4. INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS

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1 4. INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS As instalações de águas pluviais devem ser projetadas de modo a obedecer às seguintes exigências: a) Recolher e conduzir a vazão de projeto até locais permitidos pelos dispositivos legais. b) Ser estanques. c) Permitir a limpeza e desobstrução de qualquer ponto no interior da instalação. d) Absorver os esforços provocados pelas variações térmicas a que estão submetidas. e) Quando passivas de choques mecânicos, ser constituída de materiais resistentes a estes choques. f) Nos componentes expostos, utilizar materiais resistentes às intempéries. g) Nos componentes em contato com outros materiais de construção, utilizar materiais compatíveis. h) Não provocar ruídos excessivos. i) Resistir às pressões a que podem estar sujeitas. j) Ser fixadas de maneira a assegurar resistência e durabilidade. 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. 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. 4.1 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. 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. 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. Instalações Hidrossanitárias Prediais 1

2 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. 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. Figura 4.1. Partes constituintes da instalação. Instalações Hidrossanitárias Prediais 2

3 4.2 Materiais Nos telhados empregam-se calhas que podem ser de aço galvanizado, folhas-deflandres, cobre, aço inoxidável, alumínio, fibrocimento, PVC rígido, fibra de vidro, concreto ou alvenaria. 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. 4.3 Dimensionamento Fatores meteorológicos A determinação da intensidade pluviométrica I, para fins de projeto, deve ser feita a partir da fixação de valores adequados para a duração de precipitação e o período de retorno. Tomam-se como base dados pluviométricos locais. 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 e/ou terraços; - T = 25 anos, para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado. A duração de precipitação deve ser fixada em t = 5min. Para construção até 100m2 de área de projeção horizontal, salvo casos especiais, pode-se adotar: I = 150mm/h. Para as demais construções utilizar a Tabela 4.1. Tabela 4.1. Chuvas intensas no Brasil (Duração 5 min). Intensidade Pluviométrica (mm/h) Local no RS Período de Retorno (anos) Alegrete (17) Bagé (10) Caxias do Sul Cruz Alta (14) Encruzilhada (17) Irai (16) Passo Fundo Porto Alegre (21) Rio Grande (20) Santa Maria (16) Santa Vitória do Palmar (18) São Luiz Gonzaga (21) Uruguaiana (17) Viamão (15) Instalações Hidrossanitárias Prediais 3

4 Nota: - Para locais não mencionados na Tabela 5 da NBR 10844/1989 (Tabela 4.1), 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. - Para Santa Maria utilizar a equação de chuva proposta por Belinazo e Paiva (1991): 807,801* TR I = 0,0280 Equação 4.1 ( t + 5,67) 0,742* TR 0,1443 onde: I=intensidade pluviométrica (mm/h); t=duração (min); TR=período de retorno (anos). 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 arc tg²θ, 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 (Figura 4.2). Figura 4.2. Influência do vento na inclinação da chuva Área de contribuição No cálculo da área de contribuição, devem-se considerar os incrementos devidos à inclinação da cobertura e às paredes que interceptem água de chuva que também deva ser drenada pela cobertura (Figura 4.3) Vazão de projeto A vazão de projeto deve ser calcula pela Equação 4.1: Q I A 60 = Equação 4.2 onde: Q = vazão de projeto (L/min); I = intensidade pluviométrica (mm/h); A = área de contribuição (m²). Instalações Hidrossanitárias Prediais 4

5 Figura 4.3. Indicações para cálculos da área de contribuição. Instalações Hidrossanitárias Prediais 5

6 4.3.4 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 4.2. Tabela 4.2. Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto. Tipo de 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 O dimensionamento das calhas deve ser feito através da fórmula de Manning- Strickler, indicada a seguir, ou de qualquer outra fórmula equivalente: Q S n 2 / 3 1/ 2 = K RH i Equação 4.3 onde: Q = vazão de projeto (L/min); S = área da seção molhada (m²); n = coeficiente de rugosidade (Tabela 4.3); R H = raio hidráulico (m); i = declividade da calha (m/m); K = Tabela 4.3. Coeficientes de rugosidade Material n PVC, fibrocimento, aço, metais não ferroso 0,011 Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida 0,012 Cerâmico, concreto não alisado 0,013 Alvenaria de tijolos não revestida 0,015 A figura 4.4 ilustra uma calha de seção retangular. O cálculo do raio hidráulico é obtido dividindo-se a área molhada pelo perímetro molhado. a b R H b + 2a = Equação 4.4 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. Instalações Hidrossanitárias Prediais 6

7 Figura 4.4 Calha de seção retangular A Tabela 4.4 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. Tabela 4.4. Capacidades de calhas semicirculares com n = 0,011. Vazões (L/min) Diâmetro Declividade Interno (mm) 0,5 % 1,0 % 2,0 % 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. 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), Figura 4.5. 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. Instalações Hidrossanitárias Prediais 7

