica: volume de água precipitada por unidade de área horizontal. Área de contribuição: soma das áreas das superfícies que, interceptando chuva, conduzem as águas para determinado ponto da instalação.

4 Caixa de areia: caixa utilizada nos condutores horizontais destinados a recolher detritos por deposição. Calha: canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares e a conduz a um ponto de destino. Funil de saída: saída em forma de funil.

5 Condutor horizontal: canal ou tubulação horizontal destinada 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. Duração de precipitação: intervalo de tempo de referência para a determinação de intensidades pluviométricas.

6 Intensidade pluviométrica: quociente entre a altura pluviométrica precipitada num intervalo de tempo e este intervalo. Perímetro molhado: linha que limita a seção molhada junta as paredes e ao fundo do condutor ou calha. Período de retorno: número médio de anos em que, para a mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez.

7 Ralo: caixa dotada de grelha na parte superior, destinada a receber águas pluviais. Seção molhada: área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha. Tempo de concentração: intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o momento em que toda a área de contribuição passa a contribuir para determinada seção transversal de um condutor ou calha. Vazão de projeto: vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas.

8 Figura: Partes constituintes da instalação de águas pluviais

9 Figura: Esquema de ligação de coletores prediais de águas pluviais. Fonte: MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas prediais e industriais, 3ª. Ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1996.

10 Materiais Nos telhados empregam-se calhas que podem ser de aço galvanizado, folhas-de-flandres, cobre, aço inoxidável, alumínio, fibrocimento, PVC rígido, fibra de vidro, concreto ou alvenaria.

11 Nos condutores verticais, devem ser empregados tubos e conexões de ferro fundido, fibrocimento, PVC rígido, aço galvanizado, cobre, chapas de aço galvanizado, folhas-de-flandres, chapas de cobre, aço inoxidável, alumínio ou fibra de vidro. Nos condutores horizontais, devem ser empregados tubos e conexões de ferro fundido, fibrocimento, PVC rígido, aço galvanizado, cerâmica vidrada, concreto, cobre, canais de concreto ou alvenaria.

12 Figura: Folha de flandres Fonte: metalgraficaitaqua.com.br/novo/meio_ambiente.asp, consulta em 15/05/16 Figura: Folha de flandres Fonte: ebah.com.br/content/abaaabgccaj/embalagens-profmarines-paula-corso?part=6, consulta em 15/05/16

13 As instalações de águas pluviais devem ser projetadas de modo a obedecer às seguintes exigências: Recolher e conduzir a vazão de projeto até locais permitidos pelos dispositivos legais; Ser estanques; Permitir a limpeza e desobstrução de qualquer ponto no interior da instalação;

14 Absorver os esforços provocados pelas variações térmicas a que estão submetidas; Quando passivas de choques mecânicos, ser constituída de materiais resistentes a estes choques; Nos componentes expostos, utilizar materiais resistentes às intempéries;

15 Nos componentes em contato com outros materiais de construção, utilizar materiais compatíveis; Não provocar ruídos excessivos; Resistir às pressões a que podem estar sujeitas; Ser fixadas de maneira a assegurar resistência e durabilidade.

16 DIMENSIONAMENTO Estimativa da precipitação pluvial O dimensionamento de projeto parte da determinação da intensidade pluviométrica I, que deve ser feita a partir da fixação de valores adequados para a duração de precipitação e o período de retorno.

17 Com base em dados pluviométricos locais, procura-se conhecer as chamadas chuvas críticas, isto é, as de pequena duração e de grande intensidade. O período de retorno deve ser fixado segundo as características da área a ser drenada, obedecendo ao estabelecido a seguir:

18 T = 1 ano, para áreas pavimentadas, onde empoçamentos possam ser tolerados; T = 5 anos, para coberturas e/ou terraços; T = 25 anos, para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado.

