UNEMAT Universidade do Estado de Mato Grosso. INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E PREDIAIS Professora: Engª Civil Silvia Romfim

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1 UNEMAT Universidade do Estado de Mato Grosso INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E PREDIAIS Professora: Engª Civil Silvia Romfim

2 INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS 2

3 INTRODUÇÃO A água da chuva é um dos elementos mais danosos à durabilidade e boa aparência das construções. As coberturas das edificações destinam-se a impedir que as águas de chuva atinjam áreas a serem protegidas e, resulta que um volume de água deve ser convenientemente coletada e transportado à rede pública de drenagem, cabendo ao projetista fazer com que o escoamento das mesmas se faça pelo trajeto mais curto e ao mesmo tempo possível. 3

4 1. Definição: As instalações prediais de águas pluviais seguem as preconizações da norma NBR (ABNT,1989) - Instalações Prediais de Águas Pluviais. O sistema de aguas pluviais e drenagem é o conjunto de calhas, condutores, grelhas, caixas de areia e de passagem e demais dispositivos que são responsáveis por captar aguas da chuva e de lavagem de piso e conduzir a um destino adequado. Este sistema e fundamental, pois evita alagamentos, diminui a erosão do solo e protege as edificações da umidade excessiva. 4

5 2. Componentes da instalação: 2.1 CALHAS Formato das calhas As calhas apresentam geralmente as seções em forma de V, U, semicircular, quadrada ou retangular Tipos de calhas Diversos tipos de calhas podem ser instaladas. A Figura 2-1 ilustra a calha instalada em beiral; A Figura 2-2 ilustra a calha instalada em platibanda; A Figura 2-3 ilustra a calha instalada no encontro das águas do telhado (água-furtada). 5

6 2. Componentes da instalação: 2.2 MATERIAIS UTILIZÁVEIS Calha: aço galvanizado, cobre, aço inoxidável, alumínio, fibrocimento, pvc rígido, fibra de vidro, concreto ou alvenaria. 6

7 2. Componentes da instalação: 2.2 MATERIAIS UTILIZÁVEIS Condutor vertical: Tubo de descida que conduz a água do bocal da calha até o piso, ou até a tubulação subterrânea que coleta as águas da chuva. Pode ser de ferro fundido, fibrocimento, pvc rígido, aço galvanizado, cobre, chapas de aço galvanizado, chapas de cobre, aço inoxidável, alumínio ou fibra de vidro. 7

8 2. Componentes da instalação: 2.2 MATERIAIS UTILIZÁVEIS Caixa de areia: Caixa enterrada utilizada para recolher detritos contidos nas tubulações de aguas pluviais, além de permitir a inspeção do sistema. Esses detritos ficam depositados no fundo da caixa, o que permite a sua retirada periodicamente. Esta caixa pode possuir uma grelha para também coletar águas do piso. 8

9 2. Componentes da instalação: 2.2 MATERIAIS UTILIZÁVEIS Calha de piso: Canal que coleta água e outros líquidos que escoam dos pisos dos pátios, jardins, estacionamentos, garagens, praças, piscinas e industrias, conduzindo a um destino final. 9

10 2. Componentes da instalação: 2.2 MATERIAIS UTILIZÁVEIS Tubo de Drenagem: Tubo perfurado e enterrado que capta a umidade excessiva do solo, conduzindo a um destino final. 10

11 2. Componentes da instalação: 2.2 MATERIAIS UTILIZÁVEIS Caixa de Passagem: Caixa normalmente enterrada que serve somente para interligar as tubulações subterrâneas do sistema de águas pluviais, permitindo inspeção do sistema. 11

12 2. Componentes da instalação: 2.2 MATERIAIS UTILIZÁVEIS Válvula de retenção: Conexão que impede o retorno das águas pluviais em situações como: inundações, enchentes, refluxo de mares, entupimentos, vazões elevadas em períodos de chuva. 12

13 Calha de Beiral Condutor Vertical Calha de Piso Caixa de Passagem Caixa de Areia Válvula de retenção Tubo de Drenagem Sistema de águas pluviais Componentes de Instalação 13