8 Figura 4.5. Ábacos para a determinação de diâmetros de condutores verticais. Instalações Hidrossanitárias Prediais 8

9 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. Tabela 4.5. Área de cobertura para condutores verticais de seção circular Diâmetro (mm) Vazão (L/s) Área de cobertura (m 2 ) 50 0, , , , , , Fonte: Adaptado de BOTELHO & RIBEIRO Jr. (1998) 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 4.6. Tabela 4.6. Capacidade de condutores horizontais de seção circular. Vazão (L/min) D n = 0,011 n = 0,012 n = 0,013 (mm) 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0 4,0 0,5 1,0 2,0 4,0 % % % % % % % % % % % ,0 % 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, e b) grelha (ralo propriamente dito). As grelhas podem ser planas ou hemisféricas (também chamadas cogumelo ou abacaxi ). Instalações Hidrossanitárias Prediais 9

10 Exercício 4.1: Projetar e dimensionar o esgotamento pluvial para o telhado na figura abaixo, sendo dados: casa de dois pavimentos intensidade pluviométrica : I = 160 mm/h material empregado : PVC 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. Instalações Hidrossanitárias Prediais 10

11 Figura 4.6. Exemplo de caixa de areia (planta baixa e corte). 4.4 Utilização de águas pluviais para uso doméstico O aproveitamento de água de chuva em residências pode contribuir com a conservação de mananciais, com a redução de enchentes nas cidades e com a diminuição da utilização de energia e insumos na captação, adução, tratamento e distribuição de água potável. Em zonas rurais e regiões onde há carência de água podem ser utilizadas reservatórios (cisternas) construídos com o objetivo de acumular água durante período de precipitações pluviométricas, para utilização na época de estiagem. A água de chuva armazenada sem tratamento adequado pode ser utilizada apenas para consumo não potável. A água de chuva tem potencial para utilização na descarga de vasos sanitários, lavagem de roupas, irrigação de jardins, na lavagem de carros, em sistemas de ar-condicionado e em sistemas de combate de incêndios, entre outros. Um sistema de aproveitamento de água de chuva possui, em geral, os seguintes componentes (figura 4.7): a) Área de coleta: local onde a chuva precipita a fim de ser captada. É importante no dimensionamento do volume de reservação, pois quanto mais for à área de captação maior será o volume de água de chuva capturado e armazenado. A área de captação deve suprir a demanda de consumo de água. b) Calhas e condutores: Condutos que levam a água captada até o reservatório. As calhas são dispostas na horizontal e os condutos na vertical. Os dimensionamentos desses componentes devem seguir a NBR c) Dispositivo de descarte das primeiras águas : componente utilizado para descartar a água que lava a área de captação, local onde se acumula poeira, fuligem e outros contaminantes atmosféricos que podem alterar a qualidade da água. Para este descarte pode-se dispor de desvio manual da água ou dispositivos instalados em bóias de tanques intermediários. d) Separador de materiais grosseiros: dispositivo utilizado para a separação de galhos, folhas e outros materiais que podem ser depositados na área de captação. Existem no mercado filtros produzidos para esta função, podendo também ser fabricados. e) Armazenamento: sistema composto por dois reservatórios. Um inferior, enterrado com o objetivo armazenar a água coletada e compensar a variação da precipitação de chuva, e um reservatório superior para distribuição por gravidade até os pontos de utilização. Instalações Hidrossanitárias Prediais 11

12 f) Sistema de recalque: composto por bomba, tubulações e conexões. Responsável pelo transporte de água do reservatório inferior para o reservatório superior. g) Sistema de distribuição: responsável pelo abastecimento de água de chuva nos pontos de utilização (ex.: bacias sanitárias). Composto por barrilete, colunas, ramais e sub-ramais de distribuição. Figura 4.7. Esquema do sistema de aproveitamento de água de chuva. (RAMOS; QUADROS; COUTINHO & MACHADO, 2006). Figura 4.8. Detalhe do sistema de aproveitamento de água de chuva. Instalações Hidrossanitárias Prediais 12