19 A duração de precipitação deve ser fixada em t = 5 min. Para construção até 100 m 2 de área de projeção horizontal, salvo casos especiais, pode-se adotar: I = 150mm/h que resulta para 1 m 2 de telhado ou terraço em 0,042 l/s/m 2 ou 2,52 l/min/m 2. Para as demais construções utilizar a Tabela 5 da norma.

20 Nota: Para locais não mencionados na Tabela 5 da NBR 10844/1989, deve-se procurar correlação com dados dos postos mais próximos que tenha condições meteorológicas semelhantes às do local em questão. Os valores entre parênteses indicam os períodos de retorno, a que se referem as intensidades pluviométricas, em vez de 5 ou 25 anos.

21 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, adota-se 216 mm/h (3,6 l/min/m 2 ).

22 Local Intensidade pluviométrica (mm/h) Período de retorno (anos) Avaré/SP Bauru/SP (9) Campos do Jordão/SP ( 9) Lins/SP (13) Piracicaba/SP (10) Santos/SP Santos-Itapema/SP (21) São Carlos/SP (10) São Paulo (Congonhas)/SP São Paulo(Mirante Santana)/SP (7) São Simão/SP Taubaté/SP (6) Tupi/SP Ubatuba/SP (7) Adaptado de Tabela 5-Chuvas intensas no Brasil (Duração 5 min) Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

23 A ação dos ventos deve ser levada em conta através da adoção de um ângulo de inclinação da chuva em relação à horizontal igual a arctg²θ, para o cálculo da quantidade de chuva a ser interceptada por superfícies inclinadas ou verticais. O vento deve ser considerado na direção que ocasionar maior quantidade de chuva interceptada pelas superfícies consideradas.

24 Área de contribuição No cálculo da área de contribuição, devemse considerar os incrementos devidos à inclinação da cobertura e às paredes que interceptem água de chuva que também deva ser drenada pela cobertura (Figura 2).

25 Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

26 Figura 2 Indicações para cálculos da área de contribuição. Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

27 Figura 2 Indicações para cálculos da área de contribuição. Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

28 A vazão de projeto deve ser calculada pela fórmula: Onde:. 60 Q = Vazão de projeto, em L/min I = intensidade pluviométrica, em mm/h A = área de contribuição, em m 2

29 Calhas 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.

30 Quando não se pode tolerar nenhum transbordamento ao longo da calha, extravasores podem ser previstos como medida adicional de segurança. Nestes casos, eles devem descarregar em locais adequados. 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 da Tabela 1.

31 Tabela 1 Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto Tipoda 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 Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

32 O dimensionamento das calhas deve ser feito através da fórmula de Manning-Strickler, indicada a seguir, ou de qualquer outra fórmula equivalente: / / / /

33 Onde: = velocidade de escoamento, m/s Q = vazão de projeto (L/min); S = área da seção molhada (m²); n = coeficiente de rugosidade (Tabela 2); R H = raio hidráulico (m); i = declividade da calha (m/m); K =

34 Tabela 2 Coeficientes de rugosidade Material Plástico, fibrocimento, aço, metais nãoferrosos Ferro fundido,concreto alisado, alvenaria revestida n 0,011 0,012 Cerâmica, concreto não-alisado 0,013 Alvenaria de tijolos não-revestida 0,015 Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

35 Figura: Calha retangular

36 A figura ilustra uma calha de seção retangular. O cálculo do raio hidráulico é obtido dividindo-se a área molhada pelo perímetro molhado.. 2 A seção retangular mais favorável ao escoamento ocorre quando a base é o dobro da altura d água no canal, isto é, para valores de b = 2a.

37 Tabela: Dimensões de calhas semicirculares. - Fonte: MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas prediais e industriais, 3ª. Ed. Rio de Janeiro: Editora LTC,

38 A Tabela 3 fornece as capacidades de calhas semicirculares, usando coeficiente de rugosidade n = 0,011 para alguns valores de declividade. Os valores foram calculados utilizando a fórmula de Manning-Strickler, com lâmina de água igual à metade do diâmetro interno.