14 3. Projeto de instalações prediais de águas pluviais 3.1 Principais prescrições da NBR a serem observadas e adotadas são: a. O sistema de esgotamento das águas pluviais deve ser completamente separado da rede de esgotos sanitários, rede de água fria e de quaisquer outras instalações prediais. Deve-se prever dispositivo de proteção contra o acesso de gases no interior da tubulação de águas pluviais, quando houver risco de penetração destes. b. Nas junções e, no máximo de 20 em 20 metros, deve haver uma caixa de inspeção. c. Quando houver risco de obstrução, deve-se prever mais de uma saída. d. Lajes impermeabilizadas devem ter declividade mínima de 0,5%. e. Calhas de beiral e platibanda devem ter declividade mínima de 0,5%. f. Nos casos em que um extravasamento não pode ser tolerado, pode-se prever extravasores de calha que descarregam em locais adequados. g. Sempre que possível, usar declividade maior que 0,5% para os condutores horizontais. 14

15 3. Projeto de instalações prediais de águas pluviais 3.2 Fatores meteorológicos Para se determinar a intensidade pluviométrica (I) para fins de projeto, deve ser fixada a duração da precipitação e do período de retorno adequado, com base em dados pluviométricos locais Duração da precipitação Deve ser fixada em 5 minutos Período de retorno A NBR fixa os seguintes períodos de retorno, baseados nas características da área a ser drenada: T = 1 ano: para áreas pavimentadas onde empoçamentos possam ser tolerados; T = 5 anos: para coberturas e/ou terraço; T = 25 anos: para coberturas e áreas onde empoçamentos ou extravasamentos não possam ser tolerados. 15

16 3. Projeto de instalações prediais de águas pluviais Intensidade de precipitação A intensidade de precipitação (I) a ser adotada deve ser de 150mm/h quando a área de projeção horizontal for menor que 100m². Se a área exceder a 100m², utilizar a tabela 1 a seguir. 16

17 Tabela 1 Índice de chuvas no Brasil 17

18 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. 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 a seguir: 18

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20 Dimensionamento Cálculo da vazão de contribuição do telhado: Para calcular a vazão de contribuição do telhado, utiliza-se a seguinte fórmula: Q = i.ac Sendo: Q: vazão de escoamento i: intensidade de chuva na região para período de retorno de 5 anos Ac: área de contribuição 20

21 A Tabela 02, apresenta a área máxima de contribuição de telhado que os condutores circulares e retangulares, conforme as localidades do país (já considerando as chuvas com período de retorno de 5 anos). Tabela 2 Índice de chuvas no Brasil 21

22 Figura 01 - Áreas de contribuição de águas pluviais. Ref. NB

23 Dimensionamento Cálculo do número de condutores Passo 1: Veja na tabela a localidade do projeto e qual o condutor desejado. Assim, você obtém a área máxima de telhado (At) em metros que um condutor consegue atender. Passo 2: Calcule a área de contribuição de cada plano do seu telhado, utilizando a fórmula pertinente ao tipo de superfície do telhado, conforme Figura

24 Passo 3: Calcule a quantidade de condutores (Nc) que deverão ser utilizados para cada plano do telhado através da fórmula: Onde: Nc: número de condutores Ac: área de contribuição (m²) At: área de telhado (m²) Passo 4: Calcule a distância entre condutores (d) (para 2 ou mais condutores) através da fórmula: Onde: d: distância entre condutores (m) b: comprimento total do plano do telhado (m) Nc: Número de condutores 24

25 Passo 5: Calcule a vazão de projeto (Q): vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas. A vazão de projeto deve ser calcula pela Equação: onde: Q = vazão de projeto (l/min); I = intensidade pluviométrica (mm/h); A = área de contribuição (m²). 25

26 Passo 6: Dimensionamento das calhas: O dimensionamento das calhas deve ser feito através da fórmula de Manning- Strickler, indicada a seguir: onde: Q = vazão da calha (l/min); S = área molhada (m²); RH = raio hidráulico = S/P (m); i = declividade da calha (m/m); n = coeficiente de rugosidade; K = (coeficiente para transformar a vazão em m³/s para l/min). 26

27 Passo 6.1: Cálculo do Raio Hidráulico: A figura a seguir ilustra uma calha de seção retangular. O cálculo do raio hidráulico é obtido dividindo-se a área molhada pelo perímetro molhado. 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. 27

28 Passo 6.1: A Tabela a seguir 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. 28

29 Passo 7: Condutores Verticais: 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. 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. 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. O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circular é 70 mm. 29

30 Como os condutores são verticais, seu dimensionamento não pode ser feito pelas fórmulas do escoamento em canal. A NBR 10844/89 apresenta ábacos específicos para o dimensionamento dos condutores verticais a partir dos seguintes dados: 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). 30