13 DIMENSIONAMENTO a) Previsão do consumo de água não potável Para o dimensionamento do sistema é necessário que primeiramente seja estimado o consumo de água a ser utilizado. Na ausência de dados locais podem ser utilizados dados da literatura, como os dados da tabela 4.7 ou da tabela 4.8. Tabela 4.7. Demanda de água não potável em uma residência. Demanda Unidade Faixa Uso interno Vaso Sanitário Volume L/descarga 6 a 15 Vaso Sanitário Freqüência Descarga/hab/dia 3 a 6 Lavagem de roupas Volume L/ciclo 108 a 189 Lavagem de roupas Freqüência Carga/hab/dia 0,2 a 0,37 Uso externo Gramado ou Jardim Volume L/dia/m² 2 Gramado ou Jardim Freqüência Lavagem/mês 8 a 12 Lavagem de carro Volume L/lavagem/carro 80 a 150 Lavagem de carro Freqüência Lavagem/mês 1 a 4 Lavagem de área impermeável Volume L/lavagem/carro 80 a 150 Lavagem de área impermeável Freqüência Lavagem/mês 1 a 4 Manutenção de piscinas L/dia/m² 3 Fonte: Adaptado de TOMAZ, Tabela 4.8. Estimativas médias de consumo de água não potável em uma residência. Aparelho/uso % do Consumo Descargas nas bacias sanitárias 14 a 41% Chuveiros e banheiras 24 a 47% Máquinas de lavar roupas 8 a 9% Tanque 4 a 18% Jardins 0 a 3% Outros 0 a 7% Fonte: Adaptado de ZANCHETTA & LINDNER, Segundo Mota (2006), o consumo mínimo diário de água é de 14 L/pessoa.dia. O volume de água a armazenar pode ser calculado pela expressão: Vmín = k * N * Cu * D Equação 4.5 Onde: Vmín = volume mínimo para o reservatório (L) k = coeficiente correspondente às perdas N = número de consumidores Cu = consumo unitário de água (L/pessoa.dia) D = número de dias de armazenamento de água b) Volume do reservatório Para determinação do volume de reservação deve ser calculado o volume precipitado em função de dados meteorológicos de precipitação da região. Para efeito de cálculo, o volume de água que pode ser aproveitado não é o mesmo que o precipitado. Para isto usa-se um coeficiente de escoamento superficial chamado de coeficiente de Instalações Hidrossanitárias Prediais 13

14 runoff (C), que depende do tipo de superfície, TOMAZ (2003) recomenda adotar C=0,8. O volume captado por uma superfície é dado pela expressão: Vc = A * P * C Equação 4.6 Onde: Vc = volume mensal ou anual captado (L) A = área de contribuição (m 2 ) P = precipitação média mensal ou anual (mm) C = coeficiente de escoamento O volume mínimo de água necessário (Vmín) deve ser menor ou igual ao volume captado (Vc) para atender a demanda de água. Exercício 4.2: Dimensione as unidades do sistema de captação de água de chuva para uma residência com 5 pessoas. A área do telhado é de 200 m 2 e a área do jardim de 100 m 2 O uso será para fins não potáveis como descargas de vasos sanitários, lavagem de roupas e irrigação de jardim. Considere a precipitação média mensal = 160 mm e o número de dias de armazenamento de água = 20 dias. Referências bibliográficas ABNT (1998). NBR 5626 Instalação predial de água fria. ABNT (1989). NBR Instalações prediais de águas pluviais. BOTELHO, M. H. C. & RIBEIRO Jr., G. de A. (1998). Instalações Hidráulicas Prediais Feitas para Durar. Usando Tubos de PVC. São Paulo: ProEditores, 230p. il. CREDER, H. (2006). Instalações hidráulicas e sanitárias. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora, 6ª Edição. 423p. il. FENDRICH, R. & OLIYNIK, R. (2002) Manual de utilização de águas pluviais 100 Maneiras práticas. 1 ed. Curitiba: Livraria do Chain Editora. 190 p. MACINTYRE, A.J. (1990) Manual de instalações hidráulicas e sanitárias. Ed. Guanabara. MOTA, S. (2006) Sistemas de Saneamento. In: Introdução à engenharia ambiental. 4 ed. Rio de Janeiro: ABES. PAIVA, J. B. D. de & IRION, C. A. O. (2003) Notas de aula Instalações Hidrossanitárias Prediais. Santa Maria: Departamento de Hidráulica e Saneamento da Universidade Federal de Santa Maria. RAMOS, B. de F.; QUADROS, D. A.; COUTINHO, L. C. G. & MACHADO, L. M. Avaliação da viabilidade econômica de sistema de aproveitamento de águas de chuva para fins não potáveis em residências. VIII Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. ABES. Fortaleza, TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva Água de Chuva para Áreas Urbanas e fins não Potáveis. Navegar Editora, São Paulo, TUCCI, CARLOS E. M. Hidrologia: Ciência e Aplicação. Editora da Universidade (UFRGS). Volume Único. p35 a..p50.1ª Edição ZANCHETTA, R. C. & LINDNER, E. A. Projeto hidro-sanitário de uma edificação multifamiliar com reuso de água: estudo de caso Joaçaba SC. I Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste. ABRH. Curitiba, Página da internet: acesso em maio de Página da internet: acesso em outubro de Página da internet: acesso em outubro de Página da internet: acesso em outubro de Página da internet: acesso em outubro de Instalações Hidrossanitárias Prediais 14

15 ANEXOS Instalações Hidrossanitárias Prediais 15