39 Tabela3 Capacidades de calhas semicirculares com coeficientes de rugosidade n = 0,011 (vazão em L/min) Diâmetro Interno (mm) Declividades 0,5 % 1 % 2 % Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

40 Condutores verticais Devem ser projetados, preferencialmente, 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.

41 Podem ser colocados externa e internamente ao edifício, dependendo de considerações de projeto, do uso e da ocupação do edifício e do material dos condutores.

42 O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circular é 70 mm. Os condutores verticais podem ser ligados na sua extremidade superior a uma calha (casa com telhado) ou receber um ralo quando se trata de terraços ou calhas largas.

43 Como os condutores são verticais, seu dimensionamento não pode ser feito pelas fórmulas do escoamento em canal. A NBR 10844/1989 apresenta ábacos específicos para o dimensionamento dos condutores verticais a partir dos seguintes dados:

44 Q = Vazão de projeto, em L/min H = altura da lâmina de água na calha, em mm L = comprimento do condutor vertical, em m Para calhas com saída em aresta viva ou com funil de saída, deve-se utilizar, respectivamente, o ábaco (a) ou (b), Figura 3.

45 Procedimento: a) Levantar uma vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes. b) Se não haver curvas dos valores de H e L, interpolar entre as curvas existentes. c) Transportar a interseção mais alta até o eixo D. d) Adotar o diâmetro nominal cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor encontrado.

46 Figura 3 Ábacos para a determinação de diâmetros de condutores verticais. Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

47 Figura 3 Ábacos para a determinação de diâmetros de condutores verticais. Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro 1989.

48 O dimensionamento dos condutores verticais também pode ser feito com emprego da tabela 4.5 que fornece o diâmetro do condutor e o valor máximo da área de telhado drenada pelo tubo.

49 Tabela-Área de cobertura para condutores verticais de seção circular Diâmetro (mm) Vazão (L/s) Área da cobertura (m 2 ) 50 0, , , , , , Fonte: Adaptado de BOTELHO & RIBEIRO Jr. (1998).

50 Condutores horizontais Os condutores horizontais devem ser projetados, sempre que possível, com declividade uniforme, com valor mínimo de 0,5%.

51 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. As vazões para tubos de vários materiais e inclinações usuais estão indicadas na Tabela 4.

52 Diâmetro interno (mm) Tabela 4 Capacidade de condutores horizontais de seção circular (vazões em L/min) PVC, cobre, alumínio, fibrocimento n=0,011 Ferro fundido, concreto alisado n=0,012 Fonte: Instalações Prediais de Águas Pluviais. - NBR 10844/dezembro Cerâmicaáspera: concreto mal-alisado n=0,013 0,5 % 1% 2% 4% 0,5 % 1% 2% 4% 0,5 % 1% 2% 4%

53 A tabela a seguir permite determinar a área drenada para vários diâmetros de condutor e diversas declividades, supondo uma precipitação de 150 mm/h e trabalhando a plena seção.

54 Diâmetro do condutor em pol. Área máxima em m 2 de cobertura esgotada por um condutor de águas pluviais Declividade 0,5% 1% 2% 4% Fonte: MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas prediais e industriais, 3ª. Ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1996.

55 Ralos Nos locais de 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.

56 a) caixa, e O ralo compreende duas partes: b) grelha (ralo propriamente dito). As grelhas podem ser planas ou hemisféricas (também chamadas cogumelo ou abacaxi ).

57 Figura: Caixa de ralo para águas pluviais. Fonte: MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas prediais e industriais, 3ª. Ed. Rio de Janeiro: Editora LTC,

58 Figura: Caixa de ralo como caixa de areia. Fonte: MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas prediais e industriais, 3ª. Ed. Rio de Janeiro: Editora LTC,

59 Figura: Vários tipos de ralos. Fonte: MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas prediais e industriais, 3ª. Ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1996.