CAP V - BOCAS DE LOBO

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1 CAP V - BOCAS DE LOBO Conceituação Geral. A Boca de Lobo (BL) é um dispositivo especial que tem a finalidade de captar as águas pluviais que escoam pelas sarjetas, conduzindo-as até os PV s através dos tubos de conexão (TC). Inicia-se assim o sistema de galerias Basicamente, existem quatro tipos de BL s a saber: bocas de lobo simples (BLS) bocas de lobo com grelha (BLG) bocas de lobo combinada (BLC) bocas de lobo múltiplas (BL s em seqüência) Quaisquer desses tipos de BL s podem ou não ter depressão. ( a em cm) Quanto à localização das BL s, estas situam-se em: pontos intermediários das sarjetas (localizam-se em trechos contínuos e de declividade constante. A entrada das águas pluviais se dá apenas por uma extremidade) pontos baixos das sarjetas (pontos de mudança de declividade da rua ou junto à curvatura das guias no cruzamento das ruas. A entrada das águas pluviais ocorre pelas duas extremidades da BL). Boca de Lobo Simples (BLS) Trata-se de uma BL largamente utilizada em projetos de drenagem urbana, especialmente nos pontos baixos das sarjetas. É constituída de uma abertura vertical na guia, denominada guia chapéu, através da qual permite-se a entrada da água pluvial que escoa sobre as sarjetas. A capacidade de esgotamento de uma BLS é função da rapidez com que se processa a mudança de direção do escoamento na sarjeta. Essa mudança de direção é ocasionada, principalmente, pela declividade transversal da sarjeta. Portanto, aumentando-se esta declividade, por exemplo através de uma depressão na sarjeta junto à face da guia, a capacidade de esgotamento da BL será substancialmente aumentada. Boca de Lobo com Grelha (BLG) É um tipo de BL que possui uma abertura coberta com barras metálicas longitudinais e/ou transversais, formando grelhas. As barras metálicas poderão ter disposição paralela ou perpendicular à direção do escoamento, constituindo grelhas longitudinais ou transversais. A principal desvantagem das grelhas é a sua obstrução com detritos transportados pelas enxurradas, acarretando redução substancial da capacidade de esgotamento das mesmas, tornando-se, em alguns casos, completamente inativas. Quando se trata de grelhas em pontos baixos das sarjetas, a probabilidade de obstrução torna-se maior ainda.para aumentar a capacidade de esgotamento das grelhas pode-se construí-las com depressão, porém, muitas vezes, essa solução poderá não ser recomendável em razão dos transtornos que causam ao tráfego de veículos.

2 Numerosas experiências foram realizadas para se determinar as características das grelhas. Essas experiências revelaram que as grelhas constituídas exclusivamente por barras longitudinais são mais eficientes e menos sujeitas a obstrução do àquelas compostas exclusivamente por barras transversais, ou que tenha algumas barras transversais. As grelhas longitudinais, mesmo bem projetadas, são também passíveis de obstruções, porém menos freqüentes com relação às transversais. Boca de Lobo Combinada (BLC) Trata-se de uma associação entre a BLS mais a grelha, funcionando como um conjunto único. Como nos casos anteriores, pode ser construída com ou sem depressão, e localizada em pontos intermediários das sarjetas ou em pontos baixos. Normalmente a grelha é instalada defronte à abertura da guia, mas pode também ser colocada a montante ou a jusante. Ensaios de laboratório revelam que na BLC, enquanto não houver obstrução na grelha, a abertura na guia pouco influi na sua capacidade. Porém quando ocorre qualquer obstrução, essa abertura torna-se importante para o funcionamento da BL. Se a grelha for colocada à jusante da guia chapéu obtém-se melhores resultados. Boca de Lobo Múltipla Trata-se de duas ou mais BL, instaladas em série, funcionando como um conjunto único. Qualquer um dos tipos já mencionados pode ser utilizado, e todas as particularidades discutidas para cada tipo são válidas para as BL s múltiplas Recomendações gerais para escolha das BL s Na escolha dos tipos de BL s, deverão ser observadas as seguintes recomendações de caráter geral. Pontos Intermediários das Sarjetas Quanto maior a declividade transversal da rua, melhor será a condição de esgotamento através da BL. Entretanto, não convém aumentar demasiadamente esta declividade, porque poderá ser comprometido o tráfego de veículos e prejudicada a comodidade dos pedestres. Os espaçamentos das BL s devem ser projetados de modo que 90 a 95% da vazão pela sarjeta seja interceptada, deixando a parcela restante para a BL de jusante, contanto que a vazão excedente não seja muito alta. Para ruas com declividade suave, de até 5%, recomenda-se à utilização de BLS, com ou sem depressão, dependendo da vazão a ser captada. O uso de outros tipos depende de considerações a respeito dos seguintes fatores: vazão de projeto possibilidade de obstrução interferências com o tráfego de veículos