31 Procedimento: 1. Levantar uma vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes. 2. Se não haver curvas dos valores de H e L, interpolar entre as curvas existentes. 3. Transportar a interseção mais alta até o eixo D. 4. Adotar o diâmetro nominal cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor encontrado. 31

32 Ábaco para a determinação de diâmetros de condutores verticais. 32

33 Ábaco para a determinação de diâmetros de condutores verticais. 33

34 O dimensionamento dos condutores verticais também pode ser feito com emprego da tabela a seguir que fornece o diâmetro do condutor e o valor máximo da área de telhado drenada pelo tubo. 34

35 8: Condutores Horizontais: Os condutores horizontais devem ser projetados, sempre que possível, com declividade uniforme, com valor mínimo de 0,5%. 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 a seguir. 35

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37 9. 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. O ralo compreende duas partes: a) caixa; b) grelha (ralo propriamente dito). As grelhas podem ser planas ou hemisféricas (também chamadas cogumelo ou abacaxi ). 37

38 10. Caixa de areia e de inspeção Nas tubulações aparentes, devem ser previstas inspeções sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção e ainda a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos. 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 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. 38

39 Exemplo de caixa de areia (planta baixa e corte). 39

40 Projeto Águas Pluviais 40

41 Má execução de Projeto de Águas Pluviais 41

42 Exemplo 01: Seu João está com problemas no telhado de sua residência e procurou um engenheiro para dimensionar o sistema de calhas e condutores. Dados relevantes para o projeto: - Localidade da residência: Teresina/PI - Modelo do condutor: Retangular - Tipo do telhado: 02 águas - Comprimento do telhado: 10 m - Largura do Telhado: 36 m - Altura do Telhado: 1,20m 42

43 Solução: Passo 1: Na tabela AP 01 Tabela de Escoamento, marque Teresina e o condutor retangular para obter o valor de área máxima de telhado que cada condutor consegue escoar. No caso, At = 70 m² 43

44 Passo 2: Calcule a área de contribuição do telhado. Veja que neste caso as duas aguas do telhado possuem as mesmas dimensões. Ou seja, basta calcular para 1 agua e utilizar os mesmos resultados para a outra. Onde: a: largura da agua (plano do telhado) (m) = 5m b: comprimento do telhado (m) = 36m h: altura do telhado (m) = 1,20m 44

45 Figura 01 - Áreas de contribuição de águas pluviais. Ref. NB

46 Passo 3: calcule o número de condutores através da fórmula: Dados: Ac: 201,6 m² At: 70 m² Nc = 201,60/70 Nc = 2,88 Condutores Arredondando este valor, o Engenheiro adotou 3 condutores para cada água de telhado. Como são duas aguas, teremos: 6 condutores. 46

47 Passo 4: Calcule a distância d entre os condutores: Concluindo, deverá instalar 3 condutores retangulares em cada água do telhado, deixando 18 m de distância entre eles. 47

48 E se este projeto fosse em Sinop/MT o projeto seria o mesmo? Se não, reveja os cálculos e responda qual a nova solução. 48

49 Exemplo 02: Faça o dimensionamento de águas pluviais para o projeto a seguir considerando que o mesmo é para a cidade de Goiânia /GO. 49

50 Figura 01 - Áreas de contribuição de águas pluviais. Ref. NB

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53 Tabela 1 Índice de chuvas no Brasil 53

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58 BIBLIOGRAFIA BÁSICA MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. 4 ed. Rio de Janeiro: LTC, CREDER, H. Instalações hidráulicas e sanitárias. Rio de Janeiro: LTC, Carvalho Jr., R. de. Instalações Hidráulicas e o projeto de arquitetura. 2ª Ed. São Paulo: Edgard Blucher, CEG. Regulamento de Instalações Prediais (RIP). Regulamento Aplicado às Instalações Prediais de Gás Canalizado e à Medição e Faturamento dos Serviços de Gás Canalizado,1997. NBR 5626/ Instalações Prediais de Água Fria NBR 7198/ Instalações Prediais de Água Quente NBR 8160/ Sistemas Prediais de Esgoto Sanitário NBR 5688/ Sistemas Prediais de Água Pluvial e Esgoto Sanitário NBR 7229:1993 Tanque Séptico NBR 10844/ NB 611- Instalações Prediais de Águas Pluviais 58

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