3 Pontos Baixos das Sarjetas Nos pontos baixos das sarjetas existentes, quando há mudanças de declividade longitudinal, de positiva para negativa, a BL poderá funcionar como seção de controle de escoamento das águas pluviais. Nesse caso, a BL deverá ser projetada cuidadosamente com uso, de preferência, dos tipos simples ou combinada, sendo conveniente prever uma segurança adicional face à possibilidade de obstrução das bocas de lobo de montante. Quando esses pontos baixos ocorrem junto à curvatura das guias, no cruzamento das ruas, as bocas de lobo devem ainda ser simples ou combinadas. Entretanto não é necessária a mesma cautela do caso anterior, porque a enxurrada pode prosseguir pelas valetas, atravessar a rua, e continuar o seu escoamento até a próxima BL. Eficiência das Bocas de Lobo Na prática, a capacidade de escoamento das BL s é menor que a calculada, em razão de diversos fatores entre os quais enumeram-se: obstruções causadas por detritos carreados pelas águas; irregularidade nos pavimentos das ruas, junto às sarjetas e a BL; hipóteses de cálculo que nem sempre correspondem à realidade. Para compensar os efeitos globais destes fatores, deve-se aplicar coeficiente de redução sobre os valores teóricos calculados de acordo com critérios descritos nos itens subsequentes. A tabela 14 a seguir resume os coeficientes de redução sugeridos. LOCALIZACAO TIPO DA BL % SOBRE O VALOR TEÓRICO Ponto Baixo BLS 80 Ponto Baixo BLG 50 Ponto Baixo BLC 65 Ponto Intermediário BLS 80 Ponto Intermediário BLG 60 (Grelha Longitudinal) Ponto Intermediário BLG 50 (Grelha Transversal) Ponto Intermediário BLC 110% dos Valores da Grelha Tab.14. Coeficiente de Redução na Capacidade de Engolimento das Bocas de Lobo 5.3. Dimensionamento das bocas de lobo Sabe-se que as BL s podem ser: Simples (abertura na guia) Com grelha (abertura na sarjeta) Combinada (simples + grelha) Qualquer dos três tipos acima poderá localizar-se em: Ponto baixo Ponto intermediário

4 As BL s poderão ou não possuir depressão (a), cujos valores mais comuns são: 0 cm; 2,5 a 3,0 cm; 5,0 cm ou 7,0 cm. Os diferentes tipos de BL s poderão ainda localizar-se em qualquer tipo de sarjeta, sendo as mais comuns do tipo A, B e C apresentadas na figura 16. Decorre daí a grande variação de possíveis combinações a serem efetivadas, sendo o assunto delicado e vasto. Algumas municipalidades adotam BL s padronizadas, sendo as mesmas localizadas obrigatoriamente nas esquinas e nos pontos baixos e nos pontos intermediários são distanciadas de 60 em 60 metros. De todos os tipos de BL s existentes e sua possível localização, alguns princípios gerais são validos, tais como: A depressão (a) aumenta a capacidade das BL s; Nos pontos baixos devem sempre ser usadas BLC, apesar da grelha ser isoladamente mais eficiente que a abertura na guia. Ocorre que o entupimento da grelha é mais fácil e a abertura na guia passará a captar as águas; Nos pontos intermediários para as ruas com declividade longitudinal (il) menor que 2%, as BL s dotadas de abertura lateral são mais eficientes. Para il maior que 2% as BL s com grelha captam vazões maiores, sendo nestes casos recomendadas às BLC; Nos pontos intermediários com il menor que 2% não tem sentido o emprego de BLC. Y 0 Y 1 Y 0 = 15 cm L= 10 m T 1 = W = 5 m Y 1 = 10 cm θ 2% tg θ =50 W = L/2 RUA SECUNDÁRIA - SARJETA TIPO A. Y 0 = 15 cm W= 60 cm L= 12 m Y 0 Y 1 Y θ T 1 = 4,10 m 2% Y1= 10 cm θ Y = 7 cm 5% tgθ= 20 W tgθ = 50 T 1 L/2 RUA PRINCIPAL - SARJETA TIPO B.

5 Y 0 = 15 cm W= 80 cm L= 16,20 m Y 0 Y 1 Y θ T 1 = 4,80 m 1,5% Y1= 10 cm θ Y = 6 cm 5% tgθ= 20 W tgθ = 66,7 T 1 L/2 AVENIDA - SARJETA TIPO C. FIGURA 16 - Tipos de Sarjetas. BLS em Ponto Baixo a) Com ou Sem Depressão A particularidade de uma BL situada em ponto baixo é que a mesma recebe água de ambos os lados. A Figura 20 ilustra esta situação. A BL é dimensionada como se fosse um vertedor. Q= C.L.Y 3/2.(2g) 1/2, sendo que: para Q 1 Q 2, Y= Y 1 + a = Y 2 + a para Q 1 Q 2, Y= (Y 1 + Y 2 )+ a 2 O valor de C recomendado por experiências é de 0,384 para uma eficiência de 100% e de 0,308 (no caso de obstrução ) para uma eficiência recomendada de 80%. Assim: Q= 0,308.L. Y 3/2.(2g) 1/2 PLANTA Q= 1,36.L.Y 3/2 Y 1 Y 2 = 10 cm B Q 2 a= 5,0 cm L= 0,90 m Q= 71,3 l/s Q 1 Meio Fio a Y 1 h y Y 2 Q 2 CORTE AB L 1 L L 2

6 BLG em ponto baixo A vazão captada neste caso assemelha-se a de um orifício: Q = C*A u *(2g*y) 1/2, onde: para Q 1 ~Q 2 ; y = y 1 + a = y 2 + a para Q 1 #Q 2 ; y= (y 1 + y 2 )/2 +a A u = área útil = E*L*B E= área útil (da grelha) área total Q 1 L 1 L L 2 b Q 2 Considerando C = 0,657 e uma eficiência de 50% da grelha, tem-se: q = 0,328*E*b*L*(2g*y) 1/2 Exemplo: b=0,40 m L=0,90 m E = 0,55 a=5 cm q = 111,4 l/s Y 1 ~Y 2 = 0,10m BLC em ponto baixo Este tipo de BL quando situada em ponto baixo tem uma eficiência de 65%. Nestas condições sua capacidade de engolimento é obtida pela soma das capacidades da grelha mais a abertura na guia. Assim: q = 0,65 (0,384*L*Y 3/2 *(2g) 1/2 +0,657*E*b*L*(2gY) 1/2 ) q = 0,25*L*Y 1/2 * (2g) 1/2 * (Y+1,71*E*b) q = 1,11*L*Y 1/3 (Y+1,71*E*b) Exemplo: L = 0,90m b = 0,40m a = 5cm Y 1 =Y 2 = 0,10m E=0,55 tem-se: q = 203 l/s Dimensionamento dos tubos de conexão (TC) Os TC s são condutos que conduzem as águas captadas das bocas de lobo até o PV e daí às galerias, ou diretamente aos canais coletores quando se tratar de vias marginais. Muito embora os TC s aparentemente sejam elementos de menor importância num sistema inicial de drenagem, sua função deve merecer cuidado particular por parte do projetista, pois mesmo que as BL s e as galerias sejam corretamente dimensionadas, o conjunto poderá não funcionar adequadamente por insuficiência de capacidade daqueles condutos. Em outras palavras, pode-se dizer que, se a capacidade de engolimento dos TC s for inferior à capacidade prevista para as BL s, estas funcionarão afogadas sem possibilidade de captar a totalidade da descarga que deveriam. Os TC s podem apresentar três condições básicas de funcionamento hidráulico, quais sejam:

7 Condição A - O tubo operando em regime livre e seção parcialmente cheia, porém, com entrada afogada. Neste caso o controle dos níveis a montante (na caixa da BL) é condicionado apenas pela entrada do tubo. Condição B - O tubo operando a plena seção, com saída afogada. Neste caso os níveis na BL serão controlados pelos níveis a jusante. Condição C - O tubo operando a plena seção e com a saída não afogada. Neste caso os níveis na caixa da BL serão controlados, pelas perdas de carga no próprio tubo. A condição A se verifica sempre que a declividade do TC for elevada de forma que o comprimento do mesmo não tenha influência nos níveis de montante. A profundidade d água no tubo neste caso é quase sempre inferior à profundidade normal, uma vez que o comprimento do mesmo é curto para que ocorra regime de escoamento uniforme. A condição B se verifica sempre que o desnível entre a BL e nível d água no conduto coletor (galeria/canal) for relativamente reduzido. O comprimento do TC também terá influência no funcionamento do conjunto. A condição C ocorrerá sempre que a declividade do TC for relativamente reduzida, muito embora o nível de jusante não tenha influência no escoamento. Normalmente são utilizados TC s com diâmetros de 0,30 m e 0,40 m. Nas figuras 25 e 26 são mostradas graficamente as relações entre os parâmetros hidráulicos característicos para diferentes condições de funcionamento de condutos circulares com diâmetros de 0,30 m e 0,40 m, respectivamente. São apresentados a seguir, alguns exemplos de aplicação. a) Dado um TC com: Diâmetro D= 0,30 m Descarga Q= 100 l/s Declividade i= 1% Saída não afogada Pelo gráfico A da Figura 25, verifica-se que o tubo funcionará parcialmente cheio, com profundidade normal h N igual a 0,20 m e profundidade H a montante, na caixa da BL, igual a 0,43 m. b) Dado um TC com: Diâmetro D= 0,30 m Descarga Q= 160 l/s Declividade i= 1% Comprimento L= 5 m Saída não afogada Pelo gráfico A da Figura 25, verifica-se que para i= 1% e Q= 160 l/s, não ocorre profundidade normal h N no tubo e, portanto, este trabalha em carga, a plena seção. Neste caso, a profundidade H a montante indicada no gráfico A igual a 0,80 m, deve ser comparada com a carga E, obtida no gráfico B da mesma Figura. Assim, para L= 5 m e Q= 160 l/s, no gráfico B obtém-se a carga E igual a 0,55 m

8 (referida ao eixo do tubo quando a saída não é afogada, conforme indicado na Figura 25. Comparando-se os níveis de montante, na caixa da BL, obtidos através dos dois gráficos, adota-se a condição mas desfavorável. Neste exemplo, o nível mais alto na caixa da BL é atingida pelo emprego do gráfico A. Se, por outro lado, o comprimento L do tubo fosse de 15 m, a carga E seria igual a 0,93 m, referida ao eixo do tubo e, portanto, a condição mais desfavorável seria obtida através do gráfico B. c) Dado um TC com: Diâmetro D= 0,30 m Descarga Q= 100 l/s Comprimento L= 10 m Saída afogada Neste caso, deve-se utilizar diretamente o gráfico B da Figura 25, obtendose a carga E igual a 0,30 m. A carga E, quando a saída do tubo é afogada, representa o desnível efetivo entre o nível de montante, na caixa da BL, e o nível a jusante do tubo, conforme indicado na Figura 25. É sempre desejável, para maior garantia de condições de auto limpeza, que os TC s operem em regime supercrítico. Essas condições podem ser verificadas com base nos gráficos A das Figuras 25 e 26, já mencionadas. Os TC s, em geral, operam na condição A de funcionamento, ou seja, em regime livre. Entretanto, quando se tratar de avenidas muito largas, ou situações em que as bocas de lobo estejam relativamente afastadas do conduto coletor, poderão operar em plena seção em virtude do maior comprimento e menor declividade disponível.